DE10031598A1 - Anpreßplatte für eine Reibungskupplung sowie Kupplung - Google Patents
Anpreßplatte für eine Reibungskupplung sowie KupplungInfo
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Abstract
Es wird unter anderem eine Anpreßplatte (30) für eine Reibungskupplung beschrieben, wobei die Anpreßplatte (30) im wesentlichen ringförmig ausgebildet ist und wobei die Anpreßplatte (30) in eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung (U) aufeinanderfolgend angeordneten und bezüglich einander wenigstens teilweise verlagerbaren Anpreßplattensegmenten (33, 34, 35) unterteilt ist, die durch eine Zusammenhalteanordnung (55) zusammengehalten sind. Um eine aufgrund von Reibungswärme während des Betriebs der Kupplung entstehende negative Schirmung der Anpreßplatte (30) kompensieren zu können, wird erfindungsgemäß unter anderem vorgeschlagen, daß die Zusammenhalteanordnung (55) an der einer Reibfläche (31) der Anpreßplatte (30) abgewandten Seite (32) an der Anpreßplatte (30) angeordnet ist und daß die Zusammenhalteanordnung (55) derart ausgebildet ist, daß die einzelnen Anpreßplattensegmente (33, 34, 35) elastisch miteinander verbunden sind oder werden. Dazu kann die Zusammenhalteanordnung (55) unter anderem als durchgängiges ringförmiges Blattfederelement (71) ausgebildet sein.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft generell eine Anpreßplatte für eine
Reibungskupplung sowie eine Kupplung, insbesondere eine Reibungskupplung, die
eine Anpreßplatte aufweist.
In Reibungskupplungen dienen Anpreßplatten dazu, die Reibbeläge einer
Kupplungsscheibe zwischen einem Schwungrad und der Anpreßplatte zu klemmen.
Auf diese Weise wird bei geschlossener Kupplung ein Drehmomentübertragungs-
Zustand 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.
Während der Einrück- und Ausrückvorgänge kommen die verschiedenen
Oberflächenbereiche der Reibbeläge sowie der Anpreßplatte beziehungsweise des
Schwungrads 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 einseitige 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 Reibfläche 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 radial 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
(üblicherweise radial außen mehr als radial innen).
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 Anpreßplatten üblicherweise aus
Grauguß hergestellt sind 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 Kupplungen mit größerem Durchmesser zum einen
schwerer und teurer sind und andererseits einen großen Bauraumbedarf aufweisen.
Weiterhin erhält eine vergrößerte Kupplung ein zu großes Massenträgheitsmoment,
was wiederum schlecht für die Motorbeschleunigung ist.
Um solche durch Erhöhung der Temperatur im Reibbereich induzierte negative
Auswirkungen zu vermeiden, ist in der von der Anmelderin ebenfalls eingereichten
DE 198 48 583 eine Anpreßplatte für eine Reibungskupplung vorgeschlagen worden,
die im wesentlichen ringartig ausgebildet ist und die gemäß einem ersten Aspekt
wenigstens einen Schlitz aufweist. Dadurch wird gewährleistet, daß bei
wärmebedingter Ausdehnung der Anpreßplatte das Material derselben in den
Bereich des Schlitzes ausweichen kann, so daß die Anpreßplatte nicht aus ihrer
ursprünglichen Form heraus verformt wird. Gemäß einem weiteren Aspekt wird in der
DE 198 48 583 vorgeschlagen, die Anpreßplatte in eine Mehrzahl von in
Umfangsrichtung aufeinanderfolgend angeordneten und bezüglich einander
wenigstens teilweise verlagerbaren Anpreßplattensegmente zu unterteilen. Die
einzelnen Anpreßplattensegmente sind über eine Zusammenhalteanordnung
miteinander verbunden. Durch die separierte Ausgestaltung der einzelnen
Anpreßplattensegmente tritt bei Wärmeeintrag keine gemeinschaftliche
Verformungsbewegung auf. Vielmehr nehmen die einzelnen Anpreßplattensegmente
jeweils eine Lage ein, in der sie vollflächig an den Reibbelägen anliegen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine weitere Lösung in Form
einer Anpreßplatte für Reibungskupplungen sowie eine Kupplung bereitzustellen, mit
der auf einfache und dennoch zuverlässige Weise eine wärmebedingte, nachteilige
Verformung der Anpreßplatte verhindert werden kann.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Anpreßplatte gemäß Patentanspruch 1, 17, und
26 sowie durch die Kupplung gemäß Patentanspruch 21, 23 und 24. Weitere
Vorteile, Merkmale, Wirkungen und Effekte der erfindungsgemäßen Anpreßplatten
sowie der erfindungsgemäßen Kupplungen ergeben sich aus den Unteransprüchen,
der Beschreibung sowie den Zeichnungen. Vorteile und Merkmale, die in bezug auf
die erfindungsgemäßen Anpreßplatten beschrieben werden, gelten ebenso für die
erfindungsgemäßen Kupplungen, und umgekehrt.
Alle unterschiedlichen Aspekte der Erfindung basieren auf dem gemeinsamen
erfinderischen Grundsatz, daß durch die entsprechende Ausgestaltung der
Anpreßplatten und der Kupplung eine negative Schirmung der Anpreßplatte bei
einseitigem Wärmeeintrag sicher vermieden werden kann.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine Anpreßplatte für eine
Reibungskupplung bereitgestellt, die von einer in der DE 198 48 583 beschriebenen
Anpreßplatte ausgeht. Die Anpreßplatte ist im wesentlichen ringförmig ausgebildet
und in eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung aufeinanderfolgend angeordneten und
bezüglich einander wenigstens teilweise verlagerbaren Anpreßplattensegmenten
unterteilt. Die Anpreßplattensegmente sind durch eine Zusammenhalteanordnung
zusammengehalten. Die Anpreßplatte ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet,
daß die Zusammenhalteanordnung an der einer Reibfläche der Anpreßplatte
abgewandten Seite an der Anpreßplatte angeordnet ist und daß die
Zusammenhalteanordnung derart ausgebildet ist, daß die einzelnen
Anpreßplattensegmente elastisch miteinander verbunden sind oder werden.
Bei der erfindungsgemäßen Anpreßplatte handelt es sich um eine vorteilhafte
Weiterbildung der in der DE 198 48 583 beschriebenen Anpreßplatte, bei der kein
Schirmen mehr auftritt, weil die Volumenausdehnung weniger stark behindert ist.
Wie bei der DE 198 48 583, deren Offenbarungsgehalt in die Beschreibung der
vorliegenden Erfindung mit einbezogen wird, wird durch Aufteilung der Anpreßplatte
in eine Mehrzahl von Anpreßplattensegmenten zunächst erreicht, daß bei
einseitigem Wärmeeintrag keine gemeinschaftliche Verformung der Anpreßplatte
mehr auftritt, sondern daß sich jedes Anpreßplattensegment unabhängig von den
jeweils Anderen verformen kann. Dadurch wird eine Schirmung der Anpreßplatte
verhindert.
Im Unterschied zu der Lehre gemäß DE 198 48 583 beschreibt die vorliegende
Erfindung jedoch andere Lösungen für die Ausgestaltung und Anordnung der
Zusammenhalteanordnung. Während in der DE 198 48 583 eine
Zusammenhalteanordnung beschrieben ist, die im Außenumfangsbereich der
Anpreßplatte vorgesehen ist, wird die Zusammenhalteanordnung gemäß der
vorliegenden Erfindung nunmehr an einer der Reibfläche der Anpreßplatte
abgewandten Seite an der Anpreßplatte angeordnet. Weiterhin soll die
Zusammenhalteanordnung derart ausgebildet sein, daß die einzelnen
Anpreßplattensegmente elastisch miteinander verbunden sind oder werden.
Diese Ausgestaltung weist eine Reihe von Vorteilen auf. So kann die
Zusammenhalteanordnung zunächst besonders einfach am den
Anpreßplattensegmenten befestigt werden. Die gesamte Anpreßplatte kann weiterhin
auf konstruktiv besonders einfache Weise hergestellt werden. Überraschenderweise
wurde herausgefunden, daß durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung und
Anordnung der Zusammenhalteanordnung an den Anpreßplattensegmenten die
lineare Volumendehnung bei einseitigem Wärmeeintrag in die Anpreßplatte nicht
behindert wird, so daß das Volumen durch Wärmedehnung ungehindert wachsen
kann und keine Formänderung eintritt. Dies erfolgt insbesondere dadurch, daß die
Anpreßplattensegmente elastisch durch die Zusammenhalteeinrichtung
zusammengehalten werden. Weiterhin wird die Ausdehnung der
Anpreßplattensegmente durch die besondere Anordnung der
Zusammenhalteanordnung noch unterstützt, insbesondere dann, wenn sich die
Anpreßplattensegmente radial nach außen ausdehnen. Auch ist es durch die
erfindungsgemäße Anordnung und Ausgestaltung der Zusammenhalteanordnung
möglich, die Verformung der Anpreßplattensegmente gerichtet zu steuern.
Vorzugsweise ist die Zusammenhalteeinrichtung derart ausgebildet und an den
Anpreßplattensegmenten angeordnet, daß die Anpreßplattensegmente axial weich,
tangential und/oder radial jedoch steif verbunden werden oder sind. Als radiale
Richtung wird dabei eine Richtung senkrecht zur Drehachse der Anpreßplatte
verstanden. Als axiale Richtung wird eine Richtung parallel zur Drehachse der
Anpreßplatte und senkrecht zur Reibfläche der Anpreßplatte verstanden.
Vorteilhaft kann die Anpreßplatte zwei, drei oder mehr Anpreßplattensegmente
aufweisen. Die Erfindung ist nicht auf eine bestimmte Anzahl von
Anpreßplattensegmenten beschränkt. Vorteilhaft weist die Anpreßplatte jedoch drei
Anpreßplattensegmente auf.
In weiterer Ausgestaltung können die Anpreßplattensegmente in Umfangsrichtung
jeweils durch einen Zwischenraum voneinander getrennt beziehungsweise
beabstandet sein. Der Zwischenraum kann beispielsweise dazu dienen, eine
aufgrund des einseitigen Wärmeeintrags entstehende Volumenausdehnung
aufzunehmen. Wenn die Anpreßplatte insgesamt drei Anpreßplattensegmente
aufweist, überstreichen diese in diesem Fall jeweils einen Winkel von kleiner 120°,
da zwischen den Anpreßplattensegmenten noch jeweils ein Zwischenraum
vorgesehen sein muß. Der Zwischenraum kann weiterhin dazu dienen,
Zusatzelemente aufzunehmen. Beispiele hierfür werden im weiteren Verlauf der
Beschreibung näher erläutert.
Vorzugsweise können die Anpreßplattensegmente in Umfangsrichtung über ein oder
mehrere Fixierelement(e) miteinander verbunden sein. Die Fixierelemente dienen
dazu, die Reibfläche der Anpreßplatte in einer Ebene zu halten. Nachfolgend werden
zwei nicht ausschließliche Beispiele für geeignete Fixierelemente beschrieben.
So kann das wenigstens eine Fixierelement etwa in Form eines Fixierstifts
ausgebildet sein, der in Umfangsrichtung an der Stirnseite eines ersten
Anpreßplattensegments ausgebildet ist. Der Fixierstift ragt von der Stirnseite des
Anpreßplattensegments ab. In diesem Fall ist in Umfangsrichtung an der Stirnseite
eines zweiten Anpreßplattensegments, das mit dem ersten Anpreßplattensegment
verbunden werden soll, vorteilhaft wenigstens eine entsprechende Aufnahmeöffnung
für den Fixierstift vorgesehen. Der Fixierstift wird in die Aufnahmeöffnung
eingesteckt, wodurch die Fixierung der beiden Anpreßplattensegmente erfolgt. Die
Erfindung ist nicht auf eine bestimmte Anzahl von Fixierstiften beschränkt. Als
vorteilhaft hat sich jedoch die Verwendung von jeweils zwei Fixierstiften pro
Anpreßplattensegment herausgestellt, die radial beabstandet zueinander auf der
Stirnfläche des Anpreßplattensegments ausgebildet sind.
Weiterhin kann das wenigstens eine Fixierelement in Form eines Fixierrings
ausgebildet sein.
Vorzugsweise kann die Zusammenhalteanordnung in Form eines oder mehrerer
Kreisrings/Kreisringe ausgebildet sein, wobei der wenigstens eine Kreisring
vorzugsweise einteilig ausgebildet ist. Der Kreisring hält die einzelnen
Anpreßplattensegmente zusammen und kann beispielsweise durch Kleben,
Schrauben, Pressen, Eingießen und dergleichen fest mit den
Anpreßplattensegmenten verbunden werden. Wenn statt einem Kreisring zwei oder
mehr Kreisringe eingesetzt werden, kann dadurch die Verbindung der
Anpreßplattensegmente weiter verbessert werden.
Vorteilhaft kann der wenigstens eine Kreisring und/oder der wenigstens eine
Fixierring in einer in den Anpreßplattensegmenten ausgebildeten Aufnahmenut
aufgenommen sein. Der Ring kann beispielsweise in die Aufnahmenut
eingeschrumpft werden oder durch eines der bekannten stoffschlüssigen Verfahren
in der Nut befestigt werden, beispielsweise durch Eingießen. Die Nut kann radial
außen und/oder radial innen und/oder im Falle des Fixierrings auf dem Außenumfang
und/oder Innenumfang der Anpreßplattensegmente vorgesehen sein. Die wenigstens
eine Nut kann beispielsweise in geeigneter Weise ausgefräst werden und einen im
wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweisen. Vorzugsweise kann die
wenigstens eine Nut schräggestellt ausgebildet sein. Durch diese Schrägstellung
wird der Kreisring und/oder der Fixierring gegen ein ungewolltes Herausrutschen,
beispielsweise unter Fliehkraft, gesichert.
In weiterer Ausgestaltung kann die Aufnahmenut eine Hinterschneidung aufweisen.
Mit Hilfe dieser Aufnahmenut können die Anpreßplattensegmente beispielsweise von
radial innen nach radial außen in den Kreisring eingesteckt werden. Bei einer
solchen Konstruktion sitzen die Anpreßplattensegmente insbesondere unter
Fliehkrafteinwirkung extrem fest. In axialer Richtung ist der Kreisring jedoch in der
wie oben beschriebenen, vorteilhaften Weise weich beziehungsweise elastisch.
Vorteilhaft kann der wenigstens eine Kreisring eine Schneide zur Abstützung eines
Kraftspeichers gegen die Anpreßplatte aufweisen. Bei einem solchen Kraftspeicher
handelt es sich beispielsweise um eine Membranfeder der Reibungskupplung. Die
Schneide kann jedoch auch an anderen Stellen auf den jeweiligen
Anpreßplattensegmenten vorgesehen sein. Die Schneide weist vorzugsweise Mittel
zur Vermeidung von Abrieb auf. Dazu kann die Schneide beispielsweise in
geeigneter Weise beschichtet oder gehärtet sein. Auch ist es denkbar, auf der
Schneide einen Drahtring einzulegen, der in geeigneter Weise - etwa durch
Verstemmen - gegen Herausrutschen gesichert ist und das Entstehen von Abrieb
verhindert. Selbstverständlich sind auch andere Maßnahmen denkbar, um die
Schneide gegen unerwünschten Abrieb zu sichern. Außerdem kann das
Schneidenteil ein Teil einer Belagverschleißeinrichtung sein. Bei einer
Belagverschleißeinrichtung kann es sich beispielsweise um einem Rampenring und
dergleichen handeln.
In weiterer Ausgestaltung kann die Zusammenhalteanordnung als ein oder mehrere
Blattfederelement(e) ausgebildet sein. Blattfederelemente sind besonders geeignet,
die wie weiter oben beschriebene elastische Verbindung der einzelnen
Anpreßplattensegmente zu realisieren. Die Blattfederelemente können
beispielsweise, jedoch nicht ausschließlich, mit den Anpreßplattensegmenten
verschraubt oder vernietet sein. Aus diese Weise lassen sich die Blattfederelemente
auf besonders einfache Weise befestigen. Bei geeigneten Werkstoffen für die
Anpreßplattensegmente und die Blattfederelemente lassen sich diese auch verlöten,
verschweißen, verkleben und dergleichen.
Vorteilhaft kann die Zusammenhalteanordnung als durchgängiges ringförmiges
Blattfederelement ausgebildet sein. Jedes der Anpreßplattensegmente ist mit diesem
einen ringförmigen Blattfederelement verbunden. Dadurch wird besonders gut
erreicht, daß die Anpreßplattensegmente axial weich, aber tangential und/oder radial
steif miteinander verbunden sind.
In weiterer Ausgestaltung kann die Zusammenhalteanordnung aus mehreren
Blattfederelementen gebildet sein, wobei zwei benachbarte Anpreßplattensegmente
jeweils über ein Blattfederelement miteinander verbunden sind. Dabei kann die
Verbindung zweier benachbarter Anpreßplattensegmente über ein Blattfederelement
vorteilhaft als Gelenkverbindung ausgebildet sein. Eine solche Gelenkverbindung
kann insbesondere dann auf einfache Weise realisiert werden, wenn die
Blattfederelemente und die Anpreßplattensegmente miteinander verschraubt oder
vernietet sind. Jedoch sind auch andere Verbindungsmöglichkeiten denkbar. Wichtig
ist jedoch, daß die Verbindung in axialer Richtung, das heißt senkrecht zur
Reibfläche der Anpreßplatte, weich ist und daß sie die Flieh- und Umfangskräfte der
Anpreßplattensegmente halten kann.
Vorzugsweise kann die Zusammenhalteanordnung aus einem oder mehreren
Blattfeder-Dreiecken gebildet sein, wobei jedes Blattfeder-Dreieck aus drei
Blattfederelementen gebildet ist und wobei jede Spitze eines Blattfeder-Dreiecks mit
jeweils einem unterschiedlichen Anpreßplattensegment verbunden ist. Die Erfindung
ist nicht auf eine bestimmte Anzahl von Blattfeder-Dreiecken beschränkt.
Beispielsweise können insgesamt zwei Blattfeder-Dreiecke vorgesehen sein. Durch
das/die Blattfeder-Dreieck(e) sind die Anpreßplattensegmente in radialer und/oder
tangentialer Richtung steifer verbunden, in axialer Richtung hingegen durch die
relativ langen Blattfederelemente weicher aufgehängt.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die obengenannte Aufgabe
dadurch gelöst, daß die Zusammenhalteanordnung wenigstens eine
Verbindungszunge umfaßt, die an ihren jeweiligen Enden eine Verdickung aufweist
und daß in Umfangsrichtung an den Stirnseiten der Anpreßplattensegmente der
Kontur der Verbindungszunge angepaßte Aussparungen vorgesehen sind.
Die Verbindungszunge, die in diesem Fall in etwa die Form eines Knochens aufweist,
wird mit ihren endseitigen Verdickungen in die Aussparungen der
Anpreßplattensegmente eingelegt. Bei der Verbindungszunge handelt es sich somit
um ein im Vergleich zu den Anpreßplattensegmenten separates Bauteil. Durch die
Verdickungen in den beiden Endbereichen werden die beiden mit einer
Verbindungszunge verbundenen Anpreßplattensegmente radial und tangential
positioniert. Die Dicke der Verbindungszunge(n) kann entweder gleich der Dicke der
Anpreßplatte sein oder auch dünner. Im letzteren Fall sind die Verbindungszungen in
die Oberfläche der Anpreßplattensegmente eingelegt. Falls ein Klemmsitz zur
Befestigung nicht ausreicht, können weitere Fixierelemente, beispielsweise
geeignete Sicherungsstifte und dergleichen, vorgesehen sein.
Vorzugsweise kann die Einschubrichtung der Verbindungszunge(n) axial und/oder
radial in Bezug auf die Drehachse der Anpreßplatte ausgerichtet ist.
Bei der Verwendung von Verbindungszungen ist es insbesondere wichtig, daß die
Verbindungszungen möglichst wenig, am besten gar kein Biege- und/oder
Torsionsmoment zwischen den Anpreßplattensegmenten übertragen. Wenn sich
jedes der Anpreßplattensegmente unter einem Temperaturgradienten frei biegen
kann (wie beispielsweise ein gekrümmter Bimetall-Streifen), entsteht keine
Schirmung der gesamten Anpreßplatte.
Die Verbindung der Anpreßplattensegmente mittels Verbindungszungen hat
weiterhin den Vorteil, daß die Anpreßplattensegmente ortsfest positioniert sind und
Kräfte übertragen werden können. Gleichzeitig erlaubt die Art der Verbindung, daß
nur ein sehr geringes Wölbmoment, das die Schirmung verursacht, entstehen kann,
da die jeweiligen Verbindungszungen Biege- oder Torsionsmomente nicht oder nur
stark abgeschwächt übertragen.
Vorteilhaft kann die Zusammenhalteanordnung aus einem hochfesten Material
gebildet sein.
Ebenso ist es denkbar, daß die Zusammenhalteanordnung aus einem Material
gebildet ist, das einen zum Anpreßplatten-Grundmaterial unterschiedlichen,
insbesondere einen größeren Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist. Dadurch
wird der Effekt erreicht, daß eine Gegenausdehnung auftritt, die über die Anordnung,
Masse und Ausgestaltung der Zusammenhalteanordnung derart gesteuert wird, daß
sie der Verformung der Anpreßplattensegmente entgegenwirkt. Dadurch wird
erreicht, daß sich der Reibradius der Anpreßplatte insgesamt nicht ändert oder
zumindest nicht sinkt. Beim Material der Zusammenhalteanordnung handelt es sich
somit um eine sogenannte Gegendehnmasse zum Anpreßplatten-Grundmaterial.
Die Erfindung ist grundsätzlich nicht auf bestimmte Materialien für die
Zusammenhalteanordnung beschränkt. Wichtig ist lediglich, daß das Material bei
Aufnahme der Wärmeenergie derart zur Ausdehnung gebracht wird, daß die
nachteilige Schirmung der gesamten Anpreßplatte sicher verhindert wird.
Vorteilhaft kann das Material der Zusammenhalteanordnung einen größeren
Wärmeausdehnungskoeffizienten als das Anpreßplatten-Grundmaterial haben. Es ist
jedoch auch denkbar, daß das Material entweder einen negativen
Wärmeausdehnungskoeffizienten oder im Vergleich zum Anpreßplatten-
Grundmaterial einen vom Betrag her kleineren Wärmeausdehnungskoeffizienten
aufweist. In einem solchen Fall wird die Schirmung dadurch verhindert oder
kompensiert, daß sich das Material der Zusammenhalteanordnung bei Einleitung von
Wärme zusammenzieht und bei entsprechender Anordnung ein zurückbiegendes
Moment erzeugt.
Als Anpreßplatten-Grundmaterial kann beispielsweise, jedoch nicht ausschließlich,
Grauguß, Stahl und dergleichen verwendet werden. Als Material für die
Zusammenhalteanordnung kann beispielsweise, jedoch nicht ausschließlich,
Aluminium verwendet werden. Aluminium ist relativ billig und hat einen thermischen
Ausdehnungskoeffizienten α, der mit 24.10-6/K gegenüber Grauguß (α = 10-12.10-6/K)
etwa doppelt so groß ist. Aber auch Magnesium (α = 26.10-6/K), Kupfer (α =
17.10-6/K), Zink (α = 39.10-6/K) oder andere Metalle sind denkbar. Ein weiterer
Vorteil der genannten Werkstoffe liegt darin, daß sie die Reibwärme gegenüber
Grauguß wegen ihrer höheren Wärmeleitfähigkeit schnell aufnehmen und sich rasch
ausdehnen. Die hohe Wärmeleitfähigkeit kann auch gezielt zur besseren
Wärmeabfuhr von der Reibfläche genutzt werden.
Die Massenverteilung zwischen Anpreßplatten-Grundmaterial und Material der
Zusammenhalteanordnung ergibt sich je nach Bedarf und Anwendungsfall und hängt
beispielsweise von der Kontur der Anpreßplatte und dem sich daraus ergebenden
Wärmeausdehnungsverhalten ab.
Die Anbindung einer wie vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen
Anpreßplatte an eine Kupplung kann auf verschiedene Weise erfolgen. Bei einer
bisher bekannten Lösung werden die einzelnen Anpreßplattensegmente
beispielsweise über eine Keilwellenverzahnung nach Art der Lamellenkupplung am
Kupplungsgehäuse befestigt.
Einige andere, erfindungsgemäße Möglichkeiten zur Befestigung der Anpreßplatte
am Kupplungsgehäuse werden nachfolgend genauer beschrieben.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird eine Kupplung, insbesondere eine
Reibungskupplung für ein Kraftfahrzeug, bereitgestellt, beider zunächst in an sich
bekannter Weise Reibbeläge einer Kupplungsscheibe zwischen einem Schwungrad
und einer Anpreßplatte geklemmt werden oder klemmbar sind, bei der die
Anpreßplatte aus einer Mehrzahl von Anpreßplattensegmenten gebildet ist und bei
der die Anpreßplattensegmente über eine Verbindungseinrichtung mit dem
Kupplungsgehäuse verbunden sind. Diese Kupplung ist erfindungsgemäß dadurch
gekennzeichnet, daß die Anpreßplattensegmente in Umfangsrichtung jeweils durch
einen Zwischenraum voneinander beabstandet (getrennt) sind und daß die
Anpreßplattensegmente in ihren in Umfangsrichtung gesehenen Endbereichen
wenigstens eine Nocke aufweisen, die in korrespondierende Öffnungen im
Kupplungsgehäuse eingreift/eingreifen.
Durch die erfindungsgemäße Kupplung wird es zunächst auf einfache Weise
möglich, die einzelnen Anpreßplattensegmente am Kupplungsgehäuse zu
befestigen. Weiterhin läßt diese Befestigungsvariante zu, daß sich die einzelnen
Anpreßplattensegmente bei einseitigem Wärmeeintrag unabhängig voneinander
verformen können, so daß keine gemeinschaftliche Verformungsbewegung der
gesamten Anpreßplatte auftritt und eine nachteilige Schirmung verhindert wird.
Vorteilhaft kann im Zwischenraum ein elastisches Fixierelement vorgesehen sein.
Bei dieser Ausführungsform weist das Kupplungsgehäuse Öffnungen auf, in die die
Nocken der Anpreßplattensegmente eingreifen. Dadurch werden Umfangskräfte
übertragen. Zwischen zwei benachbarten Anpreßplattensegmenten befindet sich
jeweils ein Zwischenraum, in dem ein elastisches Fixierelement vorgesehen ist. Das
elastische Fixierelement spreizt die Nocken der Anpreßplattensegmente auseinander
und bringt diese zur Anlage am Kupplungsgehäuse. Das elastische Fixierelement
kann als radial deformierbares Rohr, als tangential angeordnete
Schraubendruckfeder, als ein beliebiges anderes Federbauteil oder dergleichen
ausgebildet sein. Die Erfindung ist nicht auf die genannten Beispiele beschränkt. Die
Axialbewegung der Anpreßplatte erfolgt unter Gleitreibung der Nocken in den
Öffnungen des Kupplungsgehäuses. Insbesondere dann, wenn alle
Anpreßplattensegmente gleich aufgebaut sind und mit den gleichen elastischen
Fixierelementen gegen die Öffnungen des Kupplungsgehäuses gepreßt werden,
findet die Zentrierung und Abstützung der Fliehkraft über das Kupplungsgehäuse
statt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Kupplung dadurch
gekennzeichnet, daß zur Abstützung jedes Anpreßplattensegments an dem
Kupplungsgehäuse wenigstens ein Abstützelement vorgesehen ist, das das
Anpreßplattensegment am Kupplungsgehäuse zentriert und eine relative
Gleitbewegung zwischen dem Anpreßplattensegment und dem Kupplungsgehäuse
zuläßt. Dabei kann das Abstützelement entweder einstückig mit dem
Anpreßplattensegment oder mit dem Kupplungsgehäuse sein. Wichtig ist lediglich,
daß das Abstützelement auf dem jeweils anderen Bauelement gleiten kann.
Gemäß noch einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Kupplung dadurch
gekennzeichnet, daß die Anpreßplattensegmente über wenigstens ein
Blattfederelement am Kupplungsgehäuse angeordnet sind. Dabei kann vorgesehen
sein, daß jedes Anpreßplattensegment über ein eigenes Blattfederelement am
Kupplungsgehäuse befestigt ist. Es ist jedoch auch denkbar, daß mehrere,
beispielsweise zwei, Anpreßplattensegmente über das Blattfederelement verbunden
werden. Das Blattfederelement kann einen verlängerten Bereich, beispielsweise
einen verlängerten Schenkel, aufweisen, über den die mit dem Blattfederelement
verbundenen Anpreßplattensegmente wiederum am Kupplungsgehäuse befestigt
sind.
Vorteilhaft kann die in den genannten Kupplungen eingesetzte Anpreßplatte als eine
wie vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Anpreßplatte ausgebildet sein.
Gemäß noch einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Anpreßplatte für eine
Reibungskupplung, bereitgestellt, wobei die Anpreßplatte im wesentlichen ringförmig
ausgebildet ist. Diese Anpreßplatte ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet,
daß der radiale Außenbereich der Anpreßplatte im Vergleich zum radialen
Innenbereich der Anpreßplatte eine unterschiedliche Steifigkeit aufweist und daß das
Steifigkeitsverhältnis zwischen dem radialen Außenbereich und dem radialen
Innenbereich über die Kontur und/oder das Material des radialen Außenbereichs und
des radialen Innenbereichs eingestellt ist oder wird.
Auch mit dieser Anpreßplatte wird es möglich, bei einseitigem Wärmeeintrag in die
Anpreßplatte eine ungewollte, nachteilige Schirmung zu vermeiden. Dabei wird es
allein durch eine geometrisch geeignete Gestaltung, beziehungsweise die Auswahl
entsprechend geeigneter Materialien möglich, das Schirmverhalten der Anpreßplatte
so zu gestalten, daß die vom Temperaturgradienten abhängige Verformung nicht zu
einer Veränderung des Reibradius führt.
Dazu kann beispielsweise vorgesehen sein, daß der radiale Außenbereich eine zum
radialen Innenbereich unterschiedliche radiale Dicke aufweist. Weiterhin kann der
radiale Außenbereich eine zum radialen Innenbereich unterschiedliche axiale Länge
aufweisen. Auch ist es denkbar, daß der radiale Außenbereich und/oder der radiale
Innenbereich ein oder mehrere Unterbrechungen aufweist/aufweisen. Ebenso ist es
möglich, daß der radiale Außenbereich aus einem anderen Material besteht als der
radiale Innenbereich. Die einzelnen Möglichkeiten können sowohl einzeln, als auch
in jeder beliebigen Kombination realisiert werden.
Vorteilhaft kann der radiale Außenbereich biege- und/oder torsionssteifer als der
radiale Innenbereich ausgebildet sein.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Druckplattenbaugruppe, insbesondere
für eine Kraftfahrzeug-Reibungskupplung, mit wenigstens einer erfindungsgemäßen
Anpreßplatte.
Die Erfindung wird nun exemplarisch anhand von Ausführungsbeispielen unter
Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine vereinfachte Teil-Längsschnittansicht einer Kraftfahrzeug-
Reibungskupplung;
Fig. 2a, 2b verschiedene Ansichten einer ersten Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Anpreßplatte;
Fig. 3 eine Draufsicht auf eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Anpreßplatte;
Fig. 4 eine Draufsicht auf eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Anpreßplatte;
Fig. 5a, 5b verschiedene Ansichten einer vierten Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Anpreßplatte;
Fig. 6a, 6b verschiedene Ansichten einer fünften Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Anpreßplatte;
Fig. 7a, 7b verschiedene Ansichten einer sechsten Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Anpreßplatte;
Fig. 8a, 8b verschiedene Ansichten einer siebten Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Anpreßplatte;
Fig. 9 eine Teil-Längsschnittansicht einer achten Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Anpreßplatte;
Fig. 10 eine Draufsicht auf weitere Ausführungsformen der erfindungsgemäßen
Anpreßplatte;
Fig. 11a, 11b verschiedene Ansichten einer in Fig. 10 dargestellten
Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anpreßplatte;
Fig. 12 eine Draufsicht auf verschiedene Ausführungsformen, wie eine Anpreßplatte
an einem Kupplungsgehäuse befestigt werden kann; und
Fig. 13, 14 und 15 verschiedene Schnittansichten durch eine Anpreßplatte zur
Verdeutlichung mechanischer Ersatzmodelle.
In Fig. 1 ist zunächst eine Reibungskupplung 10 für ein Kraftfahrzeug dargestellt.
Die Kupplung 10 weist ein Schwungrad 11 auf, das mit seinem radial inneren Bereich
in an sich bekannter Weise mit einer Kurbelwelle 12 oder einer sonstigen
Antriebswelle verbunden ist. "Radial innen" sowie später auch "radial außen" sind
dabei jeweils auf die Drehachse A bezogen. Die Verbindung des Schwungrads 11 an
der Kurbelwelle 12 ist beispielsweise über Schraubbolzen 13 realisiert. Radial außen
trägt das Schwungrad 11 ein Kupplungsgehäuse 14. Im Kupplungsgehäuse 14 ist
eine Anpreßplatte 30 drehfest, jedoch in Richtung der Drehachse A axial verlagerbar
gehalten. Die Anpreßplatte 30 weist eine Reibfläche 31 sowie eine der Reibfläche 31
abgewandte Seite 32 auf. Ein Kraftspeicher, beispielsweise in Form einer
Membranfeder 16, ist über Distanzbolzen 15 mit dem Kupplungsgehäuse 14
verbunden und kann über einen nicht dargestellten Ausrückmechanismus parallel zur
Drehachse A verschoben werden. Dadurch kann sich die Anpreßplatte 30 vom
Schwungrad 11 weg oder zu diesem hinbewegen, was einem Ausrück- oder
Einrückvorgang der Kupplung 10 entspricht.
Zwischen der Reibfläche 31 der Anpreßplatte 30 und einer entsprechenden
Reibfläche 17 des Schwungrads 11 sind Reibbeläge 18 einer mit 19 bezeichneten
Kupplungsscheibe klemmbar. Die Kupplungsscheibe 19 ist - möglicherweise über
einen geeigneten Torsionsdämpfer (nicht dargestellt) - mit einer Nabe 20 verbunden.
Die Nabe 20 wiederum ist über eine Verzahnung mit einer Abtriebswelle,
beispielsweise einer Getriebeabtriebswelle 21, drehfest gekoppelt.
Bei derartigen Kupplungen 10 entstehen bei Durchführung von Einrück- und
Ausrückvorgängen im Bereich der Reiboberflächen 17, 31 relativ hohe
Temperaturen. Diese werden durch den bei den Kupplungsvorgängen zwischen den
Reibbelägen 18 und dem Schwungrad 11 beziehungsweise der Anpreßplatte 30
entstehenden Schlupf erzeugt. Durch die hohen Temperaturen kann es zu
Verformungen der Anpreßplatte 30 und des Schwungrads 17 kommen, was als
"Schirmung" bezeichnet wird. Diese "Schirmung" ist jedoch sehr nachteilig, da
hierdurch die Übertragungssicherheit der Kupplung 10 durch Abnahme des
Reibradius erheblich reduziert wird.
Um diese Nachteile zu umgehen, werden nachfolgend verschiedene Möglichkeiten
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Anpreßplatte 30 beschrieben.
In Fig. 2a ist eine schematische Draufsicht auf eine Anpreßplatte 30 dargestellt,
Fig. 2b zeigt eine Querschnittsansicht entlang der Schnittlinie A-B in Fig. 2a. Die
Anpreßplatte 30 besteht aus einer Mehrzahl von in Umfangsrichtung U
aufeinanderfolgend angeordneten und bezüglich einander wenigstens teilweise
verlagerbaren Anpreßplattensegmenten, im vorliegenden Fall drei
Anpreßplattensegmenten 33, 34, 35. Die einzelnen Anpreßplattensegmente 33, 34,
35 sind jeweils über dazwischen vorgesehene Zwischenräume 39 zueinander
beabstandet. Die einzelnen Anpreßplattensegmente 33, 34, 35 weisen weiterhin eine
Schneide 36 zur Abstützung eines Kraftspeichers, beispielsweise einer
Membranfeder (nicht dargestellt) auf. Die Schneide 36 ist in geeigneter Weise gegen
Abrieb geschützt. Die Schneide 36 ist im radial außenliegenden Bereich 38 der
Anpreßplatte 30 vorgesehen.
Wenn die Anpreßplatte 30 auf der Seite der Reibfläche 31 (siehe Fig. 1) einseitig
mit Wärme beaufschlagt wird, wird durch die Ausgestaltung der Anpreßplatte 30 in
Anpreßplattensegmente 33, 34, 35 die lineare Volumendehnung nicht behindert, so
daß das Volumen durch Wärmedehnung ungehindert wachsen kann und keine
Formänderung (Schirmung) auftritt.
Dazu müssen die einzelnen Anpreßplattensegmente 33, 34, 35 elastisch miteinander
verbunden sein. Diese elastische Verbindung wird über eine
Zusammenhalteanordnung 55 realisiert. Die Zusammenhalteanordnung 55 ist an der
der Reibfläche 31 der Anpreßplatte 30 abgewandten Seite 32 an der Anpreßplatte 30
angeordnet (siehe auch Fig. 2). Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die
Zusammenhalteanordnung als durchgängiges, ringförmiges Blattfederelement 71
ausgebildet, das über Nietverbindungen 74 an den jeweiligen
Anpreßplattensegmenten 33, 34, 35 befestigt ist. Das Blattfederelement 71 ist mehr
zum radial innenliegenden Bereich 37 der Anpreßplatte 30 hin angeordnet. Natürlich
kann das Blattfederelement 71 auch an anderen Stellen plaziert werden. Das
ringförmige Blattfederelement 71 sorgt dafür, daß die Anpreßplattensegmente 33,
34, 35 axial weich, aber tangential und radial steif miteinander verbunden sind.
Dadurch kann eine nachteilige Schirmung wirkungsvoll unterbunden werden.
Das hier beschriebene Grundprinzip sowie die Grundwirkungsweise des
Anpreßplattenaufbaus liegt auch den nachfolgenden Ausführungsbeispielen
zugrunde. Im Folgenden wird zur Vermeidung von Wiederholungen deshalb nur noch
deren spezieller konstruktiver Aufbau beschrieben. Gleiche Bauelemente sind dabei
jeweils mit identischen Bezugszeichen versehen worden.
In Fig. 3 ist eine Anpreßplatte 30 dargestellt, die wiederum drei
Anpreßplattensegmente 33, 34, 35 aufweist. Jedes Anpreßplattensegment 33, 34, 35
überstreicht einen Winkel kleiner 120°, da zwischen jeweils zwei benachbarten
Anpreßplattensegmenten der Zwischenraum 39 vorgesehen ist. Jedes
Anpreßplattensegment 33, 34, 35 weist zur Auflage einer nicht dargestellten
Membranfeder einen als Schneide 36 ausgebildeten Bereich auf.
Verbunden sind die einzelnen Anpreßplattensegmente 33, 34, 35 über eine
Zusammenhalteanordnung 55 in Form von Blattfederelementen 70, die hier im
Vergleich zu Fig. 2 als einzelne Bauelemente ausgebildet sind. Die
Blattfederelemente 70 sind laschenartig ausgebildet. Jeweils zwei in
Umfangsrichtung U aufeinanderfolgende (benachbarte) Anpreßplattensegmente 33,
34, 35 sind über jeweils ein Blattfederelement 70 miteinander verbunden. Die
Verbindung kann beispielsweise über eine Nietverbindung 74, eine
Schraubverbindung oder dergleichen erfolgen. Bei Auswahl geeigneter Werkstoffe
für dis Anpreßplattensegmente 33, 34, 35 und die Blattfederelemente 70 kann die
Verbindung auch mittels Löten, Kleben, Verschweißen und dergleichen hergestellt
werden. Im Falle einer Nietverbindung 74 oder Verschraubung kann die Verbindung
zwischen den Anpreßplattensegmenten 33, 34, 35 und den Blattfederelementen 70
als Gelenkverbindung ausgebildet sein. Dabei ist wichtig, daß die Verbindung zur
Vermeidung von Schirmungseffekten in axialer Richtung (senkrecht zur Reibfläche
31) weich ist, jedoch die Flieh- und Umfangskräfte (radiale und tangentiale Richtung)
der Anpreßplattensegmente 33, 34, 35 halten kann.
Bei der in Fig. 4 dargestellten Anpreßplatte 30 besteht die
Zusammenhalteanordnung 55 wiederum aus einer Anzahl von Blattfederelementen
70. Der Unterschied im Vergleich zu Fig. 3 besteht jedoch darin, daß jeweils drei
Blattfederelemente 70 ein Blattfeder-Dreieck 72 bilden. Im vorliegenden
Ausführungsbeispiel umfaßt die Zusammenhalteanordnung 55 zwei Blattfeder-
Dreiecke 72. Jede Spitze 73 eines Blattfeder-Dreiecks 72 ist mit jeweils einem
unterschiedlichen Anpreßplattensegment 33, 34, 35 verbunden, beispielsweise über
eine Nietverbindung 74. Die Nietverbindungen 74 können wiederum Gelenkstellen
bilden. Durch die Blattfeder-Dreiecke 72 sind die einzelnen Anpreßplattensegmente
33, 34, 35 in radialer und tangentialer Richtung steifer verbunden. In axialer Richtung
sind sie durch die gegenüber Fig. 3 verlängerten Blattfederelemente 70 weicher
aufgehängt.
In Fig. 5a ist eine schematische Draufsicht auf ein weiteres Ausführungsbeispiel
einer Anpreßplatte 30 dargestellt, Fig. 5b zeigt eine Querschnittsansicht entlang der
Schnittlinie A-B in Fig. 5a. Die Anpreßplatte 30 besteht aus drei
Anpreßplattensegmenten 33, 34, 35, die über eine als Kreisring 60 ausgebildete
Zusammenhalteanordnung 55 miteinander verbunden sind. Der Kreisring 60 ist auf
der der Reibfläche der Anpreßplatte 30 abgewandten Seite 32 vorgesehen und trägt
außerdem die Membranfederschneide 36. Der Kreisring 60 ist in einer Nut 62
angeordnet und stützt die Fliehkräfte der Anpreßplattensegmente 33, 34, 35 ab. Der
Kreisring 60 kann in der Nut 62 eingeschrumpft, eingegossen oder mit einem der
bekannten stoffschlüssigen Verfahren befestigt werden.
Jedes Anpreßplattensegment 33, 34, 35 trägt einen Nocken 66 mit einer Bohrung 67.
Die Bohrung 67 dient zur Befestigung eines Niets einer Tangentialblattfeder (nicht
dargestellt), über die die Anpreßplattensegmente 33, 34, 35 am Kupplungsgehäuse
14 (Fig. 1) befestigt sind.
Der Kreisring 60 kann sowohl aus einem hochfesten Material bestehen, wie auch
durch gezielte Auswahl eines Werkstoffs mit hoher Wärmeausdehnung, wie dies im
allgemeinen Teil der Beschreibung erläutert wurde, zur Verformungskompensation
verwendet werden.
In Fig. 6a ist eine schematische Draufsicht auf ein weiteres Ausführungsbeispiel
einer Anpreßplatte 30 dargestellt, Fig. 6b zeigt eine Querschnittsansicht entlang der
Schnittlinie A-B in Fig. 6a. In Ergänzung zum Ausführungsbeispiel gemäß den
Fig. 5a und 5b ist neben dem die Schneide 36 tragenden Kreisring 60 ein
weiterer Kreisring 61 vorgesehen, der in einer entsprechenden Nut 68 angeordnet ist
und mit den Anpreßplattensegmenten 33, 34, 35 befestigt wird. Der weitere Kreisring
61 sorgt für eine noch bessere Verbindung der Anpreßplattensegmente 33, 34, 35.
Die Erfindung ist nicht auf eine bestimmte Anzahl von Kreisringen beschränkt, so
daß die Anzahl der Kreisringe je nach Bedarf und Anwendungsfall bestimmt werden
kann.
In Fig. 7a ist eine Draufsicht auf eine andere Ausführungsform einer Anpreßplatte
30 dargestellt, Fig. 7b zeigt eine Querschnittsansicht entlang der Schnittlinie A-B in
Fig. 7a. Bei dieser Anpreßplatte 30 weisen die drei Anpreßplattensegemente 33,
34, 35 eine ringförmige Aufnahmenut 62 mit einer Hinterschneidung 63 auf. Mit Hilfe
dieser hinterschnittenen Nut 62 werden die Anpreßplattensegmente 33, 34, 35 von
radial innen 37 nach radial außen 38 in die als Kreisring 60 ausgebildete
Zusammenhalteanordnung 55 eingesteckt. Dadurch sitzen die
Anpreßplattensegmente 33, 34, 35 unter Fliehkraft extrem fest. Axial ist der Kreisring
60 - wie weiter oben beschrieben wurde - jedoch weich. Zur Verdrehsicherung der
Anpreßplattensegmente 33, 34, 35 weisen diese sowie der Kreisring 60 zueinander
passende Nasen 64 beziehungsweise Ausnehmungen 65 auf.
Fig. 8a zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Anpreßplatte 30. Bei Fig. 8b
handelt es sich um eine Querschnittsansicht entlang der Schnittlinie A-A in Fig. 8a.
Die Anpreßplatte 30 ist wiederum in drei Anpreßplattensegmente 33, 34, 35
aufgeteilt. Um die Anpreßplattensegmente 33, 34, 35 aneinander fixieren und damit
die Reibfläche 31 (Fig. 1) in einer Ebene halten zu können, sind eine Anzahl von
Fixierelementen in Form von Fixierstiften 40 vorgesehen, im vorliegenden Beispiel
insgesamt sechs Stück. Die Fixierstifte 40 sind in Umfangsrichtung U an den
Stirnseiten 43 der Anpreßplattensegmente 33, 34, 35 ausgebildet. Sie können in
dazu korrespondierende Aussparungen (nicht dargestellt), die in die Stirnseiten 43
eines anderen, benachbarten Anpreßplattensegments eingelassen sind, eingesteckt
werden.
Die Anpreßplattensegmente 33, 34, 35 werden weiterhin über eine als Kreisring 60
ausgebildete Zusammenhalteanordnung 55 zusammengehalten, der gleichzeitig
auch als Schneide 36 dient. Der Kreisring 60 ist in einer Nut 62 aufgenommen und
kann etwa durch Kleben, Schrauben, Vernieten, Pressen, Eingießen und dergleichen
fest mit den Anpreßplattensegmenten 33, 34, 35 verbunden werden.
Bei der in Fig. 9 dargestellten Anpreßplatte 30, die im wesentlichen baugleich wie
die in den Fig. 8a und 8b dargestellte Anpreßplatte 30 ist, ist zur Fixierung der
Anpreßplattensegmente 33, 34, 35 ein Fixierelement vorgesehen, das als radial
innen 37 liegender Fixierring 41 ausgebildet ist. Der Fixierring 41 ist dabei in einer
entsprechenden Nut 42 aufgenommen.
In Fig. 10 ist eine Anpreßplatte 30 dargestellt, bei der schematisch drei weitere
Möglichkeiten aufgezeigt werden, wie die Anpreßplattensegmente 33, 34, 35 zur
Vermeidung von Schirmungseffekten miteinander verbunden werden können. Im
Bereich I der Zeichnung ist dafür eine Verbindungszunge 80 vorgesehen, die in etwa
die Form eines Knochens aufweist. Die Verbindungszunge 80 ist ein separates
Bauteil, das in entsprechende Aussparungen 83, die in den Anpreßplattensegmenten
33, 34, 35 ausgebildet sind, eingelegt wird. Die Enden 81 der Verbindungszunge 80
weisen Verdickungen 82 auf. Die Kontur der Aussparungen 83 ist diesen
Verdickungen 82 angepaßt. Durch die Verdickungen 82 in den Endbereichen 81
werden die Anpreßplattensegmente 33, 34, 35 radial und tangential positioniert.
Bei der im Bereich II dargestellten Befestigungsmöglichkeit ist ein Ende jedes
Anpreßplattensegments 33, 34, 35 so gestaltet, daß es einen Zapfen 84 aufweist,
der in eine dazu korrespondierende Nut 85 eines benachbarten
Anpreßplattensegments 33, 34, 35 eingreift und dadurch die zuvor beschriebene
Positionierung der Anpreßplattensegmente 33, 34, 35 gewährleistet. In einer dritten
Variante, die im Bereich III dargestellt ist, ist zwischen zwei "Quasi-
Anpreßplattensegmenten" jeweils eine radiale Ausnehmung, beispielsweise ein
Schlitz vorgesehen. Die beiden "Quasi-Anpreßplattensegmente" sind somit nur über
einen Steg 87 aus Anpreßplattenmaterial verbunden.
Ähnlich Fig. 10 können die Verbindungszungen 80 gemäß den Fig. 11a und
11b auch radial in die geteilte Anpreßplatte 30 eingeschoben werden. Fig. 11a zeigt
dabei eine Teil-Draufsicht auf den radial außenliegenden 38 Bereich der
Anpreßplatte 30, während Fig. 11b eine Teil-Draufsicht auf die Anpreßplatte 30
zeigt, wie sie auch in den zuvor beschriebenen Figuren dargestellt wurde. Falls ein
Klemmsitz der Verbindungszunge 80 nicht ausreicht, kann ein Sicherungsstift 88 die
Anpreßplattensegmente 33, 34, 35 radial gegen Verrutschen sichern.
Wichtig bei den gemäß Fig. 10, 11a und 11b beschriebenen Varianten ist, daß die
Verbindungselemente möglichst wenig, am besten gar kein Biege- und/oder
Torsionsmoment zwischen den Anpreßplattensegmenten 33, 34, 35 übertragen.
In Fig. 12 wird eine Reihe von Möglichkeiten beschrieben, wie eine Anpreßplatte 30
an dem Kupplungsgehäuse 14 (Fig. 1) befestigt werden kann. Insgesamt sind vier
Varianten dargestellt, die jeweils exemplarisch in den Zeichnungsbereichen I, II, III
und IV dargestellt sind.
Im Bereich I von Fig. 12 wird eine Befestigungsmöglichkeit gezeigt, bei der das
Kupplungsgehäuse 14 eine Anzahl von Öffnungen 22 aufweist. In jede Öffnung 22
greift jeweils eine Nocke 44 eines Anpreßplattensegments 33, 34, 35 ein, wodurch
die Umfangskräfte nach Art einer Lamellenkupplung übertragen werden. Die Nocken
44 sind jeweils im Bereich der Stirnseiten 43 vorgesehen. Zwischen den einzelnen
Anpreßplattensegmenten 33, 34, 35 befindet sich jeweils ein Zwischenraum 39, in
dem ein elastisches Fixierelement 23 vorgesehen ist. Das Fixierelement 23 spreizt
die Nocken 44 auseinander und bringt diese zur Anlage an das Kupplungsgehäuse
14, genauer an die Innenwandungen der Öffnungen 22. Das elastische Fixierelement
23 kann in Form eines radial deformierbaren Rohrs, einer tangential angeordneten
Schraubendruckfeder, eines beliebigen anderen Federbauteils und dergleichen
ausgebildet sein.
Die Axialbewegung der Anpreßplatte 30 geschieht unter Gleitbewegung der Nocken
44 in den Öffnungen 22. Wenn alle Anpreßplattensegmente 33, 34, 35 gleich
aufgebaut sind und mit den gleichen elastischen Fixierelementen 23 gegen die
Öffnungen 22 gepreßt werden, findet die Zentrierung und Abstützung der Fliehkraft
über das Kupplungsgehäuse 14 statt.
Im Bereich II von Fig. 12 ist eine Befestigungsvariante dargestellt, bei der eine
Zentrierung der Anpreßplattensegmente 33, 34, 35 über Abstützelemente 24 erfolgt,
die die Anpreßplattensegmente 33, 34, 35 im Kupplungsgehäuse 14 zentrieren.
Dabei kann jedes Abstützelement 24 entweder einstückig mit einem jeweiligen
Anpreßplattensegment oder mit dem Kupplungsgehäuse sein. In beiden Fällen
gleitet das Abstützelement 24 auf dem jeweils anderen Bauteil.
Der Bereich III von Fig. 12 zeigt die Anbindung der Anpreßplattensegmente 33, 34,
35 am Kupplungsgehäuse 14 über Blattfederelemente 25. Dazu ist am
Kupplungsgehäuse 14 die Anbindung der Blattfederelemente 25 vorgesehen.
Darüber hinaus sind mit jedem Blattfederelement 25 jeweils zwei
Anpreßplattensegmente 33, 34, 35 verbunden. Diese vorgenannten Verbindungen
können in der weiter oben bereits beschriebenen Weise realisiert werden,
beispielsweise durch Vernietung, Verschraubung und dergleichen. Im Bereich IV von
Fig. 12 ist die Anbindung des Blattfederelements 25 etwas anders gelöst. Hier sind
zunächst zwei Anpreßplattensegmente 33, 34, 35 über das Blattfederelement 25
miteinander verbunden. Das Blattfederelement 25 weist weiterhin einen verlängerten
Schenkel auf, über den es am Kupplungsgehäuse 14 befestigt ist.
In den Fig. 13 bis 15 ist schließlich eine andere Möglichkeit beschrieben, wie
eine Anpreßplatte 30 ausgebildet werden kann, um eine nachteilige Schirmung
möglichst zu verhindern.
Fig. 13 zeigt ein mechanisches Ersatzmodell. Eine einseitig eingebrachte
Reibleistung Q erzeugt einen im Diagramm dargestellten Temperaturgradienten in
der Kreisscheibe 90, der sich, wie im Diagramm 91 dargestellt, über die Dicke der
Kreisscheibe 90 erstreckt. Durch den Zusammenhang ε = α.ΔT (ε = relative
Dehnung, α = Wärmeausdehnungskoeffizient, ΔT = Temperaturdifferenz gegenüber
Umgebung) ergeben sich über die axiale Erstreckung s hinweg unterschiedliche
lokale Dehnungen ε. Diese Dehnungsdifferenzen führen zu Eigenspannungen und
zu einer Verformung des gesamten Bauteils, nämlich der Schirmung. Dies ist in Fig.
13 rechts dargestellt.
Ein weiteres mechanisches Ersatzmodell ist in Fig. 14 gezeigt. Hier ist eine
Kreisscheibe 90 von einer ideal biegesteifen und dehnsteifen Umrandung 92
umgeben. Wird die Kreisscheibe 90 wie zuvor erwärmt, kann keine Ausdehnung
nach radial außen erfolgen. Dadurch weicht die Kreisscheibe 90 in ihrem
Innenbereich nach rechts aus.
Fig. 15 zeigt schließlich ein mechanisches Modell einer Kombination der beiden in
den Fig. 13 und 14 gezeigten Modelle anhand einer Anpreßplatte 30. Die
Anpreßplatte 30 besteht aus einem dicken, biege- und torsionssteifen radial
außenliegenden Bereich 38 und einem dünneren, biege- und torsionselastischeren
radial innenliegenden Bereich 37. Bei einer Wärmebelastung, bei der die
Wärmeleistung einseitig aufgebracht wird, weicht der radial außenliegende Bereich
38 wie bei konventionellen Anpreßplatten nach rechts aus und entfernt sich dabei
vom Schwungrad 11 (Fig. 1). Der radial innenliegende Bereich 37 wölbt sich durch
das hohe Steifigkeitsverhältnis Außenbereich/Innenbereich jetzt auch vom
Schwungrad weg, so daß der mittlere Reibradius rm im Idealfall unverändert bleibt.
Durch eine Variation der radialen Dicke und/oder der axialen Länge und/oder des
Materials sowie möglicherweise durch das Einfügen von Unterbrechungen in den
Innenbereich und/oder den Außenbereich läßt sich das Steifigkeitsverhältnis von
Innenbereich 37 zu Außenbereich 38 der Anpreßplatte 30 in gewünschter Weise
einstellen.
Allein durch eine geometrisch geeignete Gestaltung der Anpreßplatte 30 wird es
möglich, das Schirmverhalten der Anpreßplatte 30 so zu gestalten, daß die
temperaturgradientenabhängige Verformung nicht zu einer Veränderung des
Reibradius rm führt.
10
Reibungskupplung
11
Schwungrad
12
Kurbelwelle
13
Schraubbolzen
14
Kupplungsgehäuse
15
Distanzbolzen
16
Membranfeder
17
Reibfläche (Schwungrad)
18
Reibbelag
19
Kupplungsscheibe
20
Nabe
21
Getriebeeingangswelle
22
Öffnung im Kupplungsgehäuse
23
elastisches Fixierelement
24
Abstützelement
25
Blattfederelement
30
Anpreßplatte
31
Reibfläche
32
der Reibfläche abgewandte Seite der Anpreßplatte
33
Anpreßplattensegment
34
Anpreßplattensegment
35
Anpreßplattensegment
36
Schneide
37
radial innenliegender Bereich
38
radial außenliegender Bereich
39
Zwischenraum
40
Fixierelement (Fixierstift)
41
Fixierelement (Fixierring)
42
Aufnahmenut
43
Stirnseite des Anpreßplattensegments in Umfangsrichtung
44
Nocke
55
Zusammenhalteanordnung
60
Kreisring
61
Kreisring
62
Aufnahmenut
63
Hinterschneidung
64
Nase
65
Ausnehmung
66
Nocken
67
Bohrung (für Niet)
68
Aufnahmenut
70
Blattfederelement
71
durchgängiges ringförmiges Blattfederelement
72
Blattfeder-Dreieck
73
Spitze Blattfeder-Dreieck
74
Nietverbindung
80
Verbindungszunge
81
Ende Verbindungszunge
82
Verdickung
83
Aussparung
84
Zapfen
85
Nut
86
Ausnehmung (Schlitz)
87
Steg
88
Sicherungsstift
90
Kreisscheibe
91
Diagramm Temperaturgradient
92
biegesteife und dehnsteife Umrandung
A Drehachse
U Umfangsrichtung
I Bereich 1
II Bereich 2
III Bereich 3
IV Bereich 4
A Drehachse
U Umfangsrichtung
I Bereich 1
II Bereich 2
III Bereich 3
IV Bereich 4
Claims (31)
1. Anpreßplatte für eine Reibungskupplung (10), wobei die Anpreßplatte (30) im
wesentlichen ringförmig ausgebildet ist und wobei die Anpreßplatte (30) in eine
Mehrzahl von in Umfangsrichtung (U) aufeinanderfolgend angeordneten und
bezüglich einander wenigstens teilweise verlagerbaren Anpreßplattensegmenten
(33, 34, 35) unterteilt ist, die durch eine Zusammenhalteanordnung (55)
zusammengehalten sind, dadurch gekennzeichnet, daß die
Zusammenhalteanordnung (55) an der einer Reibfläche (31) der Anpreßplatte
(30) abgewandten Seite (32) an der Anpreßplatte (30) angeordnet ist und daß die
Zusammenhalteanordnung (55) derart ausgebildet ist, daß die einzelnen
Anpreßplattensegmente (33, 34, 35) elastisch miteinander verbunden sind oder
werden.
2. Anpreßplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Zusammenhalteanordnung (55) derart ausgebildet und an den
Anpreßplattensegmenten (33, 34, 35) angeordnet ist, daß die
Anpreßplattensegmente (33, 34, 35) axial weich, tangential und/oder radial
jedoch steif verbunden werden oder sind.
3. Anpreßplatte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Anpreßplatte (30) zwei, drei oder mehr Anpreßplattensegmente (33, 34, 35)
aufweist.
4. Anpreßplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß
die Anpreßplattensegmente (33, 34, 35) in Umfangsrichtung (U) jeweils durch
einen Zwischenraum (39) voneinander getrennt sind.
5. Anpreßplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß
die Anpreßplattensegmente (33, 34, 35) in Umfangsrichtung (U) über ein oder
mehrere Fixierelement(e) (40, 41) miteinander verbunden sind.
6. Anpreßplatte nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das wenigstens
eine Fixierelement in Form eines Fixierstifts (40) ausgebildet ist, der in
Umfangsrichtung (U) an der Stirnseite (43) eines ersten Anpreßplattensegments
(33; 34; 35) ausgebildet ist und daß in Umfangsrichtung (U) an der Stirnseite (43)
eines zweiten Anpreßplattensegments (33; 34; 35), das mit dem ersten
Anpreßplattensegment verbunden werden soll, wenigstens eine entsprechende
Aufnahmeöffnung für den Fixierstift (40) vorgesehen ist.
7. Anpreßplatte nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das
wenigstens eine Fixierelement in Form eines Fixierrings (41) ausgebildet ist.
8. Anpreßplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß
die Zusammenhalteanordnung (55) in Form eines oder mehrerer Kreisrings/
Kreisringe (60, 61) ausgebildet ist und daß der wenigstens eine Kreisring (60, 61)
vorzugsweise einteilig ausgebildet ist.
9. Anpreßplatte nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der
wenigstens eine Kreisring (60, 61) und/oder der wenigstens eine Fixierring (41) in
einer in den Anpreßplattensegmenten (33, 34, 35) ausgebildeten Aufnahmenut
(62, 68; 42) aufgenommen ist/sind.
10. Anpreßplatte nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmenut
(62, 68; 42) eine Hinterschneidung (63) aufweist.
11. Anpreßplatte nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß
der wenigstens eine Kreisring (60, 61) eine Schneide (36) zur Abstützung eines
Kraftspeichers gegen die Anpreßplatte (30) aufweist.
12. Anpreßplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß
die Zusammenhalteanordnung (55) als ein oder mehrere Blattfederelement(e)
(70, 71, 72) ausgebildet ist.
13. Anpreßplatte nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die
Zusammenhalteanordnung (55) als durchgängiges ringförmiges
Blattfederelement (71) ausgebildet ist.
14. Anpreßplatte nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die
Zusammenhalteanordnung (55) aus mehreren Blattfederelementen (70) gebildet
ist und daß zwei benachbarte Anpreßplattensegmente (33, 34, 35) jeweils über
ein Blattfederelement (70) miteinander verbunden sind.
15. Anpreßplatte nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung
zweier benachbarter Anpreßplattensegmente (33, 34, 35) über ein
Blattfederelement (70) als Gelenkverbindung ausgebildet ist.
16. Anpreßplatte nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß
die Zusammenhalteanordnung (55) aus einem oder mehreren Blattfeder-
Dreiecken (72) gebildet ist, daß jedes Blattfeder-Dreieck (72) aus drei
Blattfederelementen (70) gebildet ist und daß jede Spitze (73) eines Blattfeder-
Dreiecks (72) mit jeweils einem unterschiedlichen Anpreßplattensegment (33, 34,
35) verbunden ist.
17. Anpreßplatte nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 oder nach einem der
Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammenhalteanordnung
(55) wenigstens eine Verbindungszunge (80) umfaßt, die an ihren jeweiligen
Enden (81) eine Verdickung (82) aufweist und daß in Umfangsrichtung (U) an den
Stirnseiten (43) der Anpreßplattensegmente (33, 34, 35) der Kontur der
Verbindungszunge (80) angepaßte Aussparungen (83) vorgesehen sind.
18. Anpreßplatte nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die
Einschubrichtung der Verbindungszunge(n) (80) axial und/oder radial in Bezug
auf die Drehachse (A) der Anpreßplatte (30) ausgerichtet ist.
19. Anpreßplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß
die Zusammenhalteanordnung (55) aus einem hochfesten Material gebildet ist.
20. Anpreßplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß
die Zusammenhalteanordnung aus einem Material gebildet ist, das einen zum
Anpreßplatten-Grundmaterial unterschiedlichen, insbesondere einen größeren,
Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist.
21. Kupplung, insbesondere Reibungskupplung für ein Kraftfahrzeug, bei der
Reibbeläge (18) einer Kupplungsscheibe (19) zwischen einem Schwungrad (11)
und einer Anpreßplatte (30) geklemmt werden oder klemmbar sind, bei der die
Anpreßplatte (30) aus einer Mehrzahl von Anpreßplattensegmenten (33, 34, 35)
gebildet ist und bei der die Anpreßplattensegmente (33, 34, 35) über eine
Verbindungseinrichtung mit dem Kupplungsgehäuse (14) verbunden sind,
dadurch gekennzeichnet, daß die Anpreßplattensegmente (33, 34, 35) in
Umfangsrichtung (U) jeweils durch einen Zwischenraum (39) voneinander
beabstandet sind und daß die Anpreßplattensegmente (33, 34, 35) in ihren in
Umfangsrichtung (U) gesehenen Endbereichen (43) wenigstens eine Nocke (44)
aufweisen, die in korrespondierende Öffnungen (22) im Kupplungsgehäuse (14)
eingreift/eingreifen.
22. Kupplung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß in dem
Zwischenraum (39) ein elastisches Fixierelement (23) vorgesehen ist.
23. Kupplung nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 21 oder nach Anspruch 21
oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abstützung jedes
Anpreßplattensegments (33, 34, 35) an dem Kupplungsgehäuse wenigstens ein
Abstützelement (24) vorgesehen ist, das das Anpreßplattensegment (33, 34, 35)
am Kupplungsgehäuse (14) zentriert und eine relative Gleitbewegung zwischen
dem Anpreßplattensegment (33, 34, 35) und dem Kupplungsgehäuse (14) zuläßt.
24. Kupplung nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 21 oder nach einem der
Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpreßplattensegmente
(33, 34, 35) über wenigstens ein Blattfederelement (25) am Kupplungsgehäuse
(14) angeordnet sind.
25. Kupplung nach einem der Ansprüche 21 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die
Anpreßplatte (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 20 ausgebildet ist.
26. Anpreßplatte für eine Reibungskupplung, wobei die Anpreßplatte (30) im
wesentlichen ringförmig ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der
radiale Außenbereich (38) der Anpreßplatte (30) im Vergleich zum radialen
Innenbereich (37) der Anpreßplatte (30) eine unterschiedliche Steifigkeit aufweist
und daß das Steifigkeitsverhältnis zwischen dem radialen Außenbereich (38) und
dem radialen Innenbereich (37) über die Kontur und/oder das Material des
radialen Außenbereichs (38) und des radialen Innenbereichs (37) eingestellt ist
oder wird.
27. Anpreßplatte nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß der radiale
Außenbereich (38) eine zum radialen Innenbereich (37) unterschiedliche radiale
Dicke aufweist.
28. Anpreßplatte nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, daß der
radiale Außenbereich (38) eine zum radialen Innenbereich (37) unterschiedliche
axiale Länge aufweist.
29. Anpreßplatte nach einem der Ansprüche 26 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß
der radiale Außenbereich (38) und/oder der radiale Innenbereich (37) ein oder
mehrere Unterbrechungen aufweist/aufweisen.
30. Anpreßplatte nach einem der Ansprüche 26 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß
der radiale Außenbereich (38) biege- und/oder torsionssteifer als der radiale
Innenbereich (37) ausgebildet ist.
31. Druckplattenbaugruppe, insbesondere für eine Kraftfahrzeug-Reibungskupplung,
mit wenigstens einer Anpreßplatte (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 20 oder
26 bis 30.
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