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Die
Erfindung betrifft eine Reibungskupplung, insbesondere zur Drehmomentübertragung
in einem Kraftfahrzeug mit einer Druckplatte, die drehfest, jedoch
axial begrenzt verlagerbar mit einem Gehäuse verbunden ist, wobei zwischen
Gehäuse
und Druckplatte wenigstens eine Anpreßfeder wirksam ist, die die
Druckplatte in Richtung einer zwischen dieser und einer Gegendruckplatte,
wie z.B. einem Schwungrad, einklemmbare Kupplungsscheibe beaufschlagt,
die Reibungskupplung Betätigungsmittel zum
Ein- und Ausrücken besitzt
sowie eine den Verschleiß der
Reibbeläge
der Kupplungsscheibe durch eine axiale Nachstellung der Druckplatte
kompensierende Nachstellvorkehrung aufweist, wobei eine der die
Schwenklagerung bildenden Schwenkauflagen als Sensorfeder für die Nachstellvorkehrung
ausgebildet ist.
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Derartige
Reibungskupplungen sind beispielsweise durch die
DE 42 39 289 A1 und die
DE 42 39 291 A1 vorgeschlagen
worden. Es sind also sowohl Reibungskupplungen bekannt, bei denen
die Nachstellvorkehrung zwischen dem Gehäuse und der als Tellerfeder
ausgebildeten Anpreßfeder
vorgesehen ist als auch solche, bei denen die Nachstellvorkehrung
im Kraftfluß zwischen
der Reibfläche
der Druckplatte bzw. Druckscheibe und der Anpreßfeder angeordnet ist. Bezüglich der
Ausgestaltung, der Funktionsweise und der Anordnung derartiger Nachstellvorkehrungen
innerhalb einer Reibungskupplung wird daher auf die beiden vorerwähnten Schriften verwiesen,
deren Offenbarungsinhalt als in die vorliegende Anmeldung integriert
zu betrachten ist.
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Der
vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, derartige Reibungskupplungen
bezüglich der
Funktion zu optimieren. Insbesondere soll durch die Erfindung das
Schwingungs- und Geräuschverhalten
verbessert und dadurch der Antriebskomfort eines mit einer derartigen
Reibungskupplung ausgerüsteten
Fahrzeuges gesteigert werden. Weiterhin soll eine ungewollte Nachstellung
innerhalb der Nachstellvorkehrung in besonders einfacher und kostengünstiger
Weise verhindert werden.
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Gemäß der Erfindung
wird dies bei Reibungskupplungen der eingangs beschriebenen Art durch
eine Dämpfungseinrichtung
für die
Druckplatte erzielt, die ein Zwischenblech mit zungenartigen Bereichen
umfasst, die an zumindest einem Kontaktbereich der Druckplatte anliegen,
wobei das Zwischenblech zwischen Sensorfeder und Tellerfeder eingespannt
ist.
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Durch
die erfindungsgemäße Maßnahme kann
gewährleistet
werden, dass die Druckplatte nicht zu hochfrequenten Schwingungen
angeregt wird, wodurch eine Anregung des Kupplungsgehäuses bzw.
des gesamten Antriebsstranges zuverlässig vermieden werden kann.
Die Anregung der Druckplatte bei Reibungskupplungen nach dem Stand
der Technik bzw. die diese bewirkenden – Vibrationen können insbesondere
durch Axialschwingungen und Biegeschwingungen der Kurbelwelle der
Brennkraftmaschine, welche auf die Kupplung zumindest teilweise übertragen
werden, erzeugt werden. Weiterhin wirken auf die einzelnen Bauteile
Kräfte
ein, die infolge der Masse dieser Bauteile und der auf diese übertragenen
Drehschwingungen bzw. – beschleunigungen
entstehen. Derartige Drehschwingungen werden durch Lastwchselstöße und durch
die Brennkraftmaschine erzeugt.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen dargelegt.
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Bei
einer Reibungskupplung nach der Erfindung, kann es sich als zweckmäßig erweisen,
wenn die Anpreßfeder
durch eine Tellerfeder gebildet ist, wobei es wiederum von Vorteil
sein kann, wenn die Betätigungsmittel
zum Ein- und Ausrücken
der Reibungskupplung durch die Tellerfederzungen gebildet sind.
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In
vorteilhafter Weise kann die Erfindung Anwendung finden bei einer
sogenannten "gedrückten" Reibungskupplung,
bei der die Tellerfeder in ihrem radial äußeren Bereich die Druckplatte
beaufschlagt und in einem radial weiter innen liegenden Bereich mittels
einer Schwenklagerung mit dem Gehäuse verbunden ist.
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Beispielsweise
zur Vermeidung von Verschleiß kann
es zweckmäßig sein,
das Zwischenblech in Umfangsrichtung gegen Verdrehen zu sichern,
z.B. über
von ihm gebildete Nasen, die in Fenster der Tellerfeder eingreifen
können.
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Für die Funktion
einer Reibungskupplung nach der Erfindung kann es vorteilhaft sein,
wenn die radiale Vorspannung zwischen 200 und 2000 N, insbesondere
zwischen 400 und 1000 N beträgt.
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Weiterhin
ist es besonders zweckmäßig, die zungenartigen
Bereiche bzw. die Zungen in Axialrichtung steif auszuführen, wobei
es von Vorteil sein kann, wenn die Steifigkeit größer als
500 N/mm ist.
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Hierzu
kann es vorteilhaft sein, wenn das Zwischenblech zur axialen Versteifung
tellerfederartig und/oder topfartig ausgebildet ist.
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Es
kann vorteilhaft sein, beispielsweise hinsichtlich der Kosten, wenn
bei einer erfindungsgemäßen Reibungskupplung der zumindest eine Kontaktbereich
an der Druckplatte im Rohzustand belassen ist.
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Bei
anderen Anwendungsfällen
kann es von Vorteil sein, wenn dieser zumindest eine Kontaktbereich
an der Druckplatte bearbeitet ist, beispielsweise mittels einer
Drehoperation hergestellt wird, da sich damit z.B. engere Toleranzen
einhalten lassen.
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Allgemein
kann es bei einer Reibungskupplung nach der Erfindung von Vorteil
sein, wenn zur Verbindung von Gehäuse und Druckplatte Blattfedern
vorgesehen sind, die wiederum geeignet sein können, eine Axialkraft zu erzeugen,
die die Druckplatte im Sinne des Ausrückens der Reibungskupplung
beaufschlagt.
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Von
besonderem Vorteil kann es bei einer derartigen Reibungskupplung
sein, wenn die durch die Blattfedern aufgebrachte Axialkraft zumindest
im wesentlichen um die durch die Dämpfungseinrichtung erzeugte
Reibkraft erhöht
ist, so dass die Lüftfunktion
der Reibungskupplung sichergestellt ist.
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Eine
weitere Variante kann Abhubbügel
vorsehen, die die Ausrückbewegung
der Druckplatte zumindest unterstützen, wobei es zweckmäßig sein kann,
die Abhubbügel
unmittelbar an der Tellerfeder angreifen zu lassen.
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Allgemein
kann es von Vorteil sein, wenn der Beaufschlagungsbereich für die Tellerfeder
an der Druckplatte durch ein separates ringartiges Bauteil gebildet
ist, beispielsweise aus einem offenen oder geschlossenen Drahtring,
der andere Materialeigenschaften – z.B. größere Härte – aufweisen kann als die Druckplatte.
Für das
ringartige Bauteil können
jedoch auch andere Werkstoffe als Draht, beispielsweise wärmeisolierende
Materialien, Verwendung finden.
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Von
besonderem Vorteil für
eine erfindungsgemäße Reibungskupplung
kann es sein, wenn die Reibkraft der Druckplattendämpfungseinrichtung
gegen die Haupttellerfeder abgestützt wird.
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Anhand
der 1 bis 3 sei die Erfindung näher erläutert, wobei
die beanspruchte konstruktive Ausbildung nur in 3 gezeigt
ist.
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Dabei
zeigt:
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1 einen
Schnitt durch eine Reibungskupplung,
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2 eine
Ansicht gemäß dem Pfeil
II der 1, jedoch ohne die Druckscheibe und die Tellerfeder,
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3 eine
Ausgestaltung einer Reibungskupplung mit Druckscheibendämpfung gemäß der Erfindung.
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Die
in den 1 und 2 dargestellte Reibungskupplung 1 besitzt
ein Gehäuse 2 und
eine mit diesem drehfest verbundene, jedoch axial begrenzt verlagerbare
Druckscheibe 3. Axial zwischen der Druckscheibe 3 und
dem Deckel 2 ist eine Anpreßtellerfeder 4 verspannt,
die um eine vom Gehäuse 2 getragene
ringartige Schwenklagerung 5 verschwenkbar ist und die
Druckscheibe 3 in Richtung einer über Schrauben mit dem Gehäuse 2 fest
verbundenen Gegendruckplatte 6, wie zum Beispiel einem Schwungrad,
beaufschlagt, wodurch die Reibbeläge 7 der Kupplungsscheibe 8 zwischen
den Reibflächen der
Druckscheibe 3 und der Gegendruckplatte 6 eingespannt
werden.
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Die
Druckscheibe 3 ist mit dem Gehäuse 2 über in Umfangsrichtung
bzw. tangential gerichtete Blattfedern 9 drehfest verbunden.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
besitzt die Kupplungsscheibe 8 sogenannte Belagfedersegmente 10,
die einen progressiven Drehmomentaufbau beim Einrücken der
Reibungskupplung 1 gewährleisten,
indem sie über
eine begrenzte axiale Verlagerung der beiden Reibbeläge 7 in
Richtung aufeinander zu einen progressiven Anstieg der auf die Reibbeläge 7 einwirkenden
Axialkräfte
ermöglichen.
Es könnte
jedoch auch eine Kupplungsscheibe verwendet werden, bei der die
Reibbeläge 7 axial
praktisch starr auf eine Trägerscheibe
aufgebracht wären.
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Bei
dem dargestellten Ausführungsbeispiel besitzt
die Tellerfeder 4 einen die Anpreßkraft aufbringenden ringförmigen Grundkörper 4a,
von dem radial nach innen hin verlaufende Betätigungszungen 4b ausgehen.
Die Tellerfeder 4 ist dabei derart eingebaut, dass sie
mit radial weiter außen
liegenden Bereichen die Druckscheibe 3 beaufschlagt und
mit radial weiter innen liegenden Bereichen um die Schwenklagerung 5 kippbar
ist.
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Die
Schwenklagerung 5 umfaßt
zwei Schwenkauflagen 11, 12, zwischen denen die
Tellerfeder 4 axial gehaltert bzw. eingespannt ist. Die
auf der Druckscheibe 3 zugewandten Seite der Tellerfeder 4 vorgesehene
Schwenkauflage 11 ist axial in Richtung des Gehäuses 2 mittels
eines Kraftspeichers 13 kraftbeaufschlagt. Der Kraftspeicher 13 ist durch
eine Tellerfeder bzw. durch ein tellerfederartiges Bauteil 13 gebildet,
das sich mit radial inneren Randbereichen 13a am Gehäuse 2 abstützt und
mit radial weiter außen
liegenden Abschnitten 13c die Schwenkauflage 11 bildet,
wodurch letztere gegen die Betätigungstellerfeder 4 und
somit auch in Richtung des Gehäuses 2 axial
beaufschlagt wird. Die zwischen der Druckscheibe 3 und
der Betätigungstellerfeder 4 vorgesehene
Tellerfeder 13 besitzt einen ringförmigen Grundkörper 13b,
von dessen Außenrand
radial nach außen
verlaufende Zungen 13c ausgehen, die die Schwenkauflage 11 bilden.
Radial innen sind am Grundkörper 13b Ausleger 13d angeformt,
die mit aus dem Gehäuse 2 unmittelbar
herausgeformten Abstützbereichen 14 (2)
zusammenwirken. Zwischen den Abstützbereichen 14 und den
Auslegern 13d des tellerfederartigen Bauteils 13 ist
eine bajonettartige Verbindung bzw. Verriegelung vorhanden, so dass
nachdem das tellerfederartige Bauteil 13 zunächst axial
vorgespannt und dessen radial innere Bereiche 13a bzw.
Ausleger 13d axial über
die Abstützbereiche 14 gebracht
wurden, durch eine entsprechende Verdrehung des tellerfederartigen
Bauteils 13 gegenüber
dem Gehäuse 2 die
Ausleger 13d des Bauteils 13 zur Anlage an den
Abstützbereichen 14 gebracht
werden können.
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Am
Gehäuse 2 sind
zur Drehsicherung der Betätigungstellerfeder 4 axial
sich erstreckende Zentrierungsmittel in Form von Nietelementen 15 befestigt,
die jeweils einen axial sich erstreckenden Schaft besitzen, der
sich axial durch einen zwischen benachbarten Tellerfederzungen 4b vorgesehenen Ausschnitt
erstreckt.
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Das
tellerfederartige Bauteil bzw. die Tellerfeder 13 ist als
Sensorfeder ausgebildet, die über
einen vorbestimmten Arbeitsweg eine zumindest im wesentlichen annähernd konstante
Kraft erzeugt. Sofern die Blattfederelemente 9 zwischen
dem Gehäuse 2 und
der Druckscheibe 3 eine Axialkraft aufbringen, überlagert
sich diese mit der von der Sensorfeder 13 aufgebrachten
Axialkraft. Bei Blattfederelementen 9, die derart in die
Reibungskupplung 1 eingebaut sind, dass sie die Druckscheibe 3 axial
in Richtung des Gehäuses 2 bzw.
der Tellerfeder 4 beaufschlagen, addieren sich die von
den Blattfederelementen 9 und von der Sensorfeder 13 aufgebrachten Axialkräfte, welche
dann eine sogenannte resultierende, auf die Tellerfeder 4 einwirkende
Sensorkraft bilden. Bei Auslegung der Sensorfeder 13 müssen also
stets die sich noch überlagernden
Kräfte
berücksichtigt
werden. Die von den Blattfederelementen 9 aufgebrachte
Axialkraft ist ebenfalls der von der Tellerfeder 4 auf
die Druckscheibe 3 aufgebrachten Kraft überlagert, so dass bei einer
Vorspannung der Blattfederelemente 9 im Sinne eines Abhebens
der Druckscheibe 3 von der Kupplungsscheibe 8,
die von der Druckscheibe 3 auf die Reibbeläge 7 ausgeübte axiale
Einspannkraft, um die von den Blattfederelementen aufgebrachte Kraft
kleiner ist als die von der Tellerfeder 4 auf die Druckscheibe 3 aufgebrachte axiale
Kraft. Die von den Blattfederelementen 9 und der Sensorfeder 13 aufgebrachte
resultierende Sensorkraft fängt
die auf die Zungenspitzen 4c einwirkende Kupplungsausrückkraft
ab, wobei wenigstens bei nicht rotierender Kupplung und zumindest
bei Freigabe der Reibbeläge 7 ein
zumindest annäherndes
Gleichgewicht zwischen der durch die Ausrückkraft auf die Schwenkauflage 11 erzeugten
Kraft und der auf diese Schwenkauflage 11 ausgeübten resultierenden
Sensorkraft herrscht. Unter Ausrückkraft
ist die Kraft zu verstehen, die während der Betätigung der
Reibungskupplung 1 auf die Zungenspitzen 4c bzw.
auf die Ausrückhebel
der Tellerfederkupplung ausgeübt
wird. Diese Ausrückkraft
kann sich, über den
Ausrückweg
im Bereich der Zungenspitzen 4c betrachtet, verändern.
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Die
axial zwischen Tellerfeder 4 und Gehäuse 2 angeordnete
Schwenkauflage 12 ist über
eine Nachstellvorkehrung 16 am Gehäuse 2 abgestützt. Diese
Nachstellvorkehrung 16 gewährleistet, dass bei einer axialen
Verlagerung der Schwenkauflagen 11 und 12 in Richtung
der Druckscheibe 3 bzw. in Richtung der Gegendruckplatte 6 kein
ungewolltes Spiel zwischen der Schwenkauflage 12 und dem
Gehäuse 2 bzw.
zwischen der Schwenkauflage 12 und der Tellerfeder 4 entstehen
kann. Dadurch wird gewährleistet,
dass keine ungewollten Tot- bzw. Leerwege bei der Betätigung der
Reibungskupplung 1 entstehen, wodurch ein optimaler Wirkungsgrad
und dadurch eine einwandfreie Betätigung der Reibungskupplung 1 gegeben
ist. Die axiale Verlagerung der Schwenkauflagen 11 und 12 erfolgt
bei axialem Verschleiß an
den Reibflächen
der Druckscheibe 3 und der Gegendruckplatte 6 sowie
an den Reibbelägen 7.
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Die
Nachstellvorkehrung 16 umfaßt ein federbeaufschlagtes
Nachstellelement in Form eines ringartigen Bauteils 17,
das in Umfangsrichtung sich erstreckende und axial ansteigende Auflauframpen 18 besitzt,
die über
den Umfang des Bauteils 17 verteilt sind. Das Nachstellelement 17 ist
in die Kupplung 1 derart eingebaut, dass die Auflauframpen 18 dem Gehäuseboden 2a zugewandt
sind.
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Bei
dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist
das Nachstellelement 17 aus Kunststoff, wie z.B. aus einem
hitzebeständigen
Thermoplast hergestellt, der zusätzlich
noch faserverstärkt
sein kann. Dadurch läßt sich
das Nachstellelement 17 in einfacher Weise als Spritzteil
herstellen.
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Der
Nachstellring 17 stützt
sich über
seine Auflauframpen 18 an in den Deckelboden 2a eingeprägten Gegenauflauframpen 19 ab.
Die die Gegenauflauframpen 19 bildenden Deckelanprägungen sind
derart ausgebildet, dass diese in Drehrichtung der Kupplung 1 jeweils
eine Luftdurchlaßöffnung 20a bilden.
Durch eine derartige Ausgestaltung wird bei Rotation der Kupplung 1 eine
bessere Kühlung
der die Kupplung 1 bildenden Bauteile, insbesondere des aus
Kunststoff hergestellten Nachstellringes 17, bewirkt. Die
Deckelanprägungen
sind derart ausgebildet, dass sie eine zwangsweise Luftzirkulation
innerhalb des vom Deckel 2 begrenzten Kupplungsbauraumes
bewirken.
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Die
Rampen 18, 19 sind in Umfangsrichtung bezüglich ihrer
Länge und
ihres Aufstellwinkels derart ausgebildet, dass diese zumindest einen
Verdrehwinkel des Nachstellringes 17 gegenüber dem
Gehäuse 2 ermöglichen,
der über
die gesamte Lebensdauer der Reibungskupplung 1 eine Nachstellung des
an den Reibflächen
der Druckscheibe 3 und der Gegendruckplatte 6 sowie
an den Reibbelägen 7 auftretenden
Verschleißes
gewährleistet.
Dieser Nachstellwinkel kann je nach Auslegung der Auflauframpen
in der Größenordnung
zwischen 8 und 60 Grad liegen, vorzugsweise in der Größenordnung
von 10 bis 30 Grad. Der Aufstellwinkel der Rampen 18, 19 kann
im Bereich von 4 bis 12 Grad liegen. Dieser Winkel ist vorzugsweise
derart gewählt,
dass die beim Aufeinanderpressen der Auflauframpen 18 und der
Gegenauflauframpen 19 entstehende Reibung ein Verrutschen
zwischen diesen Rampen 18, 19 verhindert.
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Der
Nachstellring 17 ist in Umfangsrichtung federbelastet,
und zwar in Nachstelldrehrichtung, also in die Richtung, welche
durch Auflaufen der Rampen 18 an den Gegenrampen 19 eine
axiale Verlagerung des Nachstellringes in Richtung Druckscheibe 3,
das bedeutet also in axialer Richtung vom radialen Gehäuseabschnitt 2a weg
bewirkt.
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Wie
in Verbindung mit 2 ersichtlich ist, wird die
Federbelastung des Nachstellringes 17 durch einzelne Schraubenfedern 20 gewährleistet, die
sich in Umfangsrichtung des Deckels 2 erstrecken und zwischen
dem Nachstellring 17 und dem Gehäuse 2 verspannt sind.
Vorzugsweise sind drei derartige Schraubenfedern 20, die,
gleichmäßig über den
Umfang verteilt sind, vorgesehen. Die einzelnen Schraubenfedern 20 sind
auf Laschen 21 aufgenommen bzw. aufgefädelt, welche einstückig ausgebildet sind
mit dem Kupplungsdeckel 2. Die Laschen 21 sind
aus dem Blechmaterial des Deckels 2 durch Bildung einer
z.B. ausgestanzten U-förmigen
Umschneidung herausgeformt. Die Laschen 21 erstrecken sich
in Umfangsrichtung betrachtet bogenförmig oder tangential und sind
vorzugsweise zumindest annähernd
auf gleicher axialer Höhe,
wie die unmittelbar benachbarten Deckelbereiche. Die Breite der
Laschen 21 ist derart bemessen, dass die darauf aufgenommenen
Schraubenfedern 20 sowohl in radialer als auch in axialer
Richtung geführt
sind. Der von den Federn 20 in Nachstellrichtung beaufschlagte Nachstellring 17 besitzt
an seinem Innenumfang radial nach innen weisende Anformungen bzw.
Ausleger 23, die radial innen eine in Achsrichtung gerichtete Gabel
bzw. U-förmige Anformung 24 besitzen.
Die U-förmigen
Anformungen 24 bilden jeweils zwei in Achsrichtung gerichtete
Zinken (1), die eine Federführungslasche 21 beidseits
umgreifen. Hierfür erstrecken
sich die beiden Zinken axial in bzw. durch einen Ausschnitt 22 des
Deckels 2.
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Im
Neuzustand der Reibungskupplung 1 greifen die die Auflauframpen 18 und
Gegenauflauframpen 19 bildenden axialen Erhebungen am weitesten
axial ineinander, das bedeutet, dass der Ring 17 und somit
auch die Schwenklagerung 5 am weitesten in Richtung Deckelboden 2a verlagert
sind.
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Die
Einbaulage des tellerfederartigen Elements 13 in der Reibungskupplung 1 ist
derart gewählt,
dass dieses im Bereich der Schwenklagerung 5 einen axialen
Federweg in Richtung der Reibbeläge 7 durchfahren
kann, der zumindest dem axialen Nachstellweg der Druckscheibe 3 in
Richtung der Gegendruckplatte 6 entspricht, welcher insbesondere
infolge des Reibflächen-
und Reibbelagverschleißes
entsteht. Der zumindest annähernd
lineare Bereich der Kennlinie des tellerfederartigen Elements 13 kann
vorzugsweise eine größere – Länge haben als
der erwähnte
Verschleißweg,
da dadurch auch Einbautoleranzen zumindest teilweise ausgeglichen werden
können.
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Um
eine optimale Funktion der Reibungskupplung 1 bzw. der
einen automatischen Ausgleich des Belagverschleißes gewährleistenden Nachstellvorrichtung 16 sicherzustellen,
ist es sinnvoll, wenn über
den Ausrückkraftverlauf
bzw. den Ausrückweg der
Kupplung 1 die zunächst
durch die Belagfederung 10, die Sensorfeder 13 und
die Blattfedern 9 auf die Tellerfeder 4 ausgeübte resultierende
momentane Kraft sowie die beim bzw. nach dem Abheben der Druckscheibe 3 von
den Reibbelägen 7 dann
nur noch von der Sensorfeder 13 und den Blattfedern 9 auf
die Tellerfeder 4 ausgeübte
resultierende momentane Kraft geringfügig größer als, jedoch zumindest gleich
groß ist
wie die im Betätigungsbereich
der Tellerfederzungenspitzen 4c angreifende momentane Ausrückkraft,
die sich über
den Ausrückweg
verändert.
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Bei
axialem Verschleiß,
insbesondere der Reibbeläge 7,
verlagert sich die Position der Druckscheibe 3 in Richtung
der Gegendruckplatte 6, wodurch eine Veränderung
der Konizität
und somit auch der von der Tellerfeder im eingerückten Zustand der Reibungskupplung 1 aufgebrachten
Anpreßkraft
entsteht, und zwar im Sinne einer Zunahme. Durch diese Veränderung
wird zumindest bei nicht rotierender Kupplung das beim Ausrücken der
Kupplung 1 ursprünglich
vorhandene Kräftegleichgewicht
im Bereich der Schwenkauflage 11 zwischen der Betätigungstellerfeder 4 und
der Sensorfeder 13 gestört. Die
durch den Belagverschleiß verursachte
Erhöhung
der Tellerfederanpreßkraft
für die
Druckscheibe 3 bewirkt auch eine Verschiebung des Verlaufes
der Ausrückkraft
im Sinne einer Zunahme. Durch die Erhöhung des Ausrückkraftveriaufes
wird während
des Ausrückvorganges
der Reibungskupplung 1 die von der Sensorfeder 13 und
den Blattfedern 9 auf die Tellerfeder 4 ausgeübte resultierende
Axialkraft überwunden,
so dass die Sensorfeder 13 im Bereich der Schwenklagerung 5 um
einen axialen Weg nachgibt, der im wesentlichen dem Verschleiß der Reibbeläge 7 entspricht.
Während
dieser Durchfederungsphase der Sensorfeder 13 verschwenkt
sich die Tellerfeder 4 um den Beaufschlagungsbereich 3a der
Druckscheibe 3, so dass die Tellerfeder 4 ihre
Konizität
verändert
und somit auch die in dieser gespeicherten Energie bzw. das in dieser
gespeicherte Drehmoment und demzufolge auch die durch die Tellerfeder 4 auf
die Schwenkauflage 11 bzw. die Sensorfeder 13 und
auf die Druckscheibe 3 ausgeübte Kraft. Diese Veränderung
erfolgt im Sinne einer Verringerung der von der Tellerfeder 4 aufgebrachten
Kraft. Diese Veränderung
findet solange statt, bis die von der Tellerfeder 4 im
Bereich der Schwenkauflage 11 auf die Sensorfeder 13 ausgeübte Axialkraft
im Gleichgewicht ist mit der von der Sensorfeder 13 und
den Blattfedern 9 erzeugten Gegenkraft. Nachdem dieses
Gleichgewicht wieder hergestellt ist, kann die Druckscheibe 3 wieder
von den Reibbelägen 7 abheben.
Während
dieser Nachstellphase des Verschleißes bei einem Ausrückvorgang
der Reibungskupplung 1 wird das Nachstellelement 17 der
Nachstellvorrichtung 16 durch die vorgespannten Federn 20 verdreht, wodurch
auch die Schwenkauflage 12 entsprechend dem Belagverschleiß nachwandert,
und somit eine spielfreie Schwenklagerung 5 der Tellerfeder 4 gewährleistet
ist. Nach dem Nachstellvorgang ist wieder der ursprüngliche
Ausrückkraftverlauf
vorhanden.
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In
der Praxis findet die beschriebene Nachstellung kontinuierlich bzw.
in sehr kleinen Schritten statt.
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Bezüglich weiterer
Funktionsmerkmale sowie Ausgestaltungskriterien, welche die Reibungskupplung
in vorteilhafter Weise besitzen kann, wird auf die
DE 42 39 289 A1 , die
DE 42 39 291 A1 und die
DE 43 22 677 A1 verwiesen.
Der Offenbarungsinhalt dieser Schriften soll als in die vorliegende
Anmeldung integriert betrachtet werden. Aus diesen Schriften können die
für eine
einwandfreie Funktion der Reibungskupplung
1 erforderlichen
Federkennlinien der Tellerfeder
4, des telferfederartigen
Bauteils
13, der Belagfederung
10 sowie der Blattfedern
9 entnommen
werden. Weiterhin ist in diesen Schriften das Zusammenwirken der
einzelnen Federelemente beschrieben, welches eine einwandfreie Funktion
der Reibungskupplung
1 bzw. der Nachstellvorkehrung
16 gewährleistet.
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Bei
manchen Anwendungsfällen
können
die bei Rotation der Reibungskupplung auftretenden Schwingungen,
welche insbesondere vom Motor angeregt werden oder bei Lastwechselstößen auftreten,
eine ungewollte Verstellung der Nachstellvorkehrung 16 verursachen.
Diese für
die Nachstellvorkehrung 16 kritischen Schwingungen werden
unter anderem aufgrund von Axialschwingungen und Biegeschwingungen
der Kurbelwelle des Motors, welche auf die Reibungskupplung 1 übertragen
werden, erzeugt. Aufgrund derartiger Schwingungen kann zum Beispiel
bei ausgerückter
Reibungskupplung 1 die Druckscheibe 3 axial schwingen,
so dass sie dann kurzzeitig von der Haupt- bzw. Tellerfeder 4 abhebt, wodurch
die resultierende Sensorkraft kurzzeitig abfällt, da die dann von den blattfederartigen
Drehmomentübertragungsmitteln 9 erzeugte
Axialkraft nicht mehr auf die Tellerfeder 4 wirkt. Dies
kann zur Folge haben, dass das für
eine gezielte Nachstellung der Vorkehrung 16 erforderliche
Kräfteverhältnis zwischen
der Tellerfeder 4 bzw. der auf diese einwirkenden Ausrückkraft
und der auf diese Tellerfeder 4 einwirkenden resultierenden
Abstützkraft
gestört
wird, wodurch die Kupplung frühzeitig
bzw. ungewollt nachstellen kann. Dadurch verschiebt sich unter anderem
der Betriebsbereich der Tellerfeder 4.
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Weiterhin
können
bei bestimmten Betriebszuständen
des Motors und/oder bei infolge einer sehr schnellen Positionsveränderung
des Gaspedals auftretenden Lastwechselstößen besonders große Umfangsbeschleunigungen
auftreten, die aufgrund der Trägheit
der Bauteile der Reibungskupplung auf diese Bauteile einwirkende
Umfangskräfte
erzeugen. So kann zum Beispiel aufgrund der Trägheit des Nachstellringes 17 im
Bereich der zwischen dem Nachstellring 17 und dem Gehäuse 2 wirksamen
Nachstellrampen 18, 19 eine axiale Kraftkomponente
in Richtung der Tellerfeder 4 erzeugt werden, welche der
resultierenden Sensorkraft entgegengerichtet ist, wodurch ebenfalls
eine ungewollte Nachstellung ausgelöst werden kann. Aufgrund der
auftretenden Schwingungen kann weiterhin der zwischen den Auflauframpen 18, 19 vorhandene
Reibungseingriff reduziert werden, so dass ein Verschieben zwischen den
Nachstellrampen 18, 19 auftreten kann. Um die vorerwähnten Nachteile
zu beseitigen, können
Mittel bzw. Vorkehrungen vorgesehen werden, die zumindest in den
kritischen Drehzahlbereichen eine ungewollte Nachstellung innerhalb
der Verschleißausgleichsvorkehrung 16 verhindern.
Bei der Ausgestaltungsform gemäß den 1 und 2 ist
hierfür
das ringförmige
Nachstellelement 17 in radialer Richtung nachgiebig, so
dass es unter Fliehkrafteinwirkung Tendenz hat, sich radial aufzuweiten.
Um diese radiale Aufweitung zu ermöglichen, ist bei dem dargestellten
Ausführungsbeispiel
der Nachstellring 17 im Bereich 25 (2)
unterbrochen, so dass der Nachstellring 17 entgegen seiner
Elastizität
bzw. Federung seinen Durchmesser verändern kann.
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Am
Gehäuse 2 sind
Abstützbereiche 26 vorgesehen,
an denen sich das ringförmige
Nachstellelement 17 radial abstützen kann, wodurch eine form- oder
reibschlüssige
Verbindung zwischen dem Nachstellelement 17 und den Bereichen 26 bzw.
dem Gehäuse 2 entsteht,
welche eine unzulässige
Nachstellung der Nachstellvorkehrung 16 bei rotierender
Reibungskupplung 1 verhindert. Es wird also zumindest bei Überschreitung
einer bestimmten Drehzahl die Nachstellvorkehrung 16 blockiert.
Die Abstützbereiche 26 sind
durch einstückig
aus dem aus Blech hergestellten Gehäuse ausgeschnittene zungenförmige Bereiche 26 gebildet,
welche mit der äußeren Mantelfläche des Nachstellelementes 17 zusammenwirken. Bei
Unterschreitung einer bestimmten Drehzahl bzw. eines bestimmten
Drehzahlbereiches oder zumindest bei nicht rotierender Reibungskupplung 1 wird die
eine Nachstellung der Vorkehrung 16 verhindernde Verbindung
zwischen dem Nachstellelement 17 und den Bereichen 26 aufgehoben
bzw. zumindest auf ein Maß reduziert,
das eine Verdrehung des Nachstellelementes 17 durch die
Federn 20 ermöglicht.
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In
vorteilhafter Weise ist für
das ringförmige Nachstellelement 17 auch
eine radial innere Zentrierung bzw. Abstützung vorgesehen, die eine
unzulässig
große
Verformung des Nachstellelementes 17 radial nach innen
verhindert. Dadurch wird gewährleistet,
dass die Schwenkauflage 12, welche bei dem dargestellten
Ausführungsbeispiel
unmittelbar durch das Nachstellelement 17 gebildet ist,
keinen unzulässig
kleinen Durchmesser einnehmen kann. Die radial innere Führung bzw.
Zentrierung des ringförmigen Nachstellelementes 17 kann
beispielsweise mittels der Nietelemente 15 erfolgen, die
mit am Nachstellelement 17 radial innen angeformten Führungsbereichen 17a zusammenwirken.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
sind drei derartige Nietelemente 15 vorgesehen.
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Bei
einer radial inneren Abstützung
für das Nachstellelement 17 kann
dieses auch mit einer definierten radialen Vorspannung gegen diese
Abstützung
montiert sein, so dass erst ab einer bestimmten Rotationsgeschwindigkeit
bzw. Drehzahl eine Verdrehung des Nachstellelementes 17 ermöglicht ist, wobei
aufgrund der radial äußeren, durch
die Zungen 26 gebildeten Abstützung bei einer höheren Drehzahl die
Verdrehmöglichkeit
des Nachstellelementes 17 gegenüber dem Gehäuse 2 wieder blockiert
wird. Somit ist lediglich innerhalb eines Drehzahlbereiches, der
für die
Nachstellvorkehrung 16 unkritisch ist, eine Verdrehung
des Nachstellelementes 17 möglich. In den kritischen Drehzahlbereichen
kann jedoch das Nachstellelement 17 blockiert bzw. kraftschlüssig festgehalten
werden.
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Bezüglich der
Ausgestaltung, der Funktionsweise und der Anordnung derartiger blockierbarer Nachstellvorkehrungen
innerhalb einer Reibungskupplung wird beispielsweise auf die
DE 195 41 172 A1 verwiesen,
deren Offenbarungsinhalt als in die vorliegende Anmeldung integriert
zu betrachten ist.
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Beim
Einsatz einer Reibungskupplung 1 kann beispielsweise, abhängig davon,
wie der Antriebsstrang ausgebildet ist, in dem die Reibungskupplung 1 Verwendung
findet, die Druckplatte bzw. Druckscheibe 3 zu kleinen,
hochfrequenten Schwingungen angeregt werden. Diese schnellen Schwingungen
mit geringer Amplitude treten meistens während des Ein- oder Auskuppelns
auf, also während der
Rutschphase der Reibungskupplung 1, bzw. in einem Bereich,
in dem über
die Reibungskupplung 1 ein Teilmoment übertragen wird. In diesem Bereich, in
dem der Antriebsstrang noch nicht vollständig getrennt bzw. noch nicht
wieder vollständig
verbunden ist, wird durch diese hochfrequenten Druckplattenschwingungen
der Antriebsstrang ebenfalls zu Schwingungen angeregt. Insbesondere
wenn diese Schwingungen mit einer Eigenform des Antriebsstranges
zusammenfallen, können
Geräusche
und Schwingungen des Antriebsstranges auftreten, die sich auf das
gesamtes Fahrzeug und auf den Fahrkomfort negativ auswirken.
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Auch
bei völlig
getrenntem Antriebsstrang, bzw. bei völlig ausgerückter Reibungskupplung 1, kann
eine hochfrequent mit geringer Amplitude schwingende Druckscheibe 3 zumindest
Geräusche verursachen,
indem beispielsweise durch die Druckscheibenschwingungen das Gehäuse, bzw.
der Deckel 2 der Reibungskupplung 1, zum Mitschwingen angeregt
wird.
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Zur
Vermeidung dieser aus den Schwingungen der Druckscheibe 3 resultierenden
Probleme weist die Reibungskupplung 1 die Dämpfungseinrichtung 27 für die Druckscheibe 3 auf.
Hierzu besitzt die Sensorfeder bzw. das tellerfederartige Bauteil 13,
zumindest annährend
in Axialrichtung weisende, abgekröpfte, zungenartige Bereiche 13e,
die radial außen am
Kontaktbereich 3b der Druckscheibe 3 unter radialer
Vorspannung reibend anliegen. Der Kontaktbereich 3b kann
dabei entweder unbearbeitet ausgeführt sein oder beispielsweise
mittels einer Drehoperation nachbearbeitet werden, wodurch sich
engere Tolerenzfelder realisieren lassen.
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Beim
Ausrücken
der Reibungskupplung 1 bewegt sich nun die Druckscheibe 3,
und mit ihr der Kontaktbereich 3b, axial vom Schwungrad 6 weg
in Richtung auf das Gehäuse 2 der
Reibungskupplung 1 zu. Die Sensortellerfeder 13 und
insbesondere die zungenartigen Bereiche 13e behalten jedoch
ihre Lage unverändert
bei, so dass es zu einer Relativbewegung zwischen den Kontaktbereichen 3b und
den zungenartigen Bereichen 13e der Sensortellerfeder 13 kommt.
Auf diese Weise erzeugt die Dämpfungseinrichtung 27 eine
axiale Reibkraft, die abhängig
ist vom Reibbeiwert zwischen den zungenartigen Bereichen 13e und
dem Kontaktbereich 3b und von der Höhe der radialen Vorspannkraft.
Durch diese Reibungskraft werden die oben angeführten Schwingungen zuverlässig gedämpft bzw.
unterdrückt,
so dass die daraus resultierenden Nachteile vermieden werden.
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Zur
Erzeugung dieser Reibkraft ist es, wie bereits bemerkt, erforderlich,
dass die zungenartigen Bereiche 13e während des Ausrückens der
Reibungskupplung 1 keine Bewegung in Axialrichtung ausführen, also
möglichst
ortsfest bleiben. Um dies sicherzustellen, ist es anzustreben, die
zungenartigen Bereiche 13e mit hoher Steifigkeit in axialer
Richtung auszuführen.
Diese Steifigkeit kann beispielsweise über 1000 N/mm betragen. Weiterhin
ist eine definierte radiale Vorspannkraft der zungenartigen Bereiche 13e erforderlich,
da diese Vorspannkraft die Reibkraft der Dämpfungseinrichtung bestimmt.
Diese radiale Vorspannkraft kann beispielsweise im Bereich von ca.
1000 N liegen.
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Die
Reibkraft der Dämpfungseinrichtung 27 wirkt
jedoch beim Ausrücken
der Reibungskupplung 1 der Ausrückkraft, die durch die Blattfedern 9 aufgebracht
wird, entgegen, schwächt
diese also ab. Daher ist zur sicheren Lüftfunktion der Reibungskupplung 1 eine
Blattfederkraft nötig,
die zumindest annähernd
um die Reibkraft der Dämpfungseinrichtung 27 zwischen
Druckplatte bzw. Druckscheibe 3 und Kontaktbereich 13e erhöht ist.
Eine weitere Möglichkeit die
Lüftfunktion
der Kupplung sicherzustellen besteht darin, die Druckscheibe 3 über Abhubbügel (in 3 gezeigt)
direkt oder indirekt mit der Tellerfeder 4 zu verbinden.
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Die
Reibkraft der Reibeinrichtung
27 wird dabei über die
Tellerfeder
4 direkt an der Schwenklagerung
5 abgestützt, wodurch
ein Einfluß der
Reibkraft auf die Nachstellvorkehrung
16 vermieden oder
zumindest verringert wird. Dies bedeutet mit anderen Worten, dass
die durch die Reibeinrichtung bzw. Dämpfungseinrichtung
27 erzeugte
Reibkraft sich auf den Kraftverlauf der Sensortellerfeder
13 nicht
auswirkt, wodurch die einwandfreie Funktion der Nachstellvorkehrung
16 sichergestellt
ist. Bezüglich
weiterer Funktionsmerkmale sowie Ausgestaltungskriterien, die die
Reibungskupplung in vorteilhafter Weise besitzen kann, wird auf
die
DE 42 39 289 A1 ;
die
DE 42 39 291 A1 und
die
DE 43 22 677 A1 verwiesen. Der
Offenbarungsinhalt dieser Schriften soll als in die vorliegende
Anmeldung integriert betrachtet werden. Aus diesen Schriften können beispielsweise
die für eine
einwandfreie Funktion der Reibungskupplung
1 erforderlichen
Federkennlinien der Tellerfeder
4, der Sensortellerfeder
bzw. des tellerfederartigen Bauteiles
13, der Belagfederung
10 sowie
der Blattfedern entnommen werden. Weiterhin ist in diesen Schriften das
Zusammenwirken der einzelnen Federelemente beschrieben, das eine
einwandfreie Funktion der Reibungskupplung
1, bzw. insbesondere
der Nachstellvorkehrung
16, gewährleistet.
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Bei
der in 3 dargestellten, gemäß der Erfindung ausgebildeten
Reibungskupplung 101 ist zur Bildung der Dämpfungseinrichtung 127 ein
Zwischenblech 128 vorgesehen, das wiederum reibend an dem
Kontaktbereich 103b der Druckscheibe 103 anliegt.
Das Zwischenblech 128 wird zwischen der Haupttellerfeder 104 und
der Sensortellerfeder 113 axial und durch umgebogene Nasen 129 in
Fenstern der Haupttellerfeder 104 in Umfangsrichtung fixiert. Das
Zwischenblech 128 besitzt am Außendurchmesser mehrere radial
elastische Zungen 130, die unter einer radialen Vorspannkraft
an dem Kontaktbereich 103b der Druckplatte bzw. Druckscheibe 103 anliegen.
Die Zungen 130 können
dabei eine definierte radiale Vorspannkraft auf die Druckscheibe 103 erzeugen,
die beispielsweise in der Größenordnung
von etwa 1000 N liegt. In axialer Richtung müssen die Zungen 130,
wie bereits in Verbindung mit 1 und 2 beschrieben,
eine hohe Steifigkeit aufweisen, die beispielsweise größer als
1000 N/mm beträgt. Dadurch
ist sichergestellt, dass, wie oben beschrieben, die Zungen 130 beim
Ausrücken
der Reibungskupplung 101 ortsfest verbleiben, wogegen die Druckscheibe 103 in
axialer Richtung verschoben wird. Bei der hier gezeigten Ausführungsform
gewährleisten
Abhubbügel 131 ein
sicheres Ausrücken der
Reibungskupplung 101 bei Betätigen der Tellerfeder 104.
Es ist jedoch auch hier möglich,
auf separate Abhubbügel 131 zu
verzichten, wenn man, wie in Verbindung mit 1 beschrieben,
eine Blattfederkraft vorsieht, die um die Reibkraft zwischen Druckscheibe 103 und
Zwischenblech 128 erhöht
ist.
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Auch
bei der hier in 3 gezeigten Ausführungsform
der Reibungskupplung 101 ist eine Rückwirkung der durch die Dämpfungseinrichtung 128 verursachten Reibkraft
auf die Funktion der Nachstelleinrichtung 116 zumindest
vermindert wenn nicht gar vermieden, da auch hier die Reibkraft
axial durch die Tellerfeder 104 hindurch im Bereich der
Schwenklagerung abgestützt
wird.
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Radial
außerhalb
dieser Schwenklagerung 105 wirkt die Tellerfeder 104 auf
ein ringförmiges Bauteil 132 ein,
das beispielsweise aus Draht gefertigt sein kann und an seinen in
Umfangsrichtung aufeinander zuweisenden Enden beispielsweise durch eine
Schweißung
verbunden sein kann. Diese Verbindung ist jedoch nicht unbedingt
erforderlich; es kann vielmehr das ringartige Bauteil 132 offen
ausgeführt
sein. Das ringartige Bauteil 132 ist in einer Nut 133,
die in die Druckscheibe 103 eingebracht ist, angeordnet
und bildet somit den Beaufschlagungsbereich 103a für die Haupttellerfeder 104.
Bei einer derartigen Ausgestaltung des Beaufschlagungsbereiches 103a kann
dieser gezielt aus einem anderen Material, beispielsweise aus einem
solchem mit höherer
Verschleißfestigkeit
bzw. Härte
hergestellt werden. Eine derartige Ausbildung des Beaufschlagungsbereiches 103a kann
auch bei einer Ausführungsform
einer Reibungskupplung gemäß 1 Verwendung
finden, ebenso wie eine dort dargestellte in der vorliegenden 3.