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Die Erfindung betrifft eine Reibplatte zum axialen Verpressen mit einem Reibpartner zum reibschlüssigen Übertragen eines Drehmoments um eine Rotationsachse, wobei die Reiboberfläche eine Mehrzahl von Rillen aufweist, wobei die Rillen in Umlaufrichtung verlaufen und jeweils eine Rillenbreite aufweisen, und wobei die Reiboberfläche zumindest eine Erhebungskurve mit einem in Umlaufrichtung kontinuierlichen Verlauf über zumindest 90° aufweist, wobei die Erhebungskurve sich axial aus der Reiboberfläche heraus erstreckt und in axialer Richtung spitz ausgebildet ist, wobei die Erhebungskurve einen Verlaufsradius zu der Rotationsachse aufweist, wobei die Erhebungskurve in ihrem Verlauf in Umlaufrichtung eine Radienänderung aufweist, wobei die Erhebungskurve einen Maximalpunkt mit einem Maximalradius und einen Minimalpunkt mit einem Minimalradius aufweist. Die Reibplatte ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass der Verlaufsradius eine Radienänderung derart aufweist, dass der Maximalradius um mindestens das 1,5-fache der Rillenbreite größer ist als der Minimalradius.
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Aus dem Stand der Technik sind Reibplatten für die Verwendung in einer Reibkupplung, als Scheibenbremse bekannt. Dabei soll eine lösbare Drehmomentübertragung, beispielsweise einer Kurbelwelle einer Verbrennungskraftmaschine oder zum Entschleunigen eines Kraftfahrzeugs, infolge eines axialen Verpressens reibschlüssig ermöglicht werden. Die dafür gebildete Reibpaarung umfasst zumindest eine Reibplatte und zumindest einen Reibpartner, beispielsweise eine Reibscheibe beziehungsweise ein oder mehrere Bremsklötze. Die Reibplatte stellt dabei die härtere Reiboberfläche dar, welche die weichere Gegenreibfläche des Reibpartners, häufig ein (bevorzugt austauschbarer) Reibbelag, stärker verschleißt, als dass die Reiboberfläche selbst verschleißt. Die Gegenreibfläche ist aus verschiedensten Werkstoffen gefertigt, beispielsweise Kunststoffe, Keramiken oder Sintermetalle, und umfasst teils eine Faserverstärkung und/oder Partikelzusätze.
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Die Reiboberfläche von Gussanpressplatten von Reibkupplungen ist vorzugsweise mittels des spanenden Verfahrens Drehen hergestellt. Hierbei wird die Reiboberfläche über die gesamte für den Reibschluss eingesetzte Flächenbreite bearbeitet. Unter Einsatz einer konventionellen Wendeschneidplatte ergibt sich daraus eine Reiboberfläche mit gerundeten Rillentälern und (nahezu) spitzen Erhebungen, welche sich in radialer Richtung aneinanderreihen, also unmittelbar zueinander benachbart sind. Die Erhebungen sind spitz abhängig von der Form der Wendeschneidplatte, also beispielsweise dem Rundungsradius, zudem dem Abstand, also der relativen Lage der Täler zueinander und dem Werkstoffverhalten. Das Werkstoffverhalten beeinflusst die Form der Erhebung in der Art, dass wenn der Werkstoff beispielsweise sehr zäh ist, eher gratähnliche Spitzen gebildet sind, und dass wenn der Werkstoff sehr spröde ist, ungleichmäßige Bruchkanten gebildet sein können. Im 2 und in 3 sind exemplarische einige Formschriebe solcher Rillen dargestellt, wobei hier das Tiefen-Breiten-Verhältnis zur Verdeutlichung falsch dargestellt ist, nämlich ist eine Rillenbreite bei beispielsweise 0,3 mm [drei Zehntel Millimeter] und eine Rillentiefe bei beispielsweise 20 µm [zwanzig Mikrometer], sodass ein Verhältnis von Rillentiefe zu Rillenbreite eher bei 1:10 bis 1:50 anzusiedeln.
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Der Abstand zwischen den sich ergebenden Konturen der Rillen ist durch den Vorschub (f) festgelegt. Der Vorschub ist hier der Betrag der radialen Bewegung der Wendeschneidplatte pro Umdrehung des Werkstücks. Die Vorschübe bewegen sich in Bereichen bis 0,6 mm [sechs Zehntel Millimeter] und die sich ergebende Tiefe der Rillentäler in Bereichen bis 40 µm [vierzig Mikrometer]. Die sich aus dem Drehprozess ergebende Rille hat daher eine Spiralform, welche von der Drehrichtung des Werkstückes und der Richtung des Vorschubs, von innen nach außen oder umgekehrt, bestimmt ist. 4 zeigt in deutlich übertriebener Darstellung eine solche (ideale, also mathematische) Spiralform.
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Bei Fertigung mit CNC (engl.: Computerized Numerical Control) Maschinen wird meistens keine mathematische Spirale realisiert, sondern es entsteht über einem bestimmten Winkelbereich eine konzentrische Kontur und über den nachfolgenden Winkelbereich wird der Vorschub realisiert. Die Ursache liegt daran begründet, dass die zwei Regelaufgaben, erstens mit sich veränderndem Radius die Schnittgeschwindigkeit nachzuführen und konstant zu halten und zweitens die Realisierung des Vorschubs, digital nacheinander ausgeführt werden. Dies führt in etwa zu der Spiralform wie in 5 gezeigt.
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Die oben beschriebene Reiboberfläche der Reibplatte arbeitet sich in den Reibpartner in Form von Umfangsrillen ein. Dabei entstehen im Reibbelag konzentrische, also nicht spiralförmige, Oberflächenstrukturen. Eine dritte Ordnung der Welligkeit der Reiboberfläche sowie geringe Versätze zwischen Anpressplatte und Drehzentrum Kupplung, die nicht nur bei einer CNC-Spirale, sondern auch bei einer mathematisch idealen Spirale große Drehwinkelbereiche mit nahezu unveränderlichen Radien erzeugen können sind Ursachen für Umfangsrillen im Belag schon während des Einlaufvorgangs. Dies ist in 3 dargestellt.
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Diese Umfangsrillen im Reibpartner bewirken eine radiale Verzahnung der Reibscheibe mit der Reibplatte. In beispielsweise mobilen Anwendungen, beispielsweise in einem Kraftfahrzeug, sind radiale Schwingungen der reibplattenseitigen Welle, beispielsweise der Getriebewelle in einer Reibkupplung, mit axialen Schwingungen und Kippschwingungen der Reibplatte aufgrund dieser Verzahnung gekoppelt und können zu unerwünschten Geräuschemissionen führen. Aufgrund der Kontaktwinkel wird eine (spanende) Umformung der Gegenreibfläche erzeugt, sodass diese Umfangsrillen aufweist. Daraus folgt eine radiale Übertragbarkeit von Kräften von Reibplatte auf den Reibpartner und umgekehrt bei einer axialen Kraftkomponente infolge einer relativen radialen Verschiebung von Reibplatte zu Reibpartner.
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Eine einfache Abhilfemaßnahme wäre, mit einer deutlich geringeren Rauheit zu fertigen, also geringerer Rillenbreite und/oder Rillentiefe beziehungsweise stumpfen, beispielsweise abgerundeten, Erhebungen. Aufgrund der deutlich flacheren Kontaktwinkel kann damit der Verzahnungseffekt minimiert werden.
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Allerdings hat sich herausgestellt, dass glatte Reiboberflächen sich negativ auf das sogenannte Rupfverhalten auswirken. Das Rupfverhalten ist ein ruckartiger Drehmomenteintrag in den Reibschluss, welcher so groß ist, dass die Reibplatte und der Reibpartner sich entgegen der axialen Anpresskraft wieder voneinander beabstanden. Dadurch entsteht ein ruckendes Anfahren beim Kraftfahrzeug.
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Es ist daher angestrebt, eine positive Dämpfung zu erreichen, welche infolge eines ansteigenden Reibwertgradienten über der Differenzgeschwindigkeit realisiert wird. Ist dieser Gradient negativ kann es zu selbsterregten torsionalen Rupfschwingungen kommen. In dem Zusammenhang erwiesen sich die spitzen Erhebungen der Drehkontur als vorteilhaft.
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Es konnte nämlich nachgewiesen werden, dass kleine Abriebpartikel bei glatten Oberflächen tribologisch wirksamer sind als bei rauen Oberflächen. Das liegt daran, dass sich bei rauen Oberflächen zwar Rillen in der Gegenreibfläche des Reibpartners ausbilden, aber diese im Kontakt erst bei großen Flächenpressungen aufgrund der Elastizität der Abriebpartikel die Rillen im Guss nahezu vollständig ausfüllen (vergleiche 2 und 3). Insofern können sich in den Rillentälern Abriebpartikel sammeln, die nicht tribologisch wirksam sind und die bei höheren Flächenpressungen mittels der resultierenden Reibung mit der Gegenreibfläche aus den Rillen in Umfangsrichtung transportiert beziehungsweise gewischt werden können.
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Es liegt damit ein Zielkonflikt vor: einerseits ist eine glatte Oberfläche wünschenswert, um die Kopplung radialer Schwingungen des Reibpartners mit den axialen beziehungsweise Kippschwingungen der Reibplatte zu verhindern; andererseits bietet eine raue Reiboberfläche die Möglichkeit, in den Rillentälern Abriebpartikel zu sammeln, so dass sie tribologisch nicht wirksam werden können und für ein gutes Dämpfungsverhalten des Reibkontaktes sorgen.
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Ideal wäre also ein Fertigungsverfahren, das einerseits tiefen Rillen in der Reibplatte realisiert und andererseits die Bildung von Umfangsrillen in der Gegenreibfläche im Betrieb verhindert. Zum Erzielen des Dämpfungseffekts ist eine (nahezu) flächendeckendes Vorhalten von Abriebpartikeln erforderlich, daher ist es nicht ausreichend, lediglich den Vorschub (deutlich) zu erhöhen, um nur partiell eine Rille in die Reiboberfläche zu drehen. In diesem Fall überwiegen die glatten nachteiligen Oberflächenbereiche.
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Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zumindest teilweise zu überwinden. Die erfindungsgemäßen Merkmale ergeben sich aus den unabhängigen Ansprüchen, zu denen vorteilhafte Ausgestaltungen in den abhängigen Ansprüchen aufgezeigt werden. Die Merkmale der Ansprüche können in jeglicher technisch sinnvollen Art und Weise kombiniert werden, wobei hierzu auch die Erläuterungen aus der nachfolgenden Beschreibung sowie Merkmale aus den Figuren hinzugezogen werden können, welche ergänzende Ausgestaltungen der Erfindung umfassen.
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Die Erfindung betrifft eine Reibplatte zum axialen Verpressen mit einem Reibpartner zum reibschlüssigen Übertragen eines Drehmoments um eine Rotationsachse, wobei die Reibplatte zumindest eine Reiboberfläche mit einer radialen Flächenbreite in einer Ebene senkrecht zu der Rotationsachse aufweist, und
wobei die Reiboberfläche eine Mehrzahl von Rillen mit einem Rillental und zwei Rillenbergflanken jeweils benachbart zu einer weiteren Rille von der Mehrzahl von Rillen aufweist, wobei die Rillen in Umlaufrichtung verlaufen und jeweils eine Rillenbreite aufweisen, und
wobei die Reiboberfläche zumindest eine Erhebungskurve mit einem in Umlaufrichtung kontinuierlichen Verlauf über zumindest 90° aufweist, wobei die Erhebungskurve sich axial aus der Reiboberfläche heraus erstreckt und in axialer Richtung spitz ausgebildet ist, wobei die Erhebungskurve einen Verlaufsradius zu der Rotationsachse aufweist, wobei die Erhebungskurve in ihrem Verlauf in Umlaufrichtung eine Radienänderung aufweist, wobei die Erhebungskurve einen Maximalpunkt mit einem Maximalradius und einen Minimalpunkt mit einem Minimalradius aufweist.
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Die Reibplatte ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass der Verlaufsradius eine Radienänderung derart aufweist, dass der Maximalradius um mindestens das 1,5-fache der Rillenbreite größer ist als der Minimalradius.
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Es wird im Folgenden auf die genannte Rotationsachse Bezug genommen, wenn ohne explizit anderen Hinweis die axiale Richtung, radiale Richtung oder die Umlaufrichtung und entsprechende Begriffe verwendet werden.
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Die Reibplatte ist wie eingangs erläutert zum reibschlüssigen Übertragen eines Drehmoments, beispielsweise in einer Reibkupplung oder einer Scheibenbremse, eingerichtet. In einer Reibkupplung bildet die Reibplatte beispielsweise die Anpressplatte, die Gegenplatte oder, bei einer Doppelkupplung, einen Zentralsteg. Bei einer Scheibenbremse die einseitig oder beidseitig mittels eines Bremsklotzes axial belastete Bremsscheibe.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Reibplatte ein Gussbauteil oder eine Stahlplatte, bevorzugt als Blechzuschnitt. Die Rillen sind mittels (beispielsweise Oberflächenab-) Drehen in der Reibseite erzeugt, sodass makroskopisch betrachtet beziehungsweise im Mittel eine ebene Reiboberfläche erzeugt ist, zu welcher die Rotationsachse normal ausgerichtet ist. Es sei hier darauf hingewiesen, dass stets von technisch erreichbaren beziehungsweise unter Kostendruck sinnvollen toleranzbehafteten Zusammenhängen gesprochen wird. Daher wird als eine Oberfläche aufweisend beispielsweise eine Neigungsabweichung zu der Rotationsachse, Oberflächenunebenheiten und/oder eine nicht ideal zentral angeordnete Rotationsachse im Rahmen einer vorgegebenen Toleranz dennoch als eben beziehungsweise als normal, also senkrecht, bezeichnet wird. Dies gilt in gleicher Weise für nachfolgende Zusammenhänge.
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Alternativ sind die Rillen durch Fließpressen erzeugt. Gerade bei einer solchen Ausführungsform ist die Form der Rillen beliebig, bevorzugt hinsichtlich der Rillenkontur, der Rillenbreite und der Rillentiefe, aber auch hinsichtlich eines Rillenverlaufs über den Umfang der Reibplatte. Die Rillen decken einen Großteil der Flächenbreite der Reiboberfläche über den Umfang ab, bevorzugt ist die gesamte Reiboberfläche mit Rillen versehen. Die Rillen sollen einerseits dazu geeignet sein, Abriebpartikel aufzunehmen, andererseits aber keine Neigung zu einer Eingrabung in die Gegenreibfläche aufweisen. Die Rillen weisen jeweils beispielsweise ein gerundetes Rillental auf, welches, beispielsweise stetig, in links und rechts jeweils eine Rillenflanke mit einer geneigten Fläche mit Axialanteil ausgeführt sind und an eine benachbarte Rillenflanke einer benachbarten Rille grenzen. Bevorzugt gehen die Rillenflanken in einem spitzen Winkel ineinander über, wie dies aus dem Stand der Technik bekannt ist. Für einige Anwendungen ist es unter Umständen ausreichend, wenn schmale Stege mit einer ebenen Fläche mit radialer Erstreckung ausgebildet sind. Dies ist beispielsweise erreicht, wenn die axiale Zustellung einer Wendeschneidplatte zu einer Rillenbreite führt, welche geringer als die Hälfte des radialen Vorschubs (über einen vollständigen Umlauf) ist.
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Eine geringe Abriebleistung ist hier vorschlagsgemäß mittels einer Erhebungskurve erreicht, welche in Umlaufrichtung einen kontinuierlichen Verlauf über zumindest 90°, bevorzugt zumindest 180°, besonders bevorzugt über einen vollständigen Umlauf, also 360°, aufweist. Kontinuierlich bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Erhebungskurve ohne abrupte Sprünge in radialer Richtung ausgeführt ist, bevorzugt in Umlaufrichtung stetig ausgebildet ist. Die Erhebungskurve erhebt sich axial aus der Reiboberfläche heraus, also in der Richtung wie die Rillenflanken. Die Erhebungskurve ist in axialer Richtung spitz ausgebildet. Das bedeutet, dass die Spitze einen (kontinuierlichen) Grat in Umlaufrichtung bildet, bei welchem die Flanken rechts und links des Grats um jeweils mehr als 30° aus der Reibebene hin zum Plattenmaterial zurückspringen, bevorzugt um mehr als 45°. Die Grate sind abhängig vom gewählten Werkstoff und/oder der Zuschnittgeschwindigkeit der Wendeschneidplatte oder anderer Prozessparameter beispielsweise unregelmäßig, beispielsweise wie eine Gipfelkette und oder mehrere parallele Grate, also lokale Maxima, mit teils sehr steilen Teilflanken gebildet. Gemäß einer Ausführungsform überlagert die Erhebungskurve die Rillen und bildet also eine separate Kurve auf der Reiboberfläche.
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Die Erhebungskurve weist einen Verlaufsradius bezogen auf die Rotationsachse auf, welcher in dem Verlauf der Erhebungskurve in Umlaufrichtung eine Radienänderung aufweist. Es ist also zumindest ein Maximalpunkt mit einem Maximalradius und zumindest ein Minimalpunkt mit einem Minimalradius über den Verlauf von beispielsweise 90° oder mehr vorgesehen. Diese Radienänderung ist derart gebildet, dass der Maximalradius um mindestens das 1,5-fache der Rillenbreite größer ist als der Minimalradius. Bei dem 1,5-fachen der Rillenbreite ist eine Einbautoleranz bereits berücksichtigt, sodass sichergestellt ist, dass die Erhebungskurve den Ort des Minimalpunkts auf der Gegenreibfläche nach einer relativen Drehung um den Winkelbetrag des Verlaufs der Erhebungskurve zumindest einmal überwandert. Damit ist erreicht, dass keine Umfangsrillen in der Gegenreibfläche erzeugt werden, weil keine Gleichanteile des Verlaufsradius auftreten beziehungsweise nur auf sehr kurzen Strecken. Mit einer Erhöhung der Radienänderung auf das 2,5-fache der Rillenbreite wird der Effekt weiter minimiert, wobei sich herausgestellt hat, dass dadurch die Gleichanteile des Verlaufsradius auch bei einer ungünstigen CNC-Spirale und/oder bei sehr großen Einbautoleranzen hinsichtlich der Fluchtung der Rotationsachse der Reibplatte zu der Rotationsachse des Reibpartners, welche im Idealzustand kongruent zueinander sind, keinen negativen Effekt auf die Bildung von Umfangsrillen aufweisen. Mit einer Radienänderung über einen vollständigen Umlauf auf mehr als das 3-fache der Rillenbreite, beispielsweise das vier-fache bis sechs-fache der Rillenbreite, ist eine Bildung von Umfangsrillen in der Gegenreibfläche über die gesamte Lebensdauer einer Gegenreibfläche ausgeschlossen.
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Maximal sollte die Radienänderung auf einen vollständigen Umlauf, also 360°, nicht mehr als das 20-fache der Rillenbreite entsprechen. Hiernach werden keine vorteilhaften Effekte hinsichtlich der Vermeidung der Bildung von Umfangsrillen erreicht. Zudem ist die Fertigung, insbesondere ein spanendes Verfahren, schwer zu handhaben, beispielsweise hinsichtlich einer rotationssteifen unwuchtigen Einspannung des Plattenrohlings und/oder einer Vorschubsteuerung bei einer meist werkstoffbedingten Drehgeschwindigkeit beim Drehen.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Reibplatte ist der die Erhebungskurve von dem, bevorzugt unstetigen, Übergang von einer Rillenbergflanke zu der benachbarten Rillenbergflanke gebildet, wobei bevorzugt eine Mehrzahl von radial parallelen Rillen mit nach radial außen ansteigendem Verlaufsradius, bevorzugt konzentrisch zu der Rotationsachse und/oder bevorzugt mit gleicher Rillenbreite, gebildet ist.
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Gemäß dieser Ausführungsform ist die Erhebungskurve von zumindest zwei benachbarten Rillen gebildet. Besonders bevorzugt ist die Erhebungskurve von allen Rillenflanken gebildet. Damit ist der Verlauf der Erhebungskurve mit zumindest einer Rille, bevorzugt allen Rillen, identisch. Wie spitz die Erhebungskurve ist, hängt dann von den jeweiligen Rillenflanken ab. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Erhebungskurve so spitz gebildet, wie dies eingangs beschrieben konventionell bei dem Einbringen von Rillen bei einem Drehprozess unter üblichem Vorschub erzeugt ist. Abweichend davon ist aber die Radienänderung der Rillen größer als dies bei solchen üblichen benachbarten Rillen der Fall ist. Erreichbar ist dies zwar durch eine Verringerung der Anzahl der Umläufe der Rillen, jedoch führt dies zu einem unerwünschten Abstumpfen der Erhebung. Wie dennoch eine große Radienänderung erreichbar ist, ist in der nachfolgenden Beschreibung dargestellt.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind eine Mehrzahl von parallelen Rillen gebildet, welche benachbart in Umlaufrichtung verlaufen. Das heißt, benachbarte Rillen sind nicht Teil einer einzigen kontinuierlichen Kurve, sondern sind mehrere Kurven mit eigenem Startpunkt und Endpunkt. Beispielsweise sind solche Rillen mit einer Wendeschneidplatte mit mehreren benachbarten Schnittkanten gedreht, sodass also der Vorschub einem Vielfachen einer Rille, nämlich der Anzahl der Rillen, welche mit einem Schnitt gebildet werden, entspricht. Bei einer fließgepressten Oberfläche ist eine solche Form ebenfalls abbildbar. Solche Rillen sind konzentrisch, also mit der Rotationsachse als Zentrum, oder mit einer exzentrischen Anordnung des Zentrums ausführbar.
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Unabhängig von einer der genannten und noch folgenden Ausführungsformen ist die Rillenbreite und/oder Rillentiefe bevorzugt über die gesamte Flächenbreite konstant. Damit ist die Reiboberfläche kostengünstig herstellbar, beispielsweise mittels eines Drehprozesses, und das Dämpfungsverhalten ist über die gesamte Flächenbreite etwa gleich.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Reibplatte nimmt der Verlaufsradius der zumindest einen Erhebungskurve in Umlaufrichtung, bevorzugt konstant, zu.
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Gemäß dieser Ausführungsform ist eine Spirale gebildet, bevorzugt eine mathematische Spirale. Dies begünstigt den Abtransport von Abriebpartikeln bei der Rotation in Umlaufrichtung. Eine Wellung oder eine sonstige Abnahme der Radienänderung im Verlauf kann zu einem Rückhalten von Abriebpartikeln führen. Mittels einer mathematischen Spirale ist der Gleichanteil im Verlauf verringert und somit führt schon ein geringerer Vorschub zu einer reduzierten Neigung zum Erzeugen von Umfangsrillen in der Gegenreibfläche.
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Bevorzugt ist eine Spirale mit einer Exzentrizität kombiniert, also dass das Zentrum der Spirale zu der Rotationsachse versetzt angeordnet ist. Damit ist es möglich, das Rillenmuster konventionell auszuführen, beispielsweise mittels eines Drehprozesses und unmittelbar benachbarten Rillen, wobei zugleich bezogen auf die Rotationsachse eine Vergrößerung der Radienänderung erreicht wird. Zum Erzeugen solcher exzentrischen Rillen werden die Rillen beispielsweise unwuchtig in ein Drehfutter eingespannt, aber das Drehen selbst wird, abgesehen von einem Drehanfang und/oder einem Drehende, wie vorbekannt ausgeführt. Die Exzentrizität sollte beispielsweise eine Rillenbreite, bevorzugt das drei-fache bis sechs-fache einer Rillenbreite, betragen.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Reibplatte verläuft die zumindest eine Erhebungskurve über zumindest einen vollständigen Umlauf, bevorzugt mehrere Umläufe.
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Eine solche Erhebungskurve ist dem Aufeinandertreffen von zwei unmittelbar benachbarten Rillenflanken konventioneller Rillen ähnlich oder in Form einer Spirale (nahezu) gleich. Hierbei wird der Effekt eines gewissen Abriebs zum Erzeugen von Abriebpartikeln, eine Vermeidung der Bildung von Umfangsrillen und ein zuverlässiger Abtransport von Abriebpartikeln kombiniert. Bevorzugt sind diese Erhebungskurven von zwei, mehreren oder allen Rillenflanken gebildet, und besonders bevorzugt mit einer Exzentrizität zu der Rotationsachse ausgeführt.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Reibplatte weist die zumindest eine Erhebungskurve eine elliptische Form oder Wellenform auf, wobei bevorzugt eine gleichmäßige Ellipse mit ihrem Mittelpunkt auf der Rotationsachse gebildet ist.
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Gemäß dieser Ausführungsform ist die Erhebungskurve, bevorzugt gebildet von den Rillenflanken unmittelbar benachbarter Rillen, anders als eingangs beschrieben als geschlossene Kurve, also als Ring, ausgebildet. Hierbei ist beispielsweise eine elliptische Form einsetzbar, welche zumindest einen Minimalradius bei zwei Minimalpunkten und zumindest einen Maximalradius bei zwei Maximalpunkten aufweist. Dadurch ist über einen Verlauf über einen vollständigen Umlauf viermal eine Radienänderung erreicht, nämlich eine Zunahme und eine Abnahme zweimal im Wechsel. In einer weitergehenden Ausführungsform ist die Erhebungskurve als Ring mit einer Wellenform ausgebildet. Damit ist also eine Vielzahl von Maximalpunkten und Minimalpunkten in Umlaufrichtung im Wechsel gebildet. Gleichzeitig ist die Formgebung mittels einer CNC-gesteuerten Drehmaschine beherrschbar.
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Nicht ausgeschlossen ist, das Zentrum dieser Ringformen zu der Rotationsachse exzentrisch anzuordnen, um dadurch wie oben beschrieben eine Verstärkung der Radienänderung zu erzeugen. Vorteilhaft bei einer Ausführung ohne eine solche exzentrische Anordnung des Zentrums ist, dass bei einer rotationssymmetrischen Ringform, also einer gleichmäßigen Ellipse oder einer doppelsymmetrischen Wellenform, die resultierenden Radialkräfte im Zusammenwirken der Erhebungskurve mit der Gegenreibfläche einander aufheben, indem die negativen sowie die positiven Radienänderungen einander jeweils diametral gegenüberliegen.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Reibplatte ist auf der Reiboberfläche zumindest eine nach radial außen weisende Schmutznut gebildet, welche eine axiale Tiefe aufweist, dass in einem mit einem Reibpartner verpressten Zustand eine Aufnahme von Abriebpartikeln und zumindest im gelösten Zustand ein Abtransport von aufgenommenen Abriebpartikeln nach radial außen ermöglicht ist, wobei die Schmutznut bevorzugt von radial innen nach radial außen von der Rotationsrichtung weggeneigt ausgerichtet ist und/oder sich bevorzugt über die gesamte radiale Flächenbreite der Reiboberfläche erstreckt.
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Die Schmutznut ist tiefer als die Rillen, sodass auch bei hohen Anpresskräften und/oder in zumindest einem Zustand, beispielsweise wenn die Reibplatte auch in einem getrennten Zustand schleifend an dem Reibpartner anliegt, ein Abtransport von in die Schmutznut transportierten Abriebpartikeln gewährleistet ist. Beispielsweise beträgt die Tiefe der Schmutznut 0,1 mm [ein Zehntel Millimeter] bis 1,5 mm, beispielsweise bei einer Breite von etwa 10 mm [zehn Millimeter] 1,2 mm. Die Breite einer Schmutznut beträgt beispielsweise 2 mm bis 15 mm, wobei einerseits eine schnelle Fertigung ermöglicht und andererseits eine möglichst große wirksame Reiboberfläche (beispielsweise mit den Rillen) verbleibt.
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Die Schmutznut ist bevorzugt steiler als die Erhebungskurve gebildet. Dadurch wird ein schneller Abtransport von Abriebpartikel aus der Schmutznut erleichtert, während die Rillen die Abriebpartikel nur langsam abtransportieren, sodass die Abriebpartikel einerseits zwar nicht tribologisch wirksam werden aber andererseits genügend Abriebpartikel in den Rillen verbleiben, sodass der gewünscht dämpfende Effekt gegen ein Rupfverhalten der Reibpaarung gewährleistet ist.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Reibplatte umfasst die Reibplatte eine Messnut, welche breiter und/oder tiefer als eine Erhebungskurve ist, wobei bevorzugt die Messnut radial außerhalb der Reiboberfläche angeordnet ist.
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Weil die Erhebungskurve beziehungsweise die Rillen mit ihrer geringen Rillenbreite und/oder geringen Rillentiefe mit einfachen, beispielsweise kontaktierenden, Messmitteln nicht zuverlässig erfassbar sind, beispielsweise weil der Messkopf zu groß ist und/oder die radiale Ansetzfläche (also die axiale Erstreckung der Erhebungskurve, beispielsweise eine Rillenflanke) zu flach ausgebildet ist, ist es vorteilhaft, eine Messnut zu bilde, welche einen Rückschluss auf die Radienänderung zulässt. Dazu ist die Messnut ausreichend breit oder tief, um eine zuverlässige Messung mit üblichen kontaktierenden Messmitteln zu erlauben.
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Beispielsweise bei einer elliptischen Form ist die gleiche Form mit einer Messnut abgebildet. Beispielsweise bei einer Spirale, welche exzentrisch angeordnet ist, ist ein kreisrunder Ring, also mit einem konstanten Radius, gebildet, von welchem die Lage des Zentrums, also die Exzentrizität, beispielsweise mittels einer Dreipunktmessung, erfassbar ist. Die Steigung der Spirale selbst ist als Fertigungsparameter oder aufgrund der Form ausreichend bekannt, sodass falls dies gewünscht ist, die (Gesamt-) Radienänderung errechnet werden kann.
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Um so viel wirksame Reiboberfläche wie möglich zu erhalten, ist die Messnut bevorzugt radial außerhalb der Flächenbreite der Reiboberfläche in die Reibplatte eingebracht. Beispielsweise ist die Messnut in unterbrochenen Segmenten an sich radial nach innen oder radial nach außen erstreckenden Flanschen, beispielsweise für eine Blattfeder in einer Reibkupplung oder zur Fixierung der Bremsscheibe an einer Radnabe eingebracht.
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Alternativ oder zusätzlich ist, sofern keine Hundertprozentprüfung der Ausrichtung der Radienänderung notwendig ist eine Markierung vorgesehen, welche die Lage des Maximalpunkts und/oder einer Exzentrizität anzeigt, sodass die Reibplatte in der richtigen Winkelstellung montierbar ist.
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Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Reibpaaranordnung mit einer Rotationsachse zum reibschlüssigen Übertragen eines Drehmoments infolge eines axialen Verpressen der Reibpaaranordnung, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:
- - zumindest eine Reibplatte nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung; und
- - zumindest einen Reibpartner mit einer Gegenreibfläche, wobei die Reiboberfläche der Reibplatte mit der Gegenreibfläche des Reibpartners axial verpressbar ist, wobei bevorzugt der Reibpartner eine Reibscheibe ist und die Reibpaaranordnung eine erste Reibplatte mit einer ersten Reiboberfläche mit einer ersten Erhebungskurve mit einer ersten Radienänderung und eine zweite Reiboberfläche mit einer zweiten Reiboberfläche mit einer zweiten Erhebungskurve mit einer zweiten Radienänderung und die Reibscheibe zwei korrespondierende Gegenreibflächen aufweist, wobei die beiden Reiboberflächen gleichartig nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung gebildet sind, wobei die Umlaufrichtung der ersten Radienänderung der Umlaufrichtung der zweiten Radienänderung entgegengerichtet angeordnet ist.
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Die hier vorgeschlagenen Reibpaaranordnung ist zum Übertragen eines Drehmoments um die Rotationsachse eingerichtet. Die Rotationsachse ist kongruent mit der Rotationsachse der Reibplatte. Die Gegenreibfläche des Reibpartners ist weicher als die Reiboberfläche der Reibplatte, sodass bei einem reibschlüssigen Eingriff Abriebpartikel hauptsächlich von der Reiboberfläche gebildet werden. Beispielsweise ist die Gegenreibfläche von einem Reibbelag gebildet, welcher bevorzugt austauschbar ist. Die Reiboberfläche weist zumindest eine Erhebungskurve nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung auf, sodass eine Bildung von Umfangsrillen vermieden oder zumindest stark verringert wird. Damit ist die Lebensdauer einer solchen Gegenreibfläche und der Reiboberfläche deutlich verlängert. Zudem ist die Rupfanfälligkeit reduziert, wodurch der Komfort steigt beziehungsweise die Geräuschemission abnimmt und zudem eine Verlängerung der Lebensdauer zu erwarten ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Radienänderungen von zwei Reiboberflächen, beispielsweise in einer Reibkupplung, mit Reibscheiben als Reibpartner, derart zueinander ausgerichtet, dass eine aus der Radienänderung resultierende Radialkraft von der jeweils anderen Reiboberfläche aufgehoben wird. Dies ist besonders wirksam, wenn die Reibscheibe zwischen zwei Reibplatten angeordnet ist, wobei deren aus der jeweiligen Radienänderung resultierende Radialkräfte einander diametral entgegengerichtet sind. Damit ist ein Radialkrafteintrag in die Reibscheibe ausgeglichen und es ist nicht notwendig, eine Lagerung oder Versteifung dagegen zu bilden. Die Reibplatte ist für die meisten Anwendungen bereits für eine erwünschte hohe Wärmekapazität zur Aufnahme und zum Wegleiten des Wärmeeintrags bei einem schlupfenden Einrücken derart steif ausgeführt und eingehängt, dass die Radialkräfte von einer konventionellen Bauweise bereits ausreichend gegengelagert sind.
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Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Doppelkupplung für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:
- - eine erste und eine zweite Reibpaaranordnung nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung mit einer Reibscheibe als Reibpartner;
- - eine Eingangswelle, welche mit den Reibplatten dauerhaft drehmomentübertragend verbunden ist;
- - eine erste Ausgangswelle, welche mit der zumindest einen ersten Reibscheibe der ersten Reibpaaranordnung dauerhaft drehmomentübertragend verbunden ist; und
- - eine zweite Ausgangswelle, welche mit der zumindest einen zweiten Reibscheibe der zweiten Reibpaaranordnung dauerhaft drehmomentübertragend verbunden ist,
wobei die beiden Reibpaaranordnungen jeweils separat verpressbar sind, wobei bevorzugt eine Zentralsteg eine erste Reiboberfläche und eine dritte Reiboberfläche einstückig jeweils eine Reibplatte der beiden Reibpaaranordnungen bildet, wobei die Umlaufrichtung der ersten Radienänderung der Umlaufrichtung der dritten Radienänderung entgegengerichtet angeordnet ist.
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Die Doppelkupplung ist dazu eingerichtet, ein Drehmoment lösbar von einer Antriebswelle (Eingangswelle) auf einen Verbraucher und umgekehrt mittels zweier Ausgangswellen, bevorzugt zwei Getriebeeingangswellen eines Doppelgetriebes, zu übertragen. Dies wird in der Regel über das jeweils eine Reibpaket pro Ausgangswelle erreicht, welches eine axial verschiebbare, in der Regel mit der Antriebswelle rotationsfeste, Anpressplatte aufweist, welche gegen zumindest eine korrespondierende Reibscheibe pressbar ist. Meist ist eine Gegenplatte vorgesehen, welche ein axiales Widerlager für die Anpresskraft bildet, sodass die Reibscheibe nicht gegen Axialkräfte gelagert und/oder versteift werden muss. In einigen Ausführungsformen sind die Gegenplatten der beiden Reibpaket mittels eines Zentralstegs gebildet, welcher mittig zwischen den Reibpaketen angeordnet ist und dementsprechend zwei Reiboberflächen aufweist, welche einander axial entgegengerichtet sind. In einer weiteren Ausführungsform sind Zwischenplatten vorgesehen, welche ähnlich wie die Anpressplatte axial verschiebbar angeordnet sind, aber zwischen zwei Reibscheiben angeordnet sind, also wie ein Zentralsteg zwei axial entgegengerichtete Reiboberflächen aufweist. Infolge der Anpresskraft ergibt sich eine Reibkraft über die Reiboberfläche(n), welche multipliziert mit dem mittleren Radius der Reiboberfläche ein übertragbares Drehmoment, bei einer Mehrzahl solcher Reibpaarungen in Summe, ergibt. Zumindest eine der Anpressplatten, der Gegenplatten, der Zentralsteg und/oder die Zwischenplatte ist eine Reibplatte. Bevorzugt weist die Reibscheibe dazu zwei Reibbeläge zu den zwei Antagonisten des jeweiligen Reibpakets auf, welche die jeweilige Gegenreibfläche bilden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform sind die aus den Radienänderungen resultierenden Radialkräfte an einer Reibplatte mit zwei Reiboberflächen, also des Zentralstegs und/oder der Zwischenplatte, einander diametral entgegengerichtet, sodass auch an der betreffenden Reibplatte die Radialkräfte bei gleichzeitigem reibschlüssiger Verpressung einander aufheben und/oder bei einem Eingreifen der Anpressplatten, welche bevorzugt gemäß obiger Beschreibung ebenso zu dem Zentralsteg beziehungsweise der Zwischenscheibe eine solche Ausrichtung der Radienänderung aufweist, dass die resultierenden Radialkräfte an der Anpressplatte derjenigen der anderen Anpressplatte diametral entgegengerichtet ist. Somit wird eine unter Umständen angeregte Radialschwingung bei einem gleichzeitigen Einrücken des ersten Reibpakets und Ausrücken des zweiten Reibpakets (und umgekehrt) von der jeweils entgegengesetzten Ausrichtung der Radienänderung an den Reibplatten, insbesondere an den zuerst eingreifenden beziehungsweise zuletzt sich lösenden Anpressplatte aufgehoben, ohne das dazu ein zusätzliches Element zum Entkoppeln vorgesehen werden muss. Sofern das Schleppmoment in einem ausgerückten Zustand immer noch so groß ist, dass zumindest an einer der Reibpaarungen noch merkliche Radialkräfte auftreten, ist derselbige tilgende Effekt zumindest teilweise erzielt.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, welcher ein Antriebsaggregat mit einer Antriebswelle und eine Doppelkupplung gemäß der obigen Beschreibung umfasst, wobei die Antriebswelle zur Drehmomentübertragung mittels der Doppelkupplung lösbar mit zumindest einem Verbraucher verbindbar ist.
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Der Antriebsstrang ist dazu eingerichtet, ein von einem Antriebsaggregat, zum Beispiel einer Energiewandlungsmaschine, bevorzugt einer Verbrennungskraftmaschine oder einer elektrischen Antriebsmaschine, bereitgestelltes und über ihre Antriebswelle abgegebenes Drehmoment für zumindest einen Verbraucher lösbar, also zuschaltbar und abschaltbar, zu übertragen. Ein beispielhafter Verbraucher ist zumindest ein Antriebsrad eines Kraftfahrzeugs und/oder ein elektrischer Generator zum Bereitstellen von elektrischer Energie. Umgekehrt ist auch eine Aufnahme einer von zum Beispiel einem Antriebsrad eingebrachten Trägheitsenergie umsetzbar. Das zumindest eine Antriebsrad bildet dann das Antriebsaggregat, wobei dessen Trägheitsenergie mittels der Doppelkupplung auf einen elektrischen Generator zur Rekuperation, also zur elektrischen Speicherung der Bremsenergie, mit einem entsprechend eingerichteten Antriebsstrang übertragbar ist. Weiterhin sind in einer bevorzugten Ausführungsform eine Mehrzahl von Antriebsaggregaten vorgesehen, welche mittels der Doppelkupplung in Reihe oder parallel geschaltet beziehungsweise voneinander entkoppelt betreibbar sind, beziehungsweise deren Drehmoment jeweils lösbar zur Nutzung zur Verfügung stellbar ist. Beispiele sind Hybridantriebe aus elektrischer Antriebsmaschine und Verbrennungskraftmaschine, aber auch Mehrzylindermotoren, bei denen einzelne Zylinder (-gruppen) zuschaltbar sind.
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Um das Drehmoment gezielt und/oder mittels eines Schaltgetriebes mit unterschiedlichen Übersetzungen zu übertragen beziehungsweise eine Übertragung zu trennen, ist die Verwendung der oben beschriebenen Doppelkupplung besonders vorteilhaft. Die hier vorgeschlagene Doppelkupplung ermöglicht eine verlängerte Lebensdauer der Reibpaarung, bevorzugt zumindest der Reibbeläge, bei gleichzeitig einer geringen Rupfanfälligkeit zumindest eines der Reibpakete.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, welches zumindest ein Antriebsrad aufweist, welches mittels eines Antriebsstrangs gemäß der obigen Beschreibung antreibbar ist.
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Die meisten Kraftfahrzeuge weisen heutzutage einen Frontantrieb auf und ordnen daher bevorzugt das Antriebsaggregat, beispielsweise eine Verbrennungskraftmaschine oder einer elektrischen Antriebsmaschine, vor der Fahrerkabine und quer oder längs zur Hauptfahrrichtung an.
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Der oben beschriebene Antriebsstrang weist eine Doppelkupplung auf, welche eine Verlängerung der Lebensdauer der Reiboberfläche und/oder der Gegenreibfläche einer Reibpaarung ermöglicht, während zugleich die Rupfanfälligkeit gering ist. Damit sind Wartungsintervalle verlängerbar.
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Personenkraftwagen werden einer Fahrzeugklasse nach beispielsweise Größe, Preis, Gewicht und Leistung zugeordnet, wobei diese Definition einem steten Wandel nach den Bedürfnissen des Marktes unterliegt. Im US-Markt werden Fahrzeuge der Klasse Kleinwagen und Kleinstwagen nach europäischer Klassifizierung der Klasse der Subcompact Car zugeordnet und im Britischen Markt entsprechen sie der Klasse Supermini beziehungsweise der Klasse City Car. Beispiele der Kleinstwagenklasse sind ein Volkswagen up! oder ein Renault Twingo. Beispiele der Kleinwagenklasse sind ein Alfa Romeo Mito, Volkswagen Polo, Ford Fiesta oder Renault Clio.
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Die oben beschriebene Erfindung wird nachfolgend vor dem betreffenden technischen Hintergrund unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen, welche bevorzugte Ausgestaltungen zeigen, detailliert erläutert. Die Erfindung wird durch die rein schematischen Zeichnungen in keiner Weise beschränkt, wobei anzumerken ist, dass die Zeichnungen nicht maßhaltig sind und zur Definition von Größenverhältnissen nicht geeignet sind. Es wird dargestellt in
- 1: Draufsicht auf eine Reibplatte mit exzentrischer Spirale und Schmutznut;
- 2: Schnittansicht einer Reibpaaranordnung mit Abriebpartikeln;
- 3: Schnittansicht einer Reibpaaranordnung mit eingegrabenen Umfangsrillen;
- 4: eine Erhebungskurve als mathematische Spirale;
- 5: eine Erhebungskurve als CNC-Spirale;
- 6: Draufsicht auf eine Reibplatte mit Ellipse;
- 7: Schnittansicht einer Doppelkupplung mit entgegengerichteter Radienänderung;
- 8: Draufsicht auf eine Reibplatte mit exzentrischer Spirale und Messnut;
- 9: Schnittansicht einer Messnut in einer ersten Ausführungsform;
- 10: Schnittansicht einer Messnut in einer zweiten Ausführungsform; und
- 11: ein Antriebsstrang in einem Kraftfahrzeug mit Doppelkupplung.
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In der vorhergehenden und nachfolgenden Beschreibung verwendete Ordinalzahlen dienen, sofern nicht explizit auf das Gegenteilige hingewiesen wird, lediglich der eindeutigen Unterscheidbarkeit und geben keine Reihenfolge oder Rangfolge der bezeichneten Komponenten wider.
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In 1 ist eine erste Reibplatte 1 mit einer reibwirksamen Flächenbreite 8 in Draufsicht entlang der Rotationsachse 3 gezeigt. Die erste Reibplatte 1 ist hier in einem mittels Blattfedern 58 an Flanschen 59 an einem mitrotierenden Deckel 57 axial beweglich montiert und ist beispielsweise eine Anpressplatte. Die Rotationsachse 3 ist die Drehmomentübertragungsachse, zu welcher die Komponenten gefluchtet und ausgewuchtet ausgerichtet sind. Die erste Reibplatte 1 weist eine erste Reiboberfläche 4 auf, in welche eine Erhebungskurve 15, hier als Spirale über mehrere vollständige Umläufe 30 gebildet, in übertriebener Darstellung eingebracht ist. Die Spirale der Erhebungskurve 15 weist einen Minimalpunkt 24 mit einem Minimalradius 26, wobei die erhebungskurve 15 in ihrem Verlauf 16 einen Verlaufsradius 18 aufweist, welcher in einer ersten Umlaufrichtung 12 kontinuierlich, und bevorzugt stetig, gebildet ist. Das Zentrum der Erhebungskurve 15 ist mit einer Exzentrizität 60 zu der Rotationsachse 3 angeordnet, sodass sich eine die Spiralform überlagernde erste Radienänderung 19 ergibt, deren Maximalpunkt 21 mit seinem Maximalradius 23 wegen der Spiralform (hier ebenfalls übertrieben dargestellt) gemäß der Darstellung leicht gegen den Uhrzeigersinn verdreht neben der Richtung der Exzentrizität 60 gebildet ist. Ebenso ist der Minimalpunkt 24 mit seinem Minimalradius 26 (hier ebenfalls übertrieben dargestellt) gemäß der Darstellung leicht gegen den Uhrzeigersinn verdreht neben der Gegenrichtung der Exzentrizität 60 gebildet. Hier ist vereinfacht die Exzentrizität 60 als Radienänderung 19 bezeichnet, wobei die Radienänderung 19 sich aus der Radiuszunahme infolge der Spiralform der Erhebungskurve 15 und der Exzentrizität 60 zusammensetzt. Weiterhin sind hier optional und unabhängig von der Form der Erhebungskurve 19 und Art der Reibplatte 1 drei Schmutznuten 33 geschaffen, welche von einer Rotationsrichtung 36 unter etwa 45° zu einer radialen Richtung nach außen hin weggeneigt gebildet sind. Diese ermöglichen einen gezielten Abtransport von Abriebpartikeln 35, sodass sie sich nicht in den Rillen (vergleiche 2 und 3) Anstauen und dadurch tribologisch nicht wirksam werden können.
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In 2 ist ausschnittsweise eine Reibpaaranordnung 38, umfassend eine Reibplatte 1 in Reibkontakt mit einer Reibscheibe 40, im Schnitt gezeigt, welche mittels einer Axialkraft in axialer Richtung 17 miteinander verpressbar sind. Hierbei ist eine Reiboberfläche 4 gebildet, welche im Mittel eine zu der axialen Richtung 17 senkrechte Ebene 9 für den reibschlüssigen Kontakt mit der Gegenreibfläche 42 der Reibscheibe 40 bildet. Diese Reiboberfläche 4 weist eine Mehrzahl von unmittelbar benachbarten Rillen 10 auf, in welchen jeweils Abriebpartikel 35 aufgenommen sind. Dazu weist jede Rille 10, welche hier optional alle gleich gebildet sind, ein Rillental 11 mit einer Rillenbreite 14 auf, welches in der Darstellung oben von einer ersten Rillenbergflanke 28 und unten von einer zweiten Rillenbergflanke 29 begrenzt ist. Zwei unmittelbar benachbarte Rillenflanken bilden dabei einen spitzen Übergang 27, welcher gemäß einer Ausführungsform die Erhebungskurve 15 mit einer entsprechenden axialen Erstreckung hin zu der Reibscheibe 40 bildet. Weiterhin ist hier gestrichelt, weil in dieser Ansicht verdeckt, ein Nutgrund einer Schmutznut 33 gezeigt, welche eine deutlich größere axiale Tiefe 34 als die Rillen 10 aufweist. Auch diese Darstellung ist eine übertreibende Darstellung zur Verdeutlichung der Formen, aus welcher keine Größenverhältnisse entnommen werden können. In dieser Darstellung unterscheidet sich die Rillenkontur nicht von einer konventionellen Rillenkontur.
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In 3 ist in einer gleichen Darstellung eine konventionelle Rillenkontur gezeigt. Insoweit wird auf die vorhergehende Beschreibung verwiesen. Hier ist die Radienänderung 19 (vergleiche beispielsweise 1) zu gering gewählt, sodass sich bei den spitzen Übergängen 27 Umlaufrillen 73 gebildet haben, welche in Kontaktwölbungen 74 resultieren. Die Kontaktwölbungen 74 ragen in die Rillen 10 hinein, sodass nun die Abriebpartikel 35 tribologisch wirksam werden.
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In 4 und 5 sind im Vergleich zwei Erhebungskurven 15 mit jeweils einem kontinuierlichen stetigen Verlauf 16 in Umlaufrichtung 12 und über einen vollständigen Umlauf 30 (übertrieben) dargestellt, einmal als ideale (mathematische) Spirale 61 gebildet (4) und einmal als CNC-Spirale 62 (5) gebildet. Ist der Verlaufsradius 18 auf ein Zentrum beider Rotationsachse 2 (vergleiche beispielsweise 1) gelegt, so ist der Minimalpunkt 24 mit einem Minimalradius 26 am Kurvenbeginn und ein Maximalpunkt 21 mit einem Maximalradius 23 beim Kurvenende gebildet. Bereits bei einer mathematischen Spirale 61 ist die Radienänderung 19 bei beispielsweise einer Rillenbreite 14 von 0,3 mm so gering, dass große Gleichanteile des Verlaufsradius 18 vorliegen und somit Umlaufrillen 73 (vergleiche 3) erzeugen können. Ist aber eine CNC-Spirale 62 gebildet, so sind die Gleichanteile noch deutlich größer, was aus dem geringeren Betrag der Radienänderung 19 gut zu erkennen ist.
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In 6 ist eine erste Reibplatte 1 mit einer reibwirksamen Flächenbreite 8 in Draufsicht entlang der Rotationsachse 3 ähnlich wie in 1 gezeigt. Insoweit wird auf die Beschreibung zu der 1 verwiesen. Die Erhebungskurve 15 ist hier aber als (übertrieben dargestellte) Ellipse 31 gebildet, deren Mittelpunkt 32 hier optional auf der Rotationsachse 3 angeordnet ist. Damit ergibt sich entlang des Verlaufs 16 in Umlaufrichtung 12 über einen vollständigen Umlauf 30 eine rotationssymmetrische Radienänderung 19 mit einem ersten Minimalpunkt 24 und einem zweiten Minimalpunkt 25 mit einem Minimalradius 26 und mit einem ersten Maximalpunkt 21 und einem zweiten Maximalpunkt 22 mit einem Maximalradius 23. Resultierende Radialkräfte heben sich damit gegenseitig auf.
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In 7 ist eine Doppelkupplung 46 mit einem mitrotierenden Deckel 57 im Schnitt dargestellt, wobei ein Drehmoment um die Rotationsachse 3 mittels einer ersten Reibpaaranordnung 38, beziehungsweise eines ersten Reibpakets, von einer Eingangswelle 49 auf eine erste Ausgangswelle 50 und mittels einer zweiten Reibpaaranordnung 39, beziehungsweise eines zweiten Reibpakets, von der Eingangswelle 49 auf eine zweite Ausgangswelle 63 lösbar, nämlich reibschlüssig, übertragbar ist. Innerhalb des Deckels 57 ist hier ein Schwingungsdämpfer 64 dargestellt, beispielsweise ein Zweimassenschwungrad. Die erste Reibpaaranordnung 38 umfasst eine erste Reibplatte 1, hier eine Anpressplatte, einen Zentralsteg 51 (axial starre Gegenplatte) und eine axial dazwischen angeordnete erste Reibscheibe 40, welche mittels einer ersten Betätigungseinheit 65 axial verpressbar sind. Die zweite Reibpaaranordnung 39 umfasst eine zweite Reibplatte 2, hier eine Anpressplatte, den Zentralsteg 51 und eine axial dazwischen angeordnete zweite Reibscheibe 41, welche mittels einer zweiten Betätigungseinheit 66 axial verpressbar sind. Der Zentralsteg 51 weist in der Darstellung links, also zu der ersten Reibpaaranordnung 38 gehörig, eine erste Reiboberfläche 4 auf, welche reibschlüssig mit der ersten Gegenreibfläche 42 der ersten Reibscheibe 40 in Kontakt bringbar ist. Die erste Reibplatte 1 weist eine zweite Reiboberfläche 5 auf, welche reibschlüssig mit der zweiten Gegenreibfläche 43 der ersten Reibscheibe 40 in Kontakt bringbar ist.
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Weiterhin weist der Zentralsteg 51 in der Darstellung rechts, also zu der zweiten Reibpaaranordnung 39 gehörig, eine dritte Reiboberfläche 6 auf, welche reibschlüssig mit der dritten Gegenreibfläche 44 der zweiten Reibscheibe 41 in Kontakt bringbar ist. Die zweite Reibplatte 2 weist eine vierte Reiboberfläche 7 auf, welche reibschlüssig mit der vierten Gegenreibfläche 45 der zweiten Reibscheibe 41 in Kontakt bringbar ist. Hierbei weist die erste Reibplatte 1 mit ihrer zweiten Reiboberfläche 5 eine Erhebungskurve 15 mit einer ersten Radienänderung 19, beispielsweise eine zu der Rotationsachse 3 in der Darstellung nach oben versetzten Exzentrizität 60 (vergleiche beispielsweise 1), und der Zentralsteg 51 mit seiner ersten Reiboberfläche 4 eine Erhebungskurve 15 mit einer zweiten Radienänderung 20, beispielsweise eine zu der Rotationsachse 3 in der Darstellung nach unten versetzten Exzentrizität 60 (vergleiche beispielsweise 1) gleichen Betrags wie die erste Radienänderung 19, auf. Die erste Umlaufrichtung 12 der Erhebungskurve 15 der ersten Reibplatte 1 und die zweite Umlaufrichtung 13 der Erhebungskurve 15 des Zentralstegs 51 sind einander entgegengerichtet. Dadurch und infolge einer entsprechenden (starren) relativen Winkellage sind die beiden Radienänderungen 19 und 20 so ausgerichtet, dass die resultierenden Radialkräfte der ersten Reibpaaranordnung 38 einander tilgen. In dieser Darstellung ist an der dritten Reiboberfläche 6 eine erste Umlaufrichtung 12, also umgekehrt zu der ersten Reiboberfläche 4 des Zentralstegs 51, und an der vierten Reiboberfläche 7 eine zweite Umlaufrichtung 13 gebildet. Alternativ ist hier keine Erhebungskurve gebildet.
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In 8 ist eine Reibplatte 1 in einer gleichen Ansicht wie in 1 und in 6 dargestellt, sodass insoweit auf die dortige Beschreibung verwiesen wird. Die Reibplatte 1 weist eine Erhebungskurve 15 gebildet als CNC-Spirale 62 auf, welche mit einer Exzentrizität 60 zu der Rotationsachse 3 angeordnet ist, sodass sich, hier vereinfacht als identisch mit der Exzentrizität 60 dargestellt, eine Radienänderung 19 entlang des Verlaufs 16 in Umlaufrichtung 12 ergibt. Weil die Rillen 10 (vergleiche 2) relativ klein sind, ist hier für eine einfachere Messung der Winkellage der Exzentrizität 60 eine Messnut 37 in die Flansche 59, also radial außerhalb der reibwirksamen Flächenbreite 8, mit einem bevorzugt konstanten Messnutradius 67, also eine kreisrunde Messnut 37, gebildet.
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In 9 und in 10 sind im Schnitt zwei Ausführungsformen einer Messnut 37 gezeigt, welche eine solche Messnutbreite 69 aufweist, dass ein Messkopf 68 leicht darin (grob) platziert werden kann und eine ausreichende Messnuttiefe 70, dass der Messkopf radial zur Anlage bringbar ist. Die Wandung der Messnut 37 ist in der Ausführungsform gemäß 9 parallel zu der Rotationsachse 3 (vergleiche 8) und in der Ausführungsform gemäß 10 derart geneigt zu der Rotationsachse 3 (vergleiche 8) ausgebildet, dass sich eine geöffnete Messnut 37 für beispielsweise ein erleichtertes Einführen des Messkopfes 68 ergibt.
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In 11 ist ein Antriebsstrang 47, umfassend ein Antriebsaggregat 71, hier als drei-zylindrige Verbrennungskraftmaschine dargestellt, eine Antriebswelle 72, eine Doppelkupplung 46 und ein lösbar drehmomentübertragend verbundenes linkes Antriebsrad 52 und rechtes Antriebsrad 53, schematisch dargestellt. Die Antriebswelle 72 bildet hierbei direkt die Eingangswelle 49 der Doppelkupplung 46, beispielsweise wie in 7 gezeigt. Der Antriebsstrang 47 ist hier in einem Kraftfahrzeug 48 angeordnet, wobei das Antriebsaggregat 71 mit seiner Motorachse 56 quer zur Längsachse 55 vor der Fahrerkabine 54 angeordnet ist.
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Mit der hier vorgeschlagenen Reibplatte mit einer spitzen Erhebungskurve ist eine gute Dämpfungseigenschaft erreicht und zugleich eine Bildung von Umfangsrillen vermieden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- erste Reibplatte
- 2
- zweite Reibplatte
- 3
- Rotationsachse
- 4
- erste Reiboberfläche
- 5
- zweite Reiboberfläche
- 6
- dritte Reiboberfläche
- 7
- vierte Reiboberfläche
- 8
- Flächenbreite
- 9
- senkrechte Ebene
- 10
- Rille
- 11
- Rillental
- 12
- erste Umlaufrichtung
- 13
- zweite Umlaufrichtung
- 14
- Rillenbreite
- 15
- Erhebungskurve
- 16
- Verlauf
- 17
- axiale Richtung
- 18
- Verlaufsradius
- 19
- erste Radienänderung
- 20
- zweite Radienänderung
- 21
- erster Maximalpunkt
- 22
- zweiter Maximalpunkt
- 23
- Maximalradius
- 24
- erster Minimalpunkt
- 25
- zweiter Minimalpunkt
- 26
- Minimalradius
- 27
- spitzer Übergang
- 28
- erste Rillenbergflanke
- 29
- zweite Rillenbergflanke
- 30
- vollständiger Umlauf
- 31
- Ellipse
- 32
- Mittelpunkt
- 33
- Schmutznut
- 34
- axiale Tiefe
- 35
- Abriebpartikel
- 36
- Rotationsrichtung
- 37
- Messnut
- 38
- erste Reibpaaranordnung
- 39
- zweite Reibpaaranordnung
- 40
- erste Reibscheibe
- 41
- zweite Reibscheibe
- 42
- erste Gegenreibfläche
- 43
- zweite Gegenreibfläche
- 44
- dritte Gegenreibfläche
- 45
- vierte Gegenreibfläche
- 46
- Doppelkupplung
- 47
- Antriebsstrang
- 48
- Kraftfahrzeug
- 49
- Eingangswelle
- 50
- erste Ausgangswelle
- 51
- Zentralsteg
- 52
- linkes Antriebsrad
- 53
- rechtes Antriebsrad
- 54
- Fahrerkabine
- 55
- Längsachse
- 56
- Motorachse
- 57
- Deckel
- 58
- Blattfeder
- 59
- Flansch
- 60
- Exzentrizität
- 61
- ideale Spirale
- 62
- CNC-Spirale
- 63
- zweite Ausgangswelle
- 64
- Schwingungsdämpfer
- 65
- erste Betätigungseinheit
- 66
- zweite Betätigungseinheit
- 67
- Messnutradius
- 68
- Messkopf
- 69
- Messnutbreite
- 70
- Messnuttiefe
- 71
- Antriebsaggregat
- 72
- Antriebswelle
- 73
- Umlaufrille
- 74
- Kontaktwölbungen
