DE102013226393A1

DE102013226393A1 - Reibscheibe für eine Kupplungseinrichtung, Kupplungseinrichtung sowie Drehmomentübertragungseinrichtung

Info

Publication number: DE102013226393A1
Application number: DE201310226393
Authority: DE
Inventors: Dirk Hofstetter; Rémi Léorat; Andreas Götz; Mark Sliphorst
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2013-01-17
Filing date: 2013-12-18
Publication date: 2014-07-17
Anticipated expiration: 2033-12-19
Also published as: CN103939491A; DE102013226393B4; CN103939491B

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Reibscheibe für eine Kupplungseinrichtung, bevorzugt eine Kupplungseinrichtung eines Antriebsstrangs eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit in Umfangsrichtung der Reibscheibe zwischen einem Innenradius und einem Außenradius angeordneten Reibbelagelementen für ein Bewirken einer Reibverbindung mit einem Reibpartner, insbesondere einer zweiten Reibscheibe, und einer Mehrzahl sich wenigstens in Radialrichtung der Reibscheibe zwischen den Reibbelagelementen erstreckenden Fluidkanälen für ein Durchströmen eines Fluids, wobei in einem Umfangsbereich, bevorzugt einem Kreisringabschnitt, welcher sich über einen überwiegenden Radiusbereich der Reibbelagelemente hinweg erstreckt, auf im Wesentlichen einem jeden Umfang innerhalb des Umfangsbereichs, ein Anteil an Fluidkanälen in Bezug auf einen Anteil der Reibbelagelemente vergleichsweise geringfügig schwankt oder im Wesentlichen konstant ist. Ferner betrifft die Erfindung eine Kupplungseinrichtung oder eine Kupplung, insbesondere eine nass laufbare Kupplungseinrichtung oder eine nass laufende Kupplung, für eine Drehmomentübertragungseinrichtung, wobei die Kupplungseinrichtung oder die Kupplung eine erfindungsgemäße Reibscheibe aufweist. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Drehmomentübertragungseinrichtung für einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, wobei die Drehmomentübertragungseinrichtung eine erfindungsgemäße Reibscheibe und/oder eine erfindungsgemäße Kupplungseinrichtung oder Kupplung aufweist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Reibscheibe für eine Kupplungseinrichtung, bevorzugt eine Kupplungseinrichtung eines Antriebsstrangs eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs. Ferner betrifft die Erfindung eine Kupplungseinrichtung oder eine Kupplung, insbesondere eine nass laufbare Kupplungseinrichtung oder eine nass laufende Kupplung, für eine Drehmomentübertragungseinrichtung, mit einer erfindungsgemäßen Reibscheibe. Und darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Drehmomentübertragungseinrichtung für einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit einer erfindungsgemäßen Reibscheibe, einer erfindungsgemäßen Kupplungseinrichtung und/oder einer erfindungsgemäßen Kupplung.
Ein Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs gibt für einen Kraftfahrzeugführer nur in einem bestimmten Drehzahlbereich eine nutzbare Leistung ab. Um diesen Drehzahlbereich für verschiedene Fahrzustände des Kraftfahrzeugs nutzen zu können, benötigt dieses ein manuell schaltbares oder ein automatisches Getriebe. Solch ein Getriebe ist über eine Kupplung mit dem Verbrennungsmotor verbunden. Aufgrund unterschiedlicher und auch gestiegener Anforderungen an Betätigungskräfte, einer Performanz und zu übertragender Motormomente der Kupplung, kommen eine Vielzahl von Kupplungen in den Antriebssträngen von Kraftfahrzeugen zur Anwendung. So kommen beispielsweise trocken oder nass laufende Einscheibenoder Lamellenkupplungen zur Anwendung, wobei diese als Einzel-, Doppel- oder Mehrfachkupplungen ausgebildet sein können.
Neben einer Hauptfunktion eines Verbindens und Trennens einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotorsund/oder einer Abtriebswelle eines Elektromotors mit bzw. von einer Getriebeeingangswelle des Kraftfahrzeugs, besitzt die Kupplung eine Reihe weiterer wichtiger Aufgaben. Sie soll ein weiches und ruckfreies Anfahren des Kraftfahrzeugs ermöglichen, ein schnelles Schalten des Getriebes gewährleisten, die Drehschwingungen des Verbrennungsmotors vom Getriebe fernhalten und so Rasselgeräusche und Verschleiß vermindern, als Überlastschutz für den gesamten Antriebsstrang, z. B. bei Schaltfehlern, dienen, sowie verschleißarm und leicht austauschbar sein. Hierbei soll die Kupplung bei einem geringen Bauraumverbrauch im Antriebsstrang möglichst kostengünstig in ihrer Herstellung, ihrer Montage und ihrem Betrieb sein.
Unter einer Kupplungseinrichtung oder einer Kupplung soll generell ein Maschinenelement verstanden sein, welches einer mechanisch lösbaren Verbindung zweier bevorzugt koaxialer Wellen, insbesondere einer Abtriebs- und einer Antriebswelle eines Fahrzeugs, oder zweier bevorzugt koaxialer Maschinenelemente dient. Eine erfindungsgemäße Reibscheibe (s. im Folgenden) für eine erfindungsgemäße Kupplungseinrichtung einer erfindungsgemäßen Kupplung kann dabei auf alle Antriebsstränge von z. B. Kraftfahrzeugen bzw. auf sämtliche, insbesondere nass laufende, Kupplungen, z. B. Wandler-, Doppel-, Anfahr- und/oder Lastschaltkupplungen etc. und somit sämtliche Drehmomentübertragungseinrichtungen, angewendet werden.
Aufgrund eines Kostendrucks, einer gestiegenen Performanz und permanentkleiner werdender Bauräume in den Antriebssträngen von Kraftfahrzeugen treten zunehmend Angelegenheiten in einen Focus der Entwickler, welche bis dato nur geringfügige bzw. einfach zu behebende Probleme verursachten. Ein solcher Problembereich besteht – bei vergleichsweise kleinen Bauräumen – in einer zu starkenthermischen Belastung einer Reibscheibe, eines Reibbelags bzw. einer (Stahl-)Lamelle im Multipaddesign einer Kupplungseinrichtung. Es ergibt sich insbesondere bei einem Multipaddesign eine inhomogene Kühlung, wobei ggf. ringförmige, lokale thermische Schädigungen an der Reibscheibe, dem Reibbelag bzw. der (Stahl-)Lamelle entstehen können.
Alternative Auslegungen einer Reibscheibe, eines Reibbelags bzw. einer (Stahl-)Lamelleführen z. B. bei gefrästen Waffelnuten zu ausfransenden Kanten und somit zu einem hohem Restschmutz in und hohen Schleppverlusten der Kupplung. Bei einer geprägten Waffelnut entstehen beim Prägen verrundete Kanten (Einzug), wodurch die Reibscheiben, die Reibbeläge bzw. die (Stahl-)Lamellen in einem Betrieb zu einem Aufschwimmen neigen. Bei Radialnuten ergeben sich nur geringe Verweilzeiten eines Öls in den Fluidkanälen, wodurch lediglich eine ungenügende Wärmeabführung gewährleistet ist und wiederum starke thermische Belastungen verursacht werden.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Reibscheibe (Reibbelag, (Stahl-)Lamelle etc.), eine verbesserte Kupplungseinrichtung oder Kupplung, insbesondere eine nass laufbare Kupplungseinrichtung oder nass laufende Kupplung, und eine entsprechende Drehmomentübertragungseinrichtung für einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, zur Verfügung zu stellen. – Hierbei soll eine erfindungsgemäße Reibscheibe, bevorzugt im Multipaddesign, angegeben werden, welche dauerhaft zuverlässig ist und eine Kühlung der Reibscheibe und ggf. eines Reibpartners verbessert ist. Insbesondere soll die Kühlung vergleichmäßigt sein, sodass weniger lokale thermische Schädigungen entstehen.
Ferner soll bei der erfindungsgemäßen Kupplungseinrichtung eine Drehmomentübertragungsfähigkeit verbessert, eine Zuverlässigkeit sowie deren Belastbarkeit erhöht sein. Darüber hinaus soll eine Verweilzeit eines Fluids in den Fluidkanälen vergleichsweise groß sein.
Die Aufgabe der Erfindung ist mittels einer Reibscheibe für eine Kupplungseinrichtung, bevorzugt eine Kupplungseinrichtung eines Antriebsstrangs eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, gemäß Anspruch 1; mittels einer Kupplungseinrichtung oder Kupplung, insbesondere einer nass laufbaren Kupplungseinrichtung oder einer nass laufenden Kupplung für eine Drehmomentübertragungseinrichtung, gemäß Anspruch 8; und mittels einer Drehmomentübertragungseinrichtung für einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, gemäß Anspruch 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen, zusätzliche Merkmale und/oder Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der folgenden Beschreibung.
Die erfindungsgemäße Reibscheibe – bzw. der erfindungsgemäße Reibbelag, die erfindungsgemäße (Stahl-)Lamelle etc. – weist in Umfangsrichtung der Reibscheibe zwischen einem Innenradius und einem Außenradius ihrer Reibbelagelemente angeordnete Reibbelagelemente für ein Bewirken einer Reibverbindung mit einem Reibpartner, insbesondere einer zweiten Reibscheibe der Kupplungseinrichtung oder einer Kupplung, und eine Mehrzahl sich wenigstens in Radialrichtung der Reibscheibe zwischen den Reibbelagelementen erstreckende Fluidkanäle für ein Durchströmen eines Fluids auf. Das Fluid ist beispielsweise ein Kühlöl.
Gemäß der Erfindung ist – insbesondere in einem Umfangsbereich, bevorzugt in einem Kreisringabschnitt, der Reibbelagelemente, welcher sich über einen überwiegenden Radiusbereich der Reibbelagelemente hinweg erstreckt, auf im Wesentlichen einem jeden Umfang innerhalb des Umfangsbereichs bzw. des Kreisringabschnitts, – ein Anteil, z. B. ein (Umfangs-)Strecken- oder ein (Umfangs-)Flächenanteil, an Fluidkanälen in Bezug auf einen Anteil, z. B. einen (Umfangs-)Strecken- oder einen (Umfangs-)Flächenanteil, von Reibbelagelementen hauptsächlich oder im Wesentlichen konstant oder schwankt hauptsächlich oder im Wesentlichen vergleichsweise geringfügig.
So kann ein Anteil einer umfangsseitigen Breite einer Mehrzahl oder Vielzahl von Fluidkanälen, oder hauptsächlich oder im Wesentlichen aller Fluidkanäle, in Bezug auf eine umfangsseitige Breite einer dazu korrespondierenden Mehrzahl oder Vielzahl von Reibbelagelementen, oder hauptsächlich oder im Wesentlichen aller Reibbelagelemente über den überwiegenden Radiusbereich zwischen dem Innenradius und dem Außenradius hinweg hauptsächlich oder im Wesentlichen vergleichsweise geringfügig schwanken bzw. hauptsächlich oder im Wesentlichen konstant sein. – In einer Ausführungsform der Erfindung betrifft dies z. B. die gesamte Reibscheibe bzw. alle Reibbelagelemente bis auf einen schmalen äußersten Umfangsbereich (vollumlaufend) der Reibscheibe bzw. der Reibbelagelemente.
Die erfindungsgemäße Reibscheibe für die Kupplungseinrichtung dient z. B. zum Übertragen eines Drehmoments zwischen einem Antrieb, insbesondere eines Verbrennungsmotors und/oder eines Elektromotors, z. B. eines Kraftfahrzeugs, und einem Abtrieb, insbesondere einem Getriebe, z. B. ebenfalls des Kraftfahrzeugs. Die zwischen dem Innen- und dem Außenradius der Reibbelagelemente angeordneten Reibbelagelemente und eine Mehrzahl zwischen den Reibbelagelementen ausgebildeten Fluidkanäle sind gemäß der Erfindung beispielsweise derart angeordnet, dass ein Verhältnis aus einer umfangsseitigen Breite einer Mehrzahl, einer Vielzahl und/oder im Wesentlichen aller Reibbelagelemente und einer umfangsseitigen Breite einer Mehrzahl, einer Vielzahl und/oder im Wesentlichen aller Fluidkanäle bei einem ersten Radius/Durchmesser hauptsächlich oder im Wesentlichen gleich ist, wie bei wenigstens einem zweiten größeren oder auch kleineren Radius/Durchmesser.
Dieses Verhältnis kann an wenigstens drei oder mehr verschiedenen Radien bzw. Durchmessern hauptsächlich oder im Wesentlichen gleich sein. Bevorzugt sind dabei wenigstens zwei Reibbelagelemente jeweils im Wesentlichen vollumfänglich von Fluidkanälen umgeben. Bevorzugt trifft dies auf einen äußersten Radius der Reibbelagelemente nicht mehr zu und das Verhältnis verkleinert sich dort (s. u. eine Fluiddrosselung in den Fluidkanälen in den äußersten Umfängen an/in der Reibscheibe). D. h. wenigstens am äußersten Radius (Bereich) ist dieses Verhältnis bevorzugt signifikant kleiner als an einem diesbezüglich kleineren Radius, wobei im Bereich des äußersten Radius die umfangsseitige Breite wenigstens eines der Fluidkanäle kleiner ist, als an einem diesbezüglich kleineren Radius des Fluidkanals. Dies kann im Wesentlichen sämtliche in Radialrichtung durchgängigen Fluidkanäle betreffen.
Die erfindungsgemäße Kupplungseinrichtung oder Kupplung, weist eine erfindungsgemäße Reibscheibe, einen erfindungsgemäßen Reibbelag bzw. eine erfindungsgemäße (Stahl-)Lamelle auf. Hierbei kann die Kupplungseinrichtung oder Kupplung als eine Ein- oder Mehrfachkupplungseinrichtung, insbesondere eine Doppelkupplungseinrichtung, bzw. als eine Ein- oder Mehrfachkupplung, insbesondere eine Doppelkupplung ausgebildet sein. Ferner kann die Kupplungseinrichtung oder Kupplung als eine axiale oder radiale Mehrfachkupplungseinrichtung bzw. Mehrfachkupplung, als eine Anfahrkupplungseinrichtung bzw. Anfahrkupplung oder als eine Überbrückungskupplungseinrichtung bzw. Überbrückungskupplung ausgebildet sein. – Die erfindungsgemäße Drehmomentübertragungseinrichtung weist eine erfindungsgemäße Reibscheibe, einen erfindungsgemäßen Reibbelag bzw. eine erfindungsgemäße (Stahl-)Lamelle und/oder eine erfindungsgemäße Kupplungseinrichtung und/oder Kupplung auf.
In bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung deckt der überwiegende Radiusbereich 50%, 60%, 70%, 80%, 85%, 87,5%, 90%, 92,5%, 95% oder 97,5% jeweils ± 2–4% desjenigen Umfangsbereichs ab, welcher durch den Innen- und Außenradius konstituiert ist. Ferner kann der überwiegende Radiusbereich bevorzugt im Wesentlichen am Innenradius beginnen und erstreckt sich in Richtung Außenradius. Des Weiteren läuft der überwiegende Radiusbereich in Umfangsrichtung bevorzugt vollständig um. – Der Anteil der umfangsseitigen Breite/Fläche der Fluidkanäle in Bezug auf die umfangsseitige Breite/Fläche der Reibbelagelemente über den gesamten überwiegenden Radiusbereich hinweg kann hauptsächlich oder im Wesentlichen konstant 20%, 30%, 40%, 50% oder 60% jeweils ±2–4% betragen. Darüber hinaus kann eine Schwankung des Anteils innerhalb des überwiegenden Radiusbereichs 15%, 12%, 10%, 8%, 6%, 5%, 4%, 3% jeweils ±0,5–0,75% betragen.
In bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung kann ein Fluidkanal an einem äußeren Umfangsabschnitt der Reibscheibe eine Fluiddrossel aufweisen, wobei bevorzugt hauptsächlich oder im Wesentlichen alle Fluidkanäle am äußeren Umfangsabschnitt jeweils eine Fluiddrossel besitzen. Ferner kann ein einzelner Fluidkanal in Fließrichtung durch den überwiegenden Radiusbereich hindurch, im Wesentlichen einen gleichbleibenden Querschnitt besitzen, wobei bei einem Zusammentreffen zweier Fluidkanäle ein dadurch entstehender gemeinsamer Querschnitt maximal verdoppelt ist. Ferner können Ecken einander direkt benachbarter Reibbelagelemente unterschiedlicher Umfänge insbesondere im Wesentlichen auf einem einzigen Umfang liegen.
Gemäß der Erfindung können sich die Fluidkanäle ggf. abschnittsweise in Umfangsrichtung erstrecken. Bevorzugt bilden die Reibbelagelemente der Reibscheibe ein Multipadmuster an/auf der Reibscheibe aus, wobei das Multipadmuster ein zwei-, drei-, vier- fünf, oder sechsreihiges Multipadmuster sein kann. Solch ein Multipadmuster kann drei-, vier-, fünf- und/oder sechseckige Pads aufweisen, wobei bevorzugt ausschließlich die dreieckigen und ausschließlich die fünfeckigen Pads jeweils eine radiale Begrenzung des Multipadmusters bilden. Ferner können Reibbelagelemente am Innenradius einen gestalteten Fluideinlass (z. B. (abgerundeter) Konus)) und/oder am Außenradius einen gestalteten Fluidauslass (z. B. Fluiddrossel, (abgerundeter) Konus, Diffusor) aufweisen. Bevorzugt sind die Reibbelagelemente auf die Reibscheibe aufgeklebt oder in die Reibscheibe eingebracht.
Die Erfindung ist im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Elemente oder Bauteile, welche eine identische, univoke oder analoge Ausbildung und/oder Funktion besitzen, sind in den verschiedenen Figuren (Fig.) der Zeichnung mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet. In den Fig. der Zeichnung zeigen:
1 einen Ausschnitt einer schematischen Draufsicht auf eine speziellen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Reibscheibe mit einem Multipaddesign ihrer Reibbelagelemente für eine erfindungsgemäße Kupplungseinrichtung bzw. eine erfindungsgemäße Kupplung; und
2 einen detaillierten Verlauf eines Verhältnisses von Fluidkanälen in Bezug auf die Reibbelagelemente der erfindungsgemäßen Reibscheibe über einem Radius zwischen einem Innen- und einem Außenradius der Reibscheibe in der speziellen Ausführungsform der Erfindung aus 1, und für eine Reibscheibe gemäß dem Stand der Technik.
Die Erläuterung der Erfindung bezieht sich dabei u. a. auf eine Axialrichtung Ax, eine Rotationsachse R, eine Radialrichtung Ra und/oder eine Umfangsrichtung Um einer erfindungsgemäßen Reibscheibe 10, einer Drehmomentübertragungseinrichtung 1, einer Kupplung 1, einer Kupplungseinrichtung 2 bzw. einer Baugruppe und/oder einer Kombination davon, welche in der 1 eingezeichnet sind. Die Axialrichtung Ax, die Rotationsachse R, die Radialrichtung Ra und die Umfangsrichtung Um beziehen sich dabei auch auf einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, und somit auch auf eine Kurbelwelle, eine Getriebewelle etc. (nicht dargestellt). – Nachfolgend ist lediglich von einer Reibscheibe 10 die Rede, die Begriffe Reibbelag 10, (Stahl-)Lamelle 10 etc. sollen durch diesen Begriff mit umfasst sein.
Eine Ursache im Stand der Technik für eine inhomogene Kühlung eines Multipadsdesigns der Reibscheibe 10 einer insbesondere nass laufbaren Kupplungseinrichtung 2 einer Drehmomentübertragungseinrichtung 1 (die letzteren beiden sind in der 1 lediglich angedeutet) ist ein über einen Radius der Reibscheibe 10 stark variierender Anteil an Fluidkanälen 13, Nuten 13 bzw. (Nut-)Kanälen 13 zwischen den Reibbelagelementen 12, Reibbelagsegmenten 12 bzw. Pads 12 der Reibscheibe 10. In einem Betrieb der Reibscheibe 10 können dabei insbesondere lokale thermische Schädigungen an/in der Reibscheibe 10 entstehen, die sich ringförmig an/in der Reibscheibe 10 ausbilden können.
Gemäß der Erfindung erfolgt eine Verbesserung bzw. Optimierung des Multipadsdesigns der erfindungsgemäßen Reibscheibe 10, bevorzugt eine Verbesserung bzw. Optimierung eines Belaglamellendesigns für nass laufende Kupplungen, insbesondere Doppelkupplungen, hinsichtlich eines konstanten, radialen Anteils eines Verlaufs der Fluidkanäle 13, ohne dabei eine Verweilzeit eines Kühlöls in den Fluidkanälen 13 (Belagsnuten 13) zu verringern. – Die Reibscheibe 10 kann dabei als eine Kupplungsscheibe ausgebildet, auf einer Kupplungsscheibe oder -lamelle vorgesehen oder als eine Kupplungslamelle ausgebildet sein. Ferner kann die Reibscheibe 10 als eine Innenlamelle 10 oder eine Außenlamelle 10 einer Lamellenkupplungseinrichtung 2 ausgestaltet sein.
Die spezielle Ausführungsform in der Zeichnung zeigt in 1 eine weggebrochene Reibscheibe 10 mit einer vierreihigen Anordnung von Reibbelagelementen 12 im Multipaddesign. Es ist natürlich möglich, die Reibscheibe 10 als zwei-, drei-, fünf-, sechsreihiges etc. Multipaddesign oder auch in einem anderen Design auszubilden. Die Reibbelagelemente 12 sind dabei zwischen einem Außenradius r_A der Reibbelagelemente 12 oder der Reibscheibe 10, und einem Innenradiusr_I der Reibbelagelemente 12 oder der Reibscheibe 10 regelmäßig verteilt und bevorzugt in Umfangsreihen, vorliegend vier Umfangsreihen, angeordnet. Die inneren Reibbelagelemente 12 sind dabei als Fünfecke mit zwei im Wesentlichen parallelen Seiten, und die äußeren Reibbelagelemente 12 sind als im Wesentlichen gleichseitige Dreiecke ausgebildet. Die zwischen den inneren und äußeren Reibbelagelementen 12 angeordneten zwei Reihen von Reibbelagelementen 12, weisen jeweils insbesondere gleiche, bevorzugt radial langgezogene sechseckige Reibbelagelemente 12 auf.
Gemäß der Erfindung ist ein Umfangsbereich 11, insbesondere ein Kreisringabschnitt 11, der Reibscheibe 10 definiert, welcher sich über einen überwiegenden Radiusbereich r (Strecke, s. a. 2) der Reibbelagelemente 12 hinweg erstreckt. Der überwiegende Radiusbereich r soll dabei bedeuten, dass sich der Umfangsbereich 11 wenigstens über 50% derjenigen Strecke hinwegerstreckt, welche radial durch den Innenradiusr_I und den Außenradius r_A konstituiert ist. Bevorzugt beginnt der überwiegende Radiusbereich r des Umfangsbereichs 11 im Wesentlichen am Innenradius r_I der Reibbelagelemente 12. Ferner kann der Umfangsbereich 11 streckenweise, teilweise, hauptsächlich, im Wesentlichen oder vollständig in Umfangsrichtung Um verlaufen. Der in der 1 eingezeichnete Umfangsbereich 11 ist lediglich beispielhaft, die Pfeile sollen dabei eine Veränderbarkeit des Umfangsbereichs 11 in Radial- Ra und Umfangsrichtung Um verdeutlichen.
Innerhalb des Umfangsbereichs 11 gilt gemäß der Erfindung folgendes, wobei die Reibscheibe 10 dementsprechend ausgestaltet ist: Ein Verhältnis aus einer umfangsseitigen Breite ΣU₁₂ der Reibbelagelemente 12 und der umfangsseitigen Breite ΣU₁₃ der Fluidkanäle 13 schwankt hauptsächlich oder im Wesentlichen vergleichsweise geringfügig oder ist hauptsächlich oder im Wesentlichen konstant (vgl. 2, durchgezogene Kurve). Bevorzugt gilt, dass das Verhältnis aus der umfangsseitigen Breite ΣU₁₂ aller Reibbelagselemente 12 und der umfangsseitigen Breite ΣU₁₃ aller Fluidkanäle 13 bei einem ersten Radius/Durchmesser gleich ist, wie bei einem zweiten größeren und/oder kleineren Radius/Durchmesser der Reibscheibe 10. Dies gilt bevorzugt für eine Vielzahl von Radien/Durchmessern, bevorzugt allen Radien/Durchmessern, insbesondere abgesehen von solchen, in welchen die Fluidkanäle 13 Fluiddrosseln 14 aufweisen (s. u.).
Hierdurch ergibt sich ein nahezu konstanter, radialer Anteilsverlauf der Fluidkanäle 13 zwischen Öleintrittsnuten (am Innenradius r_I des Belags) und den schmäleren (Fluiddrosseln 14) Ölaustrittsnuten (am (äußersten) Außenradius r_A des Belags). Gemäß der Erfindung sind die Austrittsfluidkanäle 14 aller oder eines Teils der Fluidkanäle 13 als Fluiddrosseln 14 (Ölaustrittsnuten) ausgebildet. – In der 2 sind die Anteile der Fluidkanäle 13 über dem Radius r_n (r_n,min ≥ r_I bis r_n,max ≤ r_A) als eine durchgezogene Kurve aufgetragen, die einen verbesserten bzw. optimierten Zustand mit dem nahezu konstanten Anteilsverlauf der Fluidkanäle 13 inkl. einer Drosselung beim Außenradius r_A zeigt. Hierbei sind die Fluidkanäle 13 bevorzugt derart ausgebildet, dass in deren Erstreckungen in Radialrichtung Ra jeweils mindestens ein Knick derart vorgesehen ist, dass in einem Betrieb der Reibscheibe 10 eine Verweilzeit des Fluids in den Fluidkanälen 13 erhöht ist. – Eine gestrichelte Kurve zeigt den Stand der Technik (ebenfalls Multipaddesign vierreihig).
Die Erfindung betrifft Reibscheiben 10, Reibbeläge 10 bzw. Stahllamellen 10, insbesondere für nass laufbare Kupplungseinrichtungen 2 bzw. nass laufende Kupplungen 1 für eine Drehmomentübertragungseinrichtung 1, mit bevorzugt einem Multipadmuster ihrer Reibbelagelemente 12. Gemäß der Erfindung wird bei der Auslegung der Reibscheiben 10 auf einen idealerweise konstanten radialen Nutanteilverlauf, also den Anteil der Fluidkanäle 13, Wert gelegt. Ein erfindungsgemäßer hauptsächlich oder im Wesentlichen vergleichsweise geringfügig schwankender bzw. hauptsächlich oder im Wesentlichen konstanter Nutanteilverlauf der Fluidkanäle 13 sowie eine Drosselwirkung an einem Fluidaustritt kann durch eine Vielzahl unterschiedlicher Geometrien, insbesondere Multipad-Geometrien bzw. der Anordnung der Fluidkanäle 13 erreicht werden.
Die Erfindung wurde hauptsächlich auf die umfangsseitigen Breiten ΣU₁₂, ΣU₁₃ der Reibbelagelemente 12 und der Fluidkanäle 13 beschrieben. Es ist natürlich analog zusätzlich oder alternativ möglich, statt den umfangsseitigen Breiten ΣU₁₂, ΣU₁₃ im Umfangsbereich 11 die beteiligten Flächen und/oder die beteiligten Volumina der Reibbelagelemente 12 und der Fluidkanäle 13 anzuwenden. – Die Drehmomentübertragungseinrichtung 1 kann eine Kupplungseinrichtung, eine Mehrfachkupplungseinrichtung, eine Kupplungsbaugruppe, eine Kupplung, eine Dämpfereinrichtung, eine Dämpferbaugruppe, ein Drehmomentwandler, ein Turbinendämpfer, ein Pumpendämpfer, ein Torsionsschwingungsdämpfer, ein Drehschwingungsdämpfer, ein
Dämpfer, ein Zweimassenwandler, ein Zweimassenschwungrad, eine Fliehkraftpendeleinrichtung, ein Fliehkraftpendel etc. oder eine Baugruppe und/oder eine Kombination davon sein.
Bezugszeichenliste

1: Drehmomentübertragungseinrichtung, z. B. Kupplungseinrichtung, Mehrfachkupplungseinrichtung, Kupplungsbaugruppe, Kupplung, Dämpfereinrichtung, Dämpferbaugruppe, Drehmomentwandler, Turbinendämpfer, Pumpendämpfer, Torsionsschwingungsdämpfer, Drehschwingungsdämpfer, Dämpfer, Zweimassenwandler, Zweimassenschwungrad, Fliehkraftpendeleinrichtung, Fliehkraftpendel etc. oder Baugruppe und/oder Kombination davon
2: Kupplungseinrichtung für die Kupplung 1, insbesondere nass laufbar
10: Reibscheibe, Reibbelag, (Stahl-)Lamelle, Innenlamelle, Außenlamelle der Kupplungseinrichtung 2
11: Umfangsbereich, insbesondere Kreisringabschnitt, der Reibscheibe 10
12: Reibbelagelement, Reibbelagsegment, Pad der Reibscheibe 10
13: Fluidkanal, Nut, (Nut-)Kanal, Belagsnut zwischen zwei direkt benachbarten Reibbelagelementen 12
14: Fluiddrossel des Fluidkanals 13 am/im Austrittsfluidkanal
Ax: Axialrichtung, Längsrichtung der Reibscheibe 10, der Drehmomentübertragungseinrichtung 1, der Kupplung 1, der Kupplungseinrichtung 2 bzw. eine Baugruppe 1 und/oder Kombination 1 davon, der Kurbelwelle, der Getriebewelle, des Antriebsstrangs etc.
R: Rotationsachse der Reibscheibe 10, der Drehmomentübertragungseinrichtung 1, der Kupplung 1, der Kupplungseinrichtung 2 bzw. eine Baugruppe 1 und/oder Kombination
1: davon, der Kurbelwelle, der Getriebewelle, des Antriebsstrangs etc.
Ra: Radialrichtung der Reibscheibe 10, der Drehmomentübertragungseinrichtung 1, der Kupplung 1, der Kupplungseinrichtung 2 bzw. eine Baugruppe 1 und/oder Kombination
1: davon, der Kurbelwelle, der Getriebewelle, des Antriebsstrangs etc.
rA: Außenradius der Reibbelagelemente 12 an/in der Reibscheibe 10 oder der Reibscheibe 10
r_I: Innenradius der Reibbelagelemente 12 an/in der Reibscheibe 10 oder der Reibscheibe 10
r_n: (beliebiger) Radius zwischen Innenradius r_I und Außenradius r_A
r: überwiegender Radiusbereich zwischen Innenradius r_I und Außenradius r_A, mit r von r_n,min ≥ r_I bis r_n,max ≤ r_A
Um: Umfangsrichtung der Reibscheibe 10, der Drehmomentübertragungseinrichtung 1, der Kupplung 1, der Kupplungseinrichtung 2 bzw. eine Baugruppe 1 und/oder Kombination 1 davon, der Kurbelwelle, der Getriebewelle, des Antriebsstrangs etc.
ΣU₁₂: umfangsseitige Breite von Reibbelagelementen 12, bevorzugt hauptsächlich oder im Wesentlichen allen Reibbelagelementen 12 auf dem Radius D_n, analog zusätzlich oder alternativ Fläche und/oder Volumen
ΣU₁₃: umfangsseitige Breite von Fluidkanälen 13, hauptsächlich oder im Wesentlichen allen Fluidkanälen 13 auf dem Radius D_n, analog zusätzlich oder alternativ Fläche und/oder Volumen

Claims

Reibscheibe für eine Kupplungseinrichtung (2), bevorzugt eine Kupplungseinrichtung (2) eines Antriebsstrangs eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit in Umfangsrichtung (Um) der Reibscheibe (10) zwischen einem Innenradius (r_I) und einem Außenradius(r_A) angeordneten Reibbelagelementen (12) für ein Bewirken einer Reibverbindung mit einem Reibpartner, insbesondere einer zweiten Reibscheibe, und einer Mehrzahl sich wenigstens in Radialrichtung (Ra) der Reibscheibe (10) zwischen den Reibbelagelementen (12) erstreckenden Fluidkanälen (13) für ein Durchströmen eines Fluids, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Umfangsbereich (11), bevorzugt einem Kreisringabschnitt (11), welcher sich über einen überwiegenden Radiusbereich (r: r_n,min ≥ r_I bis r_n,max ≤ r_A) der Reibbelagelemente (12) hinweg erstreckt, auf im Wesentlichen einem jeden Umfang (Um) innerhalb des Umfangsbereichs (11), ein Anteil an Fluidkanälen (13) in Bezug auf einen Anteil der Reibbelagelemente (12) vergleichsweise geringfügig schwankt oder im Wesentlichen konstant ist.
Reibscheibe gemäß vorhergehendem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass ein Anteil einer umfangsseitigen Breite (ΣU₁₃) einer Vielzahl von Fluidkanälen (13) oder im Wesentlichen aller Fluidkanäle (13), in Bezug auf eine umfangsseitige Breite (ΣU₁₂) einer dazu korrespondierenden Vielzahl von Reibbelagelementen (12) oder im Wesentlichen aller Reibbelagelemente (12),über den überwiegenden Radiusbereich (r: r_n,min ≥ r_I bis r_n,max ≤ r_A) hinweg vergleichsweise geringfügig schwankt oder im Wesentlichen konstant ist.
Reibscheibe gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der überwiegende Radiusbereich (r: r_n,min ≥ r_I bis r_n,max ≤ r_A) 50%, 60%, 70%, 80%, 85%, 87,5%, 90%, 92,5%, 95% oder 97,5% jeweils ± 2–4% desjenigen Umfangsbereichs abdeckt, welcher durch den Innenradius (r_I) und den Außenradius (r_A) konstituiert ist, und/oder der überwiegende Radiusbereich (r: r_n,min ≥ r_I bis r_n,max ≤ r_A) bevorzugt im Wesentlichen am Innenradius (r_I) beginnt und sich in Richtung Außenradius (r_A) erstreckt, und/oder der überwiegende Radiusbereich (r: r_n,min ≥ r_I bis r_n,max ≤ r_A) in Umfangsrichtung (Um) bevorzugt vollständig umläuft.
Reibscheibe gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil der umfangsseitigen Breite (ΣU₁₃) der Fluidkanäle (13) in Bezug auf die umfangsseitige Breite (ΣU₁₂) der Reibbelagelemente (12) über den gesamten überwiegenden Radiusbereich (r: r_n,min ≥ r_I bis r_n,max ≤ r_A)hinweg hauptsächlich oder im Wesentlichen konstant 20%, 30%, 40% oder 50% jeweils ± 2–4% beträgt, und/oder eine Schwankung des Anteils innerhalb des überwiegenden Radiusbereichs (r: r_n,min ≥ r_I bis r_n,max ≤ r_A) 15%, 12%, 10%, 8%, 6%, 5%, 4%, 3% jeweils ± 0,5–0,75% beträgt.
Reibscheibe gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fluidkanal (13) an einem äußeren Umfangsabschnitt der Reibscheibe (10) eine Fluiddrossel (14) besitzt, wobei bevorzugt im Wesentlichen alle Fluidkanäle (13) am äußeren Umfangsabschnitt jeweils eine Fluiddrossel (14) aufweisen.
Reibscheibe gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein einzelner Fluidkanal (13) in Fließrichtung durch den überwiegenden Radiusbereich (r: r_n,min ≥ r_I bis r_n,max ≤ r_A) hindurch, im Wesentlichen einen gleichbleibenden Querschnitt besitzt, wobei bei einem Zusammentreffen zweier Fluidkanäle (13) ein dadurch entstehender gemeinsamer Querschnitt maximal verdoppelt ist, und/oder Ecken einander direkt benachbarter Reibbelagelemente (13) unterschiedlicher Umfänge insbesondere im Wesentlichen auf einem einzigen Umfang liegen.
Reibscheibe gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass: – die Fluidkanäle (13) sich ferner ggf. abschnittsweise in Umfangsrichtung (Um) erstrecken; – die Reibbelagelemente (12) der Reibscheibe (10) ein Multipadmuster an/auf der Reibscheibe (10) ausbilden; – das Multipadmuster der Reibscheibe (10) ein zwei-, drei-, vier- oder fünf-reihiges Multipadmuster ist; – das Multipadmuster drei-, fünf- und sechseckige Pads (12) aufweist, wobei bevorzugt ausschließlich die dreieckigen und ausschließlich die fünfeckigen Pads (12) jeweils eine radiale Begrenzung des Multipadmusters bilden; – Reibbelagelemente (12) am Innenradius (r_I) einen gestalteten Fluideinlass und/oder Reibbelagelemente (12) am Außenradius (r_A) einen gestalteten Fluidauslass aufweisen; – die Reibbelagelemente (12) auf die Reibscheibe (10) aufgeklebt oder in die Reibscheibe (10) eingebracht sind; – die Reibscheibe (10) auf einer Kupplungsscheibe oder -lamelle vorgesehen oder die Reibscheibe (10) als eine Kupplungsscheibe oder -lamelle ausgebildet ist; und/oder – die Reibscheibe (10) als eine Innenlamelle und/oder eine Außenlamelle ausgebildet ist;
Kupplungseinrichtung oder Kupplung, insbesondere nass laufbare Kupplungseinrichtung (2) oder nass laufende Kupplung (1), für eine Drehmomentübertragungseinrichtung (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungseinrichtung (2) oder Kupplung (1) eine Reibscheibe (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 aufweist.
Kupplungseinrichtung oder Kupplung gemäß vorhergehendem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass: – die Kupplungseinrichtung (2) oder Kupplung (1) als eine Ein- oder Mehrfachkupplungseinrichtung (2), insbesondere eine Doppelkupplungseinrichtung (2), bzw. eine Ein- oder Mehrfachkupplung (1), insbesondere eine Doppelkupplung (1) ausgebildet ist; – die Kupplungseinrichtung (2) oder Kupplung (1) als eine axiale oder radiale Mehrfachkupplungseinrichtung (2) bzw. Mehrfachkupplung (1) ausgebildet ist; – die Kupplungseinrichtung (2) oder Kupplung (1) als eine Anfahrkupplungseinrichtung (2) bzw. Anfahrkupplung (1) ausgebildet ist; und/oder – die Kupplungseinrichtung (2) oder Kupplung (1) als eine Überbrückungskupplungseinrichtung (2) bzw. Überbrückungskupplung (1) ausgebildet ist.
Drehmomentübertragungseinrichtung für einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehmomentübertragungseinrichtung (1) eine Reibscheibe (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 aufweist, und/oder die Drehmomentübertragungseinrichtung (1) eine Kupplungseinrichtung (2) oder Kupplung (1) nach Anspruch 8 oder 9 aufweist.