DE102013219946A1

DE102013219946A1 - Kupplung mit einer einen Freilauf beinhaltenden Kupplungsscheibe

Info

Publication number: DE102013219946A1
Application number: DE102013219946.5A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Reik; Ernst Masur; Sebastian Giehl; Horst Hartmann
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2013-10-01
Filing date: 2013-10-01
Publication date: 2015-04-02
Anticipated expiration: 2033-10-02
Also published as: KR20160064090A; WO2015048952A1; KR102227174B1; DE102013219946B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kupplungsscheibe (1) für eine Reibungskupplung eines Kraftfahrzeugs, mit einem Trägerblech (2), an dem wenigstens auf einer Seite ein Reibbelag (3) drehfest angebracht ist, wobei zwischen einem ersten radial inneren Nabenteil (4) und einer dazu radial äußeren, mit dem Trägerblech (2) drehfest verbundenen Mitnehmerscheibe (5) ein Freilauf (7) angeordnet ist. Die Erfindung ermöglicht eine Relativbewegung zwischen der Nabe und der Mitnehmerscheibe einer Kupplungsscheibe in einer vorbestimmten Drehrichtung und damit das Abkoppeln einer Verbrennungskraftmaschine eines Fahrzeugs im Schubbetrieb. In der anderen Drehrichtung wird das Drehmoment in gewohnter Weise übertragen und das Fahrzeug angetrieben. Durch die konstruktive Gegebenheit wird das Fahrzeug nicht durch das Schleppmoment des Motors verzögert und erreicht dadurch einen größeren Ausrollweg, als Fahrzeuge ohne Segelfunktion. Diese Tatsache ermöglicht eine Verbrauchsreduzierung und damit eine Verringerung der CO2-Emissionen.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Kupplungsscheibe für eine Kupplung, etwa eine Reibungskupplung, eines Kraftfahrzeugs, wie eines PKW's, eines LKW's oder eines ähnlichen Nutzfahrzeuges, vorzugsweise mit einer Verbrennungskraftmaschine und/oder einem Elektromotor, mit einem Trägerblech, an dem wenigstens auf einer Seite, vorzugsweise auch auf beiden Seiten, ein Reibbelag bzw. je ein Reibbelag drehfest angebracht ist. Die Erfindung betrifft auch eine Kupplung, wie eine Doppelkupplung mit einer Kupplungsscheibe. Ein Trägerblech kann auch als Federsegment bezeichnet werden oder zumindest diese Eigenschaften aufweisen.
Aus dem Stand der Technik sind bereits Kupplungsscheiben bekannt, etwa aus der WO 2008/049387 A2 . Dort ist eine Kupplungsscheibe mit Reibbelägen offenbart, die zur Drehmomentübertragung zwischen einer Druckplatte und einer Gegendruckplatte einklemmbar sind, und mit einer Kupplungsscheibennabe, die drehfest mit einer Welle verbindbar ist. Die Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass eine Drehschwingungsdämpfungseinrichtung, insbesondere eine Bogenfederdämpfungseinrichtung, zwischen den Reibbelägen und der Kupplungsscheibennabe wirksam ist.
Reibkupplungen sind als solche ebenfalls bekannt, etwa aus der DE 10 2004 015 655 A1 . Dort ist eine elektromagnetische Reibkupplung bekannt. Eine elektromagnetische Reibkupplung hat, wie dort offenbart, wenigstens zwei relativ zueinander verdrehbar gelagerte, aufeinander zu- und voneinander wegbewegbare Kupplungsteile, die in einer Gebrauchsstellung mit einer Anpresskraft aneinander anliegen. Die Kupplungsteile sind in einem Magnetkreis angeordnet, der in den Kupplungsteilen in einem blechartigen weichmagnetischen Werkstoff geführt ist. In dem Magnetkreis ist ein Elektromagnet angeordnet, der einen weichmagnetischen Kern und eine Spule aufweist. Zwischen dem weichmagnetischen Kern und wenigstens einem der Kupplungsteile weist der Magnetkreis Luftspalte auf. Die Flussdichte im Magnetkreis und damit die Anpresskraft sind über die Bestromung der Spule veränderbar. Der magnetische Fluss wechselt an mindestens zehn in Flussrichtung hintereinander angeordneten Flussübergangsstellen zwischen den Kupplungsteilen. Der Querschnitt des magnetischen Flusses ist in wenigstens einem Luftspalt mindestens fünfmal so groß wie der kleinste Flussquerschnitt in dem weichmagnetischen Werkstoff.
Bei bestehenden Antriebssträngen, die hier ebenfalls betroffen sind, werden Kupplungsscheiben eingesetzt, die aber einen Nachteil aufweisen. Dieser zeigt sich im Schubbetrieb des Fahrzeuges, also dann, wenn die Verbrennungskraftmaschine/der Verbrennungsmotor oder der Elektromotor nicht antreibend auf die Räder des Kraftfahrzeuges wirkt. In einem solchen Fall wird nämlich das Motorbremsmoment im Schubbetrieb auf die Räder übertragen, wodurch eine Verringerung des Ausrollweges die Folge ist.
Es ist aber gerade die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, hier Abhilfe zu schaffen. Es soll eine Entkopplung des Motors im Schubbetrieb vom Antriebsstrang erreicht werden.
Wenn möglich, sollen in Abhängigkeit des Bauraums auch weiterhin Feder- und Dämpferelemente eingesetzt werden.
Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Kupplungsscheibe oder einem diese einsetzenden Antriebsstrang dadurch gelöst, dass zwischen einem radial inneren Nabenteil der Kupplungsscheibe und einem dazu radial äußeren, mit dem Trägerblech drehfest verbundenen Mitnehmerscheibe der Kupplungsscheibe ein Freilauf angeordnet ist.
Durch die Verwendung des Freilaufs wird eine Relativbewegung zwischen dem Nabenteil/einer Nabe und der Mitnehmerscheibe in einer Drehrichtung ermöglicht.
Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.
So ist es von Vorteil, wenn der Freilauf so ausgebildet ist, um eine Drehmomentweitergabe in einer ersten Drehrichtung von der Mitnehmerscheibe zum Nabenteil zu ermöglichen und eine Drehmomentweitergabe in einer der ersten Drehrichtung entgegengesetzten Drehrichtung vollständig auszuschließen.
Die Mitnehmerscheibe kann integral mit dem Trägerblech ausgebildet sein oder aber als stofflich getrenntes Bauteil davon konfiguriert sein. Das Trägerblech kann über Verbindungsmittel, wie Niete, Schrauben oder aber eine Schweißnaht verbunden sein.
Um eine gute Verschleißfreiheit zu erreichen, ist es von Vorteil, wenn ein drehbewegungsentkoppelndes Lager, wie ein Wälz- oder Gleitlager, zusätzlich zum Freilauf zwischen dem Nabenteil und der Mitnehmerscheibe eingesetzt ist.
Für den Kraftverlauf von Vorteil ist es dabei, wenn das Lager radial weiter innen als der Freilauf positioniert ist.
Als zweckmäßig hat es sich herausgestellt, ein komplettes Wälzlager einzusetzen. Alternativ ist es abhängig von der Konstruktion auch möglich, dass die Laufbahn des Wälzkörpers/die Laufbahnen der Wälzkörper im Nabenteil bzw. der Mitnehmerscheibe integriert ist/sind. Auf diese Weise können Zusatzbauteile vermieden werden. Es ist dann möglich, dass ein Lageraußenring durch die Mitnehmerscheibe und/oder ein Lagerinnenring durch das Nabenteil gebildet/ausgeformt ist/sind. Alternativ ist es natürlich auch möglich, dass der Lageraußenring durch das Nabenteil und/oder der Lagerinnenring durch die Mitnehmerscheibe gebildet/ausgeformt ist/sind. Auf diese Weise können Zusatzbauteile vermieden werden.
Wenn der Freilauf als Rollen-Freilauf, insbesondere unter Einsatz von Zylinderrollen, oder als Klemmkörperfreilauf ausgebildet ist, so können Standardbauteile eingesetzt werden. Möglich sind auch Klinkenfreiläufe oder Freiläufe mit Klemmkörpern der Form, wie sie in der DE 11 2009 005 205 T5 offenbart sind.
Um die Lebensdauer zu erhöhen, und insbesondere, um auch Trockenkupplungen zu ermöglichen, ist es von Vorteil, wenn der Freilauf fettgeschmiert ist und an oder in einem an den Freilauf anschließenden Spalt eine Radialwellendichtung angeordnet ist. Bei Einsatz in einer Nass-Kupplung kann die Abdichtung entfallen und damit der Bauraum effektiver genutzt werden. Weiterhin steht dann das umgebende Öl als Schmier-Medium zur Verfügung.
Es ist also möglich, eine nicht-abgedichtete, ölgeschmierte Variante in einer Nass-Kupplung zu realisieren. Dann kann eine Abdichtung entfallen. Es kann auch vorteilhafterweise in diesem Fall das vorhandene Öl zur Schmierung von dem Freilauf und dem Lager/Gleitlager/Wälzlager verwendet werden.
Wenn die Radialwellendichtung eine äußere Umfangsfläche des Nabenteils dichtend berührt und/oder einen Dichtkontakt mit der Mitnehmerscheibe aufweist, vorzugsweise drehfest an der Mitnehmerscheibe oder alternativ dem Nabenteil angebracht, etwa eingepresst, ist, so wird die Montage vereinfacht.
Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel ist auch dadurch gekennzeichnet, dass das Lager als Wälzlager, wie Kugellager, insbesondere als Rillenkugellager oder aber auch als Rollenlager oder beispielsweise als, in einer Lager-Anordnung, verbautes Wälzlager ausgebildet ist. Die Funktion der Lagerung kann also durch alle Arten von Wälz- oder Gleitlagern dargestellt werden. Dazu zählen auch verschiedenste Lageranordnungen.
Bei einer Variante hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wennn eine Vielzahl von Trägerbleche, etwa 16 Stück, mit jeweils einem von zwei Reibbelägen verbunden ist und dabei jeweils eine sich in Axialrichtung der Kupplungsscheibe erstreckende Wölbung aufweisen und/oder auf je einer Seite des Trägerblechs vorhandene Reibbeläge mit einem diese drei Bauteile durchdringenden Befestigungsmittel, wie einem Niet versehen sind.
Mit anderen Worten wird nun eine „Segelfunktion” erreicht, also ein Rollen des Fahrzeuges im Schubbetrieb ohne Motorbremswirkung. Natürlich kann ein solcher Freilauf auch an anderer Stelle noch Verwendung finden. Bei Fahrzeugen, beispielsweise mit Schaltgetrieben, wird der Kraftstoff effizienter genutzt und ein CO₂-Einsparpotential gehoben.
Die Erfindung ermöglicht eine Relativbewegung zwischen der Nabe und der Mitnehmerscheibe einer Kupplungsscheibe in einer vorbestimmten Drehrichtung und damit das Abkoppeln einer Verbrennungskraftmaschine eines Fahrzeugs im Schubbetrieb. In der anderen Drehrichtung wird das Drehmoment in gewohnter Weise übertragen und das Fahrzeug angetrieben. Durch die konstruktive Gegebenheit wird das Fahrzeug nicht durch das Schleppmoment des Motors verzögert und erreicht dadurch einen größeren Ausrollweg, als Fahrzeuge ohne Segelfunktion. Diese Tatsache ermöglicht eine Verbrauchsreduzierung und damit eine Verringerung der CO₂-Emissionen.
Die Erfindung wird nachfolgend auch mit Hilfe einer Zeichnung näher erläutert, in der ein erstes Ausführungsbeispiel erklärt wird.
Es zeigen:
1 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Kupplungsscheibe,
2 einen Schnitt durch die Kupplungsscheibe aus 1 entlang der Linie II,
3 eine Längsschnittansicht in perspektivischer Darstellung der Kupplungsscheibe der 1 und 2, und
eine dazu komplementäre Darstellung der längs geschnittenen Kupplungsscheibe zu der Darstellung aus 3.
Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen nur dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
In 1 ist eine erfindungsgemäße Kupplungsscheibe 1 dargestellt. Die Kupplungsscheibe 1 ist Teil einer Reibungskupplung eines Kraftfahrzeugs, wie eines PKW's oder eines LKW's. Sie weist ein Trägerblech 2 auf. Um genau zu sein, sind eine Vielzahl von Trägerbleche 2 eingesetzt.
An den Trägerblechen 2 sind Reibbeläge 3 drehfest angeordnet.
Neben den Trägerblechen 2 und den Reibbelägen 3, wie besonders gut in 2 zu erkennen ist, weist die Kupplungsscheibe 1 auch ein Nabenteil 4 und eine dazu radial weiter außen angeordnete Mitnehmerscheibe 5 auf. Die Mitnehmerscheibe 5 ist drehfest mit den Trägerblechen 2 verbunden. Das Nabenteil 4 weist eine Innenverzahnung 6 auf. Die Innenverzahnung 6 ist zum formschlüssigen in Kontakt gelangen mit einer Gegenverzahnung einer Welle vorgesehen. Zwischen dem Nabenteil und der Mitnehmerscheibe 5 ist ein Freilauf 7 angeordnet. Der Freilauf 7 setzt eine Vielzahl von Zylinderrollen 8 ein. Die Zylinderrollen 8 dienen dann als Freilaufkörper. Auch andere Formen an Freilaufkörpern sind natürlich möglich. Im vorliegenden Fall hat eine der zwei den Freilaufkörpern zugewandte Fläche, etwa jene nach Außen ausgerichtete Fläche der Mitnehmerscheibe 5, mehrere umlaufend hintereinander angeordnete Rampen.
In den 3 und 4 sind die Reibbeläge 3 beidseitig der Trägerbleche 2 dargestellt, wobei auf je einer Seite des Trägerblechs 2 eine als Reibbelaghälfte ausgebildete Reibbelagsausgestaltung vorhanden ist. Die beiden Reibbelaghälften sind aber eine Vielzahl von Niete drehfest an den Trägerblechen 2 und über weitere Festlegmittel 10, nämlich weitere Niete drehfest mit der Mitnehmerscheibe 5 verbunden.
Ein Lager 11, nämlich ein Wälzlager 12, um genau zu sein, ein Rillenkugellager 13 ist zwischen der Mitnehmerscheibe 5 und dem Nabenteil 4 eingesetzt. Das Lager 11 ist ein in Radial- und Axialrichtung wirkendes Lager. Optional kann eine zusätzliche Befestigung/Sicherung des Lagers 11 mit Sicherungselementen, beispielsweise Sicherungsringen, erfolgen.
Dies ist gut den 2 und 3 zu entnehmen. In diesen Figuren ist auch der Einsatz einer Radialwellendichtung 14 an einem radial äußeren Ende eines Spalts 15 zwischen dem Nabenteil 4 und der Mitnehmerscheibe 5 zu erkennen.
Die Radialwellendichtung ist eine Elastomerdichtung, insbesondere ein Wellendichtring (WDR) unter Nutzung einer Dichtlippe, die beispielsweise aus PTFE hergestellt ist.
Bezugszeichenliste

1: Kupplungsscheibe
2: Trägerblech
3: Reibbelag
4: Nabenteil
5: Mitnehmerscheibe
6: Innenverzahnung
7: Freilauf
8: Zylinderrolle
9: Niet
10: Festlegmittel
11: Lager
12: Wälzlager
13: Rillenkugelager
14: Radialwellendichtung
15: Spalt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2008/049387 A2 [0002]
DE 102004015655 A1 [0003]
DE 112009005205 T5 [0015]

Claims

Kupplungsscheibe (1) für eine Reibungskupplung eines Kraftfahrzeugs, mit einem Trägerblech (2), an dem wenigstens auf einer Seite ein Reibbelag (3) drehfest angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einem ersten radial inneren Nabenteil (4) und einer dazu radial äußeren, mit dem Trägerblech (2) drehfest verbundenen Mitnehmerscheibe (5) ein Freilauf (7) angeordnet ist.
Kupplungsscheibe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Freilauf (7) so ausgebildet ist, um eine Drehmomentweitergabe in einer ersten Drehrichtung von der Mitnehmerscheibe (5) zum Nabenteil (4) zu ermöglichen und in einer der ersten Drehrichtung entgegen gesetzten Drehrichtung vollständig auszuschließen.
Kupplungsscheibe (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein drehbewegungsentkoppelndes Lager (11), wie ein Wälzlager (12) oder Gleitlager, zusätzlich zum Freilauf (7) zwischen dem Nabenteil (4) und der Mitnehmerscheibe (5) eingesetzt ist.
Kupplungsscheibe (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (11) radial weiter innen als der Freilauf (7) positioniert ist.
Kupplungsscheibe (1) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Lageraußenring durch die Mitnehmerscheibe (5) und/oder ein Lagerinnenring durch das Nabenteil (4) ausgeformt ist.
Kupplungsscheibe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Freilauf (7) als Rollenfreilauf oder Klemmkörperfreilauf ausgebildet ist.
Kupplungsscheibe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Freilauf (7) fettgeschmiert ist und an oder in einem an den Freilauf (7) anschließenden Spalt (15) eine Radialwellendichtung (14) angeordnet ist.
Kupplungsscheibe (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Radialwellendichtung (14) eine äußere Umfangsfläche des Nabenteils (4) dichtend berührt und/oder einen Dichtkontakt mit der Mitnehmerscheibe (5) aufweist.
Kupplungsscheibe (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (11) als Kugellager ausgebildet ist.
Kupplungsscheibe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von Trägerblechen (2) mit einem von zwei Reibbelägen (3) jeweils verbunden ist.