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GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Kernplatte für eine Kupplungsanordnung. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf eine Kernplatte mit einem herausgepressten Keilprofil.
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HINTERGRUND
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Die Aussagen in diesem Abschnitt stellen lediglich Hintergrundinformationen in Bezug auf die vorliegende Offenbarung dar und können, müssen jedoch nicht Stand der Technik bilden.
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Ein typisches Kraftfahrzeug-Automatikgetriebe enthält Zahnradelemente und Mehrscheibenkupplungen, die wahlweise eingerückt werden können, um eines oder mehrere Vorwärtsdrehzahlverhältnisse zwischen der Getriebeeingangswelle und der Getriebeausgangswelle herzustellen. Die Eingangswelle ist über eine Fluidkopplung wie etwa einen Drehmomentwandler mit dem Fahrzeugmotor gekoppelt, während die Ausgangswelle über einen Differentialzahnradsatz mit den Fahrzeugantriebsrädern gekoppelt ist.
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Eine Mehrscheibenkupplung enthält allgemein einen Satz von Reibscheiben, einen Satz von Zwischenplatten und eine Nabe, die alle in einem Kupplungsgehäuse untergebracht sind. Keilnutenprofile in dem Kupplungsgehäuse sind mit Keilprofilen entlang des Außenumfangs der Zwischenplatten in Eingriff, während ein anderer Satz von Keilnutenprofilen in der Nabe mit Keilprofilen um die Innenoberflächen der Reibscheiben in Eingriff ist. Die Zwischenplatten und die Reibscheiben sind abwechselnd angeordnet, so dass sie miteinander in Eingriff gebracht oder voneinander getrennt werden können.
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Im Allgemeinen führt die Berührungsfläche zwischen jedem Keilprofil und dem jeweiligen Keilnutenprofil zu hohen Berührungsspannungen. Dementsprechend besteht im Gebiet ein Bedarf an einer Mehrscheibenkupplungsanordnung mit Zwischenplatten und Reibscheiben mit Keilprofilen, die eine größere Kontaktfläche über jedes Keilprofil aufweisen.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Die vorliegende Erfindung schafft eine Kernplatte für eine Mehrscheibenkupplungsanordnung. Die Kernplatte ist ringförmig und enthält ein Keilprofil mit mehreren Zähnen. Wenigstens einer der mehreren Zähne ist entweder teilweise oder vollständig herausgepresst. Das Keilprofil kann um die Innenoberfläche der ringförmigen Kernplatte angeordnet sein oder kann um die Außenoberfläche der Kernplatte angeordnet sein. Die Kernplatte kann eine Kernplatte sein, die einer Reibscheibe zugeordnet ist, oder kann eine Kernplatte sein, die einer Zwischenplatte zugeordnet ist.
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Einige Ausführungsformen der Kernplatte können einen oder mehrere der folgenden Vorteile aufweisen. Da die herausgepressten Zähne eine größere Berührungsfläche bereitstellen, werden die Berührungsspannungen verringert. Somit können die Gegenflächen der Kupplungsanordnungskomponenten, die mit den Zähnen in Eingriff sind, aus einem weicheren Werkstoff hergestellt sein, als er in typischen Kupplungsanordnungen zu linden ist. Wegen der verringerten Berührungsspannungen kann ein dünnerer Reibungskernplatten-Werkstoff verwendet werden, ohne dass dies die Leistung oder die Robustheit der Mehrscheibenanordnung beeinträchtigt.
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Ferner erzeugt die Berührungsfläche zwischen jeder Kupplungsscheibe Wärme, wenn die Kupplung eingerückt wird. Die Verwendung eines herausgepressten Keils ermöglicht eine dünnere Reibungskernplatte, was ebenfalls eine zusätzliche Dicke für die Zwischenplatte in einer Mehrscheibenpackungsumgebung zulässt; dabei trägt dies zur Wärmesenkenfähigkeit für das Kupplungssystem bei, da die Menge der Wärme, die aufgenommen und abgeleitet werden kann, proportional zu der Dicke der Zwischenplatten in der Mehrscheibenanordnung ist.
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Im Allgemeinen kann die durch das herausgepresste Keilprofil bereitgestellte erhöhte Berührungsfläche genutzt werden, um die Verwendung alternativer Keilprofilwerkstoffe wie etwa z. B. Aluminium, Magnesium oder irgendeines anderen geeigneten Werkstoffs für die Reibungskupplungsscheiben-Grenzfläche zu ermöglichen.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Bereiche der Anwendbarkeit gehen aus der hier gegebenen Beschreibung hervor. Selbstverständlich sind die Beschreibung und die spezifischen Beispiele nur zur Veranschaulichung bestimmt und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken.
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ZEICHNUNGEN
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Die hier beschriebenen Zeichnungen dienen nur zur Veranschaulichung und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung in keiner Weise einschränken. Die Komponenten in den Figuren sind nicht notwendig maßstabsgerecht, wobei der Schwerpunkt stattdessen auf der Darstellung der Prinzipien der Erfindung liegt. Darüber hinaus bezeichnen gleiche Bezugszeichen überall in den mehreren Ansichten einander entsprechende Teile. In den Zeichnungen sind:
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1 eine schematische Querschnittsansicht eines Abschnitts einer Kupplungsanordnung mit einem Satz von Reibscheibenanordnungen gemäß mit den Prinzipien der Erfindung;
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2a eine Vorderansicht einer Kernplatte für die Reibscheibenanordnungen aus 1;
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2b eine Nahansicht eines einzelnen Keilprofils der Kernplatte in dem Gebiet 2b aus 2a;
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2c eine Nahansicht eines einzelnen Keilprofils gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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3 eine Vorderansicht einer Kernplatte für eine Reibscheibenanordnung gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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4 eine seitliche Querschnittsansicht einer einseitigen Reibscheibenanordnung gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung;
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5 eine seitliche Querschnittsansicht einer doppelseitigen Reibscheibenanordnung gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung; und
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6 eine schematische Querschnittsansicht einer Reibscheibenanordnung und einer Zwischenplatte, die die Größe der Presstiefe einer Kernplatte mit Keilprofil darstellt.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Die folgende Beschreibung ist dem Wesen nach lediglich beispielhaft und soll die vorliegende Offenbarung, die vorliegende Anwendung oder die vorliegenden Verwendungen nicht einschränken.
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In den 1 und 2a ist eine Kupplungsanordnung dargestellt, die die Prinzipien der vorliegenden Erfindung verkörpert, und mit 10 bezeichnet. Als ihre Hauptkomponenten enthält die Kupplungsanordnung 10 einen Satz ringförmiger Reibscheiben 12, jede mit einer Außenoberfläche 21 und mit einer Innenoberfläche 23, wobei abwechselnd mit dem Satz von Reibscheiben 12 ein Satz ringförmiger Zwischenplatten 14 angeordnet ist. Ferner enthält die Kupplungsanordnung 10 ein Innenglied wie etwa eine Nabe 16 mit mehreren Keilnutprofilen 18, von denen jedes wahlweise mit einem Satz von Zähnen 19 eines jeder Reibscheibe 12 zugeordneten Keilprofils 20 in Eingriff ist, und ein Außenglied wie etwa ein Kupplungsgehäuse 22 mit mehreren Keilnutprofilen 24, von denen jedes wahlweise mit einem Satz von Zähnen 25 eines jeder Zwischenplatte 14 zugeordneten Keilprofils 26 in Eingriff ist. Um die Kupplungsanordnung 10 einzurücken, drückt ein Kolbenkopf die Zwischenplatten 14 und die Reibscheiben 12 gegen eine Grundplatte 28 zusammen.
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In 4 enthält jede Reibscheibe 12 eine Kernplatte 30 und eine Schicht eines Reibungswerkstoffs 32. Jeder Zahn 19 des Keilprofils 20 kann wie in 2b gezeigt vollständig herausgepresst sein. Das heißt, die Ränder jedes Keilprofilzahns sind zu einem C-förmigen Abschnitt 34 gezogen.
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Alternativ kann jeder Zahn des Keilprofils 20 teilweise herausgepresst sein; d. h., jeder Zahn ist mit zwei Seitenrändern 36 und 38 wie in 2c gezeigt gezogen.
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In einer in 5 gezeigten anderen Implementierung enthält eine Reibscheibe 12' eine Kernplatte 30' und zwei Schichten eines Reibungswerkstoffs 32' und 33'. Das der Reibscheibe 12' zugeordnete Keilprofil 20' enthält Zähne 19'. Die Zähne 19' können ähnlich dem in 2b gezeigten Zahn 19 vollständig herausgepresst sein oder können wie der in 2c gezeigte Zahn 19 teilweise herausgepresst sein.
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In alternativen Anwendungen enthält eine Reibscheibe 12'' eine Außenoberfläche 21'', eine Innenoberfläche 23'' und ein Keilprofil 20'' mit herausgepressten Zähnen 19'' um die Außenoberfläche 21''.
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In nochmals anderen Anwendungen kann die Zwischenplatte 14 außerdem eine Kernplatte mit einem Innenkeilprofil ähnlich der in 2a gezeigten Kernplatte oder mit einem Außenkeilprofil ähnlich der in 3 gezeigten Kernplatte enthalten. Dementsprechend kann die Kupplungsanordnung in Abhängigkeit von der Anwendung der Kupplungsanordnung 10 eine Reibscheibe mit einer Kernplatte mit Innenkeilprofil und eine Zwischenplatte mit einer Kernplatte mit einem Außenkeilprofil wie in 1 gezeigt enthalten. Die den Kernplatten der Zwischenplatten und/oder den Kernplatten der Reibscheiben zugeordneten Keilprofile können herausgepresst sein. Die herausgepressten Keilprofile können teilweise oder vollständig herausgepresst sein. In anderen Anwendungen enthält die Reibscheibe eine Kernplatte mit einem Außenkeilprofil, während die Zwischenplatte eine Kernplatte mit einem Innenkeilprofil enthält. Die der Reibscheibe und/oder der Zwischenplatte zugeordneten Keilprofile können erneut teilweise oder vollständig herausgepresst sein.
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In typischen Kupplungsanordnungen ist die Nabe 16 aus Stahl hergestellt. Falls dagegen herausgepresste Keilprofile genutzt werden, nimmt die Berührungsfläche zwischen den Zähnen der Keilprofile und dem Keilnutprofil in der Nabe zu und nimmt dadurch die Berührungsspannung zwischen der Nabe und den Zähnen des Keilprofils im Vergleich zu Keilprofilen, die nicht herausgepresst sind, ab. Dementsprechend kann für die Nabe bei verringerten Berührungsspannungen ein weicherer Werkstoff als Stahl wie etwa z. B. Aluminium genutzt werden. Alternativ kann die Nabe Stahl sein, wobei aber die einem herausgepressten Keilprofil zugeordnete erhöhte Berührungsfläche die Verwendung einer dünneren Kernplatte zulässt. Somit wird die Masse verringert, was zu einer Kostensenkung bei der Herstellung solcher Kernplatten führt. In solchen Anordnungen kann die Zwischenplatte dicker als eine herkömmliche Zwischenplatte hergestellt sein, um eine größere Wärmesenke zu ermöglichen, so dass durch die Kupplungsanordnung, die denselben Platz belegt, höhere Energie gehen kann oder alternativ auf demselben Platz mehr Reibscheiben genutzt werden können.
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Um die Zähne 19 oder 19'' an den Keilprofilen herzustellen, wird jede einer Reibscheibe oder einer Zwischenplatte zugeordnete Kernplatte anfangs gestanzt oder feingestanzt. Daraufhin werden die Ränder der Zähne geprägt oder gezogen, um das herausgepresste Keilprofil zu bilden. Das heißt, der Außenrand jedes Zahns wird heruntergefalzt, um wie in 2b einen vollständig herausgepressten Zahn zu bilden, oder die zwei Seitenränder werden heruntergefalzt, um wie in 2c gezeigt einen teilweise herausgepressten Zahn zu bilden. Alternativ kann das Herauspressen der Zähne in einem einzelnen Press-/Feinstanzprozess oder in einem fortschreitenden Pressprozess gebildet werden.
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Zusammengefasst ermöglicht die Verwendung von Reibscheiben mit einem herausgepressten Teil eine verringerte Masse, eine größere Auswahl von Gegenkomponentenwerkstoffen, eine erhöhte Flexibilität der axialen Packung und ermöglicht sie eine höhere Kupplungsenergiekapazität, die sich aus dünneren Reibungskernplatten und aus dünneren Zwischenplatten ergibt.
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In Abhängigkeit von der Anwendung können bestimmte Zähne eines entweder der Zwischenplatte oder der Reibscheibe zugeordneten Keilprofils nicht herausgepresst sein. Das heißt, für ein bestimmtes Innen- oder Außenkeilprofil können einige Zähne herausgepresst sein, während dies andere nicht sind.
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Anhand von 6 wird angemerkt, dass in Abhängigkeit von der gewünschten Leistung und Fähigkeit der Kupplungsanordnung 10 in der Keilprofil-Berührungsfläche 100 die Dicke t der Zähne 19 einer Reibscheibe 12 mit Zähnen von der Kernplattendicke d (d. h. kein Herauspressen) bis zu der vollen Dicke der Zwischenplatte 14 t + d, wobei t die Dicke eines herausgepressten Abschnitts des Zahns 19 ist, reichen kann.
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Die Beschreibung der Erfindung ist dem Wesen nach lediglich beispielhaft, wobei Änderungen, die nicht von dem Hauptpunkt der Erfindung abweichen, im Umfang der Erfindung liegen sollen. Solche Änderungen werden nicht als Abweichung von dem Erfindungsgedanken und von dem Umfang der Erfindung angesehen.
