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Die vorliegende Offenbarung betrifft Verbesserungen an Reibungsplatten für nasslaufende Kupplungen und insbesondere Reibungsplatten für nasslaufende Kupplungen, die radiale Schlitze oder Nuten um ihre Ränder aufweisen, die stehende Vibrationswellen reduzieren.
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Reibungskupplungspakete, d.h. Kupplungen und Bremsen, die eine erste und zweite ineinander greifende Mehrzahl von Kupplungsplatten aufweisen, die axial durch einen Aktor komprimiert sind, um eine Drehmomentübertragung zu bewirken, sind äußerst übliche Komponenten in modernen Automatikgetrieben für Kraftfahrzeuge, die eine Mehrzahl von Planetengetriebebaugruppen verwenden. Zahlreiche Merkmale, wie kompakte Größe, hohes Drehmomentübertragungsvermögen, Modulations- oder Proportionierungsvermögen, Flexibilität der Konfiguration, tragen zu dieser Popularität bei.
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Derartige Reibungskupplungspakete, insbesondere Reibungsbremsen, bei denen eine der Mehrzahl von Kupplungsplatten stationär ist, sind nicht ohne gewisse Nachteile. Einer der signifikantesten Nachteile resultiert aus dem grundsätzlichen Aufbau der Kupplung: der Mehrzahl ineinander greifender Kupplungsplatten. Wenn eine erste Mehrzahl stationär ist oder mit einer relativ langsamen Drehzahl rotiert und die zweite Mehrzahl mit einer relativ hohen Drehzahl rotiert, können die resultierenden Reibungsverluste, die als Umlaufverluste bezeichnet und dadurch bewirkt werden, dass mehrere Flächen gegeneinander mit nur vernachlässigbarem axialem Abstand zwischen diesen rotieren, signifikant sein, und zwar insbesondere bei hohen Drehzahlen.
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Ein anderer Nachteil in Verbindung sowohl mit dem kleinen Zwischenplattenabstand als auch den hohen Drehzahlen der Reibungskupplungen oder -bremsen ist ein Flattern der Platte. Der erste Modus der strukturellen Vibration einer Scheibe oder Platte ist ein Biegen um eine der Scheibenachsen. Flache Scheiben oder Platten sehen kein Mittel vor, um diesen ersten Vibrationsmodus zu beeinflussen. Ein Flattern der Kupplungsplatte ist die Tendenz der Kupplungsplatte, stehende Wellen zu entwickeln, wenn sie rotieren, wiederum insbesondere bei hohen Drehzahlen, die leicht im Bereich von 8.000 bis 12.000 U/min liegen können. Die stehenden Wellen können den Rand der Kupplungsplatte so verzerren, dass sie einen sinusförmigen Umfang besitzt, und die Welle kann mit oder gegen die Rotationsrichtung der Kupplungsplatte laufen.
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Es ist bestimmt worden, dass solche stehenden Wellen, die sich in einer oder verschiedenen Kupplungsplatten entwickeln können, das Umlaufverlustproblem verschlimmern. Dies findet statt, da die Kronen oder erhöhten Gebiete der verzerrten Platten konzentrierte Bereiche eines Reibungskontakts mit benachbarten Platten sind und diese konzentrierten Bereiche an Wärmeerzeugung heiße Punkte an den Flächen der Platten bilden, die eine thermische Schädigung des Reibungsmaterials bewirken können.
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Die
US 2 850 118 A offenbart eine Paarung von Reibelementen für Scheibenbremsen, die aus einem rotierenden und einem nicht rotierenden Element besteht. Dabei bestehen die Elemente aus einem eisenhaltigen Material, auf das ein Reibbelag aufgesintert ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die Erzeugung eines Biegens und Flatterns der Platte in den Platten von Reibungspaketkupplungen und - bremsen, die bei hohen Drehzahlen rotieren, zu reduzieren oder zu beseitigen, während gleichzeitig eine kostengünstige Herstellung gewährleistet ist.
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Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Die vorliegende Erfindung sieht verbesserte Kupplungsplatten zur Verwendung in Reibungspaketkupplungen und -bremsen vor, die ein stark reduziertes Flattern insbesondere bei hohen Drehzahlen aufweisen. Allgemein gesagt weisen beispielhafte Reibungskupplungen und -bremsen eine erste Mehrzahl von kreisförmigen Kupplungsplatten oder -scheiben auf, die mit einem ersten Element gekoppelt sind, das eine Metallkernplatte umfasst, die Bänder aus Reibungsmaterial aufweist, die an beiden Seiten befestigt sind. Diese Kupplungsplatten oder -scheiben sind ineinandergreifend mit einer zweiten Mehrzahl kreisförmiger Metallreaktionsplatten ausgebildet, die mit einem zweiten Element gekoppelt sind. Wiederum allgemein gesagt weist die erste Mehrzahl von Kupplungsplatten eine innere Keilverzahnung oder Keilnuten auf, die diese mit einer Nabe rotatorisch koppeln, und die zweite Mehrzahl von Kupplungsplatten weist eine äußere Keilverzahnung oder Keilzähne auf, die diese rotatorisch mit einem Gehäuse koppeln. Wenn die Vorrichtung eine Kupplung ist, können sich beide Elemente drehen, während, wenn die Vorrichtung eine Bremse ist, eines der beiden Elemente und der zugeordneten Platten stationär ist. Die Metallkernplatte der ersten Mehrzahl von Kupplungsplatten weist eine Mehrzahl radialer Schlitze auf, die um entweder den äußeren oder den inneren Rand der Platte beabstandet sind. Die Mehrzahl radialer Schlitze erstreckt sich einwärts von einem Abschnitt der radialen Breite der Kupplungsplatte. Verschiedene Anzahlen von Schlitzen, verschiedene Umfangsabstände und verschiedene Konfigurationen von Schlitzen sehen ein reduziertes Flattern der Kernplatte mit variierenden Dicken der Platten und Bereichen an Drehzahlen vor.
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Somit ist es ein beispielhafter Aspekt der vorliegenden Erfindung, eine Kupplungsplatte für eine Reibungspaketkupplung oder -bremse bereitzustellen, die reduziertes Flattern aufweist.
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Es ist ein weiterer beispielhafter Aspekt der vorliegenden Erfindung, eine Kupplungsplatte für eine Reibungspaketkupplung oder -bremse bereitzustellen, die ein reduziertes Flattern und somit reduzierten Umlaufverlust aufweist.
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Es ist ein noch weiterer beispielhafter Aspekt der vorliegenden Erfindung, eine Kupplungsplatte für eine nasslaufende Reibungspaketkupplung oder -bremse bereitzustellen, die reduziertes Flattern und somit reduzierten Umlaufverlust aufweist.
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Es ist ein noch weiterer beispielhafter Aspekt der vorliegenden Erfindung, eine Kupplungsplatte für eine Reibungspaketkupplung oder -bremse bereitzustellen, die radiale Schlitze aufweist, die in ihrem äußeren oder inneren Rand geformt sind.
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Es ist ein noch weiterer beispielhafter Aspekt der vorliegenden Erfindung, eine Kupplungsplatte mit einer Kernplatte für eine Reibungspaketkupplung oder - bremse bereitzustellen, die radiale Schlitze aufweist, die in ihrem äußeren oder inneren Rand geformt sind.
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Es ist ein noch weiterer beispielhafter Aspekt der vorliegenden Erfindung, eine Kupplungsplatte bereitzustellen, die eine Kernplatte sowie ein daran befestigtes Reibungsmaterial für eine Reibungspaketkupplung oder -bremse aufweist, die radiale Schlitze besitzt, die in ihrem äußeren oder inneren Rand geformt sind.
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Es ist ein noch weiterer beispielhafter Aspekt der vorliegenden Erfindung, eine Kupplungsplatte mit einer Kernplatte und einem daran befestigten Reibungsmaterial für eine Reibungspaketkupplung oder -bremse bereitzustellen, die eine Mehrzahl von um den Umfang beabstandeten radialen Schlitzen aufweist, die in ihrem äußeren oder inneren Rand geformt sind.
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Es ist ein noch weiterer beispielhafter Aspekt der vorliegenden Erfindung, eine Kupplungsplatte mit einer Kernplatte und einem daran befestigten Reibungsmaterial für eine Reibungspaketkupplung oder -bremse bereitzustellen, die eine Mehrzahl von gleich um den Umfang beabstandeten radialen Schlitzen aufweist, die an ihrem äußeren oder inneren Rand geformt sind.
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Es ist ein noch weiterer beispielhafter Aspekt der vorliegenden Erfindung, eine Kupplungsplatte mit einer Kernplatte und einem daran befestigten Reibungsmaterial für eine Reibungspaketkupplung oder -bremse bereitzustellen, die eine Mehrzahl von um den Umfang beabstandeter radialer Schlitze aufweist, die in ihrem äußeren oder inneren Rand geformt sind und sich einwärts eines Abschnitts der Breite der Kupplungsplatte erstrecken.
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Es ist ein noch weiterer beispielhafter Aspekt der vorliegenden Erfindung, eine Kupplungsplatte mit einer Metallkernplatte und einer daran befestigten Reibungsmaterial für eine Reibungspaketkupplung oder -bremse bereitzustellen, die eine Mehrzahl von um den Umfang beabstandeter radialer Schlitze aufweist, die in ihrem äußeren oder inneren Rand geformt sind und sich einwärts eines Abschnitts der Breite der Kupplungsplatte erstrecken.
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Es ist ein noch weiterer beispielhafter Aspekt der vorliegenden Erfindung, eine Kupplungsplatte mit einer Metallkernplatte und einem daran befestigten Reibungsmaterial für eine Reibungspaketkupplung oder -bremse bereitzustellen, die eine Mehrzahl von gleich um den Umfang beabstandeter radialer Schlitze aufweist, die in ihrem äußeren oder inneren Rand geformt sind und sich einwärts von einem Abschnitt der Breite der Kupplungsplatte erstrecken.
- 1 ist eine Halbschnittansicht einer nasslaufenden Reibungspaketkupplung oder -bremsenbaugruppe gemäß der vorliegenden Erfindung;
- 2 ist eine Draufsicht einer ersten Ausführungsform einer nasslaufenden Reibungskupplungskernplatte gemäß der vorliegenden Erfindung, die eine Mehrzahl von Schlitzen aufweist, die sich in die Kernplatte von ihrem äußeren Rand erstrecken;
- 3 ist eine bruchstückhafte Draufsicht einer zweiten Ausführungsform der nasslaufenden reibungskupplungskernplatte gemäß der vorliegenden Erfindung;
- 4 ist eine bruchstückhafte Draufsicht einer dritten Ausführungsform einer nasslaufenden reibungskupplungskernplatte gemäß der vorliegenden Erfindung;
- 5 ist eine bruchstückhafte Draufsicht einer vierten Ausführungsform einer nasslaufenden reibungskupplungskernplatte gemäß der vorliegenden Erfindung; und
- 6 ist eine Draufsicht einer vierten Ausführungsform einer nasslaufenden reibungskupplungskernplatte gemäß der vorliegenden Erfindung, die eine Mehrzahl von Schlitzen aufweist, die sich von ihrem inneren Rand in die Kernplatte erstrecken.
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Mit Bezug auf die 1 und 2 ist eine typische und herkömmliche nasslaufende Reibungskupplungspaketbaugruppe gezeigt und allgemein mit Bezugszeichen 10 bezeichnet. Die nasslaufende Reibungskupplungspaketbaugruppe 10 weist eine zylindrische Innen- oder Eingangsnabe oder ein erstes Antriebselement 12 auf, das Keilzähne oder eine äußere Keilverzahnung 14 aufweist, die um seinen Umfang angeordnet sind. Die Keilzähne 14 stehen mit komplementären Keilnuten oder einer inneren Keilverzahnung 22 in Eingriff und treiben diese an, die um das Innere einer Mehrzahl erster Kupplungsplatten oder -scheiben 20 angeordnet sind. Die Mehrzahl erster Kupplungsplatten oder -scheiben 20 weist jeweils eine Metallkernplatte 24, in der die Keilverzahnung 22 geformt ist, wie auch ein Band oder einen Ring aus Reibungsmaterial 26 auf, das an jede Seite der Kupplungsplatte oder -scheibe 20 befestigt oder gesichert ist. Bevorzugt ist die Metallkernplatte 24 Kohlenstoffstahl, kohlenstoffarmer Stahl oder ein ähnliches Material.
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Die Mehrzahl erster Kupplungsplatten oder -scheiben 20 ist mit einer Mehrzahl zweiter Reaktionsplatten oder -scheiben 30 ineinander greifend ausgebildet. Die Mehrzahl zweiter Reaktionsplatten oder -scheiben 30 ist allgemein etwas dicker als die Mehrzahl erster Kupplungsplatten oder -scheiben 20 und ist ebenfalls aus Kohlenstoffstahl, kohlenstoffarmem Stahl oder einem ähnlichen Material hergestellt. Die Mehrzahl zweiter Reaktionsplatten oder -scheiben 30 weist Keilzähne oder eine äußere Keilverzahnung 32 um ihre Umfänge auf, die komplementär zu Keilnuten oder einer inneren Keilverzahnung 34 an der Endfläche eines Ausgangselements, einer zylindrischen Schale oder Gehäuses 36 sind und damit in Eingriff stehen. Wenn das Gehäuse 36 stationär ist, kann es beispielsweise Teil eines Fahrzeuggetriebes oder eines Fahrzeuggetriebegehäuses (nicht gezeigt) sein, wobei in diesem Fall die Reibungskupplungspaketbaugruppe 10 herkömmlich als eine Bremse ausgelegt ist. Im Gegensatz dazu ist, wenn das Gehäuse 36 mit anderen Rotationselementen oder Komponenten (nicht gezeigt) rotiert und gekoppelt ist, die Reibungskupplungspaketbaugruppe 10 herkömmlich als eine Kupplung ausgelegt. Es sei angemerkt, dass die vorliegende Erfindung auf sowohl Kupplungen als auch Bremsen anwendbar ist, und somit die vorliegende Offenbarung und Erfindung beide derartigen Vorrichtungen, Anwendungen und Gebräuche einschließt.
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Das Gehäuse 36 weist bevorzugt einen kreisförmigen Flansch oder Vorsprung 38 auf, an dem eine kreisförmige Stütz- oder Anschlagplatte 32 anliegt. Der kreisförmige Flansch oder Vorsprung 38 und die Stoppplatte 42 sind an einem Ende der ineinander greifenden Mehrzahl von Platten oder Scheiben 20 und 30 angeordnet. An dem gegenüberliegenden Ende der ineinander greifenden Platten oder Scheiben 20 und 30 ist eine kreisförmige Beaufschlagungsplatte 46 vorgesehen, und auf der gegenüberliegenden Seite der Beaufschlagungsplatte 46 von den ineinander greifenden Platten oder Scheiben 20 und 30 ist ein Kolben 52 eines hydraulischen Aktors 50 vorgesehen.
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Auf herkömmliche Weise verschiebt das Aufbringen eines druckbeaufschlagten Hydraulikfluides auf den hydraulischen Aktor 50 den Kolben 52 zu der Beaufschlagungsplatte 46 und komprimiert die ineinander greifenden Platten oder Scheiben 20 und 30, wobei ein Drehmomentpfad zwischen der Eingangsnabe 12 und dem Ausgangselement 36 erzeugt wird. Es sei angemerkt, dass die Bezeichnungen Eingang und Ausgang lediglich zur Erläuterung und beispielhaft verwendet sind, und dass bei gewissen Anwendungen der Eingang 12 tatsächlich der Ausgang und das Ausgangselement 36 der Eingang sein kann.
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Nun Bezug nehmend auf 1 und insbesondere auf 2 ist die Metallkernplatte 24 einer der Mehrzahl erster Kupplungsplatten oder -scheiben 20 gezeigt. Die Metallkernplatte 24 weist vier radial orientierte schmale Schlitze 60 auf, die in gleichen Intervallen von 90° um den Umfang der Metallkernplatte 24 angeordnet sind. Jeder der Schlitze 60 erstreckt sich in die Metallkernplatte 24 um weniger als eine Hälfte der radialen Breite oder Dicke der Metallkernplatte 24. Die vier Schlitze 60 sehen vier Orte für die Dämpfung von axialen Verlagerungen vor, die ein Flattern in der Metallkernplatte 24 der Kupplungsplatten 20 bewirken.
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Nun Bezug nehmend auf 3 ist eine zweite Ausführungsform einer Metallkernplatte 64 gezeigt. Die Metallkernplatte 64 ist in allen Aspekten gleich der Metallkernplatte 24 und weist bei Verwendung in einem typischen nasslaufenden Reibungskupplungspaket, wie der Baugruppe 10, Bänder aus Reibungsmaterial 26 (in 1 gezeigt) auf, die daran befestigt sind, mit der Ausnahme, dass sie zusätzliche Schlitze aufweist. Die Metallkernplatte 64 weist acht radial orientierte schmale Schlitze 66 auf, die in gleichen Intervallen von 45° um den Umfang der Metallkernplatte 24 angeordnet sind. Die größere Anzahl von Schlitzen 66 sieht zusätzliche Orte für die Dämpfung axialer Verlagerungen vor, die ein Flattern in der Metallkernplatte 64 der Kupplungsplatten 20 bewirken. Es sei angemerkt, dass die Anzahl von Schlitzen 60 in der Metallkernplatte 24 und die Anzahl von Schlitzen 66 in der Metallkernplatte 64 aufwärts oder abwärts eingestellt sein können, wobei die primäre Betrachtung der Außendurchmesser der Metallkernplatte 24 ist. Somit können Metallkernplatten 64 mit größeren Durchmesser sechs, zehn, zwölf oder mehr Schlitze 66 aufweisen, während Metallkernplatten 24 mit kleinerem Durchmesser beispielsweise drei, vier, fünf oder sechs Schlitze 60 besitzen können.
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Nun Bezug nehmend auf 4 ist eine dritte Ausführungsform einer Metallkernplatte 74 gezeigt. Die Metallkernplatte 74 ist in allen Aspekten gleich der Metallkernplatte 24 und weist bei Verwendung in einem typischen nasslaufenden Reibungskupplungspaket, wie der Baugruppe 10, Bänder aus Reibungsmaterial 26 (in 1 gezeigt) auf, die daran befestigt sind, mit Ausnahme, dass sie eine Mehrzahl zufällig angeordneter Schlitze aufweist. Die Metallkernplatte 74 weist zumindest vier und typischerweise fünf, sechs, sieben, acht, neun oder zehn radial orientierte schmale Schlitze 76 auf, die in zufällig, d.h. ungleich um den Umfang beabstandeter Intervalle um den Umfang der Metallkernplatte 74 angeordnet sind. Die zufälligen Umfangsorte der Schlitze 76 sehen Stellen für die Dämpfung axialer Verlagerungen über einen relativ weiten Bereich von Drehzahlen und Resonanzfrequenzen vor, die ein Flattern in der Metallkernplatte 74 der Kupplungsplatten 20 bewirken.
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Nun Bezug nehmend auf 5 ist eine vierte Ausführungsform einer Metallkernplatte 84 gezeigt. Die Metallkernplatte 84 ist in allen Aspekten gleich der Metallkernplatte 24 und weist bei Verwendung in einem typischen nasslaufenden Reibungskupplungspaket, wie der Baugruppe 10, Bänder von Reibungsmaterial 26 (in 1 gezeigt) auf, die daran befestigt sind, mit der Ausnahme, dass sie eine Mehrzahl radial sich nach innen erstreckender Schlitze 86 aufweist, die in einem vergrößerten Öffnungs- oder Fußabschnitt 88 enden. Die Öffnung 88 kann kreisförmig sein, wie gezeigt ist, oder kann irgendeine andere Form besitzen, wie beispielsweise oval. Die Metallkernplatte 84 weist zumindest vier und typischerweise fünf, sechs, acht, zehn oder mehr gleichermaßen um den Umfang oder zufällig um den Umfang beabstandeter Schlitze 86 und die Öffnungen 88 auf, die um den Umfang der Metallkernplatte 84 angeordnet sind. Die vergrößerten Öffnungen 88 dienen als Gelenk- oder Schwenkpunkte, um die sich die Umfangsbereiche der Metallkernplatte 84 bewegen, wodurch axiale Verlagerungen gedämpft werden, die ansonsten ein Flattern in der Metallkernplatte 84 der Kupplungsplatten 20 bewirken würden.
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Nun Bezug nehmend auf 6 ist eine fünfte Ausführungsform einer Metallkernplatte 94 gezeigt. Die Metallkernplatte 94 ist in den meisten Aspekten ähnlich der Metallkernplatte 24 und weist bei Verwendung in einem typischen nasslaufenden Reibungskupplungspaket, wie der Baugruppe 10, Bänder aus Reibungsmaterial 26 (in 1 gezeigt) auf, die daran befestigt sind, mit der Ausnahme, dass sie eine Keilverzahnung oder Zähne 95 um ihren Außenrand sowie eine Mehrzahl sich radial nach außen erstreckender Schlitze 96 aufweist, die sich in die Metallkernplatte 94 von ihrem inneren Rand 98 um weniger als die Hälfte ihrer radialen Breite erstrecken. Die Metallkernplatte 94 weist zumindest drei und typischerweise vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun, zehn oder zwölf radial orientierte Schlitze 96 auf, die gleichermaßen um den Umfang beabstandet, wie bei den ersten und zweiten Ausführungsformen, zufällig um den Umfang beabstandet, wie bei der dritten Ausführungsform, sein oder vergrößerte Anschluss-(Fuß-)Öffnungen aufweisen können, wie bei der vierten Ausführungsform. Wie oben erläutert ist, ist der bestimmende Faktor die Anzahl von Schlitzen 96 der Durchmesser der Metallkernplatte 94, wobei Platten 94 mit kleinerem Durchmesser allgemein weniger Schlitze 96 aufweisen, und umgekehrt.
