DE4206321A1 - Kupplungsscheibe mit in den reibbelag eingebettetes ringteil - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kupplungsscheibe gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

Eine solche Kupplungsscheibe ist beispielsweise aus der Deut­ schen Offenlegungsschrift 36 43 273 bekannt.

Beim Stand der Technik ist das Ringteil in Form eines Verstär­ kungsbleches ausgebildet, welches derart über eine relativ große radiale Erstreckung des Reibbelages verläuft, daß durch entsprechende Öffnungen in diesem Ringteil die Vernietung zur Befestigung der beiden Reibbeläge an einer Trägerscheibe erfol­ gen kann. Das Verstärkungsblech nach dem Stand der Technik ist jedoch ziemlich teuer, da es aus einem großen Blechteil ausge­ stanzt werden muß und somit viel Abfall entsteht. Des weiteren bringt es eine Vergrößerung des Massenträgheitsmomentes mit sich, was unerwünscht ist.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, mit geringerem Herstellungsaufwand und geringerem Massenträgheitsmoment die gleiche Drehzahlfestigkeit bei Reibbelägen zu erzielen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch das Kennzeichen des Hauptanspruches gelöst. Es hat sich herausgestellt, daß das Ringteil auf eine relativ kleine, kompakte Querschnittsfläche beschränkt werden kann, ohne Nachteile in der Drehzahlfestig­ keit zu erleiden. Gleichzeitig wird sowohl der Herstellungsauf­ wand als auch das damit verbundene Massenträgheitsmoment deut­ lich abgesenkt. Das geringere Massenträgheitsmoment wirkt sich dabei vorteilhaft auf die Synchronisiereinrichtungen im nachge­ schalteten Schaltgetriebe aus.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird vorgeschlagen, daß das Ringteil vorzugsweise aus Metall besteht. Von den be­ nötigten Festigkeitswerten her ist Metall vollkommen ausrei­ chend, wobei die Verarbeitung bei Metall als Ausgangsbasis un­ problematisch ist. Es ist jedoch auch möglich, andere Werkstof­ fe zu verwenden wie z. B. organische bzw. synthetische Fasern, die beispielsweise zu einer Bahn oder zu einer mehrlagigen Faser verarbeitet sind. In jedem Fall wird diese Art von Mate­ rial aufwendiger und teurer sein als Metall.

Es wird weiterhin vorgeschlagen, daß das Ringteil in axialer Richtung eine Ausdehnung entsprechend dem Restvolumen aufweist. Dadurch kann die gesamte axiale Breite des Reibbelages abzüg­ lich seines axialen Verschleißvolumens für die Anordnung des Ringteils genutzt werden.

Erfindungsgemäß weist das Ringteil einen runden Querschnitt auf. Eine solche Lösung ist besonders preiswert, da das Ring­ teil aus einem runden Drahtring hergestellt werden kann, der lediglich an seinen beiden Enden zu einem Ring verschweißt ist.

Es sind jedoch auch andere Querschnittsformen mitunter vorteil­ haft. So kann das Ringteil beispielsweise als Zweiflach ausge­ bildet sein, der aus einem Runddrahtring hervorgegangen ist und in Achsrichtung zwei abgeflachte Flächen aufweist. Mit einem solchen Zweiflach kann bei vollständiger Ausnutzung des Restvo­ lumens ein Ringteil von hoher Festigkeit hergestellt werden, der besonders preiswert ist.

Weiterhin ist es auch möglich, das Rindteil mit einem recht­ eckigen bzw. quadratischen Querschnitt zu verwenden. Mit einer solchen Bauform kann die höchste Drehzahlfestigkeit im Hin­ blick auf den zur Verwendung stehenden Raum erzielt werden.

Eine sehr hohe Drehzahlfestigkeit bei gleichzeitig geringem Massenträgheit kann beispielsweise durch einen L-förmigen Querschnitt erzielt werden.

Eine vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, daß das Ringteil im Bereich des Außenumfanges des Reibbelages angeordnet ist und seine Außenkontur mit der Außenkontur des Reibbelages korre­ spondiert. Eine solche Form ist besonders dann von Vorteil, wenn die Strukturfestigkeit des Reibbelages recht niedrig ist.

Es ist jedoch auch möglich, das Ringteil im Bereich des Innen­ umfangs des Reibbelages anzuordnen, und zwar derart, daß zumin­ dest ein Teil der nach radial innen gerichteten Außenkontur des Ringteils vom Material des Reibbelages umschlossen ist. Damit hat das Ringteil ebenfalls eine Berstdrehzahl erhöhende Funk­ tion und gleichzeitig ein sehr geringes Massenträgheitsmoment.

Bei der Verwendung eines Ringteils mit L-förmigem Querschnitt sowie Anordnung des Ringteils im Bereich des Innenumfanges des Reibbelages wird vorgeschlagen, daß der eine Schenkel parallel zur Drehachse und der andere nach radial innen verläuft und der nach radial innen verlaufende mit der Außenkontur des Reibbela­ ges abschließt. Durch diese Anordnung des Ringteils ist sicher­ gestellt, daß der Reibbelag bei Fliehkraftbeaufschlagung im Be­ reich seiner größten Tangentialspannung durch das Ringteil formschlüssig gehalten ist.

Weiterhin wird vorgeschlagen, daß der Reibbelag auf der der Reibfläche gegenüberliegenden Rückseite einen geringen Über­ stand gegenüber der Außenkontur des Ringteils aufweist. Diese Maßnahme ist vorteilhaft bei der Herstellung des Reibbelages. Da die Rückseite des Reibbelages bearbeitet werden muß (Plan­ schleifen), sollte während dieses Vorgangs nicht in das Metall des Ringteils hineingeschliffen werden, da sonst eine uner­ wünschte Funkenbildung entstehen würde. Deshalb wird das Ring­ teil gegenüber der bearbeiteten Rückseite geringfügig zurück­ gesetzt.

Die Erfindung wird anschließend anhand verschiedener Ausfüh­ rungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen im einzelnen:

Fig. 1 einen Reibbelag mit einem Runddrahtring als Ringteil;

Fig. 2 in vergrößerter Darstellung ein Ringteil mit quadratischem Querschnitt;

Fig. 3 ein Ringteil als Zweiflach;

Fig. 4 ein Ringteil mit rechteckigem Querschnitt;

Fig. 5 ein Ringteil mit L-förmigem Querschnitt entweder radial außen oder radial innen angebracht;

Fig. 6 ein Ringteil im Form eines Runddrahtringes im Bereich des Innendurchmessers des Reibbelages.

Fig. 1 zeigt einen Reibbelag 1, der beispielsweise entsprechend dem angezogenen Stand der Technik an einer Trägerscheibe befe­ stigt ist, welche wiederum über eine Nabe drehfest auf einer Getriebewelle sitzt, die sich um die Drehachse 2 drehen kann. Dabei sind gemäß dem Stand der Technik jeweils zwei Reibbeläge Rücken an Rücken verbaut unter Zwischenschaltung einer axialen Federung. In der Darstellung gemäß Fig. 1 ist dabeilediglich der linke Reibbelag dargestellt. Dieser weist eine Vordersei­ te 3 auf, die gleichzeitig als Reibfläche fungiert sowie eine Rückseite 4, die sich an der Trägerscheibe abstützt. Vordersei­ te 3 und Rückseite 4 sind überlicherweise plangeschliffen und planparallel zueinander. Weiterhin ist eine von mehreren mögli­ chen Nietöffnungen 15 dargestellt, in die hinein sich der Niet­ kopf der Belagvernietung erstreckt. Der Reibbelag 1 ist im Bereich seines Außenumfanges mit einem Ringteil in Form eines Runddrahtringes 6 versehen. Dieser Runddrahtring 6 ist umfangs­ mäßig geschlossen und vor dem Preßvorgang für den Reibbelag 1 in die entsprechende Form eingelegt und mit dem Material des Reibbelages verpreßt. Der Runddrahtring 6 erhöht die Struktur­ festigkeit des Materials des Reibbelages 1 erheblich, so daß deutlich höhere Drehzahlen zu erzielen sind. In Achsrichtung gesehen ist der Runddrahtring 6 so angeordnet, daß das volle Verschleißvolumen des Reibbelages 1 zur Verfügung steht. Dieses Verschleißvolumen ergibt sich durch Abrieb auf der Vordersei­ te 3, wobei während der normalen Lebensdauer der Kupplungs­ scheibe diese Vorderseite 3 durch Abrieb mehr und mehr in Rich­ tung auf die Rückseite 4 vordringt. Die Verschleißgrenze ist dann erreicht, wenn die Vorderseite 3 mit den nicht dargestell­ ten Nietköpfen in die Nietöffnungen 15 nahezu übereinstimmt. Der Runddrahtring 6 ist dabei so angeordnet, daß er ebenfalls bei vollständigem Verschleiß der Reibbeläge 1 nicht angegrif­ fen wird.

Fig. 2 zeigt die Anordnung eines Ringteils 7 mit quadratischem Querschnitt. In der vergrößerten Darstellung ist das maximale axiale Verschleißvolumen X dargestellt, welches die eine Be­ grenzung für den quadratischen Drahtring 7 darstellt. Weiter­ hin ist der Überstand Y gegenüber der Rückseite 4 dargestellt, wobei die Rückseite 4 eine bearbeitete Fläche darstellt, die durch Planschleifen der ursprünglichen Kontur 5 entstanden ist. Der Überstand Y soll gewährleisten, daß bei der Verwendung von Metall für das Ringteil 7 beim Planschleifvorgang für die Rück­ seite 4 keine Funken entstehen, die beispielsweise einen Brand auslösen könnten. Bei Verwendung eines nicht metallischen Materials ist dieser Überstand Y nicht zwingend notwendig.

Fig. 3 zeigt eine Variante der Fig. 1 und 2, wobei hier ein Zweiflach 8 als Ringteil verwendet wird. Mit diesem Zweiflach 8 ist der große Vorteil verbunden, daß einerseits ein von der Herstellung sehr preiswerter Runddrahtring als Ausgangsbasis verwendet werden kann, der zwischen zwei planparallelen Flächen auf das vorgegebene Maß zusammengepreßt ist und zum anderen kann mit der annähernd quadratischen Form eine hohe Festigkeit erzielt werden durch Ausnutzen des gesamten axialen Restvolu­ mens.

In Fig. 4 ist im Reibbelag 1 an dessen Außendurchmesser ein Ringteil 9 in Form eines rechteckigen Querschnittes angebracht.

Fig. 5 zeigt zwei verschiedene Anordnungsmöglichkeiten eines im Querschnitt L-förmigen Ringteils. In der oberen Hälfte ist im Reibbelag 1 ein Ringteil 10 mit L-förmigem Querschnitt ange­ bracht, wobei der eine Schenkel 13 parallel zur Drehachse 2 verläuft und nach radial außen Teil der Außenkontur des Reibbe­ lages darstellt, während der andere Schenkel 14 nach radial innen weist und - unter Berücksichtigung des Überstandes Y - mit der Rückseite 4 korrespondiert. Ein solcher L-förmiger Ringteil weist eine hohe Eigenstabilität auf und ist während der Verarbeitung leicht zu handhaben.

Die untere Hälfte von Fig. 5 zeigt die Anordnung eines L-för­ migen Ringteils 11 im radial inneren Bereich des Reibbelages 1. Hierbei ist der Ring 11 so angeordnet, daß sein nach radial Innen weisender Schenkel 14 mit der Innenkontur des Reib­ belags 1 korrespondiert und sein parallel zur Drehachse 2 ver­ laufender Schenkel 13 allseitig vom Material des Reibbelages umgeben ist. Dadurch ist ein einwandfreier Formschluß im radial innenliegenden Bereich des Reibbelages 1 gegeben, wodurch eine deutliche Erhöhung der Berstdrehzahl erzielt werden kann. Dabei ist gleichzeitig dieser Ringteil mit einem sehr geringen Mas­ senträgheitsmoment versehen.

Fig. 6 zeigt einen Reibbelag 1, bei welchem ein Runddrahtring 12 ebenfalls im radial innenliegenden Bereich des Reibbelages angeordnet ist. Dieser Runddrahtring 12 weist einen größeren Durchmesser auf als der Innendurchmesser des Reibbelages 1, so daß er ebenfalls im wesentlichen vom Material des Reibbelages umgeben ist (mit Ausnahme seines axial in Richtung der Rücksei­ te 4 reichenden Bereiches). Diese Bauart ist besonders preis­ günstig, da der Runddrahtring 12 leicht herstellbar ist. Wei­ terhin ist diese Konstruktion durch ein geringes Massenträg­ heitsmoment gekennzeichnet.

Claims (10)

1. Kupplungsscheibe für eine Reibungskupplung, bestehend aus einer Nabe zum drehfesten Aufsetzen auf eine Getriebewelle, einer Trägerscheibe, die im Bereich ihres Innendurchmessers an der Nabe befestigt ist und im Bereich ihres Außendurch­ messers auf jeder Seite einen Reibbelag trägt, ggf. einer axialen Federung der Reibbeläge gegeneinander sowie einer Torsionsdämpfeinrichtung zwischen Trägerscheibe und Nabe, wobei jeder Reibbelag im Bereich außerhalb seines Ver­ schleißvolumens, d. h. im Restvolumen, mit einem zumindest teilweise in das Reibmaterial eingebettetes, umlaufendes und geschlossenes Ringteil versehen ist, welches eine höhere Festigkeit als der Reibbelag aufweist, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Ringteil (6-12) eine erheblich geringere radiale Ausdehnung aufweist als der Reibbelag (1) 2. Kupplungsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ringteil (6-12) vorzugsweise aus Metall besteht.

3. Kupplungsscheibe nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Ringteil (6-12) in axialer Rich­ tung eine Ausdehnung im wesentlichen entsprechend dem Restvolumen aufweist.

4. Kupplungsscheibe nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Ringteil (6) einen runden Quer­ schnitt aufweist.

5. Kupplungsscheibe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ringteil (8) als Zweiflach ausgebildet ist.

6. Kupplungsscheibe nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Ringteil (7, 9) einen rechteckigen bzw. quadratischen Querschnitt aufweist.

7. Kupplungsscheibe nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Ringteil (10, 11) einen L-förmigen Querschnitt aufweist.

8. Kupplungsscheibe nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Ringteil (6-10) im Bereich des Außenumfangs des Reibbelages (1) angeordnet ist und seine Außenkontur mit der Außenkontur des Reibbelages korrespon­ diert.

9. Reibungskupplung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Ringteil (11, 12) im Bereich des Innenumfangs des Reibbelages (1) angeordnet ist, und zwar derart, daß zumindest ein Teil der radial nach innen ge­ richteten Außenkontur (13) vom Material des Reibbelages (1) umschlossen ist.

10. Kupplungsscheibe nach Anspruch 9, wobei das Ringteil einen L-förmigen Querschnitt aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Schenkel (13) parallel zur Drehachse (2) und der andere (14) nach radial innen verläuft und der nach radial innen verlaufende mit der Außenkontur des Reibbela­ ges (1) abschließt.

11. Kupplungsscheibe nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Reibbelag (1) auf der der Reibfläche (Vorderseite 3) gegenüberliegenden Rückseite (4) einen geringen Überstand (Y) gegenüber der Außenkontur des Ring­ teils aufweist.