DE102010049619A1

DE102010049619A1 - Kupplungsscheibe und Verfahren zur Herstellung einer Kupplungsscheibe

Info

Publication number: DE102010049619A1
Application number: DE102010049619A
Authority: DE
Inventors: Michael KÜHNLE
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2009-11-09
Filing date: 2010-10-26
Publication date: 2011-05-12

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kupplungsscheibe mit einem Träger und zumindest einen an der Stirnseite des Trägers angeordneten Reibbelag, umfassend eine Mehrzahl von bogenförmigen in Umfangsrichtung benachbart angeordneten Segmenten und zumindest einem innerhalb des Reibbelages vorgesehenen kühlmediumführenden Kanal. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Reibbelag aus in radialer und in Umfangsrichtung unter Einhaltung eines vordefinierten Abstandes über zumindest einen Teilbereich ihrer Erstreckung zueinander angeordneten bogenförmigen Segmenten ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kupplungsscheibe mit einem Träger und zumindest einem an einer Stirnseite des Trägers angeordneten Reibbelag aus einer Mehrzahl von in Umfangsrichtung benachbart angeordneten bogenförmigen Segmenten und innerhalb des Reibbelages vorgesehenen Kanälen zur Führung von Kühlmedium.
Kupplungsscheibe mit einem Träger und zumindest einen an der Stirnseite des Trägers angeordneten Reibbelag aus einer Mehrzahl von in Umfangsrichtung benachbart angeordneten bogenförmigen Segmenten und innerhalb des Reibbelages vorgesehenen Kanälen zur Führung von Kühlmedium.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung einer Kupplungsscheibe.
Reibflächentragende und/oder reibflächenbildende Elemente in Form von Kupplungsscheiben mit zumindest einem Reibbelag zur Erzeugung einer Reibpaarung mit einem anderen reibflächentragenden und/oder reibflächenbildenden Element sind in den unterschiedlichsten Ausführungen aus dem Stand der Technik bekannt. Die Reibbeläge dieser sind gemäß einer ersten Ausführung einteilig ausgebildet und werden in Form von Ringen aus Reibmaterial durch Trennen, insbesondere Stanzen, hergestellt. Durch die Form des erforderlichen Reibbelages, die durch einen Außen- und einen Innenumfang charakterisiert ist, ergibt sich ein sehr hoher Mittenverschnitt. Eine Weiterverwertung dieses durch den, durch den Innenumfang des zu erzeugenden Reibbelages bestimmten, Mittenverschnittes ist nur sehr begrenzt für Reibbeläge von Kupplungen geringerer Größe möglich. Da als Material für derartige Reibbeläge neben gesintertem Metall häufig auch mit Harz getränktes Papier Verwendung findet, ist ein Recycling des Materials des Mittenverschnittes häufig nicht mehr möglich. Neben dem hohen Materialverbrauch aufgrund des Mittenverschnitts besteht die weitere Problematik in der Ausbildung von Kanälen zur Führung von Kühlmedium. Diese werden bei einteiligen Reibbelägen als Nuten nach der Befestigung an einem Träger in diese eingearbeitet. Dabei werden zur Vermeidung von Beschädigungen am Träger die Nuten häufig nur über einen Teilbereich der Belagdicke eingearbeitet, so dass die Nut sich nicht bis an die Stirnseite des Trägers erstreckt. Die Einarbeitung erfolgt ebenfalls durch entsprechende Trennverfahren, wobei die Einarbeitung dieser Kanäle erst nachträglich vorgenommen werden kann und damit einen weiteren zusätzlichen Verfahrensschritt mit aufwendiger Führung des Werkzeuges und hohen Anforderungen an die Genauigkeit der Einarbeitung der Nut bedingt.
Derartige Ausführungen mit entsprechenden nachträglich eingearbeiteten Nuten sind beispielhaft aus der Druckschrift DE 100 08 167 A1 und DE 195 49 617 C2 vorbekannt. Dabei sind in den Reibbelag Nuten eingearbeitet, die in Umfangsrichtung verlaufend mit den Endbereichen jeweils nur am Innenumfang oder jeweils nur am Außenumfang mündend ausgeführt sind und bei Anwendungen in Kraftübertragungseinheiten bei geschlossener Kupplungseinrichtung jeweils nur mit einem Druckraum gekoppelt wären.
Zur Lösung der Problematik des hohen Mittenverschnittes werden entsprechend US-A-4,260,047 Reibbeläge aus mit bogenförmigen Segmenten vorgeschlagen, die mit Befestigungsmitteln zur Befestigung der Segmente aneinander ausgeführt sind. Die bogenförmigen Segmente erstrecken sich dabei in Umfangsrichtung in einem Winkelbereich von ca. 90° und können aus einem rechteckigen Grundmaterial gestanzt werden. Zur Verbesserung und Erhöhung der Festigkeit der Verbindung zwischen einzelnen Segmenten wird gemäß DE 693 12 262 T2 vorgeschlagen, diese formschlüssig miteinander zu koppeln, insbesondere nach Art einer Puzzle-Verbindung. Dazu bilden drei bogenförmige Segmente den Reibbelag, wobei die Befestigungsmittel einen verriegelnden Vorsprung-Schlitz-Rand an einem Ende jedes der bogenförmigen Segmente und einen spiegelbildlich dazu ausgebildeten Vorsprung-Schlitz-Rand an dem jeweils gegenüberliegenden Ende jedes der bogenförmigen Segmente aufweisen, wodurch die zueinander gewandten Vorsprung-Schlitz-Ränder benachbarter bogenförmiger Segmente sich verbinden, um eine Stoßlinie zu bilden, die winkelförmig quer über den Belag verläuft, der von der Verbindung der beiden benachbarten bogenförmigen Segmente gebildet wird. Daraus ergibt sich eine formschlüssige Verbindung nach Art von Puzzleteilen. Ähnlich diesen kann auch hier unter ungünstigen Bedingungen die Verbindung klemmen, sich überlappen oder zu viel Spiel haben, was in der Anwendung beim Reibbelag zu einer unzulässigen Leckageströmung führen würde. Daher sind an die Fertigung hohe Genauigkeitsanforderungen gelegt. Auch hier wird das Nutprofil zur Belagskühlung, meist ein Schlangennutmuster, erst nachträglich eingeprägt, wobei wie bei allen nachträglich eingearbeiteten Nuten die Problematik des Rückstellvermögens aufgrund von Materialelastizitäten zu berücksichtigen ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Kupplungsscheibe und ein Verfahren zur Herstellung dieser mit einem Reibbelag derart weiterzuentwickeln, dass die Herstellung durch einen geringen Fertigungs- und Materialaufwand, das heißt mit möglichst geringem Verschnitt unter Ausnutzung der Vorteile einer segmentierten Ausführung und mit zuverlässiger Aneinanderreihung der Segmente realisiert werden kann.
Die erfindungsgemäße Lösung ist durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 13 charakterisiert. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Eine erfindungsgemäße Kupplungsscheibe mit einem Träger und zumindest einem an einer Stirnseite des Trägers angeordneten Reibbelag aus einer Mehrzahl von in Umfangsrichtung benachbart angeordneten bogenförmigen Segmenten und innerhalb des Reibbelages vorgesehenen Kanälen zur Führung von Kühlmedium, ist dadurch gekennzeichnet, dass der Reibbelag aus einer Vielzahl von jeweils beabstandet zueinander angeordneten und mit ihren zueinander weisenden Flächen Kanäle zur Führung von Kühlmedium bildenden Segmenten ausgeführt ist. Der einzelne Kanal ist dabei durch die zueinander weisenden Flächen von zumindest zwei Segmenten sowie der Oberfläche am Träger als Kanalboden charakterisiert.
Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht den Aufbau eines Reibbelages aus einer Vielzahl von Einzelsegmenten frei von einer direkten Verbindung dieser untereinander unter gleichzeitiger Ausbildung der Kanäle zur Führung von Kühlmedium in Form von Nuten aufgrund der Anordnung auf Abstand zueinander, wobei der einzelne Kanal sich prinzipbedingt bis an die Stirnseite des Trägers erstreckt, d. h. der Kanalboden von der Oberfläche an der Stirnseite des Trägers gebildet wird, wodurch Materialelastizitäten und das dadurch bedingte Rückstellvermögen entgegen Ausführungen mit nachträglicher Einarbeitung unberücksichtigt bleiben können und der einzelne Kanal zur Führung von Kühlmedium durch eine hohe Formstabilität charakterisiert ist. Die erfindungsgemäße Lösung bietet ferner den Vorteil, dass bei der Herstellung des einzelnen Reibbelages aus einzelnen Segmenten mit zunehmender Segmentanzahl der Verschnitt beim Trennen aus einem Reibbelaggrundmaterial minimiert werden kann und das zur Verfügung stehende Material hinsichtlich des Verschnittes optimal ausgenutzt werden kann.
Da in vorteilhafter Ausbildung die Ausführung, insbesondere Geometrie, Dimensionierung und der Verlauf eines einzelnen Kanals zur Führung von Kühlmedium als Funktion der Ausführung, insbesondere Form, Dimensionierung und Anordnung der zueinander weisenden Flächen der beabstandet zueinander angeordneten Segmente, der Anzahl der an der Ausbildung eines Kanals beteiligten Segmente und der Ausführung der durch die beabstandete Anordnung freien Oberfläche am Träger frei festlegbar ist, bietet die erfindungsgemäße Lösung des Weiteren den Vorteil einer hohen Variantenvielfalt hinsichtlich der Ausführungen der einzelnen Segmente und der dadurch bedingten Geometrien der Kanäle zur Führung von Kühlmedium. Diese kann zu einer weiteren Verschnittreduzierung bei der Herstellung der einzelnen Segmente genutzt werden. Ferner erlaubt die erfindungsgemäße Lösung eine Vielzahl von Möglichkeiten zur Kühlmittelführung sowie die einfache Ausbildung komplexer Kanalgeometrien, insbesondere der Kanalquerschnitte sowie des Verlaufs, beispielsweise die Ausführung mit Umlenkbereichen mit geringem Radius.
In einer besonders vorteilhaften Weiterentwicklung kann auf die Ausbildung der Länge des Kanals zur Führung von Kühlmedium in Umfangsrichtung Einfluss genommen werden, indem innerhalb des Strömungsweges die Anzahl der Umlenkbereiche entsprechend erhöht wird. Dies wird im einfachsten Fall durch an den zueinander weisenden Flächen des Außenumfanges des einzelnen bogenförmigen Segmentes alternierend angeordnete Vorsprünge und Ausnehmungen, die in jeweils am benachbarten, insbesondere in radialer Richtung gegenüberliegenden Segment vorgesehene Aussparungen oder Vorsprüngen auf Abstand eingreifen, realisiert.
Die den Außenumfang und Innenumfang bildenden Segmente sind dabei bogenförmig ausgeführt. Sind zusätzliche Zwischensegmente in radialer Richtung zwischen diesen vorgesehen, können diese von der Bogenform abweichend ausgeführt sein.
In einer besonders vorteilhaften Ausführung umfasst der einzelne Reibbelag in radialer Richtung und in Umfangsrichtung beabstandet zueinander angeordnete, vorzugsweise bogenförmige Segmente, wobei sich die Erstreckungsbereiche zweier in radialer Richtung beabstandet zueinander angeordneter bogenförmiger Segmente in Umfangsrichtung zumindest teilweise einander überlappen. Diese Ausführung erlaubt eine einfache Realisierung von den Reibbelag in radialer Richtung durchsetzenden und teilweise in Umfangsrichtung verlaufenden Kanälen oder Kanalbestandteilen zur Führung von Kühlmedium allein aufgrund der Anordnung. Ferner können durch den Versatz die Geometrien der einzelnen Segmente zur Ausbildung von Ausricht- beziehungsweise Zentrierflächen genutzt werden.
Zur Vereinfachung der Lagezuordnung ist zumindest ein Teilbereich der zueinander weisenden Flächen der Segmente als Ausricht- und Zentrierflächen zur Unterstützung der Positionierung der einzelnen Segmente ausgeführt. In besonders vorteilhafter Ausführung werden die einzelnen Ausricht- und Zentrierflächen von den in Umfangsrichtung weisenden Stirnseiten der einzelnen bogenförmigen Segmente und/oder innerhalb der Erstreckung in Umfangsrichtung vorgesehenen Vorsprüngen und/oder Ausnehmungen gebildet. Neben der dadurch erfolgenden einfachen Lagezuordnung besteht ein weiterer Vorteil darin, dass Ungenauigkeiten bei der Fertigung der Segmente und/oder Positionierung dieser zueinander, die sich in örtlichen Änderungen des Kanalquerschnittes äußern können, insgesamt ausgeglichen werden.
In besonders vorteilhafter Weise erfolgt die Segmentierung in zwei Segmentsätzen, einem radial inneren und einem radial äußeren Segmentsatz, wobei der radial äußere Segmentsatz von Außenumfang bildenden Segmenten gebildet wird, während der radial innere Segmentsatz des Reibbelages Innenumfang bildende Segmente umfasst. Die Anordnung der einzelnen Innenumfang und Außenumfang bildenden Segmente erfolgt derart, dass diese hinsichtlich ihrer Anordnung in Umfangsrichtung bei Verlagerung in eine gemeinsame Ebene nicht auf Stoß, sondern einander überlappend erfolgt. Dadurch können Teilbereiche der einzelnen Innenumfang und/oder Außenumfang bildenden Segmente zur gegenseitigen Lagefixierung genutzt werden. Jedes der einzelnen Innenumfang und/oder Außenumfang bildenden Segmente weist dabei in radialer Richtung beziehungsweise zum jeweils anderen Segment weisende Flächenbereiche auf, welche den Außenumfang dessen in radialer Richtung beschreiben und der Ausbildung der kühlmediumführenden Kanäle dienen. Dabei ist die Formgebung des Kanals im Wesentlichen abhängig von den folgenden Größen:

– Ausführung und Verlauf der in radialer Richtung zueinander weisenden Flächenbereiche des Außenumfanges von Innenumfang und Außenumfang bildendem Segment;
– Lagezuordnung von Innenumfang und Außenumfang bildenden Segment zueinander, insbesondere Größe des vordefinierten Abstandes.

Die Anzahl der bogenförmigen Segmente, insbesondere der Innenumfang und Außenumfang bildenden Segmente, ist gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführung identisch gewählt. Dies gilt in Analogie für die Erstreckung dieser in Umfangsrichtung, insbesondere die diese beschreibenden Winkelbereiche. Dabei kann die Ausführung und Ausgestaltung der einzelnen, Innenumfang oder Außenumfang bildenden Segmente eines Segmentsatzes jeweils identisch oder aber unterschiedlich erfolgen. In besonders vorteilhafter Ausführung werden identische Ausführungen gewählt, da hier eine besonders einfache und kostengünstige Herstellung möglich ist und ferner die Anforderungen der Montage und Lagezuordnung zueinander gering gehalten werden können. Die sich daraus ergebende Kanalgeometrie ist in Umfangsrichtung ebenfalls vorzugsweise segmentweise identisch, so dass hier bei Betrieb beim Einsatz in einer Kupplungseinrichtung in Umfangsrichtung gleiche Verhältnisse vorherrschen.
Die einzelnen bogenförmigen Segmente sind in den in Umfangsrichtung ausgerichteten Endbereichen durch in Umfangsrichtung weisende Stirnseiten charakterisiert, welche vorzugsweise ebenfalls an der Ausbildung der Kanäle beteiligt sind und ferner als Ausricht- und Zentrierflächen dienen, die mit an zu diesen gerichteten Ausricht- und Zentrierflächen am jeweils anderen Segmentsatz zumindest einen kühlmittelführenden Kanal bilden. Bei wechselseitiger Vorsehung derartiger Ausricht- und Zentrierflächen, welche durch die Anordnung von in radialer Richtung ausgerichteten Vorsprüngen an den jeweiligen bogenförmigen Segmenten eines Segmentsatzes im Mittenbereich dessen erzeugt werden und der Zuordnung dieser Fläche zu einer Stirnseite am anderen bogenförmigen Segment des anderen Segmentsatzes ergibt sich hier aufgrund der wechselseitigen Zentrierung am Außen- und Innenumfang eine definierte Lagezuordnung der einzelnen Reibbelagsbestandteile zueinander. Ein entsprechender Versatz, der zu einer Verringerung des Kanalquerschnitts an einer Stelle führt, wird durch eine Vergrößerung an anderer Stelle wieder ausgeglichen.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Kupplungsscheibe ist durch die folgenden Merkmale charakterisiert:

– Bereitstellung der einzelnen Innen- und Außenumfang bildenden bogenförmigen Segmente des Reibbelages durch Trennen aus einem Reibbelaggrundmaterial;
– Positionierung der einzelnen Segmente beabstandet zueinander unter Ausbildung vonden Kanälen zur Führung von Kühlmittel bildenden Spalten zwischen diesen;
– Befestigung der Segmente an einem Träger.

Die Befestigung kann kraft-, form- oder vorzugsweise stoffschlüssig erfolgen. Letztgenannte Möglichkeit bietet den Vorteil, dass die Kanalführung völlig frei wählbar ist.
Die Fertigung der Segmente erfolgt im Allgemeinen durch Trennen, insbesondere Stanzen. In einer vorteilhaften Ausführung können bei Ausbildung des Reibbelages aus einem Fasern enthaltenden Werkstoff die den Innen- und Außenumfang bildenden bogenförmigen Segmente des Reibbelages durch Trennen von identisch ausgeführten rechteckigförmigen Segmenten aus einem Reibbelaggrundmaterial und anschließender Verformung zu einem Innenumfang bildenden Segment oder einem Außenumfang bildenden Segment ausgebildet werden, wodurch der Aufwand nochmals miniert werden kann.
Die erfindungsgemäße Lösung ist nachfolgend anhand von Figuren erläutert. Darin ist im Einzelnen Folgendes dargestellt:
1a verdeutlicht in schematisiert vereinfachter Darstellung eine Kupplungseinrichtung mit einer erfindungsgemäß ausgebildeten Kupplungsscheibe;
1b verdeutlicht in einem Detail gemäß 1 im Axialschnitt eine erfindungsgemäße Kupplungsscheibe;
2a verdeutlicht in einer Ansicht von rechts die Ausbildung eines Reibbelages einer erfindungsgemäß ausgeführten Kupplungsscheibe;
2b und 2c verdeutlichen Details V und VI aus 2a;
3 verdeutlicht eine alternative Ausbildung des Reibbelages zur 2;
4 verdeutlicht anhand eines Signalflussbildes den Ablauf eines Verfahrens zur Herstellung einer erfindungsgemäß ausgebildeten Kupplungsscheibe.
Die 1a verdeutlicht in stark schematisierter Darstellung beispielhaft anhand eines Ausschnittes aus einem Axialschnitt den Aufbau einer Kupplungseinrichtung 10, umfassend reibflächentragende und/oder reibflächenbildende Elemente 11.1 bis 11.n und 12.1 bis 12.n, die zur Erzeugung einer Reibpaarung zum Zweck der Drehmomentübertragung wenigstens mittelbar miteinander in Wirkverbindung bringbar sind. Im dargestellten Fall umfasst die Kupplungseinrichtung 10 eine erste Trägereinrichtung 13 beispielhaft in Form eines Außenlamellenträgers 14, an welchem die reibflächentragenden und/oder reibflächenbildenden Elemente 11.1 bis 11.n drehfest und in axialer Richtung verschiebbar angeordnet sind. Ferner umfasst die Kupplungseinrichtung 10 eine zweite Trägereinrichtung 15, an welcher die reibflächentragenden und/oder reibflächenbildenden Elemente 12.1 bis 12.n drehfest und in axialer Richtung verschiebbar angeordnet sind. Die zweite Trägereinrichtung 15 ist hier beispielhaft als Innenlamellenträger 16 ausgebildet. Erste und zweite Trägereinrichtung 13, 15 und die an diesen gelagerten und geführten reibflächentragenden und/oder reibflächenbildenden Elemente 11.1–11.n, 12.1 bis 12.n sind koaxial zueinander und zur Drehachse R angeordnet. Unter reibflächentragenden und/oder reibflächenbildenden Elementen 11.1 bis 11.n, 12.1 bis 12.n werden dabei Elemente verstanden, welche Flächenbereiche aufweisen, die geeignet sind, mit Flächenbereichen anderer reibflächentragender und/oder reibflächenbildender Elemente in Wirkverbindung gebracht zu werden, um eine kraftschlüssige Verbindung in Form eines Reibschlusses zum Zwecke der Drehmomentübertragung zu erzeugen. Dabei sind hier beispielhaft die reibflächentragenden und/oder reibflächenbildenden Elemente 12.1 und 12.2 als erfindungsgemäß ausgebildete Kupplungsscheiben 1 ausgeführt. Eine derartige Kupplungsscheibe 1 ist in der 1b für die Ausführung reibflächentragender und/oder reibflächenbildender Elemente 12.1 und 12.2 gemäß 1a am Beispiel des reibflächentragenden und/oder reibflächenbildenden Elementes 12.1 im Axialschnitt wiedergegeben. Die einzelne Kupplungsscheibe 1 umfasst dazu einen Träger 2, welcher im dargestellten Fall von einem scheibenförmigen Element, insbesondere einem ringscheibenförmigen Element 3 gebildet wird, an dessen voneinander wegweisenden Stirnseiten 3.1 und 3.2 jeweils Reibbeläge 4.1 und 4.2 angeordnet sind. Die Reibbeläge 4.1, 4.2 sind derart angeordnet und ausgebildet, dass diese sich ringförmig in Umfangsrichtung am Träger 2 verlaufen und sich in radialer Richtung über zumindest einen Teilbereich der jeweiligen Stirnseite 3.1 beziehungsweise 3.2 erstrecken. Bei der in der 1b dargestellten Kupplungsscheibe 1 sind jeweils an beiden Stirnseiten 3.1 und 3.2 Reibbeläge 4.1 und 4.2 vorgesehen. Der einzelne Reibbelag, der Reibbelag 4.1 ist in einer Ansicht A-A von rechts gemäß 1b in der 2 wiedergegeben. Dieser ist erfindungsgemäß in Umfangsrichtung bezogen auf die Drehachse R beim Einsatz der Kupplungsscheibe 1 in Kupplungseinrichtungen 10 in Umfangsrichtung und in radialer Richtung segmentiert ausgebildet. Die Segmentierung in radialer Richtung führt zur Ausbildung des Reibbelages 4.1 aus einen Innenumfang 5 des Reibbelages 4.1 beschreibenden Segmenten 6.1 bis 6.n, hier 6.1 bis 6.3, und einen Außenumfang 7 beschreibenden Segmenten 8.1 bis 8.n, hier 8.1 bis 8.3, des Reibbelages 4.1. Die den Außenumfang 7 beschreibenden Segmente 8.1 bis 8.3 sind dabei in Umfangsrichtung betrachtet mit Versatz zu den Innenumfang 5 beschreibenden Segmenten 6.1 bis 6.3 angeordnet, das heißt, die Innen- und Außenumfang 5, 7 bildenden Segmente 6.1 bis 6.3 und 8.1 bis 8.3 sind hinsichtlich ihrer Erstreckung in Umfangsrichtung einander überlappend angeordnet. Ferner erfolgt die Anordnung der den Innenumfang 5 und den Außenumfang 7 beschreibenden Segmente 6.1 bis 6.3 sowie 8.1 bis 8.3 derart, dass diese mit einem vordefinierten Abstand a in Umfangsrichtung und einen Abstand b in radialer Richtung zueinander unter Ausbildung von Medienstrom führenden Kanälen 9.1 bis 9.n, hier 9.1 bis 9.6, bei der Montage des Reibbelages 4.1 zusammengesetzt sind. Der einzelne Kanal 9.1 bis 9.6 wird hinsichtlich seines Verlaufes in Umfangsrichtung betrachtet von der Ausführung der zueinander weisenden Flächen der einzelnen den Innenumfang 5 und den Außenumfang 7 beschreibenden Segmente 6.1 bis 6.3 8.1 bis 8.3 zueinander definiert. Die jeweils zueinander weisenden Flächen der einzelnen den Innenumfang 5 beschreibenden Segmente 6.1 bis 6.3 und den Außenumfang 7 beschreibenden Segmente 8.1 bis 8.3 werden hier von den in radialer Richtung ausgerichteten Flächenbereichen 6.1c bis 6.3c, 8.1c bis 8.3c sowie den die Stirnseiten beschreibenden Flächenbreichen 8.1a bis 8.3a, 8.1b bis 8.3b, 6.1a bis 6.3a, 6.1c bis 6.3c charakterisiert. Dabei weisen die Flächenbereiche 6.1c bis 6.3c in radialer Richtung nach außen, die Flächenbereiche 6.1a bis 6.3a, 6.1b bis 6.3b in Umfangsrichtung. In Analogie gelten die Aussagen auch für die Flächenbereiche der Außenumfang 7 bildenden Segmente, insbesondere die in radialer Richtung nach innen weisenden Flächenbereiche 8.1c bis 8.3c sowie die Flächenbereiche 8.1a bis 8.3a, 8.1b bis 8.3b, welche in Umfangsrichtung weisen.
Die Abstände a zwischen den zueinander weisenden Flächenbereichen 6.1a, 6.1b bis 6.3a, 6.3b und 8.1a, 8.1b bis 8.3a, 8.3b in Umfangsrichtung und b zwischen den Flächenbereichen 6.1c bis 6.3c und 8.1c bis 8.3c in radialer Richtung können über den Verlauf der einzelnen Medium führenden Kanals 9.1 bis 9.6 variieren oder aber jeweils konstant gehalten werden. Im zweiten Fall ergibt sich ein einzelner Kanal 9.1 bis 9.6 mit konstantem Durchflussquerschnitt, im ersten mit variablem Querschnitt über die Verlaufslänge. Bei Führung in Umfangsrichtung kann durch Vorsehen einer Vielzahl von Umlenkungen die Länge des einzelnen Kanals 9.1 bis 9.6 variiert werden. Zur besseren Verdeutlichung werden Details V und VI in den 2b und 2c dargestellt. Der einzelne Kanal 9.1. bis 9.6 erstreckt sich aufgrund der Art seiner Ausbildung von den Stirnseiten der Segmente 6.1 bis 6.3 und 8.1 bis 8.3 bis zur Stirnseite 3.1 am Träger 2.
Vorzugsweise sind die Erstreckungswinkel α der einzelnen bogenförmigen Segmente 6.1 bis 6.3, 8.1 bis 8.3 jeweils identisch ausgebildet. Denkbar ist es jedoch auch, für die den Innenumfang 5 beschreibenden Segmente 6.1 bis 6.3 und/oder den Außenumfang 7 beschreibenden Segmente 8.1 bis 8.3 unterschiedliche Erstreckungsbereiche zu wählen. Entscheidend ist, dass die zueinander weisenden und einen definierten Spalt in Umfangsrichtung und radialer Richtung zur Ausbildung der Kanäle 9.1 bis 9.6 bildenden Flächenbereiche 6.1a bis 6.3a, 6.1b bis 6.3b, 6.1c bis 6.3c und 8.1a bis 8.3a, 6.1b bis 8.3b, 8.1c bis 8.3c derart ausgeführt sind, dass zum einen die gewünschte Führung eines Mediumstromes erzielt wird und ferner in besonders vorteilhafter Weise auch eine Positionierung und Lagezuordnung der den Innenumfang 5 beschreibenden Segmente 6.1 bis 6.3 und der den Außenumfang 7 beschreibenden Segmente 8.1 bis 8.3 zueinander gegeben ist.
Die Ausgestaltung der den Innenumfang 5 und den Außenumfang 7 bildenden Segmente 6.1 bis 6.3 und 8.1 bis 8.3 erfolgt in Abhängigkeit der gewünschten Führung des Mediumstromes in den Kanälen 9.1 bis 9.n und damit deren Verlauf. Die Führung des Medienstroms, insbesondere Kühlmedienstroms über den Reibbelag 4.1, kann dabei vom Innen- zum Außenumfang 5, 7 und umgekehrt, das heißt durch den Reibbelag 4.1 in radialer Richtung oder nur vom Innenumfang 5 zu einem in Umfangsrichtung versetzten Bereich am Innenumfang 5 oder von einem ersten Bereich am Außenumfang 7 zu einem weiteren zweiten in Umfangsrichtung versetzten Bereich am Außenumfang 7 erfolgen.
Die 2a erdeutlicht dabei eine Ausgestaltung, welche eine Führung eines Medienstromes vom Außenumfang 7 des Reibbelages 4.1 in Richtung des Innenumfanges 5 und umgekehrt erlaubt. Denkbar sind auch andere Ausführungen, bei welchen die Führung von Kühlmediumströmen zumindest teilweise vom Außenumfang über einen Teilbereich des Reibbelages 4.1 wieder zum Außenumfang 7 oder in Analogie vom Innenumfang 5 zum Innenumfang 5 erfolgt.
In besonders vorteilhafter Ausführung ist die Geometrie der zueinander weisenden Flächen, welche von den Flächenbereichen 6.1a bis 6.3a, 6.1b bis 6.3b, 6.1c bis 6.3c und 8.1a bis 8.3a, 8.1b bis 8.3b, 8.1c bis 8.3c gebildet werden, derart gewählt, dass zum einen sehr große Längen der Kanäle 9.1 bis 9.6 erzeugt werden und ferner eine Zentrierung der einzelnen Innenumfang 5 und Außenumfang 7 beschreibenden Segmente 6.1 bis 6.3 und 8.1 bis 8.3 zueinander gegeben ist. Dazu werden vorzugsweise die zueinander weisenden Flächen der Segmente 6.1 bis 6.3 und 8.1 bis 8.3 von wechselweise in Umfangsrichtung angeordneten Vorsprüngen 19, 21 und Ausnehmungen 20, 22 gebildet, die ineinander greifend unter einem vordefinierten Abstand zur Ausbildung der Kanäle 9.1 bis 9.6 zueinander angeordnet sind. Dadurch ergibt sich am Außenumfang des einzelnen Segmentes 6.1 bis 6.3, 8.1 bis 8.3 eine Führung des Medienstromes mit einer Vielzahl von Umlenkungen, das heißt Richtungsänderungen in Umfangsrichtung betrachtet. Diese Kanalform wird auch als Schlangennut bezeichnet. Diese ermöglicht in Umfangsrichtung betrachtet eine über die vollständige Bogenlänge eines einzelnen Innen- oder Außenumfang 5, 7 bildenden Segmentes 6.1 bis 6.3, 8.1 bis 8.3 erheblich verlängerte Kanalausführung gegenüber einem direkt in Umfangsrichtung verlaufenden Kanal. Wird, wie im dargestellten Fall, eine Kühlmedienführung und damit eine Kanalausbildung mit Verlauf vom Außenumfang 7 bis zum Innenumfang 5 gewünscht, bedingt dies eine Führung in den entsprechenden Kanälen 9.1 bis 9.6 in einem Kanalteil, der am Innenumfang 5 beziehungsweise Außenumfang 7 mündet. Dazu weisen die einzelnen den Innenumfang 5 von Außenumfang 7 beschreibenden Segmente 6.1 bis 6.3 und 8.1 bis 8.3 vorzugsweise jeweils sich in Richtung des Innen- oder Außenumfanges 5, 7 weitere erstreckende Vorsprünge auf, die hier für jedes einzelne den Innenumfang 5 beschreibende Segment 6.1 bis 6.3 mit 17.1 bis 17.3 und für das Außenumfang 7 beschreibende Segment 8.1 bis 8.3 mit 18.1 bis 18.3 bezeichnet sind und deren in radialer Richtung weisende Flächen frei von einem, diesen zugeordneten und in radialer Richtung gegenüberliegenden Flächenbereich am jeweils anderen Außenumfang 7 oder Innenumfang 5 bildenden Segment 8.1 bis 8.3, 6.1 bis 6.3 sind. Die Vorsprünge 17.1 bis 17.3 an den Innenumfang 5 beschreibenden Segmenten 6.1 bis 6.3 erstrecken sich jeweils an diesen vom Bereich des Innenumfanges 5 bis vorzugsweise zum Außenumfang 7 des Reibbelages 4.1, wobei die Vorsprünge 17.1 bis 17.3 vorzugsweise innerhalb der Erstreckung des einzelnen Segmentes 6.1 bis 6.n in Umfangsrichtung, besonders bevorzugt im Mittenbereich von diesem, das heißt auf halber Bogenlänge angeordnet sind und in Umfangsrichtung weisende Flächen 17.1a bis 17.3a und 17.1b bis 17.3b bilden, die zu den Außenumfang 7 beschreibenden Segmenten 8.1 bis 8.3, insbesondere die Stirnseiten bildenden Flächenbereiche 8.1a bis 8.3a beziehungsweise 8.1b bis 8.3b weisen und mit diesen die Endbereiche der Kanäle 9.1 bis 9.6 bilden. Dazu sind hier derartige Vorsprünge 17.1 bis 17.3 an den Innenumfang 5 beschreibenden Segmenten 6.1 bis 6.3 sowie in Form der Vorsprünge 18.1 bis 18.3 an den Außenumfang 7 beschreibenden Segmenten 8.1 bis 8.3 vorgesehen, wobei letztere sich in Analogie vom Außenumfang 5 in Richtung zum Innenumfang 7 an den einzelnen bogenförmigen Segmenten 8.1 bis 8.3 erstrecken. Diese Vorsprünge 17.1 bis 17.3 beziehungsweise 18.1 bis 18.3 fungieren ferner auch als Zentrierhilfen. Ferner fungieren ebenfalls die alternierend angeordneten Vorsprünge 19, 21 und Ausnehmungen 20, 22 der zueinander weisenden Flächenbereiche 6.1c bis 6.3c, 8.1c bis 8.3c als Zentrierhilfen. Die von diesen gebildeten Flächenbereiche fungieren als Ausricht- und Zentrierflächen.
In besonders vorteilhafter Weise erfolgt die Anordnung der Ausricht- und Zentrierhilfen wechselseitig an den Innen- und Außenumfang 5, 7 bildenden Segmenten 6.1 bis 6.3 beziehungsweise 8.1 bis 8.3.
Die in der 2a dargestellte Ausbildung der einzelnen Kanäle 9.1 bis 9.6 ist beispielhaft. In Abhängigkeit der gewünschten Kanalführung in Umfangsrichtung und/oder Kanalgeometrie werden die zueinander weisenden Flächen 6.1a bis 6.3a, 6.1b bis 6.1b, 6.1c bis 6.3c sowie 8.1a bis 8.3a usw. den Innenumfang 5 und Außenumfang 7 beschreibenden Segmenten 6.1 bis 6.3, 8.1 bis 8.3 ausgeführt. Ferner beispielhaft ist die Unterteilung in die Segmente 6.1 bis 6.3, 8.1 bis 8.3. Diese sind durch den Erstreckungswinkel α von 120° in Umfangsrichtung charakterisiert. Denkbar ist ebenfalls eine Unterteilung in eine erheblich größere Anzahl von Segmenten 6.1 bis 6.n, 8.1 bis 8.n, wobei die Erstreckung in Umfangsrichtung durch jeweils einen Erstreckungswinkel α charakterisiert ist. Ferner ebenfalls denkbar ist die Ausgestaltung mit einer unterschiedlichen Anzahl von Segmenten 6.1 bis 6.n, 8.1 bis 8.n, welche den Innenumfang 5 und den Außenumfang 7 beschreiben. Jeweils die den Innenumfang 5 und den Außenumfang 7 beschreibenden einzelnen Segmente 6.1 bis 6.n beziehungsweise 8.1 bis 8.n ergeben dabei die Segmentsätze 6 und 8.
Die 2a verdeutlicht in besonders vorteilhafter Ausführung, wie diese mit dem Einsatz in Nasskupplungen zum Tragen gelangt, bei welcher über die Reibbeläge 4.1 ein stetiger Kühlmitteldurchfluss über die Kupplungseinrichtung 10 ermöglicht wird aufgrund der Ausbildung des einzelnen Kanals 9.1 bis 9.6 mit Erstreckung vom Außenumfang 7 zum Innenumfang 5 des Reibbelages 4.1.
Denkbar ist es auch für andere Anwendungen, die zur Führung des Kühlmediums erforderlichen Kanäle zumindest teilweise lediglich am Außen- oder Innenumfang 7, 8 münden zu lassen. Eine derartige Ausführung ist beispielhaft in der 3 anhand eines Ausschnittes aus einem Reibbelag 4.1 wiedergegeben. Die Ausführung der Außenumfang 7 bildenden Segmente 8.1 bis 8.2 wurde beibehalten. Der Innenumfang 5 wird von einer Vielzahl von Segmenten, hier im Ausschnitt 6.1 bis 6.5, gebildet. Dabei wird die Ausführung von 6.1 gegenüber 2a beibehalten, allerdings mit verkürzter Erstreckung in Umfangsrichtung. Zusätzlich ist das Segment 6.4 zwischen dem Segment 6.1 und dem Vorsprung 18.1 angeordnet. Die Stirnseiten 6.1b und 6.5a sind in Umfangsrichtung zueinander beabstandet angeordnet, so dass der Kanal 9.6 nunmehr eine Mündung am Außenumfang 7 und zwei Mündungen am Innenumfang 5 aufweist. Dieser wird von den zueinander weisenden Flächen der Segmente 6.1 und 8.1 sowie der Kanalabschnitt 23 von den Segmenten 6.1, 6.4, 8.1 und damit den zueinander weisenden Flächenbereichen 6.1a, 8.1c, 6.4c, 6.4b, 6.4a gebildet.
Zusätzlich können optional am Außen- und Innenumfang 7, 5 des einzelnen Reibbelages Nuten zur äußeren Kühlung in Form von an den Außen- und Innenumfang 7, 5 bildenden Segmenten 8.1 bis 8.3, 6.1 bis 6.3 angeordneten Aussparungen vorgesehen sein.
Die 4 verdeutlicht beispielhaft anhand eines Signalflussbildes ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Kupplungsscheibe 1. Bei dieser erfolgt in einem ersten Verfahrensschritt A die Bereitstellung der einzelnen Innenumfang und Außenumfang 7 beschreibenden Segmente 6.1 bis 6.3, 8.1 bis 8.3. Da diese bogenförmig angeordnet sind und vorzugsweise ein Bogensegment mit einem Erstreckungswinkel α ≤ 120° beschreiben, können diese mit geringem Verschnitt aus einem flächigen Reibbelaggrundmaterial herausgetrennt werden. In einem weiteren zweiten Verfahrensschritt erfolgt die Anordnung und Ausbildung in Zuordnung zum Träger 2. Dieser Verfahrensschritt ist mit B gekennzeichnet. Der Verfahrensschritt C beschreibt die Befestigung an dem Träger. Die Befestigung kann dabei formschlüssig, kraftschlüssig oder stoffschlüssig erfolgen. Die Befestigung erfolgt derart, dass durch die Zuordnung der einzelnen Segmente 6.1 bis 6.n und 8.1 bis 8.n zueinander die die Kanäle 9.1 bis 9.6 beschreibende Nutgeometrie erzeugt wird. Ein separater Verfahrensschritt zur Ausbildung der mediumstromführenden Kanäle 9.1 bis 9.n durch nachträgliche Einarbeitung kann hier entfallen.
Die erfindungsgemäße Lösung ist nicht auf die Ausführung in den 1 bis 4 beschränkt. Weitere Ausführungen, insbesondere hinsichtlich der Ausbildung der einzelnen Segmente zueinander und deren Anordnung sind denkbar. Entscheidend ist, dass der für den zu führenden Kühlmedienstrom erforderliche Kanalquerschnitt der Kanäle 9.1 bis 9.n erzeugt wird. Durch die Ausgestaltung der die Kühlkanäle 9.1 bis 9.n bildenden Flächenbereiche und deren Zuordnung zueinander wird die Positioniergenauigkeit bestimmt. Dabei sollte diese vorzugsweise im Bereich von ca. 0,1 mm liegen. In besonders vorteilhafter Weise können die bei der in der 2a beschriebenen Kanalgeometrie bei der Positionierung bedingten Ungleichmäßigkeiten, insbesondere örtliche Verengungen und Erweiterungen über den Verlauf der Kanals gegenseitig ausgeglichen werden.
Bezugszeichenliste

1: Kupplungsscheibe
2: Träger
3: ringscheibenförmiges Element
3.1: Stirnseite
3.2: Stirnseite
4.1: Reibbelag
4.2: Reibbelag
5: Innenumfang
6: Segmentsatz
6.1–6.3, 6.4, 6.5: Innenumfang beschreibendes Segment
6.1a–6.3a: Fläche
6.1b–6.3b: Fläche
6.1c–6.3c: Fläche
7: Außenumfang
8: Segmentsatz
8.1–8.3: Außenumfang beschreibendes Segment
8.1a–8.3a: Fläche
8.1b–8.3b: Fläche
8.1c–8.3c: Fläche
9.1–9.n: Kanal zur Führung eines Medienstromes
10: Kupplungseinrichtung
11.1–11.n: reibflächentragendes und/oder reibflächenbildendes Element
12.1–12.n: reibflächentragendes und/oder reibflächenbildendes Element
13: erste Trägereinrichtung
14: Außenlamellenträger
15: zweite Trägereinrichtung
16: Innenlamellenträger
17.1–17.3, 17.n: Vorsprung
17.1a–17.3a: Stirnseite
17.1b–17.3b: Stirnseite
18.1–18.3, 18.n: Vorsprung
19: Vorsprünge am Segment 6.1 bis 6.3
20: Ausnehmungen am Segment 8.1 bis 8.3
21: Vorsprünge am Segment 8.1 bis 8.3
22: Ausnehmungen am Segment 8.1 bis 8.3
23: Kanalabschnitt
α: Erstreckungswinkel
R: Drehachse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10008167 A1 [0005]
DE 19549617 C2 [0005]
US 4260047 A [0006]
DE 69312262 T2 [0006]

Claims

Kupplungsscheibe (10) mit einem Träger (2) und zumindest einem an einer Stirnseite (3.1, 3.2) des Trägers (2) angeordneten Reibbelag (4.1, 4.2) aus einer Mehrzahl von in Umfangsrichtung benachbart angeordneten bogenförmigen Segmenten (6.1–6.3, 8.1–8.3) und innerhalb des Reibbelages (4.1, 4.2) vorgesehenen Kanälen (9.1–9.n) zur Führung von Kühlmedium, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibbelag (4.1, 4.2) aus einer Vielzahl von jeweils beabstandet zueinander angeordneten und mit ihren zueinander weisenden Flächen (6.1a–6.3a, 6.1b–6.3b, 6.1c–6.3c, 8.1a–8.3a, 8.1b–8.3b, 8.1c–8.3c) Kanäle (9.1–9.3) zur Führung von Kühlmedium bildenden Segmenten (6.1–6.3, 8.1–8.3) ausgeführt ist.
Kupplungsscheibe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der einzelne Reibbelag (4.1, 4.2) in radialer Richtung und in Umfangsrichtung beabstandet zueinander angeordnete bogenförmige Segmente (6.1–6.3, 8.1–8.3) umfasst, wobei sich die Erstreckungsbereiche zweier in radialer Richtung beabstandet zueinander angeordneter bogenförmiger Segmente (6.1–6.3, 8.1–8.3) in Umfangsrichtung zumindest teilweise einander überlappen.
Kupplungsscheibe (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausführung, insbesondere Geometrie, Dimensionierung und der Verlauf eines einzelnen Kanals (9.1–9.6) zur Führung von Kühlmedium als Funktion der Ausführung, insbesondere Form, Dimensionierung und Anordnung der zueinander weisenden Flächen (6.1a–6.3a, 6.1b–6.3b, 6.1c–6.3c, 8.1a–8.3a, 8.1b–8.3b, 8.1c–8.3c) der beabstandet zueinander angeordneten Segmente (6.1–6.3, 8.1–8.3), der Anzahl der an der Ausbildung eines Kanals (9.1–9.6) beteiligten Segmente (6.1–6.3, 8.1–8.3) und der Ausführung der durch die beabstandete Anordnung freien Oberfläche am Träger (2) festgelegt ist.
Kupplungsscheibe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teilbereich der zueinander weisenden Flächen (6.1a–6.3a, 6.1b–6.3b, 6.1c–6.3c, 8.1a–8.3a, 8.1b–8.3b, 8.1c–8.3c) der Segmente (6.1–6.3, 8.1–8.3) als Ausricht- und Zentrierflächen zur Unterstützung der Positionierung der einzelnen Segmente (6.1–6.3, 8.1–8.3) ausgeführt ist.
Kupplungsscheibe (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Ausricht- und Zentrierflächen von den in Umfangsrichtung weisenden Flächen (6.1a–6.3a, 6.1b–6.3b, 8.1a–8.3a, 8.1b–8.3b) der Stirnseiten der einzelnen, insbesondere bogenförmigen Segmente (6.1–6.3, 8.1–8.3) gebildet werden.
Kupplungsscheibe (1) nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Ausricht- und Zentrierflächen von am jeweiligen, insbesondere bogenförmigen Segment (6.1–6.3, 8.1–8.3) in radialer Richtung vorgesehenen Ausnehmungen und/oder Vorsprüngen (19, 20, 21, 22) gebildet werden.
Kupplungsscheibe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der einzelne Reibbelag (4.1, 4.2) einen Satz (8) Außenumfang (7) bildender Segmente (8.1–8.3) und einen Satz (6) Innenumfang (5) bildender Segmente (6.1–6.3) umfasst, die mit ihren zueinander weisenden Flachen (6.1a–6.3a, 6.1b–6.3b, 6.1c–6.3c, 8.1a–8.3a, 8.1b–8.3b, 8.1c–8.3c) oder mit Flächen an optional zwischen diesen vorgesehenen Zwischensegmenten die Kanäle (9.1–9.6) zur Führung von Kühlmedium begrenzen.
Kupplungsscheibe (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenumfang (5) und Außenumfang (7) bildenden Segmente (6.1–6.3, 8.1–8.3) und/oder optional die zwischen diesen vorgesehenen Zwischensegmente derart ausgeführt und zueinander angeordnet sind, geeignet zu sein, mit ihren zueinander weisenden Flächen (6.1a–6.3a, 6.1b–6.3b, 6.1c–6.3c, 8.1a–8.3a, 8.1b–8.3b, 8.1c–8.3c) zumindest einen sich vom Außenumfang (7) des Reibbelages (4.1, 4.2) zum Innenumfang (5) erstreckenden Kanal (9.1–9.6) zur Führung von Kühlmedium auszubilden.
Kupplungsscheibe (1) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenumfang (5) und Außenumfang (7) bildenden Segmente (6.1–6.3, 8.1–8.3) und/oder optional die zwischen diesen vorgesehenen Zwischensegmente derart ausgeführt und zueinander angeordnet sind, geeignet zu sein, mit ihren zueinander weisenden Flächen (6.1a–6.3a, 6.1b–6.3b, 6.1c–6.3c, 8.1a–8.3a, 8.1b–8.3b, 8.1c–8.3c) zumindest einen sich über einen Teilbereich in Umfangsrichtung erstreckend verlaufenden und mit seinen beiden Enden in jeweils unterschiedlichen Bereichen am Außenumfang (7) oder Innenumfang (5) des Reibbelages (4.1, 4.2) mündenden Kanal (9.1–9.6) zur Führung von Kühlmedium auszubilden.
Kupplungsscheibe (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Außenumfang (7) und/oder Innenumfang (5) eines Reibbelages (4.1, 4.2) bildenden Segmente jeweils gleich ausgeführt sind.