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Die Erfindung betrifft eine Kupplungsscheibe für eine Reibungskupplung eines Kraftfahrzeuges, wie ein Pkw, Lkw, Bus oder sonstiges Nutzfahrzeug, mit einer Nabe, zwei mit der Nabe drehfest verbundenen, in einer radialen Richtung einer Längsachse der Nabe außerhalb der Nabe angeordneten Reibbelägen, wobei die Reibbeläge in einer axialen Richtung der Mittelachse nebeneinander angeordnet sind und relativ zueinander begrenzt verschiebbar sind, sowie mit zumindest einem zum Auseinanderdrücken der Reibbeläge in der axialen Richtung dienenden Federsegment, wobei das Federsegment einen radial innerhalb der Reibbeläge angeordneten Fußbereich aufweist und der Fußbereich über zwei in einer Umfangsrichtung der Nabe beabstandete Befestigungsmittel direkt oder indirekt nabenseitig angebracht ist. Zudem betrifft die Erfindung eine Reibungskupplung für einen Kraftfahrzeugantriebsstrang mit dieser Kupplungsscheibe.
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Aus der
DE 10 2016 208 778 A1 ist eine Kupplungsscheibe mit Trägerscheiben, Reibbelägen sowie Federsegmenten bekannt.
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Des Weiteren ist dem Anmelder der mit den 4 und 5 veranschaulichte Stand der Technik bekannt. In diesen beiden Figuren sind jeweils bekannte Federsegmente 6', 6" veranschaulicht. Gemäß 4 ist ein Federsegment 6' bekannt, in dessen Fußbereich ein Loch zur Aufnahme eines Wuchtnietes vorhanden ist. Der Nachteil dieser Ausbildung besteht jedoch darin, dass durch die unmittelbare Vernietung des Wuchtnietes an dem Federsegment ein relativ großer axialer Bauraum beansprucht ist. Des Weiteren erhöht sich ungewollt die axiale Steifigkeit des Federsegmentes durch den relativ massiven Fußbereich. Die Ausführung nach 5 vermeidet das Aufnahmeloch für den Wuchtniet im Fußbereich und verlagert dieses Aufnahmeloch in radialer Richtung nach außen in einen zwischen den Reibbelägen angeordneten Segmentbereich des Federsegmentes 6". Als Nachteil ist diesbezüglich jedoch zu erwähnen, dass für das Setzen des Wuchtnietes zusätzlicher radialer Bauraum benötigt wird, da das Federsegment nicht ausreichend Platz bietet, um auf dem Teilkreis eines mit dem Federsegment verbundenen Befestigungsnietes einen Wuchtniet zusätzlich zu setzen. Des Weiteren bietet diese Ausführung aufgrund des stark verjüngten Fußbereiches eine relativ geringe Steifigkeit, um ein ausreichend hohes Drehmoment zu übertragen.
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Aus der
US 2 282 981 ist eine Kupplungsscheibe bekannt, die auf den Oberbegriff des Patentanspruchs 1 lesbar ist.
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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 für eine Reibungskupplung zur Verfügung zu stellen, die einen kompakteren Bauraum aufweist, sowie die Bestandteile der Kupplungsscheibe mit einer relativ hohen Steifigkeit zum Übertragen eines Drehmomentes auszustatten.
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Dies wird erfindungsgemäß durch eine Kupplungsscheibe gemäß Patentanspruch 1 gelöst, wobei der Fußbereich des zumindest einen Federsegmentes (unmittelbar) eine von einem vollständig umlaufenden Leibungsbereich umgebene, in Umfangsrichtung zwischen den Befestigungsmitteln angeordnete Aussparung aufweist, wobei in diese Aussparung ein nabenseitig angebrachter Wuchtniet hineinragt.
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Durch diese Ausbildung des Federsegmentes und die entsprechende Anordnung des Wuchtniets seitens der Nabe wird ein ausreichend massiver Fußbereich am Federsegment bereitgestellt, der zum Übertragen hoher Drehmomente ausgelegt ist. Des Weiteren weist der Fußbereich eine ausreichend hohe axiale Weichheit auf, um die Federwirkung des Federsegmentes nicht nachteilig zu beeinflussen. Durch die Aussparung im Fußbereich ist das Federsegment in axialer Richtung besonders nah an der Nabe, unter Aufnahme eines Teils des Wuchtnietes, angeordnet.
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Weitere vorteilhafte Ausführungen sind mit den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.
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Vorzugsweise ist der Wuchtniet (mit seiner Mittelachse) mit den Befestigungsmitteln (mit deren Mittelachsen) auf einem gleichen Teilkreis angeordnet.
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Demnach ist eine von dem Leibungsbereich umgebene / eingeschlossene (projizierte) Aussparungsfläche (der Aussparung) größer als eine Stirnfläche des Wuchtniets. Die Aussparungsfläche ist insbesondere größer als eine maximale Stirnfläche des Wuchtnietes, die vorzugsweise durch die Stirnfläche eines Setzkopfes des Wuchtnietes gebildet ist. Dadurch werden die Montage sowie die Aufnahme des Wuchtnietes in der Aussparung weiter erleichtert.
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Weiterhin ist es von Vorteil, wenn die Nabe einen scheibenförmigen Mitnehmerbereich aufweist, an dem das zumindest eine Federsegment mit seinem Fußbereich befestigt ist. Dadurch ist eine besonders stabile Aufnahme des Federsegmentes an der Nabe ermöglicht. Radial innerhalb des Mitnehmerbereiches schließt vorteilhafterweise ein mit einer Innenverzahnung ausgebildeter Ringbereich der Nabe an.
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Weist der Mitnehmerbereich mehrere in Umfangsrichtung verteilt eingebrachte, jeweils zur Aufnahme eines Wuchtnietes ausgebildete Aufnahmelöcher auf, erfolgt ein Auswuchtvorgang der Kupplungsscheibe besonders effizient.
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Auch ist es von Vorteil, wenn mehrere Federsegmente in einer Umfangsrichtung der Nabe verteilt vorgesehen sind. Der jeweiligen Aussparung des jeweiligen Federsegmentes ist dann bevorzugt ein Aufnahmeloch in dem Mitnehmerbereich zugeordnet.
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Ist das zumindest eine Federsegment unmittelbar zum Drehverbinden der Nabe mit den Reibbelägen eingesetzt, wird der Aufbau der Kupplungsscheibe besonders einfach gehalten.
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In diesem Zusammenhang ist es insbesondere von Vorteil, wenn das zumindest eine Federsegment einen zwischen den Reibbelägen angeordneten Segmentbereich aufweist, welcher Segmentbereich über einen relativ zu dem Segmentbereich verjüngten Stegbereich in den Fußbereich übergeht, wobei der Fußbereich wiederum relativ zu dem Stegbereich verbreitert ist.
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Weist der Segmentbereich zwei Durchgangslöcher auf, wobei ein erstes Durchgangsloch zur Verbindung mit einem ersten Reibbelag und ein zweites Durchgangsloch zur Verbindung mit einem zweiten Reibbelag mit einem entsprechenden Befestigungselement zusammenwirkt, ist die reibbelagsseitige Befestigung des Federsegmentes besonders kompakt zwischen den Reibbelägen integriert.
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Die Aussparung des zumindest einen Federsegmentes weist eine sich in der radialen Richtung nach außen verjüngende Form, vorzugsweise eine Birnen- / Tropfenform, auf. Dadurch ergibt sich ein geeigneter Kompromiss zwischen einer axial nachlässigen Federung und einem ausreichend massiv zur Drehmomentübertragung ausgebildeten Fußbereich.
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Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Reibungskupplung für einen Kraftfahrzeugantriebsstrang, mit einer Druckplatte, einer Anpressplatte sowie einer axial zwischen den Platten angeordneten erfindungsgemäßen Kupplungsscheibe nach zumindest einer der zuvor beschriebenen Ausführungen.
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In anderen Worten ausgedrückt, ist somit erfindungsgemäß eine Kupplungsscheibe mit Belagfedersegment (Federsegment), das eine Aussparung für ein Wuchtniet aufweist, vorgesehen. Bei der erfindungsgemäßen Kupplungsscheibe weist jedes der Belagfedersegmente in seinem Segmentfuß (Fußbereich) eine vollständig umschlossene Aussparung auf, wobei in zumindest eine der Aussparungen ein Wuchtniet angeordnet ist und mit der Mitnehmerscheibe (nabenseitiger Mitnehmerbereich) vernietet ist. Die Fläche der Aussparung ist größer als die Stirnfläche des Wuchtnietsetzkopfes.
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Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert.
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Es zeigen:
- 1 eine Vorderansicht einer erfindungsgemäßen Kupplungsscheibe nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, wobei mehrere eine Nabe mit Reibbelägen koppelnde Federsegmente seitens ihres an der Nabe befestigten Fußbereichs zu erkennen sind,
- 2 eine Vorderansicht eines in 1 eingesetzten Federsegmentes, sodass die Ausformung des gesamten Federsegmentes gut zu erkennen ist,
- 3 eine Längsschnittdarstellung der Kupplungsscheibe nach 1 entlang einer in 1 mit „III-III“ gekennzeichneten Schnittlinie, sowie
- 4 und 5 Vorderansichten zweier unterschiedlicher bekannter Federsegmente.
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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.
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In Verbindung mit den 1 und 3 ist eine erfindungsgemäße Kupplungsscheibe 1 in ihrem Aufbau gut zu erkennen. Die Kupplungsscheibe 1 weist eine zentral um ihre Längsachse 3 verdrehbare Nabe 2 auf. Die Nabe 2 dient auf typische Weise im Betrieb als Koppelglied zu einer Getriebeeingangswelle eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeuges. Die Kupplungsscheibe 1 ist bevorzugt Bestandteil einer Reibungskupplung, die in dem Antriebsstrang eingesetzt ist. Die Kupplungsscheibe 1 ist auf typische Weise zwischen zwei Platten der Reibungskupplung, in Form einer Anpressplatte und einer Druckplatte, angeordnet. In einer eingekuppelten Stellung der Reibungskupplung ist die Kupplungsscheibe 1 reibkraftschlüssig zwischen die beiden Platten eingepresst, in einer ausgekuppelten Stellung ist die Kupplungsscheibe 1 in axialer Richtung beabstandet zu den beiden Platten angeordnet und frei relativ zu diesen verdrehbar.
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Die Kupplungsscheibe 1 weist zwei in Bezug auf die Längsachse 3 radial außerhalb der Nabe 2 angeordnete (ringscheibenförmige) Reibbeläge 4, 5 auf. Zur drehfesten Verbindung der Reibbeläge 4, 5 mit der Nabe 2 sind mehrere in einer Umfangsrichtung der Nabe 2 verteilt angeordnete Federsegmente 6 eingesetzt. In dieser Ausführung sind die Federsegmente 6 ausschließlich - ohne zusätzliche Trägerelemente - als Koppelelemente zwischen der Nabe 2 und den Reibbelägen 4, 5 eingesetzt. Die Federsegmente 6 sind in dieser Ausführung untereinander gleich ausgebildet sowie auf gleiche Weise an der Nabe 2 und dem jeweiligen Reibbelag 4, 5 befestigt. Jedes Federsegment 6 ist an seinem radial innerhalb der Reibbeläge 4, 5 angeordneten Fußbereich 7 an einem scheibenförmigen / ringscheibenförmigen Mitnehmerbereich 14 der Nabe 2 befestigt. Der Mitnehmerbereich 14 bildet eine vollständig um die Längsachse 3 / entlang einer Umfangsrichtung umlaufende Scheibe aus und ist radial außerhalb eines zentralen, mit einer Innenverzahnung 23 versehenen Ringbereichs 20 der Nabe 2 angeordnet.
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Radial außerhalb des Fußbereiches 7 sind die Federsegmente 6 sowohl mit dem ersten Reibbelag 4 als auch mit dem zweiten Reibbelag 5 fest verbunden. Eines der Federsegmente 6 ist exemplarisch für alle weiteren Federsegmente 6 in 1 seitens seines axial zwischen den beiden Reibbelägen 4, 5 angeordneten Segmentbereiches 16 strichliert dargestellt.
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Die beiden Reibbeläge 4, 5 der Kupplungsscheibe 1 sind, wie in 3 zu erkennen, in axialer Richtung der Längsachse 3 nebeneinander angeordnet. Zwischen den beiden Reibbelägen 4, 5 ragt jedes Federsegment 6 mit seinem Segmentbereich 16 hinein. Der Segmentbereich 16, wie besonders gut in 2 zu erkennen, weist zwei sich von einem zentralen Stegbereich 17 aus in Umfangsrichtung weg erstreckende Flügel 24a und 24b auf. Ein erster Flügel 24a weist unmittelbar ein erstes Durchgangsloch 18a auf, das über ein Befestigungselement 19 in Form eines Befestigungsnietes mit dem in 1 zu erkennenden ersten Reibbelag 4 verbunden ist. Ein zweiter Flügel 24b des Segmentbereiches 16, der sich zu einer dem ersten Flügel 24a abgewandten Umfangsseite von dem Stegbereich 17 aus weg erstreckt, unmittelbar zur Aufbringung einer axialen Vorspannkraft, die die beiden Reibbeläge 4, 5 in axialer Richtung auseinanderdrückt. Mittig zwischen den beiden Flügeln 24a, 24b ist ein zweites Durchgangsloch 18b in den Segmentbereich 16 eingebracht, welches zweite Durchgangsloch 18b zur Aufnahme eines weiteren Befestigungselementes 19 in Form eines Befestigungsnietes dient. Das weitere Befestigungselement 19, das mit dem zweiten Durchgangsloch 18b verbunden ist, dient zur Befestigung des Federsegmentes 6 an dem zweiten Reibbelag 5, der in 1 in Bezug auf seine Position hinter dem ersten Reibbelag 4 angedeutet ist.
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Von dem Segmentbereich 16 geht das Federsegment 6 in radialer Richtung in den Stegbereich 17 über, der eine geringere Breite (Abmaß in Umfangsrichtung) aufweist als der Segmentbereich 16 und somit gegenüber dem Segmentbereich 16 verjüngt ist. Der Stegbereich 17 dient als Übergangsbereich von dem Segmentbereich 16 in den Fußbereich 7, der wiederum relativ zu dem Stegbereich 17 verbreitert ist. Der Fußbereich 7 weist zwei weitere (dritte und vierte) Durchgangslöcher 18c, 18d auf, die in Umfangsrichtung beabstandet sind. Das dritte Durchgangsloch 18c und das vierte Durchgangsloch 18d nehmen jeweils ein Befestigungsmittel 8 in Form eines Befestigungsnietes auf, mittels dessen das Federsegment 6 an der Nabe 2 / dem Mitnehmerbereich 14 angebracht ist.
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Wie des Weiteren in 2 zu erkennen, ist in Umfangsrichtung zwischen dem dritten Durchgangsloch 18c und dem vierten Durchgangsloch 18d und somit zwischen den dem jeweiligen Federsegment 6 zugeordneten Befestigungsmitteln 8 eine Aussparung 10 in dem Federsegment 6 eingebracht. Die axial das Federsegment 6 durchdringende Aussparung 10 ist derart dimensioniert, dass ein Wuchtniet 11, wie in 3 gezeigt, in axialer Richtung in diese Aussparung 10 hineinragt. Für den Wuchtniet 11 ist zu diesem Zwecke je Federsegment 6 ein mit der Aussparung 10 fluchtendes Aufnahmeloch 15 in dem Mitnehmerbereich 14 eingebracht. Das als Durchgangsloch ausgebildete Aufnahmeloch 15 ist prinzipiell zur Aufnahme eines Wuchtnietes 11 vorbereitet. Nach dem entsprechenden Wuchtvorgang der Kupplungsscheibe 1 ist zumindest für ein Federsegment 6 ein derartiger Wuchtniet 11 vorhanden, wobei dieser Wuchtniet 11 abschnittsweise in die Aussparung 10 hineinragt.
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Hierzu ist die Aussparung 10 derart groß gewählt, dass ihre projizierte Aussparungsfläche 12 (in 1 einfach schraffiert) größer als eine maximale Stirnfläche 13 (in 1 gekreuzt schraffiert) des Wuchtnietes 11 ist. Die Aussparungsfläche 12 ist exemplarisch für eines der Federsegmente 6 in Verbindung mit dem entsprechenden Wuchtniet 11 veranschaulicht. Insbesondere weist die Aussparung 10 eine sich in radialer Richtung nach außen verjüngende, in Bezug auf eine radiale Bezugslinie symmetrisch ausgebildete Form auf. Hierbei ist eine Tropfenform / Birnenform für die Aussparung 10 in der axial projizierten Ansicht gemäß 1 und 2 umgesetzt. Des Weiteren ist zu erkennen, dass das Aufnahmeloch 15 etwas versetzt zu der Symmetriemitte des Federsegmentes 6 / der Aussparung 10 angeordnet ist. Somit ist die Aussparung 10 gezielt mit einem vollständig umlaufenden Leibungsbereich 9 gebildet, wobei dieser Leibungsbereich 9 einen in Umfangsrichtung verlaufenden, zwei Lochleibungsbereiche 25a, 25b der dritten und vierten Durchgangslöcher 18c,18d miteinander verbindenden ersten Steg 26 sowie zwei in radialer Richtung von den beiden Lochleibungsbereichen 25a, 25b weg verlaufende zweite Stege 27 aufweist. Die zweiten Stege 27 sind jeweils dicker ausgebildet als der erste Steg 26. Die Stirnfläche 13 des Wuchtnietes 11 ist durch einen Setzkopf 21 desselben gebildet, kann jedoch prinzipiell durch einen Schließkopf 22 gebildet sein.
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In anderen Worten ausgedrückt, ist das Federsegment 6 erfindungsgemäß derart gestaltoptimiert, dass ein Platz für einen Wuchtniet 11 im Segmentfuß 7 geboten wird. Der Segmentfuß 7 ist dabei geschlossen ausgebildet, um eine ausreichende Festigkeit zu bieten. Durch die Aussparung 10 im Segmentfuß 7 ist das Federsegment 6 in axialer Richtung weich bei nahezu gleichbleibender Momentenübertragbarkeit.
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In 1 ist eine Kupplungsscheibe 1 mit dem gestaltoptimierten Federsegment 6 gezeigt. Das Federsegment 6 ist mit der Mitnehmerscheibe (Mitnehmerbereich 14) durch Segmentniete (Befestigungsmittel 8) fest verbunden. An dem Federsegment 6 sind Beläge (4, 5) mit den Belagnieten (Befestigungselemente 19) fest verbunden. Zwischen den Segmentnieten 8 steckt der Wuchtniet 11, der fest mit der Mitnehmerscheibe 14 verbunden ist. Die Positionierung des Wuchtnietes 11 ermöglicht die Öffnung (Aussparung 10) im Federsegment 6. Diese Öffnung 10 befindet sich zwischen den Segmentnietlöchern (drittes und viertes Durchgangsloch 18c, 18d), durch die die Segmentniete 8 mit der Mitnehmerscheibe 14 fest verbunden werden.
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2 zeigt das Federsegment 6 im Detail. Durch die Öffnung 10 im Federsegment 6 bleibt beidseitig von der Öffnung 10 ein Steg (zweite Stege 27) stehen. Dieser jeweilige Steg 27 ermöglicht die Momentenübertragung vom Belag 4, 5 in die Mitnehmerscheibe 14. Ebenso ermöglicht die Öffnung 10 die axiale Weichheit des Federsegments 6 dadurch, dass lediglich die Steifigkeit des Stegs 27 zu überwinden ist, um das Federsegment 6 zu verbiegen. Der zusätzliche Steg (erster Steg 26), der die Öffnung 10 schließt und somit eine geschlossene Kontur um die Öffnung 10 zusammen mit den Stegen 27 bildet, bringt eine zusätzliche Steifigkeit, um die volle Momentenübertragbarkeit zu gewährleisten.
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Der mit 3 dargestellte Schnitt deutet die Optimierung des Federsegments 6 bezüglich axialem und radialem Bauraum an. Dadurch, dass der Wuchtniet 11 nicht direkt auf das Federsegment 6 zu setzen ist, spart dies axialen Bauraum. Radialer Bauraum kann dadurch gespart werden, dass der Wuchtniet 11 auf dem gleichen Teilkreis wie der Segmentniet 8 sitzt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kupplungsscheibe
- 2
- Nabe
- 3
- Längsachse
- 4
- erster Reibbelag
- 5
- zweiter Reibbelag
- 6
- Federsegment
- 7
- Fußbereich
- 8
- Befestigungsmittel
- 9
- Leibungsbereich
- 10
- Aussparung
- 11
- Wuchtniet
- 12
- Aussparungsfläche
- 13
- Stirnfläche
- 14
- Mitnehmerbereich
- 15
- Aufnahmeloch
- 16
- Segmentbereich
- 17
- Stegbereich
- 18a
- erstes Durchgangsloch
- 18b
- zweites Durchgangsloch
- 18c
- drittes Durchgangsloch
- 18d
- viertes Durchgangsloch
- 19
- Befestigungselement
- 20
- Ringbereich
- 21
- Setzkopf
- 22
- Schließkopf
- 23
- Innenverzahnung
- 24a
- erster Flügel
- 24b
- zweiter Flügel
- 25a
- erster Lochleibungsbereich
- 25b
- zweiter Lochleibungsbereich
- 26
- erster Steg
- 27
- zweiter Steg
