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Die Erfindung betrifft eine Kupplungsscheibe für ein Kraftfahrzeug sowie eine Belagfeder für eine derartige Kupplungsscheibe.
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Die
DE 102 38 365 A1 offenbart eine Kupplungsscheibe mit mehreren Belagfedern. Dabei weist die Belagfeder zwei Federsegmente auf, die über einen Steg, der entlang einer Oberfläche einer Mitnehmerscheibe verläuft, miteinander verbunden sind. Dabei sind innerhalb des Stegs Befestigungsöffnungen ausgebildet, die der festen Verbindung mit der Mitnehmerscheibe dienen. Jedes der Federsegmente ist über Niete mit zwei axial einander gegenüberliegenden Reibscheiben verbunden. Die Federsegmente sind dabei lediglich über einen relativ schmalen Stützabschnitt, der einen Teil des Stegs bildet, mit einem Befestigungsabschnitt, der Befestigungsöffnungen ausbildet, verbunden. Dabei nimmt jeweils der lediglich schmal ausgebildete Stützabschnitt die hohen Belastungen auf. An der Kupplungsscheibe auftretende Drehmomente sorgen dabei zudem für entsprechende Torsionskräfte, die durch die mittig zwischen zwei Federfenstern angeordneten Belagfedern aufgenommen werden müssen.
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Weiterhin zeigt die
DE 195 29 074 C1 eine Kupplungsscheibe mit einer weiteren Belagfeder. Diese ist ebenfalls über Befestigungsöffnungen an einer Mitnehmerscheibe angebunden und tritt über Federsegmente mit den Reibbelägen in Wirkung. Die Anbindung der Federsegmente an den Befestigungsabschnitt ist hierbei in Umfangsrichtung wesentlich breiter und somit stabiler ausgeführt. Dabei weisen die Federsegmente verschiedene Biegeformen auf, um unterschiedliche Axialkräfte zu realisieren.
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Es ist daher Aufgabe eine Kupplungsscheibe mit einer verbesserten Belagfeder bereit zu stellen.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Kupplungsscheibe gemäß dem Patentanspruch 1. Die abhängigen Ansprüche beschreiben vorteilhafte Ausführungsvarianten der Kupplungsscheibe.
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Die Kupplungsscheibe für ein Kraftfahrzeug umfasst hierbei zumindest zwei axial einander gegenüberliegende Reibbeläge, zumindest eine Belagfeder und eine Mitnehmerscheibe. Die Reibbeläge sind dabei axial beidseitig an der Belagfeder angeordnet. Diese können beispielsweise kreisförmig oder ringförmig geschlossen aufgeführt sein. Die Belagfeder ist dabei günstiger Weise an der Mitnehmerscheibe befestigt und radial außerhalb der Mitnehmerscheibe angeordnet. Günstiger Weise sind die Reibbeläge ebenfalls radial außerhalb der Mitnehmerscheibe angeordnet. Insbesondere sind die Reibbeläge und die Mitnehmerscheibe radial überlappungsfrei ausgeführt. Die Reibbeläge überlappen sich dabei in radialer Richtung vorzugsweise zumindest mit Federsegmenten der Belagfeder. An der Mitnehmerscheibe sind mit Vorteil mehrere in Umfangsrichtung umlaufende Belagfedern radial außen an der Mitnehmerscheibe angeordnet.
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Die Kupplungsscheibe weist zudem günstiger Weise einen Torsionsdämpfer auf, für den die Mitnehmerscheibe als Eingangselement dient. Dabei ist die Mitnehmerscheibe über Federelemente mit einem Ausgangselement, insbesondere Seitenscheiben der Kupplungsscheibe wirkverbunden.
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Eine Belagfeder weist einen Befestigungsabschnitt, einen Stützabschnitt sowie mehrere in Umfangsrichtung benachbart zueinander angeordnete Federsegmente auf.
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Der oder die Befestigungsabschnitte dienen dabei der Befestigung der Belagfeder an der Mitnehmerscheibe. Dabei ist an dem Befestigungsabschnitt günstiger Weise zumindest eine Befestigungsöffnung ausgebildet, die mit einer Öffnung der Mitnehmerscheibe korreliert, um eine feste Verbindung über ein Befestigungsmittel, insbesondere einen Niet bereitzustellen.
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Die Federsegmente ermöglichen dabei eine axiale Relativbewegung der Reibbeläge zueinander und stellen eine progressiv ansteigende Kraftkennlinie bereit. Die Reibbeläge sind dabei axial beidseitig der Federsegment angeordnet. Mit besonderem Vorteil ist ein Reibbelag über Befestigungsmittel, insbesondere einen oder mehrere Niete mit zumindest einem Federsegment fest verbunden. Die Federsegmente weisen dabei mit Vorteil mehre Wirkabschnitte auf, die axial versetzt zueinander ausgebildet sind und den Reibbelägen als Anlageflächen dienen. Ein zwischen zwei Wirkabschnitten liegender Biegeabschnitt wirkt somit erst dann, wenn die Wirkflächen in Anlagekontakt mit Kontaktflächen der Reibbeläge kommen.
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Die Federsegmente sind weiterhin über zumindest einen Stützabschnitt mit den Befestigungsabschnitten verbunden. Insbesondere ist der Stützabschnitt zwischen einem Federsegment und einem Befestigungsabschnitt ausgebildet. Mit Vorteil sind alles Federsegmente an demselben Stützabschnitt angeordnet. Zudem sind die Federsegmente günstiger Weise radial außerhalb der Befestigungsabschnitte angeordnet. Die Reibbeläge überlappen die Federsegmente dabei vorzugsweise vollständig in radialer Richtung. Mit anderen Worten werden die Federabschnitte durch die Reibbeläge axial vollständig überdeckt.
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Es wird vorgeschlagen, dass sich der Stützabschnitt in Umfangsrichtung verlaufend zwischen zwei Befestigungsabschnitten erstreckt.
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Der Stützabschnitt bildet somit eine radiale Verbindung zwischen den Federsegmenten und den Befestigungsabschnitten, sowie eine in Umfangsrichtung verlaufende Verbindung zwischen den Befestigungsabschnitten selbst aus. Bei Verwendung von mehreren Befestigungsabschnitten sind mit besonderem Vorteil zwei der Befestigungsabschnitte an den jeweilig umfangsseitigen Ende der Belagfeder aus angeordnet. Dies ist besonders Vorteilhaft, da dadurch eine verbesserte Abstützung der Mitnehmerscheibe erfolgt. Insbesondere werden die in die Reibbeläge eingeleiteten Kräfte durch die umfangsseitig beabstandet Anordnung der Befestigungsabschnitte besser von der Belagfeder aufgenommen. Insbesondere ist die Resistenz der Belagfeder gegenüber wirkenden Torsionsbelastungen wesentlich verringert.
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Mit besonderem Vorteil weist die Mitnehmerscheibe ein Federfenster auf, wobei der Stützabschnitt radial außen an dem Federfenster angeordnet ist oder die zwei Befestigungsabschnitte in Umfangsrichtung an dem Federfenster gegenüberliegend angeordnet sind.
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Im Wesentlichen ist die Belagfeder dabei radial außen und in Umfangsrichtung an dem Federfenster entlanglaufend ausgebildet. Die Belagfeder überdeckt an der Kupplungsscheibe dabei einen relativ großen Winkelbereich, wobei die Befestigungsabschnitte in Umfangsrichtung weit voneinander beabstandet sind. Die Festigkeit und Stabilität der Belagfeder wird dadurch wesentlich verbessert. Insbesondere wird eine Torsionswirkung auf die Belagfeder wesentlich verringert und die eingebrachten Kräfte gleichmäßiger über die Mitnehmerscheibe eingeleitet bzw. verteilt.
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In einer besonderen Ausführungsvariante weist ein Befestigungsabschnitt zumindest zwei, insbesondere Vier, Befestigungsöffnungen zur Aufnahme eines Befestigungsmittels auf.
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Einerseits wird hierdurch die Krafteinleitung in die Mitnehmerscheibe verbessert, wobei andererseits eine Übertragungssicherheit gewährleistet ist. Insbesondere kann es vorkommen, dass sich ein Befestigungsmittel, beispielsweise ein Niet, während des Betriebs löst und dadurch seine Befestigungsfunktion verliert. Die Verwendung mehrerer Befestigungsmittel stellt somit eine erhöhte Redundanz bereit.
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Bevorzugt ist das Federfenster der Mitnehmerscheibe radial außen durch einen Steg begrenzt, wobei der Stützabschnitt der Belagfeder den Steg zumindest teilweise in radialer Richtung überdeckt.
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Der Stützabschnitt der Belagfeder ist dabei axial seitlich bzw. an einer axialen Oberfläche der Mitnehmerscheibe angeordnet. Der Stützabschnitt legt sich dabei an dem Steg an und kann hierdurch eine axiale Belastung oder eine axiale Krafteinleitung durch die Reibbeläge auf die Belagfeder verbessert abstützen und an die Mitnehmerscheibe weitergeben. Die Überlappung des Stützabschnitts mit dem Steg ist dabei mit Vorteil besonders groß auszuführen.
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Es wird zudem vorgeschlagen, dass der Stützabschnitt dem Steg zumindest zu 50 %, zu 2 / 3 oder vollständig überdeckt.
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Die Abstützwirkung ist dadurch nochmals verbessert. Insbesondere kann die Belagfeder dadurch nicht axial durchsacken.
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Zudem wird eine Belagfeder für eine Kupplungsscheibe bzw. zur Verwendung in einer Kupplungsscheibe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 oder gemäß zumindest einer der Ausführungen der Beschreibung vorgeschlagen.
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Im Weiteren werden noch zusätzliche Ausführungsvarianten der Belagfeder erläutert.
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Es wird vorgeschlagen, dass die Belagfeder zumindest drei Federsegmente aufweist.
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Die Federsegmente sind dabei an der Belagfeder mit Vorteil in Umfangsrichtung benachbart zueinander ausgebildet. Insbesondere ist zwischen den Federsegmenten eine Aussparung, die mit Vorteil in radialer Richtung verläuft, ausgeführt. Diese radiale Richtung trennt die Federsegmente wirksam voneinander ab, so dass sich benachbarte Federsegmente bei einer axialen Kompression der Belagfeder im Wesentlichen nicht gegenseitig beeinflussen. Die Federsegmente können somit unabhängig voneinander unterschiedliche Federkräfte bereitstellen.
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Dabei kann ein Federsegment beispielsweise radial außerhalb eines Befestigungsabschnitts angeordnet sein. Alternativ ist ein Federsegment ausschließlich radial außerhalb eines Federfensters an einem Stützabschnitt angeordnet und in Umfangsrichtung zwischen zwei Befestigungsabschnitten ausgebildet.
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In einer weiteren Ausführungsvariante ist die Federkraft eines in Umfangsrichtung mittig liegenden Federsegments größer als die Federkraft eines in Umfangsrichtung außen liegenden Federsegments.
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Insbesondere ist eine Federkraft aller mittig liegenden Federsegmente jeweils größer als die Federkraft der beiden in Umfangsrichtung außen liegenden Federsegmente. Dabei können sich die Federkräfte oder Federkonstanten von mehreren mittig liegenden Federsegmenten ebenfalls unterscheiden. Hierdurch wird insbesondere die Krafteinleitung in die Belagfeder verbessert. Bei einer progressiv ansteigenden Kraftkennlinie bei einer axialen Kompression der Belagfeder können die Federsegmente oder sogar einzelne Biegeabschnitte ausgehend von dem mit der geringsten Federkonstante in aufsteigender Reihenfolge in Wirkung treten.
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Es wird weiter vorgeschlagen, dass an der Belagfeder zunächst ein in Umfangsrichtung außen liegendes Federsegment, anschließend das andere in Umfangsrichtung außen liegende Federsegment und daran anschließend ein in Umfangsrichtung innen liegendes Federsegment wirkt.
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Dadurch kann eine Torsionswirkung durch die von den Reibbelägen ausgehend eingeleitete Kraft auf die Belagfeder verbessert werden. Insbesondere sind die in Umfangsrichtung außen liegenden Federsegmente über den Stützabschnitt im Wesentlichen direkt und mit kurzem Weg an den Befestigungsabschnitten angebunden, wo zuerst auftretende Kräfte optimal von der Mitnehmerscheibe und dem Befestigungsabschnitt aufgenommen werden können. Würde zunächst das mittlere Federsegment wirken, so wäre die Belastung auf den Stützabschnitt in Form einer Torsionswirkung wesentlich größer. Insbesondere können somit innerhalb der Belagfeder auftretende Spannungen wirksam verringert bzw. gering gehalten werden.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist es zweckmäßig, dass jedes Federsegment zumindest einen ersten und einen zweiten Wirkabschnitt zum Kontakt mit den axial einander gegenüberliegenden Reibbelägen aufweist, die einen zueinander axialen Wirkabstand bilden, wobei ein axialer Wirkabstand eines in Umfangsrichtung innen liegenden Federsegments kleiner ist als der eines in Umfangsrichtung außen liegenden Federsegments.
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Die Wirkabschnitte dienen dabei als Anlageabschnitte bzw. Anlageflächen für die Reibbeläge. Insbesondere werden diese auch als Wirkflächen bezeichnet. Diese sind dabei axial zueinander versetzt, um einen Wirkabstand bzw. einen Kompressionsweg für die axial gegenseitig an der Belagfeder angeordneten Reibbeläge bereitzustellen. Der Wirkabstand wird dabei vorzugsweise durch einen Biegeabschnitt zwischen den beiden zugehörigen Wirkflächen bereitgestellt. Insbesondere kann ein Federsegment mehrere Biegeabschnitte mit denselben oder verschiedenen Wirkabständen aufweisen. Dabei kann eine Betrachtungsweise in der Reihenfolge des Wirkens gegebenenfalls anstelle auf die Federsegmente auch auf die Biegeabschnitte gerichtet sein.
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Bei einer axialen Kompression kann der Reibbelag von Beginn an bereits an seinem zugehörigen Wirkabschnitt des Federsegments anliegen oder sich im Verlauf der axialen Kompression an diesen anlegen. Bei einer weiteren Kompression werden die Wirkabschnitte an dem jeweiligen Federsegment in axialer Richtung aufeinander zubewegt, um über zwischenliegende Biegeabschnitte oder Biegekanten eine Federkraft aufzubringen.
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An der Belagfeder wirken dabei zunächst die Federsegmente mit dem größten Wirkabstand, wobei sich die Federsegmente mit den kleineren Wirkabschnitten nach und nach zuschalten, um eine Federkraft bereitzustellen. Die in Umfangsrichtung außen liegenden Federsegmente weisen dabei mit besonderem Vorteil den größten Wirkabstand zwischen deren ersten und zweiten Wirkabschnitt auf, so dass diese zuerst, insbesondere vor einem in Umfangsrichtung mittig angeordneten Federsegment wirken. Hierdurch werden die bereits erwähnten Vorteile erreicht.
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Günstiger Weise sind lediglich an einem einzigen Federsegment der Belagfeder Befestigungsöffnungen zur Befestigung eines Reibbelags ausgebildet.
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Dabei sind die Befestigungsöffnungen günstiger Weise an dem Federsegment, insbesondere an den Wirkabschnitten, ausgebildet, dessen Wirkabschnitte den größten Wirkabstand aufweisen. Insbesondere ist an dem ersten Wirkabschnitt für einen ersten Reibbelag zumindest eine Befestigungsöffnung ausgebildet, günstiger Weise zwei Befestigungsöffnungen. Ebenso ist an dem zweiten Wirkabschnitt zumindest eine Befestigungsöffnung, günstiger Weise zwei Befestigungsöffnungen, für den zweiten Reibbelag ausgebildet. Die Befestigungsöffnungen dienen dabei Befestigungsmitteln, insbesondere einem Niet, der den Reibbelag fest mit dem jeweiligen Wirkabschnitt des Federsegments verbindet. Eine Befestigung des Reibbelags über diese geringe Anzahl von Nieten sowie an lediglich einem Federsegment ist vollkommen ausreichend, da diese lediglich eine Haltefunktion bereitstellen. Sobald die Kupplung geschlossen wird und dadurch die Reibbeläge axial gegenüber der Belagfeder beaufschlagt sind, steigt die Normalkraft an, so dass die Reibung zu einer sicheren Befestigung, insbesondere einer in Umfangsrichtung festen Anordnung an dem jeweiligen Federsegment dient und auch ausreicht.
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Durch die Verwendung einer geringen Anzahl an Befestigungsöffnungen zur Befestigung der Reibbeläge an der Belagfeder, insbesondere an lediglich einem einzigen Federsegment, wird die Gestaltungsfreiheit an den weiteren Federsegmenten zudem wesentlich erhöht.
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Es wird zudem vorgeschlagen, dass zumindest eine Befestigungsöffnung an der ersten Wirkfläche des Federsegments und eine Befestigungsöffnung an der zweiten Wirkfläche des Federsegments ausgebildet sind.
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Günstiger Weise sind die Befestigungsöffnungen an dem Federsegment ausgebildet, an dem die Wirkflächen den größten Wirkabstand aufweisen.
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Dadurch sind die bzw. der Reibbelag durch benachbarte Federsegmente nicht axial vorgespannt oder wellenförmig verformt. Die Reibbeläge verbleiben an der Kupplungsscheibe im Wesentlichen in deren Ebenen kreisförmigen Form.
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Es wird weiter vorgeschlagen, dass eine Biegelinie des Federsegments in radialer Richtung verläuft.
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Insbesondere ist diese radial verlaufende Biegelinie an dem Federsegment mit den Befestigungsöffnungen für die Reibbeläge ausgebildet. Bei einer axialen Kompression werden die Befestigungsöffnungen an den ersten Wirkabschnitt des Federsegments im Vergleich zu den Befestigungsöffnungen an dem zweiten Wirkabschnitt in Umfangsrichtung verschoben. Die Befestigungsöffnungen verbleiben bei der Kompression der Belagfeder somit auf deren Radius. Insbesondere wird dadurch ein radiales Aufspannen eines der Reibbeläge wirksam verhindert. Im Wesentlichen in radialer Richtung verlaufende Biegelinie.
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Mit Vorteil ist zwischen zwei in Umfangsrichtung zueinander benachbart angeordneten Federsegmenten eine radial verlaufende Aussparung ausgebildet.
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Diese radial verlaufende Aussparung ermöglicht es die Federabschnitte wirksam voneinander abzutrennen, so dass bei einer Kompression eines der Federsegmente dessen benachbarte Federsegmente nicht beeinflusst, beispielsweise vorgespannt werden.
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In einer fortgebildeten Ausführungsvariante weist die Aussparung an dessen stützabschnittseitigem Ende eine Tropfenform auf, wobei die Tropfenform an einer umfangsseitigen Seite flach und an der entgegengesetzten umfangsseitigen Seite verhältnismäßig bauchig ausgebildet ist.
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Insbesondere ist die Tropfenform asymmetrisch ausgeführt. Mit anderen Worten weist eine umfangsseitige Seite einen großen Radius auf, wobei die entgegensetzte Umfangsseite einen dazu verhältnismäßig kleineren Radius aufweist. Der Radius kann dabei über den Verlauf entlang einer Kontur der Tropfenform des der Aussparung kontinuierlich abnehmen oder zunehmen. Die Kontur des der tropfenförmigen Aussparung verläuft dabei durchgehend in einer im Wesentlichen kreisförmigen Grundkontur mit veränderlichem Kreisradius.
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Dabei wirkt auf ein Federsegment eine Torsionskraft in Umfangsrichtung sowie eine Federkraft in axialer Richtung, die beide durch die Reibbeläge in die Belagfeder eingebracht werden. Diese Torsionsbelastung und Federbelastung führt zu erhöhten Spannungen, insbesondere an einer Biegelinie des Federabschnitts sowie an den stützabschnittseitigen Enden der Aussparung. Durch die Tropfenform werden insbesondere spannungsbezogene Belastungspunkte der Federabschnitte ausgehend von der Torsion und der Biegelinie voneinander wegverschoben, so dass die Biegebeanspruchung über einen größeren Bereich an dem stützabschnittseitigen Ende der Aussparung durch die Tropfenform wesentlich besser verteilt wird.
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Mit besonderem Vorteil weist ein Federsegment im Wesentlichen radial oder in Umfangsrichtung verlaufende Biegelinien aus. Ebenso kann eine Biegelinie schräg, diagonal oder als radial sowie in Umfangsrichtung verlaufende Biegelinie ausgebildet sein. Dabei können die Biegelinien unter anderem gerade oder kreisförmig ausgebildet sein.
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Durch die radial verlaufenden Biegelinien lässt sich insbesondere ein Aufspannen des Reibbelags verhindern. In Umfangsrichtung verlaufende Biegelinien ermöglichen dabei höhere Federkräfte, wobei kreisförmig verlaufende Biegelinien eine mit gerade verlaufenden Biegelinien vergleichsweise höherer Federkonstante bzw. höhere Federkraft aufbringen.
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Mit besonderem Vorteil wird die Belagfeder mit einem Warmsetzverfahren behandelt, so dass im Verlauf über die Lebensdauer sich die einzelnen Federsegmente nicht weiter oder nur minimal setzen und die Federkraft im Wesentlichen unverändert bleibt.
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Die Kupplungsscheibe und die Belagfeder soll im Weiteren anhand mehrerer Figuren nochmals beispielhaft und ausführlich erläutert und wird dargestellt. Es zeigen:
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1 eine Kupplungsscheibe im Querschnitt;
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2 eine Mitnehmerscheibe mit mehreren Belagfedern aus der Kupplungsscheibe der 1;
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3 eine vergrößerte Darstellung der 2;
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3a eine vergrößerte Darstellung der 3;
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4 eine Belagfeder gemäß der 3;
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5 eine axiale Anordnung von Wirkabschnitten der Belagfeder aus 4 zueinander.
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In der 1 ist eine Kupplungsscheibe 10 mit einem Torsionsdämpfer 12 im Querschnitt dargestellt. Dabei weist die Kupplungsscheibe 10 eine Mitnehmerscheibe 14, mehrere Belagfedern 16 sowie zwei Reibbeläge 18 auf. Die Kupplungsscheibe 10 entspricht dabei in deren grundsätzlichen Aufbau den bereits bekannten Varianten für Kupplungsscheiben mit Torsionsdämpfern. Der Torsionsdämpfer 12 ist dabei optional.
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In der 2 ist die Mitnehmerscheibe 14 sowie die Belagfedern 16 nochmals in Draufsicht dargestellt. Die 3 zeigt dabei eine vergrößerte Darstellung der 2. Dabei sind fünf Belagfedern 16 an der Mitnehmerscheibe 14 über Befestigungsmittel 20, insbesondere Niete 20, fest miteinander verbunden.
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Die Belagfeder 16 weist hierbei einen Befestigungsabschnitt 16a, einen Stützabschnitt 16b sowie mehrere Federsegmente 16c auf. Dabei dient der Befestigungsabschnitt der Befestigung der Belagfeder 16 an der Mitnehmerscheibe 14. Die Belagfeder 16 weist in dieser Ausführungsvariante zwei Befestigungsabschnitte 16a auf, die jeweils vier Befestigungsöffnungen 22 ausbilden. Dabei durchgreifen die Befestigungsmittel 20 die Befestigungsöffnungen 22 der Belagfeder sowie korrespondierende Befestigungsöffnungen der Mitnehmerscheibe 14. Durch die Verwendung von vier Befestigungsmitteln oder Nieten 20 wird eine erhöhte Ausfallsicherheit erreicht und zudem eine bessere Verteilung der auf die Mitnehmerscheibe eingeleiteten Kraft erreicht.
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Die Befestigungsabschnitte 16a sind dabei jeweils an den umfangsseitigen Enden radial innen an der Belagfeder 16 angeordnet, wobei sich die Befestigungsabschnitte 16a mit der Mitnehmerscheibe 14 überlappen. Des Weiteren sind die Befestigungsabschnitte 16a an der Belagfeder 16 umfangsseitig benachbart zu einem Federfenster 24 des Torsionsdämpfers 12 ausgebildet. Das Federfenster 24 ist hierbei zur Aufnahme eines Federelements des Torsionsdämpfers 12 bestimmt. Dabei sind die beiden Befestigungsabschnitte in Umfangsrichtung gegenüberliegend an einem Federfenster 24 ausgebildet. Die Befestigungsabschnitte 16a sind dabei an der Belagfeder 16 über den Stützabschnitt 16b miteinander verbunden. Dieser Stützabschnitt dient dabei zudem der Verbindung der Federsegmente 16c mit den Befestigungsabschnitten 16a.
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Der Stützabschnitt 16b ist dabei radial außerhalb des Federfensters 24 ausgebildet bzw. verläuft radial außerhalb des Federfensters 24. Durch die in Umfangsrichtung beabstandete Anordnung der Befestigungsabschnitte 16a wird insbesondere eine Torsionswirkung auf die Belagfeder 16 wesentlich verringert.
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Das Federfenster 24 ist dabei radial außen durch einen Steg 26 begrenzt. Der Steg wird dabei von dem Stützabschnitt 16b in Umfangsrichtung vollständig und in radialer Richtung zumindest teilweise überlappt. Durch diese Überlappung kann die Belagfeder axial auf die Federsegmente 16c wirkende Kräfte wesentlich besser gegenüber der Mitnehmerscheibe 14 abstützen. Insbesondere wird ein Durchsacken oder Durchknicken der Belagfeder 16 verhindert. Man erkennt, dass die radiale Überlappung hierbei in etwa 2 / 3 des Stegs 26 entspricht, jedoch zumindest 50 % des Stegs 26.
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Die Belagfeder 16 ist dabei nochmals als Einzelteil in 4 dargestellt. Man erkennt, dass die Belagfeder 16 drei Federsegmente 16c aufweist. Diese Federsegmente 16c sind in Umfangsrichtung benachbart zueinander angeordnet, über den Stützabschnitt 16b miteinander verbunden und über Aussparungen 28 unterteilt bzw. voneinander abgetrennt.
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Die Federsegmente 16c werden im Weiteren als erstes Federsegment 30, als zweites Federsegment 32 und als drittes Federsegment 34 bezeichnet. Das erste Federsegment 30 und das dritte Federsegment 34 sind dabei in Umfangsrichtung außenliegend ausgebildet, wobei das zweite Federelement 32 in Umfangsrichtung zwischen dem ersten Federsegment 30 und dem dritten Federsegment 34 angeordnet und als innenliegend in Umfangsrichtung bezeichnet wird.
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Die drei Federsegmente 30, 32, 34 sind über den Stützabschnitt 16b miteinander verbunden. Die Federsegmente 30, 32, 34 wirken bei einer axialen Kompression der Reibbeläge 18 in aufeinanderfolgender Reihenfolge. Dabei wirkt zunächst das erste Federsegment 30, anschließend das dritte Federsegment 34 und zuletzt das zweite Federsegment 34. Dies bedeutet, dass zunächst das erste Federsegment 30, anschließend das dritte Federsegment 34 und zuletzt das zweite Federsegment 34 eine axiale Kraft auf die Reibbeläge 18 bewirken.
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Die Federsegmente 30, 32, 34 bilden hierbei Wirkflächen aus, die mit einer jeweiligen Kontaktfläche der Reibbeläge 18 zusammenwirken. Dabei bilden die Reibbeläge 18 Kontaktflächen 36 an deren der Belagfeder 16 zuweisenden Seite aus. Der Reibbelag 18a mit dessen Kontaktfläche 36a ist im eingebauten Zustand der Kupplungsscheibe auf einer Getriebeseite angeordnet, wobei der Reibbelag 18b mit dessen Kontaktfläche 36b motorseitig angeordnet ist.
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Das erste Federsegment bildet dabei eine erste Wirkfläche 30a aus, die der Kontaktfläche 36a des Reibbelags 18a zugewiesen ist. Zudem bildet das erste Federsegment 30 eine zweite Wirkfläche 30b aus, die der Kontaktfläche 36b des Reibbelags 18b zugeordnet ist. Die erste Wirkfläche 30a und die zweite Wirkfläche 30b bilden dabei einen axialen Versatz aus, der in 5 schematisch dargestellt ist. Der axiale Versatz zwischen zwei Wirkflächen wird durch einen Biegeabschnitt 38 mit Biegelinien oder Biegekanten 40 bereitgestellt und als Wirkabstand 42 bezeichnet. Zwischen den Wirkflächen 30a und 30b ist dies insbesondere die Biegeabschnitt 38a sowie die Biegelinien 40a. Die verschiedenen Wirkflächen der Federsegmente 16c bzw. 30, 32, 34 werden gemäß 5 in Ebenen strukturiert angeordnet, die in die römischen Bezugsziffern I–VI eingeteilt sind.
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Die Wirkfläche 30a befindet sich hierbei auf der Ebene II und die Wirkfläche 30b auf der Ebene I. Dadurch wird ein Wirkabstand 42a bereitgestellt. Der Wirkabstand 32a ist hierbei der größte, so dass bei einer axialen Kompression der Biegeabschnitt 38a einen ersten Kraftanteil bewirkt.
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Mit Vorteil weist ein Federsegment drei oder mehr Wirkflächen, sowie zumindest zwei Biegeabschnitte auf.
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Das erste Federsegment weist zudem eine dritte Wirkfläche 30c auf, die auf einer Ebene III angeordnet ist und einen Wirkabstand 42b aufweist, der geringer ist als der Wirkabstand 42a. Bei einer weiterführenden Kompression der Reibbeläge 18 wirkt der Biegeabschnitt 38b mit dessen Biegelinien 40b verzögert zu dem Biegeabschnitt 38a.
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Bei weiterer Kompression der Reibbeläge 18 kommt der Wirkbereich 34a in Anlagekontakt mit der Kontaktfläche 36a in Anlagekontakt, wobei der Wirkbereich 34b bereits mit der Kontaktfläche 36b in Anlagekontakt steht. Dementsprechend wirkt ein Biegeabschnitt 38c mit dessen Biegelinien 40c. Der Wirkabstand 42c ist dabei nochmals gegenüber dem Wirkabstand 42b verringert.
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Im weiteren Verlauf der Kompression gelangt eine Wirkfläche 34c des dritten Federsegments 34 in Anlagekontakt mit der Kontaktfläche 36b des Reibbelags. Hierdurch wird ein Biegeabschnitt 38d mit den Biegelinien 40d aktiviert. Der Wirkabstand 42d ist gegenüber dem Wirkabstand 42c verkleinert. Man erkennt, dass die Biegeabschnitte 38 in Abhängigkeit von deren zugehörigen Wirkflächen mit abnehmendem Wirkabstand 42 in Wirkung treten.
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Die Wirkfläche 32a ist dabei auf der Ebene IV, die Wirkfläche 32b auf der Ebene I, die Wirkfläche 32c auf der Ebene VI und die Wirkfläche 32d auf der Ebene V angeordnet.
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Im weiteren Kompressionsverlauf gelangt die Wirkfläche 32a in Kontakt mit der Kontaktfläche 36a des getriebeseitigen Reibbelags 18a. Die Wirkflächen 32b und 32c des zweiten Federsegments 32 liegen dabei auf der Ebene I und sind von Anfang an bzw. dauerhaft mit der Kontaktfläche 36b des Reibbelags 18b verbunden oder an diesem angeordnet. Die Biegeabschnitte 38e und 38f mit den Biegelinien 40e und 40f wirken dabei aufgrund derselben Ebenenanordnung der Wirkflächen 32b und 32c gleichzeitig. Der Wirkabstand 42e und 42f sind dabei identisch.
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Zuletzt wirkt der Biegeabschnitt 38g mit dessen Biegelinien 40g, der zwischen den Wirkflächen 34c und 34d ausgebildet ist. Der Wirkabstand 42g ist im Vergleich mit den anderen Wirkabständen der kleinste.
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Man erkennt, dass die einzelnen Federsegmente 30, 32 und 34 mit deren Biegeabschnitte 38 nacheinander eine wirksame Kraft bereitstellen. Insbesondere weist jeder der Biegeabschnitte eine eigene Federkonstante auf. Die Federkonstanten der zuerst wirkenden Biegeabschnitte sind dabei geringer als die darauf folgenden. Im Wesentlichen kann der Verlauf der Federkonstanten als ansteigend bezeichnet werden. Hierdurch wird zunächst ein flacher Kraftanstieg erreicht, der progressiv zunimmt und zuletzt steil ansteigt, um letztlich ein großes Motormoment übertragen zu können.
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Dabei wirkt zunächst das in Umfangsrichtung außenliegende Federsegment 30, anschließend das in Umfangsrichtung außen liegende dritte Federsegment 34 und zuletzt das in Umfangsrichtung innen liegende zweite Federsegment 32. Man erkennt zudem, dass die Biegelinien 40a, 40b, 40c, 40d, 40g geradlinig ausgeführt sind, wobei die Biegelinien 40e und 40f kreisförmig gebogen sind. Dadurch wird eine wesentlich erhöhte Federkonstante bereitgestellt, die es ermöglicht das hohe Motormoment zu übertragen.
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Durch die anfangende Kraftübertragung durch die in Umfangsrichtung außen liegenden Federsegmente kann insbesondere eine Torsionswirkung auf die Belagfeder 16 wesentlich besser auf die Befestigungsabschnitte 16a übertragen werden, wobei die Belastung auf den Stützabschnitt 16b minimiert wird. Dieser wäre beispielsweise stärker belastet, wenn das in Umfangsrichtung mittig angeordnete Federsegment 32 zum Beginn der Kraftübertragung als erstes Wirken würde.
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Der Reibbelag 18 ist dabei lediglich an dem ersten Federsegment 30 über Befestigungsmittel, insbesondere Niete, die in Befestigungsöffnungen des Reibbelags 18 und in Befestigungsöffnungen 44a und 44b des ersten Federsegments 30 eingreifen. Die Befestigungsöffnungen 44a sind dabei an der ersten Wirkfläche 30a angeordnet, wobei die zweiten Befestigungsöffnungen 44b an der zweiten Wirkfläche 30b angeordnet sind. Der Biegeabschnitt 38a weist hierbei radial verlaufende Biegelinien 40a auf. Dadurch wird bei der Kompression der Reibbeläge in axialer Richtung ein in Umfangsrichtung laufender Versatz des Reibbelags 18a gegenüber dem Reibbelag 18b erreicht. Der Belag wird durch den in Umfangsrichtung verlaufenden Versatz in Umfangsrichtung gedreht und erfährt somit keine nach radial außen gerichtete Spannung. Die Befestigungsöffnungen 44 sind lediglich an dem ersten Federsegment 30 ausgebildet, wodurch eine Haltefunktion verwirklicht ist und die weiteren Federsegmente wesentlich freier und optimaler gestaltet werden können. Diese Haltefunktion ist dabei vollkommen ausreichend, da eine die Befestigung durch die Reibkraft zwischen den Wirkflächen der Belagfeder und den Kontaktflächen der Reibbeläge ausreichend hoch ist, um die eingeleitete Kraft wirksam übertragen zu können.
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Die Federsegmente sind dabei wie bereits erwähnt durch radial verlaufende Aussparungen 28 voneinander abgetrennt. Die in radialer Richtung verlaufenden Aussparungen 28 sind an deren stützabschnittseitigen Ende im Wesentlichen tropfenförmig ausgebildet. Dies ist insbesondere in der 3 deutlich zu erkennen. Der tropfenförmige Abschnitt 28a ist dabei an einer umfangsrichtungsseitigen Seite flach und auf der gegenüberliegenden umfangsseitigen Seite bauchig ausgebildet. Insbesondere ist ein Verlaufsradius 28c der Kontur 28b größer als ein Verlaufsradius 28d der gegenüberliegend umfangsseitigen Seite der Kontur 28b. Dies ist in 3a nochmals in vergrößerter Darstellung bereitgestellt.
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Läuft man an der Kontur 28b entlang, so kann sich der Verlaufsradius beispielsweise kontinuierlich, insbesondere vergrößern oder verkleinern, je nach Verlaufsrichtung. Die kontinuierliche Änderung des Verlaufsradius kann dabei insbesondere monoton ansteigend oder monoton abfallend sein. Hierdurch werden insbesondere die beanspruchten Punkte durch Biegebelastung der Biegelinien 40b sowie durch eine Torsionsbelastung des Federabschnitts voneinander wegverschoben, so dass die Belastung auf den einzelnen Punkt verringert wird. Entlang der eingezeichneten Verlaufsrichtung 28e verringert sich der Verlaufsradius 28c, d kontinuierlich. Die Werte 28d und c sind dabei beispielhaft zur Verdeutlichung gewählt.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Kupplungsscheibe
- 12
- Torsionsdämpfer
- 14
- Mitnehmerscheibe
- 16
- Belagfeder
- 16a
- Befestigungsabschnitt
- 16b
- Stützabschnitt
- 16c
- Federsegment
- 18, a, b
- Reibbelag
- 20
- Befestigungsmittel / Niet
- 22
- Befestigungsöffnung
- 24
- Federfenster
- 26
- Steg
- 28
- Aussparung
- 28a
- tropfenförmiger Abschnitt
- 28b
- Kontur
- 28c, d
- Verlaufsradius
- 28e
- Verlaufsrichtung
- 30
- erstes Federsegment
- 30a
- erste Wirkfläche des ersten Federsegments
- 30b
- zweite Wirkfläche des ersten Federsegments
- 30c
- dritte Wirkfläche des ersten Federsegments
- 32
- zweites Federsegment
- 32a
- erste Wirkfläche des zweiten Federsegments
- 32b
- zweite Wirkfläche des zweiten Federsegments
- 32c
- dritte Wirkfläche des zweiten Federsegments
- 32d
- vierte Wirkfläche des zweiten Federsegments
- 34
- drittes Federsegment
- 34a
- erste Wirkfläche des dritten Federsegments
- 34b
- zweite Wirkfläche des dritten Federsegments
- 34c
- dritte Wirkfläche des dritten Federsegments
- 36, a, b
- Kontaktfläche
- 38, a, b, c, d, e, f, g
- Biegeabschnitt
- 40, a, b, c, d, e, f, g
- Biegelinie
- 42, a, b
- Wirkabstand
- 44, a, b
- Befestigungsöffnung
- I, II, III, IV, V, VI
- Ebene
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10238365 A1 [0002]
- DE 19529074 C1 [0003]
