DE102015224031A1

DE102015224031A1 - Reibungskupplung

Info

Publication number: DE102015224031A1
Application number: DE102015224031.2A
Authority: DE
Inventors: Thomas Ossadnik
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2015-12-02
Filing date: 2015-12-02
Publication date: 2017-06-08
Also published as: JP2018536813A; WO2017092746A1; DE112016005513A5; US10731711B2; JP6952694B2; US20180266494A1; CN108291584A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Reibungskupplung mit mindestens einem Kupplungsteil, das mindestens einen Reibbelag mit einer Reibfläche aufweist, die bei geschlossener Reibungskupplung reibschlüssig mit einem Gegenkupplungsteil verbunden wird, wobei der Reibbelag und/oder ein Trägerelement des Reibbelags in einer Umfangsrichtung wellenförmig mit Wellentälern und Wellenbergen ausgeführt ist, wobei der Reibbelag bei geöffneter Reibungskupplung nicht mit der gesamten Reibfläche sondern nur im Wesentlichen punktuell im Bereich von Hochpunkten der Wellenberge mit dem Gegenkupplungsteil in Kontakt kommt. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass der Reibbelag lokal im Bereich der Hochpunkte der Wellenberge gegenüber der die Hochpunkte der Wellenberge umgebenden Reibfläche verringerte Reibwerte aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Reibungskupplung mit mindestens einem Kupplungsteil, das mindestens einen Reibbelag mit einer Reibfläche aufweist, die bei geschlossener Reibungskupplung reibschlüssig mit einem Gegenkupplungsteil verbunden wird, wobei der Reibbelag und/oder ein Trägerelement des Reibbelags in einer Umfangsrichtung wellenförmig mit Wellentälern und Wellenbergen ausgeführt ist, wobei der Reibbelag bei geöffneter Reibungskupplung nicht mit der gesamten Reibfläche sondern nur im Wesentlichen punktuell im Bereich von Hochpunkten der Wellenberge mit dem Gegenkupplungsteil in Kontakt kommt.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2008 032 458 A1 ist eine Nasskupplung mit zumindest zwei zueinander in Reibkontakt bringbaren Reibflächen bekannt, wobei zumindest eine Reibfläche mittels der Oberfläche eines auf ein Trägerteil aufgebrachten ringförmigen Reibbelags mit einem Innen- und einem Außenumfang und einer vorgegebenen Dicke gebildet ist, der eine im Wesentlichen plane Reibfläche und der eine vorgegebene Porosität aufweist, wobei der Reibbelag zumindest einen die Oberfläche vermindernden, sich über die gesamte Dicke des Reibbelags erstreckenden Ausschnitt aufweist.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Reibungskupplung mit mindestens einem Kupplungsteil, das mindestens einen Reibbelag mit einer Reibfläche aufweist, die bei geschlossener Reibungskupplung reibschlüssig mit einem Gegenkupplungsteil verbunden wird, wobei der Reibbelag und/oder ein Trägerelement des Reibbelags in einer Umfangsrichtung wellenförmig mit Wellentälern und Wellenbergen ausgeführt ist, wobei der Reibbelag bei geöffneter Reibungskupplung nicht mit der gesamten Reibfläche sondern nur im Wesentlichen punktuell im Bereich von Hochpunkten der Wellenberge mit dem Gegenkupplungsteil in Kontakt kommt, insbesondere im Hinblick auf ein Schleppmoment im Betrieb der Reibungskupplung, zu verbessern.
Die Aufgabe ist bei einer Reibungskupplung mit mindestens einem Kupplungsteil, das mindestens einen Reibbelag mit einer Reibfläche aufweist, die bei geschlossener Reibungskupplung reibschlüssig mit einem Gegenkupplungsteil verbunden wird, wobei der Reibbelag und/oder ein Trägerelement des Reibbelags in einer Umfangsrichtung wellenförmig mit Wellentälern und Wellenbergen ausgeführt ist, wobei der Reibbelag bei geöffneter Reibungskupplung nicht mit der gesamten Reibfläche sondern nur im Wesentlichen punktuell im Bereich von Hochpunkten der Wellenberge mit dem Gegenkupplungsteil in Kontakt kommt, dadurch gelöst, dass der Reibbelag lokal im Bereich der Hochpunkte der Wellenberge gegenüber der die Hochpunkte der Wellenberge umgebenden Reibfläche verringerte Reibwerte aufweist. Das Kupplungsteil mit dem Reibbelag wird auch als Reibteil bezeichnet. Bei dem Reibteil handelt es sich vorzugsweise um eine Reiblamelle einer als Lamellenkupplung ausgeführten Reibungskupplung. Bei dem Trägerelement handelt es sich vorzugsweise um ein Trägerblech. Die Reiblamelle beziehungsweise das Trägerblech der Reiblamelle ist leicht gewellt. Bei dem Gegenkupplungsteil handelt es sich zum Beispiel um eine Stahllamelle. Durch die verringerten Reibwerte im Bereich der Hochpunkte der Wellenberge wird der Reibbelag an den Kontaktpunkten mit den angrenzenden Stahllamellen optimiert. Die Kontaktpunkte an den Reiblamellen sind immer die Hochpunkte der Wellung, denn nur dort gleitet der Reibbelag im geöffneten Zustand der Reibungskupplung an den benachbarten Stahllamellen entlang. Insofern wird vorgeschlagen, an genau diesen Stellen, den Reibbelag so zu optimieren, dass er eine möglichst geringe Reibung erzeugt. Normalerweise sind eher hohe Reibwerte gefordert, um bereits bei geringen Anpresskräften hohe Momente übertragen zu können. Entgegen der normalerweise vorherrschenden Meinung werden im vorliegenden Fall – zumindest lokal an den Hochpunkten – besonders geringe Reibwerte angestrebt. Die verringerten Reibwerte im Bereich der Hochpunkte der Wellenberge können auf unterschiedliche Art und Weise erreicht werden.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Reibungskupplung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Reibbelag im Bereich der Hochpunkte der Wellenberge einen kleineren Außenradius aufweist, um die Reibung im Bereich der Hochpunkte der Wellenberge zu reduzieren. Durch den kleineren Außenradius kann die Reibfläche im Bereich der Hochpunkte der Wellenberge auf einfache Art und Weise verkleinert werden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Reibungskupplung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Reibbelag im Bereich der Hochpunkte der Wellenberge einen größeren Innenradius aufweist, um die Reibung im Bereich der Hochpunkte der Wellenberge zu reduzieren. Durch den größeren Innenradius kann die Reibfläche im Bereich der Hochpunkte der Wellenberge auf einfache Art und Weise verkleinert werden. Gemäß einem weiteren Aspekt weist der Reibbelag im Bereich der Hochpunkte der Wellenberge sowohl einen kleineren Außenradius als auch einen größeren Innenradius auf.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Reibungskupplung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Reibbelag im Bereich der Hochpunkte der Wellenberge mit mehr Nuten versehen ist, um die Reibung im Bereich der Hochpunkte der Wellenberge zu reduzieren. Durch eine Vergrößerung der Anzahl der Nuten im Bereich der Hochpunkte der Wellenberge kann die Reibfläche auf einfache Art und Weise verkleinert werden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Reibungskupplung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Reibbelag im Bereich der Hochpunkte der Wellenberge mit größeren Nuten versehen ist, um die Reibung im Bereich der Hochpunkte der Wellenberge zu reduzieren. Durch die größeren Nuten kann die Reibfläche im Bereich der Hochpunkte der Wellenberge auf einfache Art und Weise verkleinert werden. Gemäß einem weiteren Aspekt ist der Reibbelag im Bereich der Hochpunkte der Wellenberge sowohl mit mehr Nuten als auch mit größeren Nuten versehen.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Reibungskupplung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Reibbelag im Bereich der Hochpunkte der Wellenberge jeweils mindestens eine Einschnürung aufweist, um die Reibung im Bereich der Hochpunkte der Wellenberge zu reduzieren. Durch die Einschnürung wird ein sanfter Übergang von Bereichen mit größeren Außenradien/kleineren Innenradien zu einem Bereich mit einem kleineren Außenradius/größeren Innenradius im Bereich eines Hochpunktes eines Wellenbergs geschaffen.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Reibungskupplung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Reibbelag aus Reibbelagstücken gebildet ist, wobei im Bereich der Hochpunkte der Wellenberge weniger Reibbelagstücke angeordnet sind, um die Reibung im Bereich der Hochpunkte der Wellenberge zu reduzieren. Dadurch kann die Reibfläche im Bereich der Hochpunkte der Wellenberge auf einfache Art und Weise verkleinert werden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Reibungskupplung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Reibbelag aus Reibbelagstücken gebildet ist, wobei im Bereich der Hochpunkte der Wellenberge kleinere Reibbelagstücke angeordnet sind, um die Reibung im Bereich der Hochpunkte der Wellenberge zu reduzieren. Durch die kleineren Reibbelagstücke kann die Reibfläche im Bereich der Hochpunkte der Wellenberge auf einfache Art und Weise verkleinert werden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Reibungskupplung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Reibfläche im Wesentlichen die Gestalt einer Kreisringscheibe aufweist, wobei der Reibbelag oder die die Reibfläche darstellenden Reibbelagstücke an einem gewellten Trägerblech befestigt sind. Durch das gewellte Trägerblech wird auf einfache Art und Weise eine Federvorspannung dargestellt, durch welche die Kupplung geöffnet wird beziehungsweise geöffnet gehalten wird. Je nach Ausführung des Reibbelags ist die kreisringscheibenförmige Reibfläche durchgehend oder mehr oder weniger unterteilt. Die Befestigung des Reibbelags beziehungsweise der Reibbelagstücke an dem Trägerblech erfolgt vorzugsweise stoffschlüssig, zum Beispiel durch Kleben, und/oder durch Nietverbindungselemente.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Kupplungsteil, einen Reibbelag und/oder ein Reibbelagstück für eine vorab beschriebene Reibungskupplung. Die genannten Teile sind separat handelbar.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:
1 einen Abschnitt eines Kupplungsteils in einer Draufsicht auf einen Reibbelag, der aus Reibbelagstücken gebildet ist;
2 eine Ansicht auf das Kupplungsteil aus 1 von oben und
3 ein ähnliches Kupplungsteil wie in 1 mit einem Reibbelag, der aus einem Stück gebildet ist und eine Einschnürung aufweist.
In den 1 und 2 ist ein Kupplungsteil 1 mit einem Reibbelag 3 in verschiedenen Ansichten dargestellt. Der Reibbelag 3 ist zumindest stoffschlüssig, zum Beispiel durch Kleben, an einem Trägerelement 6 befestigt. Das Trägerelement 6 ist vorzugsweise als Trägerblech ausgeführt und hat die Gestalt einer Kreisringscheibe 7.
Das Trägerelement 6 weist radial innen eine Innenverzahnung 8 auf, die zur Darstellung einer drehfesten Verbindung mit einem Lamellenträger einer Kupplung dient, insbesondere einer Lamellenkupplung. Der Reibbelag 3 an dem Trägerelement 6 dient zur Darstellung einer Reibfläche 10.
Die Reibfläche 10 kommt in einer Reibungskupplung, insbesondere einer Lamellenkupplung, mit Stahllamellen in Kontakt. Bei einem Schließen der Reibungskupplung werden mehrere Reibflächen 10 reibschlüssig mit Stahllamellen verbunden, um ein Drehmoment zu übertragen.
An dem Trägerelement 6 sind, wie man in 2 sieht, auf beiden Seiten Reibbelagstücke 11, 12, 13; 21, 22, 23 befestigt. Das Trägerelement 6 ist zur Darstellung einer Federvorspannung des Kupplungsteils 1 gewellt ausgeführt. Durch Wellung des Trägerelements 6 ergeben sich Wellenberge 18, 19, zwischen denen jeweils ein Wellental 20 angeordnet ist.
Das Wellental 20 stellt in 2 von unten betrachtet ebenfalls einen Wellenberg dar. Daher werden die Extrema der Wellenberge 18, 19 und des Wellentals 20 alle als Hochpunkte 15, 16, 17 bezeichnet. Dabei wird in Kauf genommen, dass der Hochpunkt 17 an sich ein Tiefpunkt ist.
Das Trägerelement 6 mit der Kreisringscheibe 7 ist im Betrieb der Reibungskupplung um eine Drehachse drehbar. Der Begriff axial bezieht sich auf diese Drehachse des Trägerelements 6 mit dem Reibbelag 3. Axial bedeutet in Richtung oder parallel zur Drehachse. Analog bedeutet radial quer zur Drehachse.
Durch die Wellung des Trägerelements 6 mit den Wellenbergen 18, 19 und dem Wellental 20 ist das Kupplungsteil 1 mit den Reibbelagstücken 11 bis 13, 21 bis 23 in axialer Richtung elastisch zusammendrückbar.
Bei der als Reibungskupplung, insbesondere als Lamellenkupplung, ausgeführten Kupplung handelt es sich vorzugsweise um eine nasslaufende Kupplung. Nasslaufend bedeutet, dass die einzelnen Kupplungsteile 1 und Gegenkupplungsteile im Betrieb der Kupplung mit einem Schmier- und/oder Kühlmedium, wie Öl, in Kontakt kommen.
Wenn die Kupplung geöffnet ist, treten infolge einer viskosen Reibung des Öls Schleppmomente zwischen den Kupplungsteilen 1 und den Gegenkupplungsteilen, insbesondere den Stahllamellen, auf. Speziell bei Kälte ist die Viskosität des Öls besonders groß, so dass die Schleppmomente ebenfalls sehr hoch sind. Diese Schleppmomente können durch eine vorteilhafte Gestaltung des Reibbelags 3, insbesondere durch eine Ausrichtung der Reibbelagstücke 12, 21, 23 in Umfangsrichtung, deutlich reduziert werden.
Das Kupplungsteil 1 wird an den Hochpunkten 15, 16, 17 der Wellung des Trägerelements 6 so optimiert, dass dort im Betrieb des Kupplungsteils 1 eine möglichst geringe Reibung auftritt. Zu diesem Zweck sind bei dem in den 1 und 2 dargestellten Kupplungsteil 1 im Bereich der Hochpunkte 15 bis 17 deutlich kleinere Reibbelagstücke 17, 21, 23 angeordnet. Die Reibbelagstücke 11, 13, 22 sind im Vergleich zu den Reibbelagstücken 17, 21, 23 deutlich größer ausgeführt.
In 3 ist ein Kupplungsteil 31 mit einem einstückigen Reibbelag 33 dargestellt. Der einstückige Reibbelag 33 ist im Bereich des Hochpunkts beziehungsweise Tiefpunkts 17 mit einer Einschnürung 35 versehen. Durch die Einschnürung 35 wird die Reibfläche 40 im Bereich des Hochpunkts 17 auf einfache Art und Weise reduziert. Eine Reibfläche 40 des Reibbelags 33 hat außerhalb der Einschnürung 35 einen größeren Außendurchmesser und einen kleineren Innendurchmesser als im Bereich der Einschnürung 35.
Bezugszeichenliste

1: Kupplungsteil
3: Reibbelag
6: Trägerelement
7: Kreisringscheibe
8: Innenverzahnung
10: Reibfläche
11: Reibbelagstück
12: Reibbelagstück
13: Reibbelagstück
15: Hochpunkt
16: Hochpunkt
17: Hochpunkt
18: Wellenberg
19: Wellenberg
20: Wellental
21: Reibbelagstück
22: Reibbelagstück
23: Reibbelagstück
31: Kupplungsteil
33: Reibbelag
35: Einschnürung
40: Reibfläche

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

DE 102008032458 A1 [0002]

Claims

Reibungskupplung mit mindestens einem Kupplungsteil (1; 31), das mindestens einen Reibbelag (3; 33) mit einer Reibfläche (10; 40) aufweist, die bei geschlossener Reibungskupplung reibschlüssig mit einem Gegenkupplungsteil verbunden wird, wobei der Reibbelag (3; 33) und/oder ein Trägerelement (6) des Reibbelags (3; 33) in einer Umfangsrichtung wellenförmig mit Wellentälern (20) und Wellenbergen (18, 19) ausgeführt ist, wobei der Reibbelag (3; 33) bei geöffneter Reibungskupplung nicht mit der gesamten Reibfläche (10; 40) sondern nur im Wesentlichen punktuell im Bereich von Hochpunkten (15–17) der Wellenberge (18, 19) mit dem Gegenkupplungsteil in Kontakt kommt, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibbelag (3; 33) lokal im Bereich der Hochpunkte (15–17) der Wellenberge (18, 19) gegenüber der die Hochpunkte (15–17) der Wellenberge (18, 19) umgebenden Reibfläche (10; 40) verringerte Reibwerte aufweist.
Reibungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibbelag (3; 33) im Bereich der Hochpunkte (10; 40) der Wellenberge (18, 19) einen kleineren Außenradius aufweist, um die Reibung im Bereich der Hochpunkte (15–17) der Wellenberge (18. 19) zu reduzieren.
Reibungskupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibbelag (3; 33) im Bereich der Hochpunkte (15–17) der Wellenberge (18, 19) einen größeren Innenradius aufweist, um die Reibung im Bereich der Hochpunkte (15–17) der Wellenberge (18, 19) zu reduzieren.
Reibungskupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibbelag (3; 33) im Bereich der Hochpunkte (15–17) der Wellenberge (18, 19) mit mehr Nuten versehen ist, um die Reibung im Bereich der Hochpunkte (15–17) der Wellenberge (18, 19) zu reduzieren.
Reibungskupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibbelag (3; 33) im Bereich der Hochpunkte (15–17) der Wellenberge (18, 19) mit größeren Nuten versehen ist, um die Reibung im Bereich der Hochpunkte (15–17) der Wellenberge (18, 19) zu reduzieren.
Reibungskupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibbelag (33) im Bereich der Hochpunkte (15–17) der Wellenberge (18, 19) jeweils mindestens eine Einschnürung (35) aufweist, um die Reibung im Bereich der Hochpunkte (15–17) der Wellenberge (18, 19) zu reduzieren.
Reibungskupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibbelag (3) aus Reibbelagstücken (11–13, 21–23) gebildet ist, wobei im Bereich der Hochpunkte (15–17) der Wellenberge (18, 19) weniger Reibbelagstücke angeordnet sind, um die Reibung im Bereich der Hochpunkte (15–17) der Wellenberge (18, 19) zu reduzieren.
Reibungskupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibbelag (3; 33) aus Reibbelagstücken (11–13; 21–23) gebildet ist, wobei im Bereich der Hochpunkte (15–17) der Wellenberge (18, 19) kleinere Reibbelagstücke (17, 21, 23) angeordnet sind, um die Reibung im Bereich der Hochpunkte (15–17) der Wellenberge (18, 19) zu reduzieren.
Reibungskupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibfläche (10; 40) im Wesentlichen die Gestalt einer Kreisringscheibe aufweist, wobei der Reibbelag (3; 33) oder die die Reibfläche (10; 40) darstellenden Reibbelagstücke (11–13, 21–23) an einem gewellten Trägerblech befestigt sind.
Kupplungsteil (1), Reibbelag(3, 33) und/oder Reibbelagstück (11–13, 21–23) für eine Reibungskupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.