DE19634534A1 - Kupplungsscheibe für eine Kraftfahrzeug-Reibungskupplung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kupplungsscheibe für eine Kraftfahrzeug-Reibungskupplung nach der Gattung des Patentanspruches 1.

In der gattungsgemäßen DE 36 08 737 A1 ist eine derartige Kupplungsscheibe beschrieben, bei der das innere Scheibenteil über umfangseitig angeordnete Belagfedern mit den Reibbelagringen verbunden ist. Die einzelnen Segmente der Belagfeder sind zwischen den beiden Reibbelagringen angeordnet. Letztere sind mit der Belagfeder vernietet. Die Belagfeder weist ebene Abschnitte auf, die am Rücken jeweils eines Reibbelagringes anliegen. Im Bereich dieser ebenen Abschnitte sind der Reibbelagring und die Belagfeder durch Nieten miteinander verbunden. Dieser ebene Abschnitt geht in einen abgewinkelten bzw. gewölbten Abschnitt über, an den sich ein weiterer ebener Abschnitt anschließt, der parallel und mit Abstand zum ersten ebenen Abschnitt verläuft. Im Betrieb einer derartigen Kupplungsscheibe ist durch diese Ausbildung der Belagfedern eine definierte, gefederte Bewegung der Reibbelagringe in axialer Richtung möglich. Dabei hat sich gezeigt, daß im Laufe der Lebensdauer der verfügbare Federweg der Belagfeder abnimmt. Untersuchungen haben ergeben, daß diese Reduzierung des Federweges nicht - wie ursprünglich angenommen - im wesentlichen auf einer bleibenden Verformung der Belagfeder oder einer Reduzierung der Federsteifigkeit beruht. Statt dessen hat sich gezeigt daß es an den linienförmigen Übergangsbereichen zwischen dem ebenen Bereich, der am Reibbelag anliegt, und dem daran angrenzenden abgewinkelten bzw. abgeschrägten Bereich zu Abtragungen und/oder Eindrückungen am bzw. in den Reibbelag kommt. Dieses linienförmige Einbetten der Belagfeder in den Reibbelag führt zur Verringerung des Federweges und zur Veränderung der Belagfederkennlinie.

Es sind weiterhin Kupplungsscheiben für Kraftfahrzeug-Reibungskupplungen bekannt, bei denen die Reibbeläge nicht direkt mit einer Belagfeder oder dem mittleren Scheibenteil vernietet sind, sondern auf einen mit dem Scheibenteil verbundenen Belagträger aufgeklebt sind. Diese Belagträger-Kupplungsscheiben sind jedoch aufgrund des aufwendigen Klebevorganges sehr teuer. Insbesondere bei Kraftfahrzeugen mit hohen Motorleistungen und hohen Antriebsmomenten steigen die Anforderungen an die Verbindung zwischen Reibbelag und Scheibenteil, so daß hier durch eine Klebung nicht immer ausreichende Festigkeiten und Sicherheiten zu erreichen sind.

Es ist demgegenüber die Aufgabe der Erfindung, eine Kupplungsscheibe mit Belagfederung und genieteten Reibbelagringen dahingehend zu verbessern, daß eine Verringerung des Federweges über die Lebensdauer der Kupplungsscheibe verhindert wird. Darüber hinaus soll eine derartige Kupplungsscheibe einfach und prozeßsicher und damit kostengünstig herstellbar sein, und dennoch für hohe Motorleistungen und Antriebsmomente geeignet sein.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruches gelöst. Wird im Übergangsbereich vom gewölbten bzw. abgewinkelten Bereich in den ersten ebenen Abschnitt der Belagfeder und dem daran anliegenden Reibbelagring ein flächiges Stützelement angeordnet, wird die für die Lebensdauer bzw. die Verringerung des Federweges maßgebliche linienförmige Berührung mit hoher Flächenpressung auf die Materialpaarung zwischen Belagfeder und Stützelement verlagert. Zwischen dem Stützelement und dem Reibbelagring ergibt sich keine linienförmige Berührung mehr, so daß die Flächenpressung deutlich verringert wird. Ein Eindrücken der Belagfeder bzw. ein Abtragen von Material des Reibbelagringes wird damit wirksam vermieden. Der Reibbelagring und die Belagfeder können dabei weiterhin miteinander vernietet werden, so daß eine kostengünstige, prozeßsicher und damit preisgünstig herzustellende Kupplungsscheibe gebildet wird, die für hohe Motorleistungen und Antriebsmomente geeignet ist. Dadurch daß die zwischen Belagfeder und Reibbelagring angeordneten Stützelemente nur partiell über den Umfang verteilt angeordnet werden müssen, ergibt sich gegenüber einer herkömmlichen Kupplungsscheibe eine nur geringförmige Erhöhung der Masse.

Diese Stützelemente können als Einzelelemente partiell im jeweiligen Übergangsbereich, d. h. im Bereich der ansonsten linienförmigen Berührung, über den Umfang verteilt angeordnet werden. Damit ergibt sich eine minimale Zunahme der Masse bzw. des Kupplungsscheibengewichtes.

Es ist darüber hinaus fertigungstechnisch günstig, wenn die partiell angeordneten Stützelemente über einen innen oder außen angebrachten Ring miteinander verbunden werden. Die Breite dieses Ringes ist dabei deutlich geringer als die Breite des Reibbelagringes.

Derartige Belagfedern sind im wesentlichen in zwei verschiedenen Ausführungsformen bekannt, die sich durch die Längserstreckung der ebenen Bereiche bzw. der Übergangsbereiche unterscheiden. Zum einen werden derartige Belagfedern so ausgebildet, daß die ebenen Bereiche und die abgewinkelten bzw. abgeschrägten Bereiche konzentrisch zueinander angeordnet sind. Demzufolge ergibt sich im Zusammenwirken mit dem Reibbelagring bzw. dem Stützelement eine kreisförmige Linienberührung. Daran angepaßt kann das Stützelement auf vorteilhafte Weise als schmaler Ring ausgebildet werden. Bei der zweiten Ausführungsform der Belagfedern verläuft die Längserstreckung der ebenen Bereiche bzw. der Übergangsbereiche zumindest annähernd radial zur Kupplungsscheibe. Demzufolge kann auf besonders vorteilhafte Weise das jeweilige Stützelement als schmaler, ebenfalls annähernd radial verlaufender Stützstreifen ausgebildet sein.

Die Anordnung von Stützelementen zwischen Belagfeder und Reibbelagring ist geeignet für Kupplungsscheiben, die mit einer oder zwei Belagfedern ausgebildet sind, die jeweils einen innenliegenden Ring mit radial davon abstehenden Federsegmenten aufweisen. Es ist ebenfalls möglich, die einzelne Belagfeder bzw. die beiden Belagfedern in gleichmäßig über den Umfang verteilte Einzelsegmente aufzuteilen, die jeweils separat am Scheibenteil befestigt sind.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der nachfolgenden Beschreibung und Zeichnung näher erläutert. Letztere zeigt in

Fig. 1 eine nur teilweise dargestellte erfindungsgemäße Kupplungsscheibe,

Fig. 2 einen Schnitt durch diese Kupplungsscheibe entlang der Linie II-II,

Fig. 3 einen entsprechenden Schnitt durch eine abgewandelte Kupplungsscheibe und

Fig. 4 eine Ansicht eines Einzelsegmentes der Belagfeder.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Kupplungsscheibe besteht aus einem Scheibenteil 1 mit einer Nabe 2, an deren Außenumfang Einzelsegmente 3, 4 zweier Belagfedern 5, 6 befestigt sind. Diese Einzelsegmente 3, 4 der Belagfeder 5, 6 haben jeweils einen inneren Abschnitt 7, der am Scheibenteil 1 befestigt ist. Der radial äußere Abschnitt 8 ist jeweils zwischen zwei Reibbelagringen 9, 10 angeordnet. Der Reibbelagring 9 ist bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel mit den Einzelsegmenten 3 der Belagfeder 5 verbunden, während der Reibbelagring 10 mit den Einzelsegmenten 4 der Belagfeder 6 verbunden ist. Zur Verbindung der Reibbelagringe 9, 10 mit den jeweiligen Einzelsegmenten 3, 4 dienen Nieten 11, 12, die umlaufend abwechselnd jeweils einen der Reibbeläge 9 bzw. 10 mit den zugeordneten Einzelsegmenten 3 bzw. 4 der Belagfedern 5 bzw. 6 verbindet.

In Fig. 4 ist ein Einzelsegment beispielhaft näher dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel sind alle Einzelsegmente 3, 4 der beiden Belagfedern 5, 6 gleich ausgebildet. Jedes der Einzelsegmente 3, 4 hat im Bereich seines äußeren Abschnittes 8 einen mittleren Abschnitt 13, mit dem die gegenüberliegenden Einzelsegmente 3 bzw. 4 aneinander anliegen. Von diesem mittleren Abschnitt gehen zwei gegenüberliegende abgewinkelte Abschnitte 14, 15 aus, die in jeweils einen ebenen Abschnitt 16, 17 übergehen. Die beiden ebenen Abschnitte 16, 17 verlaufen parallel zum mittleren Abschnitt 13. Beide ebenen Abschnitte 16 und 17 weisen jeweils eine Bohrung 18, 19 auf, die zur Aufnahme bzw. Durchführung der Nieten 11 bzw. 12 dienen. Die Bohrungen 18 bzw. 19 sind in ihrem Bohrungsdurchmesser so festgelegt, daß in einem Fall über eine der Nieten 11 bzw. 12 eine feste Verbindung mit dem angrenzenden Reibbelag 9 bzw. 10 erfolgt. Im anderen Fall ist der Durchmesser der Bohrung 18 bzw. 19 so ausgelegt, daß sich die zur Befestigung des gegenüberliegenden Reibbelag dienende Niete 12 bzw. 11 frei axial bewegen kann.

Der Übergangsbereich 20 bzw. 21 von den ebenen Abschnitten 16 bzw. 17 in den abgewinkelten Abschnitt 14 bzw. 15 ist als Biegelinie ausgebildet.

Zwischen den ebenen Abschnitten 16 und 17 der Einzelsegmente und dem direkt angrenzenden Reibbelagring 9 bzw. 10 sind Stützelemente 22 angeordnet. Diese Stützelemente 22 sind in diesem Ausführungsbeispiel als flächige, rechteckige Fortsätze ausgebildet, die von einem inneren Ring 23 ausgehen, dessen Innendurchmesser etwa dem Innendurchmesser der Reibbelagringe entspricht. Der Außendurchmesser des inneren Ringes 23 ist kleiner als der innere Durchmesser des Nietkreises. Der Ring 23 mit den Stützelementen 22 ist in diesem Ausführungsbeispiel in den Rücken 24, 25 des jeweiligen Reibbelagringes 9, 10 eingebettet, so daß die der jeweiligen Belagfeder 5, 6 zugewandte Seite des Reibbelagringes und des Stützelementes bündig abschließen und eine ebene Fläche bilden. Die Einbettung der Stützelemente 22 bzw. des Ringes 23 kann beispielsweise durch Einpressen erfolgen. Es ist jedoch auch ohne weiteres möglich, vor dem Zusammenbau entsprechende Vertiefungen im Reibbelagring vorzunehmen. Im Gegensatz zum hier dargestellten Ausführungsbeispiel können die Stützelemente 22 bzw. der Ring 23 jedoch auch auf die ebene Oberfläche der Rücken 24 bzw. 25 aufgelegt sein. Die Stützelemente 22 sind mit Bohrungen 26, 27 versehen, die so bemessen sind, daß der Durchmesser der Bohrung 26 im Zusammenwirken mit der jeweiligen Niete 11, 12 eine feste Verbindung von Reibbelag 9, 10, Stützelement 22 und Belagfeder 5 bzw. 6 ermöglicht. Die Bohrung 27 weist einen größeren Durchmesser auf, so daß keine feste Verbindung zwischen dem Stützelement 22, dem angrenzenden Reibbelagring und der Belagfeder erfolgt. Die Bohrungen 26 und 27 sind in diesem Ausführungsbeispiel umlaufend abwechselnd angeordnet. Die beiden Reibbelagringe 9, 10 mit den zugehörigen Stützelementen 22 und Ringen 23 sind dabei im Zusammenbau so angeordnet, daß sich jeweils eine Bohrung 26 und eine Bohrung 27 der beiden Reibbelagringe bzw. Stützelemente gegenüberliegen.

Die Stützelemente 22 sind so ausgebildet, daß die Belagfedern 5, 6 bzw. die Einzelsegmente 3, 4 im Bereich der Biegelinien (Übergangsbereiche 20, 21) am Stützelement 22 anliegen. Bei axialer Belastung der Kupplungsscheibe werden die Einzelsegmente 3, 4 so verformt, daß die einander gegenüberliegenden ebenen Abschnitte 16 und 17 der Einzelsegmente 3, 4 aufeinanderliegen, so daß die abgewinkelten Abschnitte 14 und 15 eine annähernd ebene Ausrichtung (parallel zum Rücken 24, 25) erfahren. Dabei tritt im Bereich der Biegelinien 21, 22 eine erhöhte Flächenpressung auf, die durch die Abstützung der Belagfeder am Stützelement 22 großflächig in den Reibbelagring übergeht. Bei der Durchbiegung der Einzelsegmente bzw. der Belagfeder erstreckt sich der Bereich erhöhter Flächenpressungen auf einen schmalen Streifen im Bereich der jeweiligen Biegelinie 20, 21. Das Stützelement 22 ist so bemessen, daß dieser schmale Streifen erhöhter Flächenpressung jeweils in dem durch das Stützelement 22 abgedeckten Bereich liegt.

In Fig. 3 ist eine abgewandelte Kupplungsscheibe dargestellt, bei der zwischen den Reibbelagringen 9, 10 nur eine Belagfeder 28 angeordnet ist, die ebenfalls aus Einzelsegmenten 29 hergestellt ist. Auch in diesem Ausführungsbeispiel kann die Belagfeder abweichend davon einstückig ausgebildet sein. Die Belagfeder 28 hat ebenfalls einen mittleren Abschnitt 29, von dem zwei gegenüberliegende, gegensinnig abgewinkelte Abschnitte 30, 31 ausgehen. Diese gehen in jeweils einen ebenen Abschnitt 32, 33 über. Der ebene Abschnitt 32 dient dabei zur Befestigung des Reibbelagringes 9, der andere ebene Abschnitt 33 dient zur Befestigung des Reibbelagringes 10. Die Reibbelagringe 9, 10 sind jeweils unter Zwischenlage eines Stützelementes 22 mittels Nieten 33 an der Belagfeder 28 befestigt. Die Stützelemente 22 sind wiederum so ausgebildet, daß sich die Belagfeder 28 im Bereich der Biegelinien 35, 36 am jeweils angrenzenden Stützelement 22 abstützt.

Im Gegensatz zu den hier dargestellten Ausführungsbeispielen der Belagfedern können diese auch so ausgebildet sein, daß die Biegelinien bzw. die Übergangsbereiche kreisförmig bzw. ringförmig verlaufen. Entsprechend werden dann die Stützelemente 22 kreisringförmig ausgebildet, so daß die Biegelinie selbst und die radial unmittelbar angrenzenden Bereiche durch die Stützelemente abgedeckt werden.

Die Stützelemente 22 sind jeweils so ausgebildet, daß ihre Druckfestigkeit bzw. ihre Härte größer ist als die der Reibbelagringe. Die Stützelemente 22 können beispielsweise aus dem gleichen Material wie die Belagfedern hergestellt sein. Die Stützelemente 22 können dabei weiterhin als ausgestanzte Blechstreifen ausgebildet sein. Bei der einstückigen Ausbildung der Stützelemente 22 mit dem verbindenden Ring 23 kann dieses Bauteil ebenfalls als Stanzblech ausgebildet sein.

Es ist im Gegensatz zu den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen auch möglich, die Stützelemente 22 in Form partieller oder flächiger Beschichtungen der Rückseite der Reibbelagringe vorzunehmen. Diese partiellen oder flächigen Beschichtungen sind so ausgebildet, daß zumindest im Bereich der anliegenden Biegelinien bzw. der Übergangsbereiche von den angrenzenden ebenen Abschnitten in die abgewinkelten bzw. gewölbten Abschnitte eine Schicht größerer Härte angeordnet ist. Die Beschichtung der Reibbelagringe kann dabei beispielsweise durch Aufsintern, Aufdampfen, Aufspritzen oder andere bekannte Verfahren zur Beschichtung erfolgen. Maßgeblich dabei ist es, daß das Beschichtungsmaterial aufgrund seiner Härte und inneren Verbindung geeignet ist, die linienförmige Berührung der Belagfeder flächig auf den Reibbelagring zu übertragen. Weiterhin ist dabei maßgeblich, daß die so beschichteten Reibbelagringe im Gegensatz zu den bekannten geklebten Reibbelagringen mit den Belagfedern vernietet sind, um einerseits eine kostengünstige Fertigung und andererseits hohe Festigkeiten und ausreichende Dauerhaltbarkeit zu erreichen.

Claims (12)

1. Kupplungsscheibe für eine Kraftfahrzeug-Reibungskupplung mit einem Scheibenteil (1), das an seinem Außenumfang wenigstens eine axial federnde Belagfeder (5, 6, 28) aufweist, deren radial äußerer, federnder Abschnitt (8) zwischen zwei Reibbelagringen (9, 10) angeordnet ist, von denen mindestens einer mit der Belagfeder vernietet ist, die einen ersten ebenen Bereich (16, 17, 32, 33), der an dem/einem daran befestigten Reibbelagring anliegt, einen zweiten parallel dazu verlaufenden ebenen Abschnitt (13, 29) und einen dazwischen liegenden gewölbten bzw. abgewinkelten Abschnitt (14, 15, 30, 31) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß im Übergangsbereich (20, 21, 35, 36) vom gewölbten bzw. abgewinkelten Bereich in den ersten Abschnitt zwischen der Belagfeder und dem anliegenden Reibbelagring ein flächiges Stützelement (22, 23) angeordnet ist.

2. Kupplungsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an einer Belagfeder (28) beide Reibbelagringe (9, 10) mit Abstand zueinander befestigt sind, wobei die Belagfeder mindestens zwei beabstandete ebene Abschnitte (32, 33) aufweist, an denen der jeweilige Reibbelagring befestigt ist, und mindestens einen dazwischen liegenden gewölbten bzw. abgewinkelten Bereich (30, 31) aufweist.

3. Kupplungsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß je Reibbelagring (9, 10) mindestens eine Belagfeder (5, 6) vorgesehen ist.

4. Kupplungsscheibe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Belagfeder (5, 6, 28) in eine Vielzahl über den Umfang verteilte, gleichartige Belagfedersegmente (3, 4) aufgeteilt ist.

5. Kupplungsscheibe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergangsbereich/die Übergangsbereiche (20, 21, 35, 36) sich zumindest annähernd in radialer Richtung erstrecken.

6. Kupplungsscheibe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergangsbereich/die Übergangsbereiche zumindest annähernd kreisförmig ausgebildet sind, so daß die einzelnen Abschnitte konzentrisch zueinander verlaufen.

7. Kupplungsscheibe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützelement (22, 23) ein ringförmiges Grundelement (23) aufweist, von dem die Übergangsbereiche (20, 21, 35, 36) abdeckende radiale Fortsätze (22) ausgehen.

8. Kupplungsscheibe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützelement als Stützring (23) ausgebildet ist, dessen Breite deutlich geringer ist als die Breite des Reibbelagringes.

9. Kupplungsscheibe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Stützelementen (22) vorgesehen ist, die streifenförmig ausgebildet sind und über den Umfang des Reibbelagringes verteilt angeordnet sind.

10. Kupplungsscheibe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützelement/die Stützelemente (22, 23) am Reibbelagring (9, 10) und der Belagfeder (5, 6, 28) befestigt ist/sind.

11. Kupplungsscheibe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützelement/die Stützelemente (22, 23) in den Rücken (24, 25) des Reibbelagringes (9, 10) eingebettet ist/sind.

12. Kupplungsscheibe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützelement als Beschichtung auf den Rücken (24, 25) des Reibbelagringes (9, 10) aufgebracht ist, wobei die Härte des Beschichtungsmaterials größer ist als die des Reibbelagmaterials.