DE102014215027A1

DE102014215027A1 - Kupplungsplatte mit Latentwärmespeicher

Info

Publication number: DE102014215027A1
Application number: DE201410215027
Authority: DE
Inventors: Markus Baehr; Dominik Herkommer
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2013-08-14
Filing date: 2014-07-31
Publication date: 2015-02-19

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kupplungsplatte, wie eine Anpressplatte, Druckplatte, Zentralplatte oder ein Schwungrad, für eine Reibungskupplung eines in einem Kraftfahrzeug angeordneten Antriebsstranges, mit zumindest einer eine Reibfläche aufweisenden Seitenflanke, wobei die Reibfläche in einem eingekuppelten Zustand der Reibungskupplung mit einem Reibbelag einer Kupplungsscheibe reibkraftschlüssig verbindbar ist, wobei an der Kupplungsplatte ein Wärmespeichermaterial angebracht ist, welches in einem Temperaturbereich, der in einem Betriebszustand der Kupplungsplatte auftritt, als ein einen Phasenübergang erster Ordnung umsetzender Latentwärmespeicher wirkt, sowie eine Reibungskupplung für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, mit einer solchen Kupplungsplatte sowie mit einer Kupplungsscheibe, wobei die Kupplungsscheibe wenigstens einen Reibbelag aufweist, der in einem eingekuppelten Zustand der Reibungskupplung kraftschlüssig mit einer Reibfläche der Kupplungsplatte verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kupplungsplatte, wie eine Anpressplatte, Druckplatte, Zentralplatte oder ein Schwungrad, für eine Reibungskupplung eines in einem Kraftfahrzeug angeordneten Antriebsstranges, mit zumindest einer eine Reibfläche aufweisenden Seitenflanke, wobei die Reibfläche in einem eingekuppelten Zustand der Reibungskupplung mit einem Reibbelag einer Kupplungsscheibe reibkraftschlüssig verbindbar ist, sowie eine Reibungskupplung für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, wie einen PKW, LKW, Bus, oder ein landwirtschaftliches Nutzfahrzeug, mit einer solchen Kupplungsplatte sowie mit einer Kupplungsscheibe, wobei die Kupplungsscheibe wenigstens einen Reibbelag aufweist, der in einem eingekuppelten Zustand der Reibungskupplung kraftschlüssig mit einer Reibfläche der Kupplungsplatte verbunden ist.
Konventionelle Reibungskupplungen, wie Einfachkupplungen, d.h. Kupplungen mit nur einer Kupplungsscheibe, welche Kupplungen eine verbrennungskraftmaschinenseitige Ausgangswelle (z.B. Kurbelwelle) mit einer drehfest mit der Kupplungsscheibe verbundenen Getriebeeingangswelle verbindet, oder wie Doppelkupplungen, d.h. Kupplungen, bei denen zwei separate Getriebeeingangswellen mit je einer eigenen Kupplungsscheibe versehen sind und somit abwechselnd mit der verbrennungskraftmaschinenseitigen Ausgangswelle verbindbar sind, sind aus dem Stand der Technik bereits hinlänglich bekannt. So ist bspw. in der DE 10 2008 028 179 A1 ein Kupplungsaggregat offenbart, das wenigstens eine Reibungskupplung aufweist. Diese Reibungskupplung besteht aus wenigstens einer Anpressplatte, die drehfest, jedoch axial begrenzt verlagerbar mit einem Gehäuse verbunden ist, wobei das Gehäuse mit einer Gegendruckscheibe verbindbar ist und zwischen Gehäuse und Anpressplatte in ringförmiger Anordnung vorgesehene Hebelelemente angeordnet sind, die an einer vom Gehäuse getragenen Abwälzauflage verschwenkbar abgestützt sind, wobei zwischen den Hebelelementen und dem Gehäuse oder zwischen den Hebelelementen und der Anpressplatte eine automatische Nachstelleinrichtung wirksam ist.
In trockenen Reibungskupplungen, insbesondere in trockenen Doppelkupplungen dienen die Schwungradmasse und die Masse der Anpressplatte, Druckplatte oder der Zentralplatte (in Doppelkupplungen) nicht allein dazu eine gleichmäßige Verteilung der Anpresskraft auf die Reibflächen der Kupplungsscheibe zu gewährleisten, sondern auch als Wärmespeicher (thermische Massen). Denn durch diese Kupplungsplatten / Platten der Reibungskupplung können Reibenergien aufgenommen werden, ohne dass es zu einer zu großen Temperatur in der Kupplung, insbesondere in den Kontaktflächen zwischen den Platten und der Kupplungsscheibe kommt. Als Auslegungskriterien für diese thermischen Massen dienen hier insbesondere Hochleistungsevents, wie Anfahren am Berg oder Zug-Rück-Schaltungen. Der Nachteil der thermischen Massen ist jedoch, dass es auch bei Erhöhung dieser thermischen Massen immer auch zu einer Erhöhung einer echten Masse kommt, was wiederum zu einer Erhöhung des Massenträgheitsmomentes führt. Speziell bei Doppelkupplungen führt dies zu gesamten Massen und Massenträgheitsmomenten, die sich negativ auf Fahrdynamik und Fahrzeugverbrauch auswirken können.
Es ist somit die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, trockene Reibungskupplungen mit einem reduzierten Massenträgheitsmoment zur Verfügung zu stellen, die die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile beheben und die Masse / das Gewicht der Kupplung derart reduzieren, dass die thermische Kapazität nicht ebenfalls reduziert wird.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass an der Kupplungsplatte ein Wärmespeichermaterial angebracht ist, welches in einem Temperaturbereich, der in einem Betriebszustand der Kupplungsplatte auftritt, einen Phasenübergang erster Ordnung durchführt.
Dadurch ist eine besonders effektive Kühlung, insbesondere bei starken schleifenden Belastungen der Kupplung zur Verfügung gestellt. Erreicht die Temperatur der Masse des Wärmespeichermaterials durch den Eintrag von Reibleistungen den Schmelzpunkt / die Schmelztemperatur, so führt ein weiterer Wärmeeintrag zum Schmelzen (latente Wärme / Schmelzwärme) des Füllmaterials. Die Temperatur bleibt dabei konstant auf dem Schmelzpunkt, bis das Wärmespeichermaterial vollständig geschmolzen ist. Nachdem dann das gesamte Wärmespeichermaterial aufgeschmolzen ist, steigt bei weiterem Wärmeeintrag auch die Temperatur des Wärmespeichermaterials weiter an. Das Wärmespeichermaterial mit einem Latentverhalten ist dabei so gewählt, dass insbesondere bei hohen Betriebstemperaturen das als Latentwärmespeicher wirkende Wärmespeichermaterial seine kühlende Wirkung entfaltet. Dadurch kann weiterhin, aus thermischer Sicht, die Masse der Kupplungsplatte (und damit deren Volumen) verringert werden. Falls dies aufgrund der erforderlichen Reibflächen (Belag; Verschleißvolumen) und Plattendicke (mechanische Stabilität) nicht möglich ist, kann die Verwendung eines geeigneten Wärmespeichermaterials mit geringer Dichte dennoch zu einer Reduktion des Massenträgheitsmoments führen.
Weitere Ausführungen sind in den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.
Von Vorteil ist es demnach, wenn die Kupplungsplatte zumindest ein das Wärmespeichermaterial umfassendes Latentwärmespeicherelement aufweist, das so beschaffen ist, dass es bei einem Überschreiten eines Temperaturwertes innerhalb des Temperaturbereiches kühlend auf die zumindest eine Reibfläche einwirkt, wobei das zumindest eine Latentwärmespeicherelement vorzugsweise auch so beschaffen ist, dass es bei Unterschreiten eines Temperaturwertes innerhalb des Temperaturbereiches wärmend auf die zumindest eine Reibfläche einwirkt. Dadurch kann das positive, durch das Wärmespeichermaterial bezweckte Temperaturverhalten sowohl für das Aufwärmen als auch für das Abkühlen der Kupplungsplatte im Betriebszustand verwendet werden. Beim Aufheizen der Kupplungsplatte im Betrieb wird die Temperatur der Reibflächen zum einen derart beeinflusst, dass es bei einem Überschreiten eines bestimmten Temperaturwertes zu einer Kühlung der Reibflächen kommt, um somit insbesondere in diesem Betriebszustand über eine längere Zeit hinweg einen möglichst hohen Wirkungsgrad bereitzustellen. Auch beim Abkühlen (Wärmefluss von der Kupplung durch die Glocke der Kupplung an die Umgebung) wird dann diese Temperatur gehalten, bis der Wärmespeicher wieder vollständig fest geworden ist. Somit kann auch bei abnehmender Kupplungsbeanspruchung der optimale Wirkungsgrad über eine längere Zeit gehalten werden, wodurch die Leistungsfähigkeit der Kupplung weiter steigt. Im eingekuppelten Zustand oder nach dem Abstellen des Fahrzeuges kann die Kupplung schließlich selbst weiter auf Umgebungstemperatur, d.h. Temperatur des die Kupplung umgebenden Fluids abgekühlt werden, ohne dass für das Kuppelverhalten selbst Leistungseinbußen auftreten.
Von Vorteil ist es auch, wenn der in dem Betriebszustand der Kupplungsplatte auftretende Temperaturbereich zwischen 150° und 250° C befindlich ist und / oder das Wärmespeichermaterial so beschaffen ist, dass der Phasenübergang erster Ordnung einen Schmelzpunkt des Wärmespeichermaterials darstellt. Dadurch liegt der Temperaturbereich, in dem das Wärmespeichermaterial bei einem bestimmten Temperaturwert während des Erhitzens der Kupplungsplatte kühlend auf die Kupplungsplatte einwirkt sowie bei einem bestimmten Temperaturwert während des Abkühlens der Kupplungsplatte wärmend auf die Kupplungsplatte einwirkt, in einem Bereich, der im Betriebszustand der Kupplung aufgrund der Beschaffenheit der Reibbeläge einen besonders hohen Wirkungsgrad und eine besonders gute Momentenübertragung beim Ein- und Auskuppeln ermöglicht. Weiterhin wird durch die Auslegung des Phasenübergangs als Schmelzpunkt, d.h. den Übergang zwischen fest und flüssig bzw. flüssig und fest, ein Wärmespeichermaterial zur Verfügung gestellt, das besonders einfach umzusetzen ist.
Ist weiterhin das Wärmespeichermaterial als ein Weichlot, etwa ein Nicht-Eisenmetalllot, als ein Paraffin, oder als ein Salz / eine Salzlösung ausgeführt, so sind besonders kostengünstig herstellbare und bereits bewährte Latentwärmespeichermaterialien umsetzbar. Weichlote bspw, d.h. Metalllegierungen mit einem Schmelzpunkt, der niedriger als die benachbarten Grundmaterialien der Kupplungsplattenbereich (üblicherweise aus Guss oder Stahl) ist, gewährleistet insbesondere weitere Vorteile im gewünschten Temperaturbereich. So weisen diese Metalllegierungen zumeist eine gute Wärmeleitung auf. Salze, als Alternative hierzu, sind in Form ionischer Flüssigkeiten an relativ hohe Schmelzpunkte angepasst und weisen im festen Zustand insbesondere eine geringe Festigkeit auf, wodurch sie in diesem festen Zustand gut verformbar sind. Paraffine als weiter Alternative können ebenfalls eine geringe Festigkeit im festen Zustand sowie eine geringe Dichte aufweisen.
Vorteilhafterweise ist das zumindest eine Latentwärmespeicherelement als ein zur Umgebung der Kupplungsplatte hin abgedichteter Speicherraum innerhalb der Kupplungsplatte ausgeführt, wobei in dem Speicherraum das Wärmespeichermaterial befindlich ist. Dadurch ist der latente Wärmespeicher unmittelbar durch die Ausgestaltung der Kupplungsplate in die Kupplungsplatte integrierbar und das Wärmespeichermaterial unmittelbar hinter der jeweiligen Reibfläche anordenbar, um dadurch wiederum in unmittelbarer Nähe während des Phasenübergangs des Wärmespeichermaterials auf die Reibfläche kühlend oder wärmend einzuwirken. Dadurch wird die Kühl- / Wärmeleistung des Wärmespeichermaterials / des Latentwärmespeichers weiter verbessert.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist es auch von Vorteil, wenn der Speicherraum durch eine Aushöhlung in der Kupplungsplatte, etwa durch eine Kammer oder eine Tasche, gebildet ist. Dadurch sind die Speicherräume besonders einfach herstellbar, bspw. mittels eines spanenden Bearbeitungsprozesses, wie einem Fräsverfahren oder einem Drehverfahren, oder gusstechnisch, indem die Aushöhlung unmittelbar beim Urformen hergestellt wird. Auch wäre es möglich die Aushöhlung als kleine, kugelförmige, das Wärmespeichermaterial beinhaltende Blase / Einbettung auszugestalten, wobei mehrere dieser Aushöhlungen dann fein in der Kupplungsplatte entlang des Umfangs verteilt angeordnet wären.
Von Vorteil ist es auch, wenn die Aushöhlung sich in axialer Richtung von der Reibfläche weg, kontinuierlich, zu einer der Reibfläche abgewandten Stirnseite hin erstreckt, und / oder die Aushöhlung vorzugsweise mittels eines elastischen Verschlussdeckels, wie einem aus Federstahl gefertigten Deckelblech, zur Umgebung hin abgedichtet ist. Dadurch sind verschiedene Ausgestaltungen des Latentwärmespeichers möglich, wobei die Kühl- und Wärmeleistung des Latentwärmespeichers möglichst optimal auf die gesamte Reibfläche entlang des Umfangs der Kupplungsplatte verteilt werden kann. Der Verschlussdeckel schließt weiterhin vorteilhafterweise den Speicherraum / die Aushöhlung gasdicht zur Umgebung hin ab. Denn ein Luft-Vakuum-Anteil in dem Speicherraum ist zu vermeiden. Falls ein Fahrzeug mit durchwärmter Kupplung abgestellt wird und dann abkühlt, würden sich die in dem Speicherraum enthaltenen Blasen oben sammeln und sich nach dem Verfestigen der Wärmespeichermasse eine deutliche Unwucht ausbilden. Diese Unwucht wird durch diese Maßnahme vermieden. Zudem, da das Wärmespeichermaterial (speziell am Phasenübergang) einen anderen Wärmeausdehnungskoeffizienten hat als das das Wärmespeichermaterial umgebende Material der Kupplungsplatte, wie Guss oder Stahl, muss konstruktiv für einen Ausgleich gesorgt werden. Der Speicherraum muss daher elastisch umschlossen sein, was vorteilhafterweise durch den Verschlussdeckel umgesetzt ist.
Vorteilhaft ist es auch, wenn der Verschlussdeckel an einer der Reibfläche abgewandten Rückseite der Kupplungsplatte oder an einer radialen Innenseite der Kupplungsplatte an der Kupplungsplatte angebracht ist. Für den Volumenausgleich, d.h. den durch die Temperaturschwankungen bedingten Ausdehnungen des Wärmematerials und den damit verbundenen geometrischen Verformungen, kann somit bei Kupplungsplatten mit nur einer Reibseite eine Rückseite optimal genutzt werden, wohingegen bei Doppelkupplungen mit Zentralplatte der radial innenliegende Bereich optimal für diese Ausdehnung genutzt werden kann. Dadurch ist es möglich, die Kupplungsplatte auf den jeweiligen Kupplungstyp individuell einzustellen.
In diesem Zusammenhang ist es auch von Vorteil, wenn das Wärmespeichermaterial im festen Zustand nur eine geringe Festigkeit besitzt / im festen Zustand gegenüber dem Grundmaterial der Kupplungsplatte verformbar ist, so dass es durch die Volumenveränderungen umgeformt werden kann und nicht die gezielte Elastizität der Speicherraumwände blockiert.
Von Vorteil ist es auch, wenn die Kupplungsplatte mehrere Latentwärmespeicherelemente aufweist, die entlang des Umfangs der Kupplungsplatte nebeneinander angeordnet sind und vorzugsweise zueinander abgedichtet sind. Dadurch können mehrere Latentwärmespeicherelemente unabhängig voneinander oder zumindest in geringerer Abhängigkeit voneinander auf die Reibfläche der Kupplungsplatte einwirken und diese bei Überschreiten des Schmelzpunktes des Wärmespeichermaterials kühlen oder erwärmen.
Auch ist es von Vorteil, wenn eine Reibungskupplung für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, mit einer Kupplungsplatte nach einer der oben genannten Ausführungen ausgestaltet ist, wobei die Reibungskupplung auch eine Kupplungsscheibe umfasst, welche Kupplungsscheibe wenigstens einen Reibbelag aufweist, der in einem eingekuppelten Zustand der Reibungskupplung kraftschlüssig mit einer Reibfläche der Kupplungsplatte verbunden ist. Dadurch ist die gesamte Reibungskupplung in effizienter Weise ausgestaltbar.
Die Erfindung wird nun nachfolgend mit Hilfe von Zeichnungen näher erläutert, in denen mehrere Ausführungsbeispiele beleuchtet sind. Es zeigen:
1 eine rückwärtige Ansicht einer erfindungsgemäßen Kupplungsplatte nach einer ersten Ausführungsform, wobei die Kupplungsplatte in einer Ebene dargestellt ist, die senkrecht zur Kupplungsplattendrehachse ausgerichtet ist, und wobei die dargestellte Rückseite der Kupplungsplatte der Reibfläche, die üblicherweise mit einer Kupplungsscheibe reibkraftschlüssig verbindbar ist, abgewandt ist, und der Verschlussdeckel der Kupplungsplatte abgenommen ist
2 eine Längsschnittdarstellung der als eine Anpressplatte, Druckplatte oder als ein Schwungrad ausgeführten Kupplungsplatte nach der Ausführungsform nach 1, wobei der Längsschnitt längs der Kupplungsdrehachse durchgeführt ist, in welcher Darstellung insbesondere die das Wärmespeichermaterial aufnehmenden Latentwärmespeicher und deren Abdichtung durch einen in axialer Richtung aufgesetzten Verschlussdeckel zu erkennen ist,
3 eine erfindungsgemäße als eine in einer Doppelkupplung üblicherweise eingesetzte Zentralplatte ausgestaltete Kupplungsplatte nach einer weiteren / zweiten Ausführungsform, wobei die Kupplungsplatte wiederum in einem Querschnitt dargestellt ist, welcher Querschnitt in einer Ebene durchgeführt ist, die senkrecht zur Kupplungsplattendrehachse ausgerichtet ist, und in welcher Darstellung die das Wärmespeichermaterial umfassenden Latentwärmespeicher in radialer Richtung zur Drehachse hin geöffnet und abgedichtet sind, und
4 eine Längsschnittdarstellung der Kupplungsplatte nach der Ausführungsform nach 3, in welcher Darstellung insbesondere die das Wärmespeichermaterial aufnehmenden Latentwärmespeicher und deren Abdichtung durch einen an einer radialen Innenseite aufgesetzten Verschlussdeckel zu erkennen ist.
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 erste Ausführungsform einer Kupplungsplatte 1 dargestellt. Die Kupplungsplatte 1 ist als eine Anpressplatte, eine Druckplatte, eine mit dem Schwungrad integral verbundene Platte, oder als Zentralplatte einer Reibungskupplung, insbesondere einer Doppelkupplung ausgeführt. Diese Reibungskupplung oder Doppelkupplung kann als trocken laufende oder nass laufende Kupplung ausgeführt sein. Die Erfindung umfasst somit auch eine Reibungskupplung, in der eine Kupplungsplatte 1 der erfindungsgemäßen Art eingesetzt ist. Die nähere Ausgestaltung der Reibungskupplung ist aufgrund der Übersichtlichkeit nicht näher dargestellt, diese Ausführung entspricht jedoch bspw. der in der DE 10 2008 028 179 A1 dargestellten Reibungskupplung, die als hierin integriert gelten soll.
Die Kupplungsplatte 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel / der ersten Ausführungsform ist besonders anschaulich in den 1 und 2 zu erkennen. Diese Kupplungsplatte 1 ist auf gewohnte Art im Wesentlichen ringförmig ausgestaltet und weist an einer Stirnseite eine Reibfläche 2 auf, wie sie besonders gut in 2 zu erkennen ist. Diese Reibfläche 2 ist in einem eingekuppelten Zustand während des Betriebes einer Reibungskupplung reibkraftschlüssig, d.h. drehfest mit einer Kupplungsscheibe der Reibungskupplung verbunden und überträgt somit das an der Kupplungsplatte 1 eingeleitete Drehmoment an die Kupplungsscheibe. Zu diesem Zwecke weist auch die Kupplungsscheibe mindestens einen Reibbelag auf, dessen Stirnseite in dem eingekuppelten Zustand flächig in axialer Richtung gegen die Reibfläche 2 gedrückt ist. Die Kupplungsplatte 1 weist eine Drehachse 3 auf, welche Drehachse 3 auch die Längsachse der Kupplungsplatte 1 darstellt, wobei diese Drehachse 3 im Betriebszustand und dem zusammengebautem Zustand der Reibungskupplung auch koaxial zur Drehachse der gesamten Reibungskupplung positioniert ist.
Erfindungsgemäß, wie es ebenfalls besonders gut in 2 zu erkennen ist, enthält die Kupplungsplatte 1 ein Wärmespeichermaterial, das an / in der Kupplungsplatte 1 an- / eingebracht ist, welches Wärmespeichermaterial in einem Temperaturbereich, der im Betriebszustand der Kupplungsplatte 1 auftritt, als ein einen Phasenübergang erster Ordnung umsetzender Latentwärmespeicher wirkt. Der Latentwärmespeicher besteht hierbei aus mehreren Latentwärmespeicherelementen 4, die allesamt eine bestimmte Menge des Wärmespeichermaterials umfassen. Zu diesem Zwecke sind die Latentwärmespeicherelemente 4 weiterhin als Speicherräume innerhalb der Kupplungsplatte 1 ausgestaltet. Diese Speicherräume sind als Aushöhlungen 5 in Form von Kammern oder Taschen gebildet. Jede dieser kammerförmigen / kammerartigen oder taschenförmigen / taschenartigen Aushöhlungen 5 ist im Wesentlichen gleich ausgestaltet und um den Umfang der Kupplungsplatte 1 herum, benachbart zwischen zwei anderen Aushöhlungen 5, gleichmäßig verteilt.
Jede Aushöhlung 5 / Kammer / Tasche ist seitens der Reibfläche 2 der Kupplungsplatte 1 durch eine erste Wand der Kupplungsplatte 1, nachfolgend auch als Vorderwand 11 bezeichnet, begrenzt, wobei die Vorderwand 11 sich scheibenförmig erstreckt. An einer der Aushöhlung 5 abgewandten Stirnseite der Vorderwand 11 ist unmittelbar die Reibfläche 2 integriert. An einer in radialen Außenseite der Vorderwand 11 schließt eine Außenwand 6 der Kupplungsplatte 1 unmittelbar und einteilig an, wobei sich diese Außenwand 6 in axialer Richtung von der Vorderwand 11 wegerstreckt, d.h. zu einer der Reibfläche 2 abgewandten Rückseite 10 der Kupplungsplatte 1. In radialer Richtung innen / an einer radialen Innenseite der Vorderwand 11 schließt eine Innenwand 7 der Kupplungsplatte 1 unmittelbar und einteilig an, wobei sich diese Außenwand 6 im Wesentlichen parallel zur Außenwand 6 erstreckt, und somit ebenfalls in axialer Richtung von der Vorderwand 11 weg, d.h. zu der der Reibfläche 2 abgewandten Rückseite 10 der Kupplungsplatte 1. Zu der der Aushöhlung 5 entlang des Umfangs der Kupplungsplatte 1 benachbart angeordneten nächsten Aushöhlung 5 weist die Kupplungsplatte 1 eine Zwischenwand 8 auf, die sich von der Innenwand 7 radial nach außen zur Außenwand 7 hin erstreckt. Die Zwischenwand 8 sowie die Innen- und Außenwand 6, 7 sind allesamt integral durch die Kupplungsplatte 1 gebildet. Die Aushöhlungen 5 sind somit jeweils durch zwei Zwischenwände 8 begrenzt sowie von den jeweils zwei ihr benachbarten Aushöhlungen 5 abgedichtet.
An der der Reibfläche 2 abgewandten Rückseite 10 weist die Kupplungsplatte 1 einen elastischen Verschlussdeckel 9 auf. Der Verschlussdeckel 9 ist aus einem Federstahl gebildet und als Deckelblech ausgeführt. Dieser Verschlussdeckel 9 ist im Wesentlichen hohlscheibenförmig ausgestaltet und weist einen Außendurchmesser sowie einen Innendurchmesser auf, die im Wesentlichen dem Außen- und Innendurchmesser der ringförmigen Kupplungsplatte 1 entsprechen. Der Verschlussdeckel 9 ist mit einer seiner Stirnseiten auf der Rückseite 10 an der Kupplungsplatte 1 befestigt, wobei der Verschlussdeckel 9 derart mit der Kupplungsplatte 1 verbunden ist, dass jede der Aushöhlungen 5 zur Umgebung der Kupplungsplatte 1 hin, d.h. der der Aushöhlung 5 abgewandten Seite des Verschlussdeckels 9 hin abgedichtet ist. Dadurch kann kein Fluid oder auch Feststoff aus irgendeiner Aushöhlung 5 austreten oder in diese hineingeraten, insbesondere im Betriebszustand der Reibungskupplung. Wie weiterhin in 2 besonders gut zu erkennen ist, ist der Verschlussdeckel 9 sowohl an einer der Reibfläche 2 abgewandten axialen Stirnseite der Außenwand 8, als auch der Innenwand 7, als auch den Zwischenwänden dichtend anliegend.
Die Kupplungsplatte 1, weist somit den Verschlussdeckel 9 an einer axialen Seite auf, wodurch diese Kupplungsplatte 1 besonders gut für einfache Reibungskupplungen, d.h. Reibungskupplungen mit nur einer Kupplungsscheibe, geeignet ist, bspw. in der Art einer Anpressplatte, Druckplatte, Gegendruckplatte oder einer mit dem Schwungrad verbundenen, vorzugsweise integral verbundenen (Kupplungs-)Platte.
Alternativ zu dieser Ausgestaltung nach den 1 und 2, ist in den 3 und 4 eine weitere alternative Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kupplungsplatte 1 dargestellt. Entgegen der in den 1 und 2 ausgeführten Kupplungsplatte 1 weist die in 3 und 4 dargestellte Kupplungsplatte 1 nicht in axialer Richtung geöffnete Aushöhlungen 5 auf, sondern radial nach innen, d.h. zur Drehachse 3 hin geöffnete Aushöhlungen 5 auf. Dies ist besonders gut in 4 zu erkennen. Bezüglich der sonstigen Ausgestaltung ist die Kupplungsplatte 1 gemäß den 3 und 4 gleich der Kupplungsplatte 1 nach den 1 und 2 ausgestaltet.
Als weiteren Unterschied weist die Kupplungsplatte 1 nach den 3 und 4 neben der einen Reibfläche 2, nachfolgend als erste Reibfläche 2 bezeichnet, auch eine zweite Reibfläche 12 auf. Die erste Reibfläche 2 stellt eine erste axiale Stirnseite der ringförmigen Kupplungsplatte 1 an der Vorderseite der Kupplungsplatte 1 dar, wohingegen die zweite Reibfläche 12 eine andere Stirnseite der Kupplungsplatte an der der ersten Reibfläche 2 abgewandten Rückseite 10 der Kupplungsplatte 1 darstellt. Die Kupplungsplatte 1 gemäß den 3 und 4 weist wiederum mehrere als Latentwärmespeicherelemente 4 ausgebildete Speicherräume / Aushöhlungen 5 / Kammern / Taschen auf. Auch diese Aushöhlungen 5 sind entlang des Umfangs der Kupplungsplatte 1 nebeneinander angeordnet und voneinander abgedichtet. Jede Aushöhlung 5 ist in axialer Richtung zwischen der ersten Reibfläche 2 und der zweiten Reibfläche 12 gebildet. Die erste Reibfläche 2 ist wiederum unmittelbar an der ersten Wand / Vorderwand 11 der Kupplungsplatte 1 befestigt. Die Vorderwand 11 ist auch hohlscheibenförmig ausgestaltet, wobei an ihrer radialen Außenseite die sich in axialer Richtung von der ersten Reibfläche 2 weg erstreckende Außenwand 6 einstückig anschließt. Jede der Aushöhlungen 5 ist zudem durch eine zweite Wand der Kupplungsplatte 1, nachfolgend als Rückwand 13 bezeichnet, begrenzt. Die Rückwand 13 ist auch hohlscheibenförmig ausgebildet und erstreckt sich von der Außenwand 6 aus wiederum radial nach innen, etwa parallel zur Vorderwand 11. Vorderwand 11, Außenwand 6 und Rückwand 13 sind wiederum integral ausgeführt. Die zweite Reibfläche 12 ist an der Rückwand 13, an der der Vorderwand 11 abgewandten Seite / Rückseite 10 der Kupplungsplatte 1, befestigt. Entlang des Umfangs sind die Aushöhlungen 5 jeweils wiederum durch Zwischenwände 8 voneinander getrennt / abgedichtet. Jede Aushöhlung ist mittels zweier Zwischenwände 8 von zwei benachbarten Aushöhlungen 5 getrennt.
Der Verschlussdeckel 9 ist nun in dem Ausführungsbeispiel nach den 3 und 4 nicht von einer axialen Seite der Kupplungsplatte 1, sondern von einer radial innenliegenden Seite / einer radialen Innenseite der Kupplungsplatte 1 befestigt. Zu diesem Zwecke ist ein im Wesentlichen ringförmiger Verschlussdeckel 9 aus Federstahl gebildet, der in radialer Richtung verformbar ist. Dieser Verschlussdeckel 9, wie er besonders anschaulich auch in 3 zu erkennen ist, weist mehrere, im Querschnitt betrachtet, omegaförmige Auswölbungen 14 auf, die an den radialen Innenseiten der Zwischenwände 8 dichtend anliegen. Entlang des Umfangs, zwischen diesen Auswölbungen 14 sind wiederum wannenförmige Abschnitte 15 gebildet, die an einer radialen Innenseite der Vorderwand 11 sowie der Rückwand 13 anliegen. Dadurch ist jede der Aushöhlungen 5 radial nach innen von der Umgebung der Kupplungsplatte 1 hin abgedichtet.
Die Kupplungsplatte 1, wie sie in den 3 und 4 dargestellt ist, ist besonders gut als Zentralplatte einer Doppelkupplung einsetzbar, da sie zwei Reibflächen 2 und 12 aufweist, die jeweils mit einer Kupplungsscheibe der Doppelkupplung verbindbar sind. Sie kann jedoch ebenfalls auch als Anpressplatte, Druckplatte oder als eine mit dem Schwungrad, vorzugsweise integral, verbundenen Kupplungsplatte 1 ausgestaltet sein.
In Rückbezug auch auf das erste Ausführungsbeispiel sei noch erwähnt, dass grundsätzlich jede der Aushöhlungen 5 das Wärmespeichermaterial beinhaltet. Das Wärmespeichermaterial ist dabei so beschaffen, dass es bei einem Überschreiten eines Temperaturwertes innerhalb des Temperaturbereiches kühlend auf die Reibflächen 2, 12 einwirkt und bei Unterschreiten eines Temperaturwertes innerhalb des Temperaturbereiches wärmend auf die Reibflächen 2, 12 einwirkt. Dieser Temperaturbereich liegt dabei vorzugsweise bei 150° bis 250° C, vorzugsweise zwischen 180° und 220° C, besonders bevorzugt zwischen 190° und 210° C, weiter besonders bevorzugt um etwa 200° C. In diesem Temperaturbereich erfährt das Wärmespeichermaterial einen Phasenübergang erster Ordnung, vorzugsweise ein Schmelzen, wobei es bei Überschreiten eines Wertes in diesem Temperaturbereich von fest zu flüssig wird und bei Unterschreiten des Wertes von flüssig zu fest wird. Das Wärmespeichermaterial ist weiterhin vorzugsweise ein Lot, bspw. ein Weichlot, das aus einem Nichteisenmetall besteht. Somit hat es einen wesentlich geringeren Schmelzpunkt als die für die Kupplungsplatte 1 üblicherweise eingesetzten Materialien, wie Guss oder Stahl. Alternativ zu der Ausbildung des Wärmespeichermaterials als Weichlot, kann es auch als Paraffin oder als ein Salz / Salzlösung ausgeführt sein.
Weiterhin alternativ dazu ist es gemäß einer weiteren hier nicht weiter dargestellten Ausführungsform auch möglich, jede der Aushöhlungen 5 / der Latentwärmespeicherelemente 4 anders als einen im Wesentlichen trapezförmigen Raum auszubilden, bspw. als kugelförmige Einbettungen, die fein in der Kupplungsplatte 1 verteilt sind.
Bezugszeichenliste

1: Kupplungsplatte
2: Reibfläche / erste Reibfläche
3: Drehachse
4: Latentwärmespeicherelement
5: Aushöhlung
6: Außenwand
7: Innenwand
8: Zwischenwand
9: Verschlussdeckel
10: Rückseite
11: Vorderwand
12: zweite Reibfläche
13: Rückwand
14: Auswölbung
15: wannenförmiger Abschnitt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008028179 A1 [0002, 0024]

Claims

Kupplungsplatte (1), wie eine Anpressplatte, Druckplatte, Zentralplatte oder ein Schwungrad, für eine Reibungskupplung eines in einem Kraftfahrzeug angeordneten Antriebsstranges, mit zumindest einer eine Reibfläche (2, 12) aufweisenden Seitenflanke, wobei die Reibfläche (2, 12) in einem eingekuppelten Zustand der Reibungskupplung mit einem Reibbelag einer Kupplungsscheibe reibkraftschlüssig verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass an der Kupplungsplatte (1) ein Wärmespeichermaterial angebracht ist, welches in einem Temperaturbereich, der in einem Betriebszustand der Kupplungsplatte (1) auftritt, einen Phasenübergang erster Ordnung durchführt.
Kupplungsplatte (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsplatte (1) zumindest ein das Wärmespeichermaterial umfassendes Latentwärmespeicherelement (4) aufweist, das so beschaffen ist, dass es bei einem Überschreiten eines Temperaturwertes innerhalb des Temperaturbereiches kühlend auf die zumindest eine Reibfläche (2, 12) einwirkt, wobei das zumindest eine Latentwärmespeicherelement (4) vorzugsweise auch so beschaffen ist, dass es bei Unterschreiten eines Temperaturwertes innerhalb des Temperaturbereiches wärmend auf die zumindest eine Reibfläche (2, 12) einwirkt.
Kupplungsplatte (1) nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der in dem Betriebszustand der Kupplungsplatte (1) auftretende Temperaturbereich zwischen 150° und 250° C befindlich ist und / oder das Wärmespeichermaterial so beschaffen ist, dass der Phasenübergang erster Ordnung einen Schmelzpunkt des Wärmespeichermaterials darstellt.
Kupplungsplatte (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmespeichermaterial als ein Weichlot, etwa ein Nichteisenmetalllot, als ein Paraffin, oder als ein Salz ausgeführt ist.
Kupplungsplatte (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Latentwärmespeicherelement (4) als ein zur Umgebung der Kupplungsplatte (1) hin abgedichteter Speicherraum innerhalb der Kupplungsplatte (1) ausgeführt ist, wobei in dem Speicherraum das Wärmespeichermaterial befindlich ist.
Kupplungsplatte (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicherraum durch eine Aushöhlung (5) in der Kupplungsplatte (1), etwa durch eine Kammer oder eine Tasche, gebildet ist.
Kupplungsplatte (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Aushöhlung (5) sich in axialer Richtung von der Reibfläche (2, 12) weg, kontinuierlich, zu einer der Reibfläche (2, 12) abgewandten Stirnseite hin erstreckt, und / oder die Aushöhlung (5) vorzugsweise mittels eines elastischen Verschlussdeckels (9), wie einem aus Federstahl gefertigten Deckelblech, zur Umgebung hin abgedichtet ist.
Kupplungsplatte (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschlussdeckel (9) an einer der Reibfläche (2, 12) abgewandten Rückseite (10) der Kupplungsplatte (1) oder an einer radialen Innenseite der Kupplungsplatte (1) an der Kupplungsplatte (1) angebracht ist.
Kupplungsplatte (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsplatte (1) mehrere Latentwärmespeicherelemente (4) aufweist, die entlang des Umfangs der Kupplungsplatte (1) nebeneinander angeordnet sind und vorzugsweise zueinander abgedichtet sind.
Reibungskupplung für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, mit einer Kupplungsplatte (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 sowie mit einer Kupplungsscheibe, wobei die Kupplungsscheibe wenigstens einen Reibbelag aufweist, der in einem eingekuppelten Zustand der Reibungskupplung kraftschlüssig mit einer Reibfläche (2, 12) der Kupplungsplatte verbunden ist.