DE102010024460A1

DE102010024460A1 - Trägerscheibe für eine Kupplungsscheibe

Info

Publication number: DE102010024460A1
Application number: DE102010024460A
Authority: DE
Inventors: Björn Sieg; Hermann Langeneckert; Daniel Niess; Alexander Voit; Alain Rusch; Martin Dr. Hässler
Original assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG; LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2009-07-13
Filing date: 2010-06-21
Publication date: 2011-01-20

Abstract

Bei einer Trägerscheibe für eine Kupplungsscheibe einer Trockenkupplung, wobei die Trägerscheibe mindestens eine in Umfangsrichtung verlaufende Verformung aufweist, wird die Welligkeit durch thermisch bedingte Verwerfungen vermindert, indem die Trägerscheibe mindestens einen zumindest teilweise radial verlaufenden Schlitz aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Trägerscheibe für eine Kupplungsscheibe einer Trockenkupplung.
Zur Steigerung der Berstfestigkeit (= Drehzahlfestigkeit) werden auf Trägerscheiben von Kupplungsscheiben in Fahrzeugkupplungen gewickelte Beläge mit ihrer Rückseite aufgeklebt oder das Belagmaterial eines massegepressten Belages wird auf die Trägerscheibe aufgepresst. In aller Regel sind diese Trägerscheiben aus Blechen gefertigt und eben ausgeführt, da deren hohe Festigkeit eine Umformung aufwändig bzw. unmöglich macht. Stellen sich im Betrieb einer Kupplung durch instationäre Wärmeleitvorgänge – während wiederholter hoher Energieeinträge in die Kupplungsscheibe z. B. beim mehrfachen Anfahren kurz hintereinander – Temperaturunterschiede innerhalb der Trägerscheibe z. B. in radialer Richtung ein, können die mit einem uneinheitlichem Temperaturausdehnungsbestreben verbundenen Umfangsdruckspannungen in der Trägerscheibe und dem Belagmaterial dazu führen, dass der ebene Zustand des Belages instabil wird. Der Belag springt dann in eine Beul-Eigenform, die durch eine starke Welligkeit in Umfangsrichtung gekennzeichnet ist. Diese Verwerfungen verursachen höhere Schleppmomente der geöffneten Kupplung, wodurch ein nachgeordnetes Getriebe nur erschwert oder gar nicht mehr zu schalten sein kann.
Aus der DE 196 26 688 ist eine Kupplungsscheibe bekannt, die umlaufende Sicken in der Trägerscheibe hat, um deren Stabilität zu erhöhen. Die höhere Stabilität trägt bereits zur Verringerung von Verwerfungen bei.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, die Welligkeit durch thermisch bedingte Verwerfungen bei einer Trägerscheibe einer Kupplungsscheibe weiter zu verringern.
Dieses Problem wird gelöst durch eine Trägerscheibe für eine Kupplungsscheibe einer Trockenkupplung, wobei die Trägerscheibe mindestens eine in Umfangsrichtung verlaufende Verformung aufweist und wobei die Trägerscheibe mindestens einen zumindest teilweise radial verlaufenden Schlitz aufweist. Die Verformung erhöht die Steifheit gegenüber der Einnahme wellenförmiger Eigenformen unter Erwärmung. Der oder die Schlitz(e) behindern die Einnahme der Wellenform oder anderer Verwerfungen weiter. Insgesamt wird so die thermische Stabilität der Kupplungsscheibe gegenüber Verformungen erhöht. Durch die höhere. Formtreue wird das Schleppmoment durch teilweise bzw. unter geringer Andruckkraft anliegende Beläge bei geöffneter Kupplung reduziert. Zudem wird bei der Übertragung eines Schleppmomentes reibungsbedingter Abrieb der Beläge verringert.
Die Verformung kann insbesondere eine umlaufende Sicke oder ein Umschlag am äußeren Rand der Trägerscheibe sein. Sicke und Umschlag können auch miteinander kombiniert werden, ebenso können mehrere Sicken vorhanden sein. Unter Verformung wird hier insbesondere jede gewollt eingebrachte Abweichung von der ebenen Fläche verstanden. Eine Verformung wird vorzugsweise durch ein Umformverfahren bewirkt, insbesondere durch Pressen oder Biegen.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Trägerscheibe mindestens zwei Vernietungslochteilkreise aufweist und die mindestens eine Sicke zwischen den Vernietungslochteilkreisen angeordnet ist. An dieser Position kann die Sicke oder die Sicken ihre Wirkung gegen Verformung besonders gut entfalten. Zudem ist dieser Bereich an sich relativ steif, da nicht durch Bohrungen geschwächt.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Trägerscheibe mehrere zumindest teilweise radial verlaufende Schlitze umfasst, die von der Außenseite der Trägerscheibe unter einem Winkel gegenüber der radialen Richtung in die Trägerscheibe eingebracht sind. Die Schlitze weichen also von der exakt axialen Richtung ab und sind um einen Winkel dieser gegenüber gedreht angeordnet. Die Orientierung der Schlitze weicht von der exakt radialen Richtung um einen bestimmten Winkel ab, um in Verbindung mit massegepressten Belägen eine Rissbildung des Belagmaterials in diesem Bereich bei Biegung in Umfangsrichtung zu erschweren.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Schlitze radial bis maximal an die Sicke (n) heranreichen. Dadurch wird die versteifende Wirkung der Sicken nicht verringert.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Schlitze eine Entlastungsbohrung an ihrem Schlitzgrund aufweisen. Die Entlastungsbohrung verringert die am Schlitzgrund auftretende Kerbwirkung und verhindert so Risse, die durch Dauerwechsellasten auftreten können.
Das eingangs genannte Problem wird auch gelöst durch eine Kupplungsscheibe für eine Trockenkupplung mit einer erfindungsgemäßen Trägerscheibe.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Trägerscheibe ein- oder beidseitig mindestens einen Reibbelag trägt, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibbelag im Bereich von konvexen Teilen einer Sicke eine umlaufende Ausbuchtung aufweist.
Zur Stabilisierung gegen Verwerfen und zur Verminderung des Schleppmomentes im Fall des Verwerfens wird die Trägerscheibe (Trägerblech) umgestaltet. Hierbei muss das Grundkonzept der Kupplungsscheibe beibehalten und Rücksicht auf die Herstellbarkeit des Trägerblechs sowie den weitgehend festgelegten Herstellprozess des Belages genommen werden. Auch die Verschleißreserve der Beläge soll unter Beibehaltung der Einbaumaße der Kupplungsscheibe unverändert bleiben. Das erfindungsgemäße Trägerblech weist mindestens eine umlaufende Sicke auf. Die Höhe der Sicke ist so bemessen, dass einerseits die versteifende Wirkung maximal ist, andererseits aber der Verschleißbereich des Belages nicht eingeschränkt wird. Die Trägerscheibe weist vom Außendurchmesser her eine Vielzahl von schlitzförmigen Einschnitten auf, die radial maximal bis an die Sicke heranreichen, um deren versteifende Wirkung nicht zu mindern. Die Orientierung der Schlitze weicht von der exakt radialen Richtung um einen bestimmten Winkel ab, um in Verbindung mit massegepressten Belägen eine Rissbildung des Belagmaterials in diesem Bereich bei Biegung in Umfangsrichtung zu erschweren. Die Erfindung kann in Kombination mit Stufennieten oder mit Verschränkungszungen, die jeweils in einer Kupplungsscheibe zwei gegenüberliegende Beläge axial verbinden, verwendet werden. Die Erfindung bezieht sich auf Trägerscheiben bzw. Trägerbleche sowohl für das Aufpressen von Belagmaterial als auch für das Verkleben mit gewickelten Belägen. Die Erfindung bezieht sich auf Trägerscheiben mit und ohne radial innen angebrachte Fußbereiche zur direkten Momentenübertragung.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen erläutert. Dabei zeigen:
1 ein Ausführungsbeispiel einer Kupplungsscheibe mit einer erfindungsgemäßen Trägerscheibe in einer räumlichen Darstellung;
2 die Kupplungsscheibe gemäß 1 im radialen Schnitt;
3 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Trägerscheibe;
4 einen Schnitt durch die Trägerscheibe der 3;
5 Varianten der Trägerscheibe in der Draufsicht;
6 Varianten der Trägerscheibe im Schnitt;
7 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Kupplungsscheibe mit einer erfindungsgemäßen Trägerscheibe in einer räumlichen Darstellung.
1 zeigt eine Kupplungsscheibe 1 mit einer erfindungsgemäßen Trägerscheibe 2 in einer räumlichen Darstellung. 2 zeigt die Kupplungsscheibe gemäß 1 in einem radialen Teilschnitt. Die Kupplungsscheibe 1 umfasst eine Trägerscheibe 2, wie diese in 3 in einer Draufsicht dargestellt ist. Die Trägerscheibe 2 ist mit einer Nabe 3 verbunden. Die Nabe 3 weist eine Wellenaufnahme 4 beispielsweise in Form einer Innenverzahnung, auf, mit der diese drehfest mit einer Getriebeeingangswelle verbunden werden kann. Die Trägerscheibe 2 wird mit der Nabe 3 mittels Nieten 5 fest verbunden. Die Trägerscheibe 2 trägt beidseitig Reibbeläge 6, die mit der Trägerscheibe 2 mit Nieten 7 verbunden sind. Die Niete 7 sind auf der Trägerscheibe 2 bzw. dem Reibbelag 6 kreisförmig angeordnet, und zwar auf einem in Form einer strichpunktierten Linie teilweise dargestellten äußeren Teilkreis 8 und einem ebenfalls nur über einen Teil des Umfangs dargestellten strichpunktierten inneren Teilkreis 9. Die Reibbeläge weisen linienförmige nutartige Vertiefungen 10 auf, die sich sowohl in Umfangrichtung erstrecken als auch in radialer Richtung erstrecken, so dass der Reibbelag 6 in Reibbelagsegmente 11 aufgeteilt ist. Zwischen dem inneren Teilkreis 9 und dem äußeren Teilkreis 8 ist eine in Umfangsrichtung umlaufende Sicke 12 in der Trägerscheibe 2 angeordnet. Statt einer Sicke 12 können hier auch mehrere gegebenenfalls in unterschiedliche axiale Richtungen eingebrachte Sicken 12 angeordnet sein. In dem Bereich der Trägerscheibe 2, in dem sich die Sicke 12 konvex in Richtung des Reibbelages 6 erstreckt, weist der Reibbelag 6 eine umlaufende Ausbuchtung 13 auf.
Wie aus 2 zu erkennen ist, umfasst die Kupplungsscheibe 1 zwei Trägerscheiben 2a und 2b, die jeweils in axialer Richtung gesehen außen an der Kupplungsscheibe 1 angeordnet sind, wobei zwischen den beiden Trägerscheiben 2a, 2b zwei Innenscheiben 14a, 14b angeordnet sind. Die Trägerscheiben 2a, 2b können identisch geformt sein, können aber ebenso spiegelbildlich bezüglich einer radialen Ebene geformt sein. Die Trägerscheiben 2a, 2b und die Innenscheibe 14 bilden einen Stapel, der durch Niete 7 fest miteinander verbunden ist, sodass die Steifigkeit in axialer Richtung (axial bezogen auf die Welle, auf der die Innenverzahnung 4 sitzt), groß ist. In die Trägerscheibe 2 sind von außen mehrere Schlitze 15 eingebracht, die in ihrem Schlitzgrund 16, also dem in radialer Richtung nach innen gesehenen Ende des Schlitzes, in Entlastungsbohrungen 17 enden. Die Entlastungsbohrungen 17 dienen der Verringerung der Kerbwirkung am Schlitzgrund 16. Die Schlitze 15 und die Entlastungsbohrungen 17 können in die Trägerscheibe 2 eingestanzt sein, können aber auch durch spanende Bearbeitung, also Bohren, Fräsen oder Sägen, eingebracht sein.
3 zeigt eine erfindungsgemäße Trägerscheibe 2 in der Draufsicht, 4 zeigt die Trägerscheibe gemäß 3 in einem radialen Schnitt. In 3 zu erkennen sind die Schlitze 15, die unter einem Winkel α gegenüber der radialen Richtung gegenüber einem Drehpunkt 18, um den die Kupplungsscheibe 1 rotiert, gedreht angeordnet sind.
Ebenfalls zu erkennen ist die Sicke 12, die zwischen den Teilkreisen 8 und 9 in die Trägerscheibe 2 eingebracht ist.
Radial innerhalb des inneren Teilkreises 9 sind Zungen 19 angeordnet, die der Befestigung der Trägerscheibe 2 an der Nabe 3 dienen. Dazu sind in die Zungen 19 Bohrungen 20 eingestanzt, durch die Niete 5 gemäß 1 hindurchgeführt sind.
5 zeigt verschiedene Varianten der Trägerscheibe 2 in der Draufsicht. In 5a ist eine Variante dargestellt, bei der die Schlitze 15 genau radial eingebracht sind. Bei der Variante gemäß 5b ist eine Trägerscheibe 2 dargestellt, bei der keine Schlitze 15 in diese eingebracht sind, wobei dafür eine umlaufende Sicke 12 eingebracht ist. Bei der Variante gemäß 5c sind zwei umlaufende Sicken radial nebeneinander eingebracht. Die Variante gemäß 5d hat eine zusätzliche Sicke 21 radial außerhalb des äußeren Teilkreises 8. Die Variante gemäß 5e weist eine Vielzahl von Bohrungen 22 auf, die die Masse der Trägerscheibe 2 reduzieren. Die Variante gemäß 5f weist weder eine Sicke 12 noch einen Schlitz 15 auf, dafür ist einzig eine äußere Sicke 21 vorgesehen. Die äußere Sicke 21 gemäß der Ausführungsbeispiele der 5d und 5f kann auch beispielsweise eine umlaufende Abkantung oder dergleichen sein. Hier ist es auch möglich, einen Falz oder dergleichen, die in Umfangsrichtung umläuft, vorzusehen.
In 6 sind Varianten der Trägerscheibe 2 im Schnitt dargestellt. 6a entspricht der in der Draufsicht in 5f dargestellten Variante, bei der am Außenumfang eine zusätzliche äußere Sicke 21, hier in Form einer Abkantung 23, angeordnet ist. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 6b ist neben der Abkantung 23 eine Sicke 12 vorgesehen. Bei dem Ausführungsbeispiel der 6c ist statt einer Abkantung 23 ein Umschlag 24 vorgesehen, bei dem also der radial äußere Rand der Trägerscheibe 2 in axialer Richtung umgeschlagen ist. Zusätzlich sind in radialer Richtung drei nebeneinander angeordnete Sicken 12 in die Trägerscheibe 2 eingebracht.
7 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Kupplungsscheibe 1, bei der statt Nieten 7 Verschränkungszungen 25 zur Verbindung der beiden Trägerscheiben 2a, 2b verwendet werden. Die Verschränkungszungen stellen eine Verbindung der Trägerscheiben 2a, 2b nach Art einer Schnappverbindung her. Bei Schnappverbindungen wird die Elastizität der Werkstoffe, hier des Werkstoffs der Trägerscheiben 2a, 2b, für die Verbindung zweier Bauteile ausgenutzt. Bei Schnappverbindungen verformt sich ein Fügeteil elastisch und verhakt anschließend lösbar oder unlösbar.
Bezugszeichenliste

1: Kupplungsscheibe
2: Trägerscheibe
3: Nabe
4: Innenverzahnung
5: Nieten
6: Reibbelag
7: Niete
8: Äußerer Teilkreis
9: Innerer Teilkreis
10: Vertiefung
11: Reibbelagsegment
12: Sicke
13: Ausbuchtung
14: Innenscheibe
15: Schlitz
16: Schlitzgrund
17: Entlastungsbohrung
18: Drehpunkt
19: Zunge
20: Bohrungen
21: Zusätzliche äußere Sicke
22: Bohrung
23: Abkantung
24: Umschlag
25: Verschränkungszunge

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 19626688 [0003]

Claims

Trägerscheibe (2) für eine Kupplungsscheibe (1) einer Trockenkupplung, wobei die Trägerscheibe (2) mindestens eine in Umfangsrichtung verlaufende Verformung (12, 24) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerscheibe (2) mindestens einen zumindest teilweise radial verlaufenden Schlitz (15) aufweist.
Trägerscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verformung (12, 24) eine umlaufende Sicke (12) ist.
Trägerscheibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verformung (12, 24) ein Umschlag (24) am äußeren Rand der Trägerscheibe (2) ist.
Trägerscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese mindestens zwei Vernietungslochteilkreise (8, 9) aufweist und die mindestens eine Sicke (12) zwischen den Vernietungslochteilkreisen (8, 9) angeordnet ist.
Trägerscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese mehrere zumindest teilweise radial verlaufende Schlitze (15) umfasst, die von der Außenseite der Trägerscheibe (2) unter einem Winkel (α) gegenüber der radialen Richtung in die Trägerscheibe (2) eingebracht sind.
Trägerscheibe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitze (15) radial bis maximal an die Sicke (12) heranreichen.
Trägerscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitze (15) eine Entlastungsbohrung (17) an ihrem Schlitzgrund (16) aufweisen.
Kupplungsscheibe (1) für eine Trockenkupplung mit einer Trägerscheibe (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
Kupplungsscheibe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerscheibe (2) ein- oder beidseitig mindestens einen Reibbelag (11) trägt, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibbelag (11) im Bereich von konvexen Teilen einer Sicke (12) eine umlaufende Ausbuchtung (13) aufweist.