DE10234834A1

DE10234834A1 - Anpressplatte für eine Reibkupplung sowie Kupplung

Info

Publication number: DE10234834A1
Application number: DE2002134834
Authority: DE
Inventors: Matthias Dr.-Ing. Diemer; Angelika Ebert
Original assignee: ZF Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2002-07-31
Filing date: 2002-07-31
Publication date: 2004-02-19

Abstract

Es wird unter anderem beschrieben eine Anpressplatte (1) für eine Reibungskupplung, wobei die Anpressplatte (1) wenigstens einen gegen eine Kupplungsscheibe (4) pressbaren Reibflächenbereich (111) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpressplatte (1) mindestens zwei axial benachbart angeordnete Ringe (11) umfasst, die zueinander eine Relativbewegung in zumindest eine Richtung ausführen können, wobei einer der mindestens zwei Ringe (11) den Reibflächenbereich (111) zum Zusammenwirken mit der Kupplungsscheibe (4) aufweist. Weiterhin wird eine Kupplung, insbesondere eine Reibungskupplung für Kraftfahrzeuge, beschrieben, die mindestens eine Kupplungsscheibe (4) zwischen einem Schwungrad (3) und einer Anpressplatte (1) in einem Gehäuse (2) aufweist, wobei die Anpressplatte (1) mindestens zwei Ringe (11) umfasst, die zueinander eine Relativbewegung in zumindest eine Richtung ausführen können, wobei einer der mindestens zwei Ringe (11) einen Reibflächenbereich (111) zum Zusammenwirken mit der Kupplungsscheibe (4) aufweist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Anpressplatte für Reibungskupplungen, insbesondere für Kraftfahrzeuge. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Kupplung, insbesondere eine Kupplung mit einer Anpressplatte.

In Reibungskupplungen dienen Anpresspiatten dazu, die Reibbeläge einer Kupplungsscheibe zwischen einem Schwungrad und der Anpressplatte zu klemmen. Auf diese Weise wird bei geschlossener Kupplung ein Zustand der Übertragung von Drehmomenten hergestellt. Zur Erzielung dieses Effekts werden die Anpressplatten durch einen Kraftspeicher, beispielsweise durch eine Membranfeder, beaufschlagt und in Richtung auf die Reibbeläge beziehungsweise das Schwungrad vorgespannt. Währen der Einrück- und Ausrückvorgänge kommen die verschiedenen Oberflächenbereiche der Reibbeläge sowie der Anpressplatte beziehungsweise des Schwungrades miteinander in reibenden Eingriff, was zur Folge hat, dass Reibungswärme entsteht.

Insbesondere dann, wenn die Reibungskupplung in einem Fahrzeug eingesetzt wird, wird der Anpressplatte während des Anfahrvorgangs auf deren Reibfläche einseitig Wärme zugeführt. Ebenso wird auch das Schwungrad einseitig erwärmt, so dass sich die nachfolgend beschriebenen Effekte, Nachteile und Maßnahmen auch auf das Schwungrad übertragen lassen.

Durch die einseitig Erwärmung entsteht eine Temperaturdifferenz zur anderen, der Reibfläche abgewandten Seite der Anpressplatte. Diese Temperaturdifferenz bewirkt zunächst eine elastische Verformung der Anpressplatte derart, dass der radial äußere Bereich der Anpressplatte von der Reikifläche zurückweicht, wodurch der mittlere Reibradius abnimmt. Dies wird als „Schirmung" bezeichnet. Bei diesem „Schirmungseffekt" verformt sich die Anpressplatte nach Art eines Schirms derart, dass ihr innerer Bereich in Richtung auf das Schwungrad gedrückt wird, was bedeutet, dass dieser bezüglich des radial äußeren Bereichs der Anpressplatte in axialer Richtung vorstehen kann.

Dadurch sinkt jedoch die Übertragungssicherheit der Kupplung, da diese unerwünscht in einen Schlupfzustand kommen kann. Darüber hinaus kann beim folgenden Abkühlen eine bleibende Verformung des radial äußeren Bereichs der Anpressplatte entstehen, wodurch die Reibbeläge konisch verschleißen.

Bisher wurde diesem Problem begegnet, indem die Dicke der Anpressplatte möglichst groß gewählt wurde. Dadurch wurde die Anpressplatte jedoch unverhältnismäßig schwer und auch teuer. Zum anderen war ein großer Bauraumbedarf erforderlich. Weiterhin wurde vorgeschlagen, die Anpressplatte mit einer im kalten Zustand konkaven Form vorzusehen. Auch diese Lösung weist eine Reihe von Nachteilen auf. So entsteht beispielsweise ein ungleiches Tragen im kalten Zustand. Ebenso wurde vorgeschlagen, die Anpressplatte zur Kühlung mit einem Belüftungssystem zu versehen. Diese Lösung hat den Nachteil, dass die Anpressplatte üblicherweise aus Grauguss hergestellt wird und dass ein schlechter Wärmeübergang zwischen Grauguss und Luft herrscht. Ein schwerwiegender Nachteil ist weiterhin, dass die Kühlung zeitlich zu spät einsetzt, um die Schirmung zu verhindern. Es ist auch vorgeschlagen worden, die Kupplung mit einem größeren Durchmesser herzustellen. Diese Lösung hat jedoch den Nachteil, dass die Kupplungen mit größerem Durchmesser zum einen schwerer und teurer sind und andererseits einen großen Bauraumbedart aufweisen. Weiterhin erhält eine vergrößerte Kupplung ein zu großes Massenträgheitsmoment, was wiederum schlecht für die Motorbeschleunigung ist.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Anpressplatte und eine Kupplung zu schaffen, mit denen die Nachteile des Standes der Technik behoben werden können und mit denen insbesondere auf einfache und dennoch zuverlässige Weise eine wärmebedingte, nachteilige Verformung der Anpressplatte verhindert werden kann.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass diese Aufgabe durch eine Kupplung mit einer Anpressplatte und eine Anpressplatte gelöst werden kann, wobei die Anpressplatte einen Schichtaufbau aufweist, bei dem sich jede der Schichten individuell bewegen kann.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Anpressplatte gemäß Anspruch 1 sowie durch eine Kupplung gemäß Patentanspruch 24. Weitere Vorteile, Merkmale, Details, Aspekte und Effekte der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung sowie den Zeichnungen. Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Anpressplatte beschrieben werden, gelten ebenso für die erfindungsgemäße Kupplung, und umgekehrt.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Anpressplatte für eine Reibungskupplung, wobei die Anpressplatte wenigstens einen gegen eine Kupplungsscheibe pressbaren Reibflächenbereich aufweist, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Anpressplatte mindestens zwei axial benachbart angeordnete Ringe umfasst, die zueinander eine Relativbewegung in zumindest eine Richtung ausführen können, wobei einer der mindestens zwei Ringe einen Reibflächenbereich zum Zusammenwirken mit der Kupplungsscheibe aufweist.

Durch die axiale Aufteilung der Anpressplatte in mindestens zwei Ringe kann erreicht werden, dass sich einzelne axiale Bereiche unabhängig von den anderen Bereichen bewegen können. Dies ist vorteilhaft, da dadurch die Belastungen, insbesondere die durch die Reibung mit der Kupplungsscheibe erzeugte Wärme, thermische Beanspruchungen auftreten, die in der Regel zunächst einen Teil der Anpressplatte betreffen. Durch diese teilweise Belastung kommt es bei herkömmlichen Anpressplatte zu Spannungen und zu Verformungen. Solche können durch den erfindungsgemäßen Aufbau der Anpressplatte vermieden werden.

Die Begriffe „axial" sowie später auch „radial", „radial innen" und „radial außen" sind jeweils auf die Drehachse A einer Antriebswelle, insbesondere einer Getriebewelle bezogen, um die die Anpressplatte in einer Reibungskupplung angeordnet ist.

Unter Reibflächenbereich, der erfindungsgemäß an einem der mindestens zwei Ringe vorgesehen ist, wird im Sinne dieser Erfindung der Teil der axialen Obertläche verstanden, der in reibenden Kontakt mit der Kupplungsscheibe gelangt. Dieser kann zusätzlich mit einem Reibbelag versehen sein. Allgemein wird im Folgenden im wesentlichen Bezug genommen auf „einen Reibbelag". Es ist für den Fachmann aber ersichtlich, dass es sich hierbei um einen oder mehrere Reibbeläge handeln kann, die in einer Reibbelaganordnung in Umfangsrichtung auf dem Ring oder auch der Kupplungsscheibe verteilt sein können. Außerdem können, insbesondere bei dem Reibbelag auf der Kupplungsscheibe, Reibbelagfedern vorgesehen sein, die aus dem Stand der Technik bekannt sind.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung sind die Ringe der Anpressplatte so vorgesehen, dass diese eine radiale Relativbewegung zueinander ausführen können.

Eine radiale Relativbewegung nach außen wird beispielsweise für den Ring der Anpressplatte, der mit der Kupplungsscheibe, insbesondere dem Reibbelag der Kupplungsscheibe zusammenwirkt, (im folgenden „erster Ring" genannt) beim Ausrücken der Kupplung durch die erzeugte Reibwärme erfolgen. Bei der erfindungsgemäßen Anpressplatte ist eine solche Ausdehnung des ersten Rings möglich, ohne dass dadurch der nächste, an den ersten Ring anliegende, Ring sich ebenfalls ausdehnen müsste. Thermisch verursachte Spannungen können so vermieden werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind die mindestens zwei Ringe planparallele Ringe. Das heißt, dass die axialen Oberflächen des Rings parallel zueinander liegen und eben sind. Durch diese ebenen Oberflächen wird eine radiale Ausdehnung eines Rings relativ zu einem oder zwei an diesen Ring anliegenden Ringe nicht behindert. Vielmehr kann der Ring an der Oberfläche des oder der anliegenden Ringe entlang gleiten, ohne dass Schubspannungen auftreten.

Um sicher zu stellen, dass die durch die Reibung zwischen dem ersten Ring und der Kupplungsscheibe, beziehungsweise dem Reibbelag, erzeugte Wärme nicht aufgestaut wird, sondern an die weiteren zu dem ersten Ring axial benachbarten Ringe abgeleitet werden kann, können zwischen den Ringen Mittel zu Wärmeübertragung vorgesehen sein. Diese können beispielsweise eine Wärmeleitpaste darstellen. In jedem Fall soll aber durch die Mittel zur Wärmeleitung die radiale Verschiebung der Ringe zueinander nicht oder nur unwesentlich gehemmt werden.

Vorzugsweise umfasst die Anpressplatte weiterhin ein Grundteil. Dieses Grundteil kann beispielsweise dazu dienen, einen oder alle Ringe der Anpressplatte aufzunehmen. Besonders bevorzugt stellt das Grundteil ein Abschlussblech dar, das im wesentlichen eine Ringform aufweist und an seinem radialen inneren Umfang umgebogen ist. Dieser umgebogene Bereich des Grundteils kann der Aufnahme der mindestens zwei Ringe dienen. Das Abschlussblech ist vorzugsweise an der Seite der Baugruppe, die aus mindestens zwei Ringen besteht, angeordnet, die der Kupplungsscheibe abgewandt ist. Der umgebogene Teil richtet sich bei einem solchen Abschlussblech vorzugsweise in die Richtung des ersten Rings. Besonders bevorzugt schließt sich an den umgebogenen Teil ein, von diesem Bereich in radiale Richtung nach außen gerichteter, Rand beziehungsweise Bund an. Durch diesen können die Ringe der Anpressplatte in einer festen Baugruppe gehalten werden, in der sie sich zwar in radialer Richtung aber nicht in axialer Richtung bewegen können. Eine solche Baugruppe kann statt durch Vorsehen eines gebogenen Grundteils auch beispielsweise durch Vernieten der Ringe in radial gerichteten Langlöchern erzeugt werden.

Vorzugsweise können die mindestens zwei Ringe über Verzahnungen, die an dem radialen inneren Umfang der mindestens zwei Ringe vorgesehen sind, in das Grundteil eingreifen. Die Verzahnung wird vorzugsweise an dem radial inneren Umfang vorgesehen um die radiale Ausdehnung der Ringe nicht zu behindern. Durch das Zusammenwirken von Verzahnung der Ringe einerseits und dem Grundteil andererseits kann eine Relativverdrehung der Ringe zueinander vermieden werden. Bei einer Ausführungsform, in der die Baugruppe durch beispielsweise Vernieten miteinander verbunden ist, ist diese Fixierung der Ringe nicht notwendig.

Das Zusammenwirken des Grundteils und der an dem inneren Umfang der Ringe vorgesehenen Verzahnung kann über Aussparungen erfolgen, die in dem von dem Abdeckblech umgebogenen Bereich des Grundteils vorgesehen sein können. In einer Ausführungsform der Erfindung wird der umgebogene Bereich des Grundteils durch Stege gebildet. Diese Ausführungsform weist den Vorteil auf, dass kein zusätzliches Bearbeiten des umgebogenen Teils, z.B. durch Fräsen von Aussparungen, notwendig ist, da durch die Zwischenräume zwischen den Stegen automatisch Aussparungen gebildet werden, die zur Aufnahme der Zähne der an den Ringen vorgesehenen Verzahnung dienen können.

Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung sind die Ringe der Anpressplatte so vorgesehen, das diese eine Relativverdrehung zueinander ausführen können. Durch diese Relativbewegung in Umfangsrichtung der Ringe werden zwischen den einzelnen Ringen Reibflächen gebildet, die zusätzlich zu dem Reibflächenbereich, der an dem ersten Ring auf der der Kupplungsscheibe zugewandten Seite vorgesehen ist, wirken können. Dadurch kann die flächenspezifische Reibarbeit und Reibleistung verringert werden.

Um ein Gleiten mit zu niedrigen Energieumsatz der Ringe aneinander zu vermeiden oder unerwünscht hohen Verschleiß zu verhindern und so den Effekt der vergrößerten Reibfläche ideal nutzen zu können, können erfindungsgemäß zumindest zwischen den mindestens zwei Ringen Reibbeläge vorgesehen sein. Dies kann je nach Wahl des Material der Ringe notwendig sind. Bei beispielsweise Grauguss hingegen kann auf Reibbeläge verzichtet werden. Zusätzlich kann an einem gegebenenfalls vorgesehenen Grundteil der Anpressplatte auf der den Ringen zugewandten axialen Oberfläche ein Reibbelag vorgesehen sein. Schließlich ist es auch möglich auf der Seite des ersten Rings, der der Kupplungsscheibe zugewandt ist, einen Reibbelag vorzusehen, wodurch die Kupplungsscheibe so ausgebildet werden kann, dass diese nur noch auf der dem Schwungrad zugewandten Seile einen Reibbelag aufweisen muss.

Als Reibbelag eignen sich besonders Streusinter – oder gepresste organische Reibbeläge.

Die Anpressplatte umfasst bei der Ausführung gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung vorzugsweise ein Getriebe. Dieses Getriebe ist vorzugsweise so ausgelegt, dass durch dieses neben der durch den Kontakt zwischen erstem Ring der Anpressplatte und Kupplungsscheibe erzeugten Relativgeschwindigkeit, auch zwischen den einzelnen Ringen der Anpressplatte eine Relativgeschwindigkeit erzeugt wird. Durch das Getriebe können somit die Ringe der Anpressplatte mit definierter Gleitgeschwindigkeit aneinander reiben.

Das Getriebe umfasst vorzugsweise mindestens ein Zahnrad, das zwischen mindestens einem Ring, dem Gehäuse und einem weiteren Ring wirkt. Durch ein solches Getriebe kann beispielsweise bei zwei Ringen in der Anpressplatte eine Halbierung der Relativgeschwindigkeit von der Kupplungsscheibe zu dem ersten Ring erzielt werden.

Insbesondere bei einer Anpressplatte nach dem zweiten Aspekt der Erfindung kann es von Vorteil sein die Ringe mit zwei Bereichen auszubilden, die axial zueinander versetzt sind und einen stufenförmigen Übergang zwischen den Bereichen aufweisen. Eine solche Geometrie des Rings erlaubt zum einen an dem radial äußeren Bereich ein Aufnehmen eines Reibbelages und schafft durch den stufenförmigen Übergang einen geeigneten Ort für den Eingriff von Teilen des Getriebes. Die einzelnen Ringe sind vorzugsweise auch bei dieser Ausführungsform einstöckig hergestellt.

Zum Zweck des Eingriffs des Getriebes mit mindestens einem Ring kann an dem radial inneren Umfang des äußeren Bereiches des Rings eine Hohlverzahnung vorgesehen sein, die mit einem Zahnrad, das an dem radial inneren Bereich eines weiteren Rings gelagert ist, kämmt. Die Verbindung von dem Getriebe zu dem Grundteil wird vorzugsweise darüber erzeugt, dass das Zahnrad in den umgebogenen Bereich des Grundteils eingreift.

In einer Ausführungsform, die vor allem für Anpressplatten, die mehr als zwei Ringe umfassen, bevorzugt ist, kann mindestens ein Ring an seinem inneren Umfang umgebogen sein und an der radial nach außen weisenden Seite des umgebogenen Teils eine Verzahnung aufweist, die mit einem Zahnrad, das an einem weiteren Ring gelagert ist, kämmt, wobei zwischen diesen beiden Ringen ein weiterer Ring vorgesehen ist, an dem das Zahnrad gelagert ist. Dieser Aufbau des Getriebes führt dazu, dass ein Ring mit dem übernächsten Ring zusammenwirkt. Hierdurch wird eine Relativgeschwindigkeit zwischen den einzelnen Ringen erzeugt, die über die gesamte Baugruppe der Ringe gleich ist.

Um den aufgrund von Unterschieden bei der Relativgeschwindigkeit und den dadurch entstehenden unterschiedlichen Belastungen entgegen zu wirken, können die Ringe der Anpressplatte nach dem zweiten Aspekt der Endung aus unterschiedlichen Materialien hergestellt sein. Auch bei einer Anpressplatte nach dem ersten Aspekt der Erfindung können die Ringe der Anpressplatte aus unterschiedlichen Materialien hergestellt sein.

Da an dem ersten Ring, der mit der Kupplungsscheibe zusammen wirkt, eine höhere Belastung zu erwarten ist, kann dieser beispielsweise aus einem hochbelastbaren Material bestehen und die Belastbarkeit der sich an den ersten Ring anschließenden Ringe kontinuierlich abnehmen.

Die Ringe der Anpressplatte nach dem ersten oder zweiten Aspekt der Erfindung können unterschiedliche Dicken aufweisen. Nach dem zweiten Aspekt der Erfindung werden die Dicken hierbei vorzugsweise so gewählt, dass die Dicke der Ringe von ersten zum letzten Ring abnimmt.

Die Ringe der Anpressplatte können aus einem Material bestehen, das eine hohe Wärmeleitfähigkeit und Wärmekapazität aufweist. Dies ist besonders vorteilhaft bei der Anpressplatte nach dem ersten Aspekt der Erfindung. Die Dicke der Ringe wird bei dieser Ausführungsform in der Regel zusätzlich sehr gering gewählt.

Die Anpressplatte kann eine Schneide aufweisen, die als Kontakt für eine an dem Gehäuse vorgesehene Membranfeder dienen kann. Hierbei wird insbesondere bei Ausführungsformen, die einen Grundteil der Anpressplatte aufweisen, die Schneide beziehungsweise eine Auswölbung an der den Ringen abgewandten Seite des Grundteils vorgesehen. Bei Ausführungsformen, die kein Grundteil aufweisen, beispielsweise bei Baugruppen, die über Vernietungen miteinander verbunden sind, kann die Schneide auch an dem von der Kupplungsscheibe am weitesten entfernten Ring (im Folgenden „letzter Ring" genannt) vorgesehen sein.

Das Grundteil kann bei der erfindungsgemäßen Anpressplatte über eine Tangentialblattfeder mit dem Gehäuse verbunden sein.

Die Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt, wird weiterhin durch eine Kupplung, insbesondere Reibungskupplung für Kraftfahrzeuge gelöst, die mindestens eine Kupplungsscheibe zwischen einem Schwungrad und einer Anpressplatte in einem Gehäuse aufweist, wobei die Anpressplatte erfindungsgemäß ausgeführt ist.

Die Erfindung wird nun anhand einiger Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
1: eine schematische Schnittansicht einer Kupplung mit einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anpressplatte nach dem ersten Aspekt der Erfindung;
2a: eine schematische Schnittansicht der Anpressplatte nach 1;
2b: eine schematische Schnittansicht der in 2a dargestellten Anpressplatte unter Belastung sowie den Temperaturverlauf über die Dicke der Anpressplatte;
2c: eine Draufsicht auf einen Teil der Anpressplatte nach 2a;
3: eine schematische Schnittansicht einer Kupplung mit einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anpressplatte nach dem zweiten Aspekt der Erfindung;
4a: eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform der Anpressplatte nach dem zweiten Aspekt der Erfindung sowie die Drehgeschwindigkeit der einzelnen Ringe; und
4b: eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform der Anpressplatte nach dem zweiten Aspekt der Erfindung sowie die Drehgeschwindigkeit der einzelnen Ringe.
In allen Zeichnungen haben gleiche Bezugszeichen die gleiche Bedeutung und werden daher gegebenenfalls nur einmal erläutert.
1 zeigt eine erfindungsgemäße Kupplung bestehend aus einem Schwungrad 3, einem Gehäuse 2, einer Membranfeder 5, einer Kupplungsscheibe 4 und einer Anpressplatte 1. Die Kupplungsscheibe 4 verfügt über wenigstens einen Reibbelag 41. Die Anpressplatte 1 ist über wenigstens eine Tangentialblattfeder 6 mit dem Gehäuse 2 verbunden.
In 2a ist die Anpressplatte 1 aus 1 genauer gezeigt, die aus einzelnen Ringen 11 zusammengesetzt ist. Die Ringe 11 können aus Blechmaterial hergestellt sein. Diese Ringe 11 berühren sich axial mit ihren Stirnflächen und sind vorzugsweise in axialer Richtung völlig eben, vorzugsweise geschliffen. Sie besitzen radial innen eine Verzahnung 112, die in Aussparungen 126 eines Grundteils 12 der Anpressplatte 1 eingreift. Die Verzahnung 112 verhindert, dass sich einer oder alle Ringe 11 gegenüber dem Abschlussblech 127 des Grundteils 12 verdrehen können. Die Stege 122 des Grundteils 12 sind in ihrem Endbereich umgebogen, so dass sie die Ringe 11 axial auf dem Abschlussblech 127 positionieren. Im radial äußeren Bereich des Abschlussbleches 127 befinden sich Laschen 121, an denen beispielsweise über Vernietungen 61 die Tangentialblattfedern 6 befestigt sind, die das Moment in das Gehäuse 2 weiterleiten. Zumindest ein Teil der Oberfläche des ersten Rings 11, stellt die Reibfläche 111 für den auf der Kupplungsscheibe 4 aufgebrachten Belag 41 dar.
Günstigerweise hat das Abschlussblech 127 eine Auswölbung 123, die die Schneide zur Auflage der Membranfeder 5 darstellt.
Kommt es nun durch den Reibvorgang zwischen der Kupplungsscheibe 4 und dem ersten Ring 11 zu einem Wärmestrom dQ/dt und zu einer Erwärmung der Anpressplatte 1, so vergrößern sich durch die Wärmedehnung des Materials Innen- und Außendurchmesser der Ringe 11. Der Grad der Ausdehnung hängt ab von der lokalen Temperatur, die an der Reibfläche höher ist als an der der Membranfeder 5 zugewandten Seite. Dieser Zustand ist in 2b in einem Diagramm wiedergegeben, bei dem die Temperatur über die Dicke der Anpressplatte 1 gezeigt ist. Der Ring 11, der die Reibfläche 111 umfasst, wird sich somit stärker ausdehnen als die folgenden Ringe 11. Diese unterschiedliche Ausdehnung ist in 2b gezeigt. Erst bei einem Temperaturausgleich in der Anpressplatte 1, der je nach Anfahrvorgang nach 5 bis 10 Sekunden als abgeschlossen gelten kann, haben alle Bauteile eine gleichmäßige Ausdehnung erreicht.
Dieser Effekt stellt sich bei herkömmlichen Anpressplatten im Vollmaterial ebenfalls ein. Da hier die Materialbereiche fest miteinander verbunden sind und Schubspannungen entstehen können, entstehen thermisch induzierte Eigenspannungen, auf die die Anpressplatte mit Schirmung reagiert. Im Gegensatz zu einer einteiligen Anpressplatte können sich bei der erfindungsgemäßen Gestaltung jedoch die unterschiedlich erwärmten Bereiche individuell ausdehnen, womit thermische Verspannungen weitgehend vermieden werden.
Idealerweise besteht die Anpressplatte aus vielen möglichst dünnen Blechen, beispielsweise Stahlblechen, mit hoher Wärmeleitfähigkeit (und hoher Wärmekapazität). Durch die Vielzahl einzelner Bleche fällt trotz dem unter realen Bedingungen unvermeidbaren Schirmen der einzelnen Bleche die Gesamtschirmung geringer aus als bei einer massiven Platte.
Um die Wärmeleitfähigkeit, die an Kontaktstellen zweier Körper durch nicht idealen vollflächigen Kontakt niedriger ist als im Vollmaterial, zu erhöhen, ist es möglich, zwischen den einzelnen Blechen beispielsweise eine Wärmeleitpaste aufzubringen, die die Verschiebung der Ringe nicht hemmen würde.
Die Verzahnungen, die an der Innenseite der Ringe zur Fixierung an dem Grundteil vorgesehen sein können, können auch durch andere Verbindungsmechanismen ersetzt werden. So ist es, wie oben erwähnt, möglich, Vernietungen in Langlöchern zu verwenden, die eine radiale Bewegung der Bleche zulassen, ein axiales Entfernen aber verhindern.
Wird die Verzahnung als Verbindungsmechanismus gewählt, so wird die Länge der Zähne so ausgelegt, dass die einzelnen Ringe auch bei starker radialer Ausdehnung nicht aus den Aussparungen oder Nuten austreten und sich dadurch gegen die anderen Ringe verdrehen könnten. Die Anzahl der Zähne ist frei wählbar. Auch die Anzahl der einzusetzenden Ringe kann prinzipiell frei gewählt werden. Allerdings muss der in einer Kupplung zur Verfügung stehende axiale Bauraum berücksichtigt werden.
Die Vorteile der erfindungsgemäßen Anpressplatte sind daher unter anderem, dass die Verbundanpressplatte keine Schubspannungen übertragen kann. Daher verursacht ein Temperaturgradient weniger Schirmung als bei einer kompakten Anpressplatte. Es wird daher eine ungleichmäßige Abnutzung der Anpressplatte und auch die Gefahr des Eintritts eines überhöhten Schlupfzustandes vermieden. Auch Kostenvorteile können mit der erfindungsgemäßen Anpressplatte erzielt werden, da die Bleche nicht oder nur geringfügig spanend bearbeitet werden müssen.
3 zeigt eine Kupplung, bei der die Anpressplatte neben der Reiboberfläche zwei weitere, interne Reibflächen aufweist.
Die Anpressplatte 1 besteht aus Ringen 11, die gegeneinander verdrehbar sind und im Folgenden auch als Reibringe bezeichnet werden. Sie werden radial über ihren Innenradius positioniert, der mit einer Spielpassung auf der Verzahnung 125 des Anpressplattengrundteils 12 anliegt. In dieser Innenverzahnung 125 kämmt ein Zahnrad 13, das wiederum in die Hohlverzahnung 114 des ersten Reibrings 11 eingreift. Dieses Zahnrad 13 ist im zweiten Ring 11 auf einer Achse gelagert. Über den Umfang sind weitere hier nicht dargestellte, Zahnräder verteilt.
Das Anpressplattengrundteil 12 hat motorseitig einen Bund 124, der beim Auskuppeln die Reibscheiben 11 von der Kupplungsscheibe 4 entfernt und somit das völlige Trennen sicherstellt. Das Grundteil 12 ist über Tangentialblattfedern 6 mit dem Gehäuse 2 verbunden.
Die Ringe 11 der Anpressplatte 1 und auch die Kupplungsscheibe 4 sind so gestaltet, dass jeweils Reibbelag und Metall, vorzugsweise Stahlblech, aneinander reiben. Das Blechmaterial der Ringe 11, das Anpressplattengrundteil 12 und die Kupplungsscheibe 4 tragen in der dargestellten Ausführungsform einen Reibbelag 113. Dieser kann auf die Ringe 11 aufgeklebt, aufgenietet oder auf andere Art befestigt ist. Es ist auch denkbar, die Ringe 11 aus nur einem Material (Stahlblech, Gusseisen) zu gestalten, das dann gegen sich selber reibt.
Beim Einkuppeln trifft die Kupplungsscheibe 4 auf den Reibbelag 113 der Anpressplatte 1. Der erste Ring 11 der Anpressplatte 1 wird durch die Relativbewegung der Kupplungsscheibe 4 mit einem Moment belastet. Das Getriebe 114, 13, 125 führt dazu, dass sich nicht nur an der Oberfläche des ersten Reibrings 11, der der Kupplungsscheibe 4 zugewandt ist, sondern auch an den Reibflächen zwischen den Ringen 11 eine Relativgeschwindigkeit einstellt.
Hat der erste Ring 11 gegenüber dem Grundteil 12 die Relativdrehzahl ω₀, so dreht sich der zweite Ring 11 gegenüber dem Grundteil 12 mit halber Relativdrehzahl, ω₀/2.
Daher hat jede Reibfläche innerhalb der Anpressplatte 1 dieselbe Gleitgeschwindigkeit. Das bedeutet, dass die Reibleistung, die gleich dem Produkt aus Moment und Relativdrehzahl ist, sich hier auf verschiedene Reibflächen aufteilt. Die Gleitgeschwindigkeit der Reibfläche zwischen Kupplungsscheibe 4 und erstem Ring 11 der Anpressplatte 1 ist nicht durch das Getriebe definiert. Der Reibwert an dieser Gleitfläche sollte niedriger, zumindest aber nicht höher sein, als diejenige der inneren Reibflächen der Anpressplatte. Ansonsten würde die erste Reibfläche nach dem Einleiten des Reibvorgangs schnell synchronisieren und die Reibarbeit würde zum großen Teil von den inneren Reibflächen übernommen. Konstruktiv lässt sich der unterschiedliche Reibwert beispielsweise dadurch erzeugen, dass der erste Ring der Anpressplatte beispielsweise mit einem metallischen Sinterbelag ausgestattet ist, der erfahrungsgemäß höhere Reibwerte aufweist, als die auf den Anpressplattenringen vorgesehenen organischen Reibbeläge.
4 zeigt zwei Möglichkeiten, wie die Anpressplatte 1 noch weiter in Reibringe 11 unterteilt werden kann. In 4a befinden sich die Zahnräder 13 zwischen den Ringen 11 und dem Grundteil 12. Die Achsen der Zahnräder 13 sind im jeweils folgenden Ring 11 gelagert, so dass die Geschwindigkeit sich von einem Ring zum nächsten halbiert. Bei nur zwei Reibringen 11, wie in 3 gezeigt, ist das optimal. Bei mehr als zwei Reibringen 11 nehmen die Relativgeschwindigkeiten der Reibflächen mit zunehmendem Abstand von der Kupplungsscheibe 4 ab und die Belastung wird ungleichmäßig. Diese Phänomen lässt sich dem Diagramm in 4a entnehmen, in dem die Drehgeschwindigkeit der einzelnen Ringe 11 der Anpressplatte 1 gezeigt ist. Dieser Effekt kann beispielsweise durch unterschiedliche Materialien (das höher belastbare Material wird an der Reibfläche mit höherer Relativgeschwindigkeit verwendet) oder durch unterschiedliche Dicken des Material (dickeres Material an der Fläche höherer Belastung) kompensiert werden.
4b zeigt eine weitere Möglichkeit, die Reibringe 11 mit definierter Gleitgeschwindigkeit reiben zu lassen. Hier greifen die Zahnräder 13 in einen entsprechend gestalteten Bereich der jeweils übernächsten Reibscheibe 11 ein. Der Eingriffsbereich wird durch einen umgebogenen Bereich des Rings 11 an dessen inneren Umfang gebildet. Auf der radial nach außen gerichteten Seite des umgebogenen Bereichs ist eine Verzahnung 125 vorgesehen, die mit Zahnrädern 13 kämmen kann. Durch das Zusammenwirken von einem Ring 11 mit einem übernächsten Ring 11 kann erzielt werden, dass die Relativgeschwindigkeit zwischen den Ringen 11 immer die gleiche ist.
Die definierte Einstellung von Relativgeschwindigkeiten zwischen den Ringen hat zur Folge, dass damit die Reibung auf die verschiedenen Reibflächen verteilt wird und somit eine gleichmäßigere radiale Ausdehnung der Anpressplatte erzielt, das heißt ein Schirmen vermieden werden kann.
Die Anzahl der in der Anpressplatte nach dem zweiten Aspekt der Erfindung einzusetzenden Ringe ist frei wählbar. Abhängig von der Anzahl kann aber die eine oder andere Getriebeart, wie oben beschreiben bevorzugt eingesetzt werden. Auch die Anzahl der über den Umfang der Ringe vorzusehenden Zahnräder ist nicht festgelegt. Allerdings sind mindestens drei Zahnräder zu bevorzugen, um eine über den Umfang gleichmäßige Getriebewirkung zu erzielen.
Die Länge des umgebogenen Teils des Grundteils oder eines der Reibringe, der die Verzahnung 125 trägt, wird vorzugsweise so groß gewählt, dass auch bei Verschleiß beziehungsweise Abnutzung der Reibbeläge die Funktionsfähigkeit des Getriebes gewährleistet werden kann.
Der Vorteil einer Ausgestaltung der Anpressplatte mit mehreren Reibflächen ist, dass die flächenspezifische Reibarbeit und Reibleistung durch die vergrößerte Fläche niedriger sind als bei konventionellen Anpressplatten. Durch die inneren Reibflächen erwärmt sich der Anpressplattenverbund gleichmäßiger als eine einteilige Anpressplatte, was günstig ist, um die Schirmung zu reduzieren.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsform beschränkt. Vielmehr sind beispielsweise auch Kombinationen der einzelnen Ausführungsform möglich. So kann beispielsweise eine Kombination der in 4a und der in 4b gezeigten Ausführungsform verwendet werden.
Mit der erfindungsgemäßen Anpressplatte nach dem ersten und dem zweiten Aspekt der Erfindung kann daher ein Schirmen der Anpressplatte zuverlässig vermieden werden. Die Anpressplatte kann verschiedenen Ansprüchen leicht angepasst werden und sehr flexibel eingesetzt werden. So ist die Anpressplatte beispielsweise nicht auf trocken laufende Kupplungen beschränkt, sondern kann auch bei nasslaufenden Kupplungen vorteilhaft eingesetzt werden.

Anpressplatte

11: Ring
111: Reibfläche
112: Verzahnung
113: Reibbelag
114: Hohlverzahnung
12: Grundteil der Anpressplatte
121: Lasche
122: Steg
123: Auswölbung (Schneide)
124: Bund
125: Verzahnung
126: Aussparung
127: Abschlussblech
13: Zahnrad
: Gehäuse
: Schwungrad
: Kupplungsscheibe
41: Reibbelag der Kupplungsscheibe
: Membranfeder
: Tangentialblattfeder
61: Vernietung
A: Drehachse

Claims

Anpressplatte (1) für eine Reibungskupplung, wobei die Anpressplatte (1) wenigstens einen gegen eine Kupplungsscheibe (4) pressbaren Reibflächenbereich (111) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpressplatte (1) mindestens zwei axial benachbart angeordnete Ringe (11) umfasst, die zueinander eine Relativbewegung in zumindest eine Richtung ausführen können, wobei einer der mindestens zwei Ringe (11) den Reibflächenbereich (111) zum Zusammenwirken mit der Kupplungsscheibe (4) aufweist.
Anpressplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringe (11) so vorgesehen sind, dass diese eine radiale Relativbewegung zueinander ausführen können.
Anpressplatte nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Ringe (11) planparallele Ringe (11) darstellen.
Anpressplatte nach einem der Ansprüche 2 oder 3 dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Ringen (11) Mittel zu Wärmeübertragung vorgesehen sind.
Anpressplatte nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpressplatte (1) weiterhin ein Grundteil (12) umfasst.
Anpressplatte nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundteil (12) ein Abschlussblech (127) umfasst, das im wesentlichen eine Ringform aufweist und an seinem radialen inneren Umfang umgebogen ist.
Anpressplatte nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestes zwei Ringe (11) über Verzahnungen (112) , die an dem radialen inneren Umfang der mindestens zwei Ringe (11) vorgesehen sind, in das Grundteil (12) eingreifen.
Anpressplatte nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der umgebogene Bereich des Grundteils (12) durch Stege (122) gebildet wird.
Anpressplatte nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringe (11) so vorgesehen sind, dass diese eine Relativverdrehung zueinander ausführen können.
Anpressplatte nach einem der Ansprüche 1 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwischen den mindestens zwei Ringen (11) Reibbeläge (113) vorgesehen sind,
Anpressplatte nach einem der Ansprüche 1, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpressplatte (1) ein Getriebe (114, 13, 125) umfasst.
Anpressplatte nach einem der Ansprüche 1 oder 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen mindestens einem Ring (11), dem Grundteil (12) und einem werteren Ring (11) mindestens ein Zahnrad (13) wirkt.
Anpressplatte nach einem der Ansprüche 1 oder 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringe (11) aus zwei Bereichen bestehen, die axial zueinander versetzt sind und einen stufenförmigen Übergang zwischen den Bereichen aufweisen.
Anpressplatte nach Anspruch 13; dadurch gekennzeichnet, dass an dem radial inneren Umfang des äußeren Bereiches eine Hohlverzahnung (114) vorgesehen ist, die mit einem Zahnrad (13), das an dem radial inneren Bereich eines weiteren Rings (11) gelagert ist, kämmt.
Anpressplatte nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnrad (13} in den umgebogenen Bereich des Grundteils (12) eingreift.
Anpressplatte nach einem der Ansprüche 1 oder 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Ring (11) an seinem inneren Umfang umgebogen ist und an der radial nach außen weisenden Seite des umgebogenen Teils eine Verzahnung (125) aufweist, die mit einem Zahnrad, das an einem weiteren Ring (11) gelagert ist, kämmt, wobei zwischen diesen beiden Ringen (11) ein weiterer Ring (11) vorgesehen ist, an dem das Zahnrad (13) gelagert ist.
Anpressplatte nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringe (11) aus unterschiedlichen Materialien hergestellt sind.
Anpressplatte nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Ring (11) aus einem hochbelastbaren Material besteht und die Belastbarkeit der sich an den ersten Ring (11) anschließenden Ringe (11) kontinuierlich abnimmt.
Anpressplatte nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringe (11) unterschiedliche Dicken aufweisen.
Anpressplatte nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Ringe (11) von ersten zum letzten Ring abnimmt.
Anpressplatte nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringe (11) aus einem Material bestehen, das eine hohe Wärmeleitfähigkeit und Wärmekapazität aufweist.
Anpressplatte nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der den Ringen (11) abgewandten Seite des Grundteils (12) eine Schneide (123) vorgesehen ist, die mit einer Membranfeder (5) zusammenwirken kann.
Anpressplatte nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundteil (12) über eine Tangentialblattfeder (6) mit dem Gehäuse (2) verbunden ist.
Kupplung, insbesondere Reibungskupplung für Kraftfahrzeuge, die mindestens eine Kupplungsscheibe (4) zwischen einem Schwungrad (3) und einer Anpressplatte (1) in einem Gehäuse (2) aufweist, wobei die Anpressplatte (1) mindestens zwei Ringe (11) umfasst, die zueinander eine Relativbewegung in zumindest eine Richtung ausführen können, wobei einer der mindestens zwei Ringe (11) einen Reibflächenbereich (111) zum Zusammenwirken mit der Kupplungsscheibe (4) aufweist.
Kupplung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpressplatte (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 23 ausgebildet ist.