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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kupplungsscheibe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Kupplungsscheibe für eine Reibkupplung eines Kraftfahrzeugantriebsstranges, mit zwei jeweils einen Reibbelag aufweisenden sowie drehfest miteinander verbundenen Trägerelementen und einer die beiden Trägerelemente in einer axialen Richtung der Kupplungsscheibe voneinander weg vorspannenden Federeinheit, wobei ein erstes Trägerelement mit mehreren, sich radial erstreckenden, ersten Schlitzen versehen ist. Zudem betrifft die Erfindung eine Reibkupplung für einen Antriebsstrang mit dieser Kupplungsscheibe.
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Gattungsgemäße Kupplungsscheiben, wie sie für Reibkupplungen einsetzbar sind, sind aus dem Stand der Technik bspw. aus der
DE 197 12 203 A1 bekannt. In diesem Zusammenhang ist ein Reibbelag für eine Kupplungsscheibe offenbart, wobei die Kupplungsscheibe im Wesentlichen kreisringförmig ausgestaltet ist und aus einem wesentlichen kreisringförmigen Trägerelement sowie aus einem dieses Trägerelement im Wesentlichen einbettenden Reibmaterial besteht.
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Des Weiteren ist Stand der Technik aus der
DE 10 2010 024 460 A1 bekannt, mit der eine Trägerscheibe für eine Kupplungsscheibe einer Trockenkupplung offenbart ist. Die Trägerscheibe weist mehrere zumindest teilweise radial verlaufende Schlitze auf.
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Bekannt ist es, dass die Bestandteile, insbesondere die eingesetzten Trägerelemente, dieser bekannten Kupplungsscheiben meist ein relativ hohes Verzugsverhalten aufweisen. Dies kann bei Temperaturveränderungen im Betrieb, aufgrund von Beanspruchungen in der Kupplungsumgebung, zu solch hohen Spannungen führen, dass einzelne Bestandteile ungewollt verformt werden.
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Eine Kupplungsscheibe, die auf den Oberbegriff des Patentanspruchs 1 lesbar ist, ist aus der
US 2011/0056792 A1 bekannt.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu beheben und insbesondere eine Kupplungsscheibe zur Verfügung zu stellen, die derart gestaltoptimiert ist, dass sie ein geringeres Verzugsverhalten bei Temperaturänderungen aufweisen.
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Erfindungsgemäß gelöst wird diese Aufgabe durch eine Kupplungsscheibe gemäß Patentanspruch 1. Radial innerhalb der ersten Schlitze sind mehrere, sich jeweils mit einem Längsbereich radial erstreckende, zweite Schlitze in dem ersten Trägerelement eingebracht.
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Durch die zusätzlich eingebrachten inneren zweiten Schlitze wird der Verzug infolge der Beanspruchung in der Kupplungsumgebung und die dadurch entstehenden Eigenspannungen im Reibbelagsystem deutlich reduziert, sodass die Formänderungen des Reibbelagsystems minimiert wird. Dies hat insbesondere den Vorteil, dass die Freigängigkeit der Kupplungsscheibe im Betrieb in einem Kupplungsspalt bei geöffneter Reibkupplung gewährleistet ist und somit ein Schleppmoment vermieden wird.
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Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind mit den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.
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Ist jeder erste Schlitz zu einer radialen Außenseite des ersten Trägerelements hin geöffnet, ergibt sich ein nochmals verbessertes Verzugsverhalten des ersten Trägerelementes.
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Die beiden Trägerelemente sind jeweils bevorzugt aus einem Metallblech, weiter bevorzugt einem Stahlblech, hergestellt / ausgeformt und somit als Trägerbleche ausgeführt.
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Zur weiteren Reduzierung des Verzugsverhaltens weist das erste Trägerelement einen in Umfangsrichtung durchgängig / vollständig umlaufenden Ringbereich auf, wobei die ersten Schlitze radial außerhalb dieses Ringbereiches angeordnet sind (d.h. radial außerhalb dieses Ringbereiches enden und/oder beginnen) und die zweiten Schlitze radial innerhalb dieses Ringbereiches angeordnet sind (d.h. radial innerhalb dieses Ringbereiches enden und/oder beginnen).
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Der Ringbereich weist eine in Umfangsrichtung verlaufende (/ ringförmige) Sicke auf, wodurch die Steifigkeit des Trägerelementes weiter optimiert werden kann.
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Da jeder zweite Schlitz von einem in das erste Trägerelement eingebrachten Fenster aus radial nach außen verläuft, sind die zweiten Schlitze mit ohnehin vorhandenen Löchern in dem Trägerelement gekoppelt, wodurch der Aufbau vereinfacht wird.
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Das Fenster verläuft schräg (d.h. vorzugsweise entlang einer Tangential-/ Umfangsrichtung) relativ zu dem zweiten Schlitz.
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Mündet jeder zweite Schlitz in einem gegenüber dem Längsbereich verbreiterten Durchgangsloch, wird die Kerbwirkung der eingebrachten Schlitze auf das Material des Trägerelements weitestgehend reduziert.
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Verläuft jeder zweite Schlitz zwischen dem Fenster und dem Durchgangsloch ausschließlich gerade, sind die zweiten Schlitze besonders einfach herstellbar.
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Zweckmäßig ist es auch, wenn jeder zweite Schlitz schräg zu einer ausschließlich in einer radialen Richtung nach außen verlaufenden Radiallinie verläuft.
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Sind das erste Trägerelement und ein weiteres zweites Trägerelement der beiden Trägerelemente als Gleichteile ausgebildet, wird die Herstellung der Kupplungsscheibe kostengünstiger. Insbesondere ist es von Vorteil, wenn auch das zweite Trägerelement hinsichtlich der Ausbildung und Anordnung der ersten und zweiten Schlitze sowie des Ringbereiches mit dem ersten Trägerelement übereinstimmt.
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Zudem betrifft die Erfindung eine Reibkupplung für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges mit einer erfindungsgemäßen Kupplungsscheibe nach zumindest einer der zuvor beschriebenen Ausführungen.
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In diesem Zusammenhang ist es weiter bevorzugt, dass die Reibkupplung als eine Doppelkupplung ausgeführt ist.
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In anderen Worten ausgedrückt, ist somit erfindungsgemäß eine Kupplungsscheibe mit gestaltoptimierten Trägerblechen umgesetzt, wobei die Trägerbleche mit äußeren (ersten) und inneren (zweiten) Schlitzen versehen sind, um den Verzug infolge der Beanspruchung in der Kupplungsumgebung und die dadurch entstehenden Eigenspannungen im Reibbelagsystem zu reduzieren und somit die Formänderung des Reibbelagsystems zu minimieren.
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Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert, wobei zwei verschiedene Ausführungsbeispiele abgebildet sind.
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Es zeigen:
- 1 eine Längsschnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Kupplungsscheibe nach einem ersten Ausführungsbeispiel, wobei besonders gut die Anordnung der einzelnen Bestandteile der Kupplungsscheibe zueinander in Form der Reibbeläge sowie der diese Reibbeläge aufnehmenden Trägerelemente zu erkennen ist,
- 2 eine perspektivische Darstellung eines in der Kupplungsscheibe nach 1 eingesetzten ersten Trägerelementes, wobei sowohl mehrere erste und zweite Schlitze, die in das Trägerelement eingebracht sind, als auch eine umlaufende Sicke zwischen den Schlitzen erkennbar sind,
- 3 eine Längsschnittdarstellung einer nicht erfindungsgemäßen Kupplungsscheibe nach einem zweiten Ausführungsbeispiel, und
- 4 eine perspektivische Darstellung eines in 3 eingesetzten ersten Trägerelementes, das sich von dem ersten Trägerelement des ersten Ausführungsbeispiels insbesondere dadurch unterscheidet, dass es ohne Sicke ausgeführt ist.
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Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Des Weiteren können die unterschiedlichen Merkmale der verschiedenen Ausführungsbeispiele frei untereinander kombiniert werden.
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In 1 ist zunächst ein prinzipieller Aufbau einer erfindungsgemäßen Kupplungsscheibe 1 nach dem ersten Ausführungsbeispiel veranschaulicht. Die Kupplungsscheibe 1 ist als eine Kupplungsscheibe 1 einer hier der Übersichtlichkeit halber nicht weiter dargestellten Reibkupplung ausgebildet und eingesetzt. Die Kupplungsscheibe 1 dient somit auf übliche Weise als Reibbestandteil, der im Betrieb in der Reibkupplung zum Verbinden einer antreibenden Welle mit einer abgetriebenen Welle eingesetzt ist. Die Kupplungsscheibe 1 ist dann bevorzugt mit einer Getriebewelle, wie einer Getriebeeingangswelle, über ihren Nabenbereich 14 drehfest gekoppelt. Ein mit Reibbelägen 2a, 2b dieser Kupplungsscheibe 1 reibkraftschlüssig verbindbare Druckplattenbereich / Gegendruckplattenbereich der Reibkupplung ist im Betrieb bevorzugt drehfest mit einer Ausgangswelle eines Verbrennungsmotors gekoppelt.
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Wie in 1 weiter zu erkennen, weist die Kupplungsscheibe 1 des ersten Ausführungsbeispiels zwei Reibbeläge 2a, 2b auf. Jeder Reibbelag 2a, 2b ist an einem aus einem Metallblech gebildeten Trägerelement 3a, 3b drehfest befestigt. Insbesondere ist ein erster Reibbelag 2a zu einer ersten axialen Seite der Kupplungsscheibe 1, in Bezug auf eine Drehachse der Kupplungsscheibe 1, hin auf einem ersten Trägerelement 3a drehfest angebracht. Der erste Reibbelag 2a ist hierzu auf einem radial außen angeordneten scheibenförmigen Belaghaltebereich 15 des ersten Trägerelementes 3a drehfest angebracht. Bevorzugt ist der erste Reibbelag 2a auf dem ersten Trägerelement 3a kraft- und/oder stoffschlüssig aufgebracht. Bevorzugt ist der erste Reibbelag 2a auf dem ersten Trägerelement 3a aufgeklebt und/oder aufgepresst.
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Entsprechend der Verbindung zwischen dem ersten Reibbelag 2a und dem ersten Trägerelement 3a ist ein zweiter Reibbelag 2b, der zu einer, der ersten axialen Seite abgewandten, zweiten axialen Seite der Kupplungsscheibe 1 hin auf einem zweiten Trägerelement 3b aufgebracht ist, mit dem zweiten Trägerelement 3b verbunden. Der Belaghaltebereich 15 des zweiten Trägerelementes 3b ist auf einer dem ersten Reibbelag 2a axial zugewandten Seite des zweiten Reibbelages 2b angeordnet. Wiederum ist auch das erste Trägerelement 3a auf einer dem zweiten Reibbelag 2b zugewandten Seite des ersten Reibbelages 2a angeordnet. Somit bilden die jeweiligen Reibbeläge 2a, 2b eine Reibfläche 16a, 16b aus, wobei die Reibflächen 16a, 16b einander abgewandt sind.
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Die beiden Trägerelemente 3a und 3b und somit auch die beiden Reibbeläge 2a, 2b sind miteinander drehfest verbunden. Hierzu ist auf einer radialen Außenseite des radial innerhalb der Reibbeläge 2a, 2b angeordneten Nabenbereiches 14 eine mehrere Verbindungsniete 17 aufweisende Verbindung vorgesehen, die die beiden Trägerelemente 3a und 3b sowie den Nabenbereich 14 aneinander drückt und somit drehfest verbindet.
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Des Weiteren ist zum Vorspannen der Reibbeläge 2a und 2b in axialer Richtung voneinander weg eine Federeinheit 4 zwischen den Trägerelementen 3a und 3b wirkend. Die Federeinheit 4 weist zwei Federelemente 18a und 18b auf. Jedes der Federelemente 18a und 18b ist als ein Federblech ausgebildet. Die beiden Federelemente 18a und 18b sind wiederum sandwichartig zwischen die beiden Trägerelemente 3a und 3b eingespannt. Ein erstes Federelement 18a liegt an dem ersten Trägerelement 3a, auf einer dem zweiten Trägerelement 3b zugewandten Seite des ersten Trägerelements 3a, an, während ein zweites Federelement 18b auf einer dem ersten Trägerelement 3a zugewandten axialen Seite des zweiten Trägerelementes 3b anliegt. Die Federelemente 18a und 18b sind so eingespannt und ausgeformt, dass sie die Reibbeläge 2a und 2b bzw. die Trägerelemente 3a und 3b in axialer Richtung voneinander weg vorspannen. Somit bilden die Federelemente 18a und 18b eine Federeinheit 4 aus, die als Reibbelagsfederung dient.
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In Verbindung mit 2 ist eine erfindungsgemäße Ausführung des ersten Trägerelementes 3a exemplarisch für die beiden Trägerelemente 3a und 3b veranschaulicht. Der Kürze wegen wird nachfolgend lediglich die Ausbildung des ersten Trägerelementes 3a ausführlich beschrieben und veranschaulicht. Die Ausführungen hinsichtlich Ausgestaltung und Funktion des ersten Trägerelementes 3a treffen jedoch auch auf das zweite Trägerelement 3b zu.
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Das erste Trägerelement 3a ist scheibenförmig sowie aus einem Metallblech, nämlich einem Stahlblech, ausgeformt. Das erste Trägerelement 3a ist somit auch als erstes Trägerblech (bzw. das zweite Trägerelement 3b als zweites Trägerblech) bezeichnet.
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Neben ersten Schlitzen 5 sind zweite Schlitze 8 radial innerhalb der ersten Schlitze 5 in dem ersten Trägerelement 3a eingebracht. Eine Gruppe erster Schlitze 5 ist in Umfangsrichtung verteilt. Jeder erste Schlitz erstreckt sich im Wesentlichen von radial außen in radialer Richtung nach innen. Insgesamt sind in diesem Ausführungsbeispiel sechszehn erste Schlitze 5 in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordnet. Die ersten Schlitze 5 sind allesamt gleich ausgebildet. Prinzipiell sind jedoch auch andere Anzahlen an ersten Schlitzen 5, d.h. weniger als sechszehn oder mehr als sechszehn denkbar.
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Jeder erste Schlitz 5 verläuft im Wesentlichen schräg zu einer gedachten (ersten) Radiallinie 13a. Die Radiallinie 13a ist eine Linie, die sich von einem auf der Drehachse der Kupplungsscheibe 1 liegenden Mittelpunkt ausschließlich in radialer Richtung, d.h. strahlenartig, nach außen erstreckt. Somit ist der erste Schlitz 5 in radialer Richtung schräg angestellt. Der erste Schlitz 5 erstreckt sich gerade (in seiner Schräglage). Der erste Schlitz 5 ist zu einer radialen Außenseite 6 des ersten Trägerelementes 3a hin geöffnet. Zu einer radialen Innenseite mündet jeder erste Schlitz 5 in eine als Durchgangsloch ausgebildete Verbreiterung 19, die gegenüber einem eine gleichbleibende Bereite aufweisenden Längsbereich des ersten Schlitzes 5 erweitert ist.
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In radialer Richtung innerhalb der ersten Schlitze 5 schließt ein in Umfangsrichtung durchgängig verlaufender Ringbereich 9 an. Der Ringbereich 9 ist jener Bereich des ersten Trägerelements 3a, der frei von ersten Schlitzen 5 ist. Dieser Ringbereich 9 ist frei von jeglichen das erste Trägerelement 3a in axialer Richtung durchdringender Löcher. Der Ringbereich 9 ist mit einer umlaufenden Sicke 10 versehen.
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Die Sicke 10 ist auch in 1 im Schnitt zu erkennen. Eine Sicke 10 des ersten Trägerelementes 3a ist so ausgerichtet, dass sie sich axial von dem zweiten Trägerelement 3b weg erstreckt / von diesem weg gerichtet ist. Im Gegensatz dazu erstreckt sich eine Sicke 10 des zweiten Trägerelementes 3b wiederum von dem ersten Trägerelement 3a weg.
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In Verbindung mit dem zweiten Ausführungsbeispiel der 3 und 4, das weitestgehend gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel aufgebaut sowie funktionierend ist, ist auf diese Sicke 10 prinzipiell verzichtet. In 3 ist zu sehen, dass der Ringbereich 9 des jeweiligen Trägerelementes 3a und 3b ausschließlich in radialer Richtung nach innen gerade verläuft.
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Zurückkommend auf das erste Ausführungsbeispiel ist zu erkennen, dass eine Gruppe zweiter Schlitze 8 radial innerhalb des Ringbereichs 9 und somit radial innerhalb der ersten Schlitze 5 angeordnet ist. Auch die mehreren zweiten Schlitze 8 sind in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordnet. Die zweiten Schlitze 8 sind auf ähnliche Weise wie die ersten Schlitze 5 ausgebildet. Auch die zweiten Schlitze 8 weisen wiederum einen sich gerade erstreckenden Längsbereich 7 auf. Wie in 2 angedeutet, erstrecken sich die jeweiligen zweiten Schlitze 8 ebenfalls schräg zu einer ausschließlich in radialer Richtung nach außen verlaufenden gedachten (zweiten) Radiallinie 13b. Ein sich gegenüber dem Längsbereich 7 verdickender Bereich ist als Durchgangsloch 12 gekennzeichnet und radial außerhalb des Längsbereichs 7 angeordnet. Das Durchgangsloch 12 bildet somit eine radial außen angeordnete Endseite des jeweiligen zweiten Schlitzes 8 aus. Zu einer radialen Innenseite gehen die zweiten Schlitze 8 jeweils in ein bogenförmiges Fenster 11 über. Das Fenster 11 ist als Durchgangsloch ausgebildet, das gemäß 2 im Wesentlichen sichelförmig / bogenförmig ist. Jedes Fenster 11 erstreckt sich in seiner Längserstreckung im Wesentlichen in einer Umfangsrichtung / in Tangentialrichtung der Kupplungsscheibe 1. Hinsichtlich der Anzahl der zweiten Schlitze 8, die hier acht beträgt, ist es wiederum zu erwähnen, dass diese Anzahl auch weniger oder größer acht sein kann.
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Die beiden Trägerelemente 3a und 3b sind somit als Gleichteile ausgebildet, jedoch lediglich gemäß 1 in entgegengesetzter Richtung in der Kupplungsscheibe 1 eingebaut.
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Des Weiteren geht aus 1 hervor, dass die beiden Trägerelemente 3a und 3b über eine Axialverbindung 20 radial außerhalb der Verbindungsniete 17 miteinander gekoppelt sind. Hierfür weisen die beiden Trägerelemente 3a und 3b, wie in 2 wiederum für das erste Trägerelement 3a exemplarisch dargestellt, sowohl radial innerhalb des Ringbereiches 9 als auch radial außerhalb des Ringbereiches 9 mehrere Durchgangsbohrungen 21, 22 auf, die in Umfangsrichtung gesehen zwischen den Schlitzen 5 und 8 angeordnet sind. Mehrere erste Durchgangsbohrungen 21 sind hinsichtlich ihres Innendurchmessers kleiner ausgebildet als mehrere zweite Durchgangsbohrungen 22. Radial außerhalb des Ringbereiches 9 wechseln sich die ersten und zweiten Durchgangsbohrungen 21 und 22 in Umfangsrichtung ab, wobei jeweils eine erste oder zweite Durchgangsbohrung 21, 22 zwischen zwei in Umfangsrichtung benachbarten ersten Schlitzen 5 angeordnet ist. Radial innerhalb des Ringbereiches 9 wechseln sich die ersten und zweiten Durchgangsbohrungen 21, 22 wiederum ab, wobei nun jeweils eine erste und eine zweite Durchgangsbohrung 21, 22 in Umfangsrichtung zwischen zwei benachbarten zweiten Schlitzen 8 angeordnet sind.
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Wie in 1 erkennbar ist, ist in jeder ersten Durchgangsbohrung 21 ein Nietelement 23 angeordnet, das dazu dient, eine axiale Beabstandung der beiden Trägerelemente 3a und 3b zu beschränken. Jedes Nietelement 23 weist dazu einen Anschlagskragen 24 auf, der als Flansch ausgebildet ist und als ein Anschlag für den Bereich des jeweiligen Trägerelementes 3a und 3b um die zweite Durchgangsbohrung 22 herum dient. Die ersten Durchgangsbohrungen 21 und 22, wie auch die Durchgangslöcher 12 können wiederum prinzipiell stanztechnisch oder spanungstechnisch hergestellt sein.
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Auch die ersten und zweiten Schlitze 5, 8 sind prinzipiell stanztechnisch oder spanabhebend in das jeweilige Trägerelement 3a, 3b eingebracht.
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In anderen Worten ausgedrückt, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, ein gestaltoptimiertes Trägerblech 3a, 3b mit äußeren Schlitzen (erste Schlitze 5) und inneren Schlitzen (zweite Schlitze 8) zu versehen, um den Verzug infolge der Beanspruchung in der Kupplungsumgebung und die dadurch entstehenden Eigenspannungen im Reibbelagsystem zu reduzieren und somit die Formänderung des Reibbelagsystems zu minimieren. Die Anordnung, die Länge und die Anzahl der ersten und zweiten Schlitze 5, 8 sowohl außen als auch innen kann prinzipiell variieren. Ebenso kann die Kombination mit und ohne umlaufender Sicke 10 wahlweise ausgeführt sein.
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Eine nach den 1 und 2 ausgeführte Kupplungsscheibe 1 weist ein Reibbelagsystem, bestehend aus Reibbelägen 2a, 2b, gestaltoptimierten Trägerblechen 3a, 3b, Federelementen 18a, 18b sowie geeigneten Axialverbindungen 20, auf. Dieses Reibbelagsystem ist z.B. über eine Nietverbindung 17 oder eine andere geeignete Verbindung an den inneren Teil der Kupplungsscheibe 1 angebunden. Die Reibbeläge 2a, 2b können auf die gestaltoptimierten Trägerbleche 3a, 3b geklebt oder gepresst werden. Das Reibbelagsystem weist mindestens eine am Umfang gleichmäßig angeordnete einreihige Axialverbindung 20 zwischen den gestaltoptimierten Trägerblechen 3a, 3b auf. Die Axialverbindung 20 wird gebildet aus einem mit dem ersten gestaltoptimierten Trägerblech 3a fest verbundenem Nietelement 23 sowie einem weiteren zweiten gestaltoptimierten Trägerblech 3b, welches nicht mit diesem Nietelement 23 des ersten Trägerbleches 3a fest verbunden ist. Die Anbringung der Nietelemente 23 ist vorzugsweise über den Umfang wechselseitig, einmal mit dem ersten Trägerblech 3a und einmal nicht mit dem ersten Trägerblech 3a, verbunden. Das Nietelement 23 weist einen axialen Anschlag 24 auf, welcher unter axial entspannten Federelementen 18a, 18b zusammen mit dem Trägerblech 3b in Anlage / Kontakt kommt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kupplungsscheibe
- 2a
- erster Reibbelag
- 2b
- zweiter Reibbelag
- 3a
- erstes Trägerelement
- 3b
- zweites Trägerelement
- 4
- Federeinheit
- 5
- erster Schlitz
- 6
- Außenseite
- 7
- Längsbereich
- 8
- zweiter Schlitz
- 9
- Ringbereich
- 10
- Sicke
- 11
- Fenster
- 12
- Durchgangsloch
- 13a
- erste Radiallinie
- 13b
- zweite Radiallinie
- 14
- Nabenbereich
- 15
- Belaghaltebereich
- 16a
- erste Reibfläche
- 16b
- zweite Reibfläche
- 17
- Verbindungsniet
- 18a
- erstes Federelement
- 18b
- zweites Federelement
- 19
- Verbreiterung
- 20
- Axialverbindung
- 21
- erste Durchgangsbohrung
- 22
- zweite Durchgangsbohrung
- 23
- Nietelement
- 24
- Anschlagskragen
