DE10037895A1

DE10037895A1 - Kupplungsscheibe

Info

Publication number: DE10037895A1
Application number: DE10037895A
Authority: DE
Inventors: Andreas Dau; Matthias Diemer; Andreas Orlamuender
Original assignee: Mannesmann Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2000-08-03
Filing date: 2000-08-03
Publication date: 2002-02-14
Also published as: US6619455B2; US20020017444A1

Abstract

Eine Kupplungsscheibe (10) umfasst einen Nabenbereich (12) und eine Mehrzahl von an dem Nabenbereich (12) getragenen, in Umfangsrichtung bezüglich einer Kupplungsscheiben-Drehachse (A) aufeinander folgend angeordneten und einen jeweiligen Reibflächenbereich (46) wenigstens zum Teil bereitstellenden Reibbelagelementen (14), wobei die Reibbelagelemente (14) zur reibmäßigen Anlage an einer jeweiligen Gegenreibfläche eines Schwungrades, einer Anpressplatte oder dergleichen vorgesehen sind. Wenigstens eines der Reibbelagelemente (14) ist an dem Nabenbereich (12) radial verlagerbar getragen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kupplungsscheibe, umfassend einen Nabenbereich und eine Mehrzahl von an dem Nabenbereich getragenen, in Umfangsrichtung bezüglich einer Kupplungsscheiben-Drehachse aufeinander folgend angeordneten und einen jeweiligen Reibflächenbereich wenigstens zum Teil bereitstellenden Reibbelagelementen, wobei die Reibbelagelemente zur reibmäßigen Anlage an einer jeweiligen Gegenreibfläche eines Schwung rades, einer Anpressplatte oder dergleichen vorgesehen sind.

Bei herkömmlichen Kupplungsscheiben sind die Reibbelagelemente im Allgemeinen entweder fest oder über eine axial elastische Belagfederung mit dem Nabenbereich der Kupplungsscheibe verbunden. Diese feste Anbindung hat zur Folge, dass bei sich beispielsweise lokal ändernden Reibverhältnis sen, beispielsweise ansteigendem Reibkoeffizienten der aneinander reibenden Oberflächen, eine spontane Änderung des über die Kupplung übertragenen oder zu übertragenden Drehmomentes auftreten kann, obgleich letztendlich in der Anpresskraft, welche durch einen Ausrück ermechanismus vorgegeben wird, keine Änderung vorgenommen wurde.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine gattungsgemäße Kupplungsscheibe derart auszubilden, dass auch bei sich beispielsweise lokal ändernden Reibverhältnissen in einer mit einer derartigen Kupplungs scheibe ausgestatten Reibungskupplung definierte Drehmomentüber tragungsverhältnisse vorhanden sind.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Kupplungsscheibe, umfassend einen Nabenbereich und eine Mehrzahl von an dem Nabenbe reich getragenen, in Umfangsrichtung bezüglich einer Kupplungsscheiben- Drehachse aufeinander folgend angeordneten und einen jeweiligen Reibflächenbereich wenigstens zum Teil bereitstellenden Reibbelagelemen ten, wobei die Reibbelagelemente zur reibmäßigen Anlage an einer jeweiligen Gegenreibfläche eines Schwungrades, einer Anpressplatte oder dergleichen vorgesehen sind.

Wenigstens eines der Reibbelagelemente ist an dem Nabenbereich radial verlagerbar getragen.

Die vorliegende Erfindung macht Nutzen von dem Zusammenhang zwischen dem über die Kupplungsscheibe beziehungsweise die Kupplung über tragenen Drehmoment M_K und verschiedenen Parametern, wie z. B. dem Reibkoeffizienten µ, dem mittleren Reibradius r, der Normalkraft F_N zwischen den aneinander reibenden Oberflächen und der Anzahl z der aneinander reibenden Reibflächenpaare. Dieser Zusammenhang ist wiedergegeben durch folgende Formel:

M_K = µ.z.r.F_N.

Die vorliegende Erfindung macht nun Nutzen davon, dass beispielsweise bei lokaler Änderung des Reibkoeffizienten µ, beispielsweise Erhöhung des Reibkoeffizienten µ, durch die Möglichkeit, die Reibbelagelemente bezie hungsweise wenigstens eines davon entsprechend radial zu verlagern, eine Erhöhung des Reibkoeffizienten µ durch eine entsprechende Verringerung des mittleren Reibradius r kompensiert wird. Entsprechendes gilt für eine Zunahme der Normalkraft F_N, beispielsweise induziert durch eine lokale Ausbauchung einer der Gegenreibflächen. Auch hier kann ein Anstieg der Normalkraft durch entsprechende Verringerung des mittleren Reibradius r kompensiert werden.

Wie bereits ausgeführt kann bei der erfindungsgemäßen Kupplungsscheibe vorgesehen sein, dass das wenigstens eine Reibbelagelement dazu ausgebildet ist, sich wenigstens in Reaktion auf eine Änderung der zwischen seinem Reibflächenbereich und der zugeordneten oder zuordenbaren Gegenreibfläche vorherrschenden Gleitreibungswechselwirkung radial zu verlagern.

Um bei der erfindungsgemäßen Kupplungsscheibe gleichzeitig auch das Auftreten von Reibschwingungen, die ebenfalls durch lokale Änderungen der Reibverhältnisse induziert werden können, zu verhindern, wird vorgeschla gen, dass das wenigstens eine Reibbelagelement an dem Nabenbereich bezüglich der Drehachse näherungsweise in Umfangsrichtung verlagerbar getragen ist.

Um sowohl den radialen Abstand als auch die Umfangslage in dieser Art und Weise verändern zu können, wird vorgeschlagen, dass das wenigstens eine Reibbelagelement bezüglich des Nabenbereichs um eine zur Drehachse im Wesentlichen parallel liegende, zu dieser radialen Abstand aufweisende Schwenkachse schwenkbar ist. Um dafür zu sorgen, dass das wenigstens eine in seiner Radiallage veränderbare Reibbelagelement auch in einem stationären Zustand in definierter Stellung gehalten ist, kann eine Rückstell anordnung vorgesehen sein zum Vorspannen des wenigstens einen Reibbelagelementes bezüglich des Nabenbereiches in eine Grund-Schwenk stellung.

Wenn vor allem lokalen Änderungen der Reibverhältnisse Rechnung getragen werden soll, die nicht über den gesamten Reibbereich sich ausbreiten, dann ist es vorteilhaft, wenn das wenigstens eine Reibbelag element oder eine Gruppe von Reibbelagelementen von anderen Reibbelag elementen oder Gruppen von Reibbelagelementen im Wesentlichen unabhängig radial verlagerbar ist.

Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Reibungskupplung mit einer erfindungsgemäßen Kupplungsscheibe.

Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausgestaltungsformen detailliert beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 eine Teil-Axialansicht einer erfindungsgemäßen Kupplungs scheibe;

Fig. 2 eine Schnittansicht der in Fig. 1 dargestellten Kupplungs scheibe längs einer Linie II-II in Fig. 1.

Die Kupplungsscheibe 10, wie sie in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist, umfasst einen allgemein mit 12 bezeichneten Nabenbereich, an dem, wie im Folgenden noch detailliert beschrieben, im radial äußeren Bereich eine Mehrzahl von Reibbelagelementen 14 getragen ist. Der Nabenbereich 12 weist zwei in axialem Abstand zueinander angeordnete und beispielsweise über Nietbolzen 18 oder dergleichen fest miteinander verbundene Deck scheibenelemente 14, 16 auf. Axial zwischen den beiden Deckscheiben elementen 14, 16 liegt ein Zentralscheibenelement 20, das in seinem radial inneren Bereich mit einer Nabe 22 fest verbunden, beispielsweise integral ausgebildet ist. Die Nabe 22 ist zur drehfesten, jedoch axial beweglichen Kopplung mit einer Welle, beispielsweise Getriebeeingangswelle, ausgebil det. Zwischen den Deckscheibenelementen 14, 16 einerseits und dem Zentralscheibenelement 20 andererseits wirkt eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung aufeinander folgend angeordneten Dämpferfedern 24, die in jeweiligen Federfenstern der Deckscheibenelemente 14, 16 beziehungs weise des Zentralscheibenelementes 20 angeordnet sind und sich dort an jeweiligen Steuerkanten abstützen. Es ist auf diese Art und Weise in der Kupplungsscheibe 10 ein Torsionsschwingungsdämpfer 26 bereit gestellt. Ferner wirkt zwischen den Deckscheibenelementen 14, 16 einerseits und dem Zentralscheibenelement 20 andererseits eine allgemein mit 28 bezeichnete Reibungsdämpfungsanordnung.

Die Deckscheibenelemente 14, 16 sind auf diese Art und Weise zum Dämpfen von im Drehbetrieb auftretenden Drehschwingungen umfangs mäßig in begrenztem Drehwinkelbereich gegen die Wirkung der Dämpferfe dern 24 sowie der Reibungsdämpfungsanordnung 28 bezüglich des Zentralscheibenelementes 20 verlagerbar. Eine Drehwinkelbegrenzung ist hier durch die Bolzen 18 geschaffen, die in zugeordnete in Umfangsrichtung langgestreckte Ausnehmungen 30 des Zentralscheibenelementes 20 eingreifen.

Im radial äußeren Bereich weisen die Deckscheibenelemente 14, 16 an mehreren Umfangspositionen nach radial außen vorspringende Lappen abschnitte 32, 34 auf, an welchen über ein bolzenartiges Achsbauteil 36 ein Schwenkarm 38 um eine zur Drehachse A der Kupplungsscheibe im Wesentlichen parallel liegende Schwenkachse S schwenkbar getragen ist. Es sei darauf hingewiesen, dass in Fig. 1 lediglich ein einziger derartiger Schwenkarm 38 dargestellt ist. Selbstverständlich sind in Umfangsrichtung verteilt an den Deckscheibenelementen 14, 16 mehrere derartige Schwenk arme 38 um jeweilige Schwenkachsen S schwenkbar getragen. Im radial äußeren Bereich trägt der Schwenkarm oder jeder Schwenkarm 38 dann ein Paar von Reibbelagelementen 14. Jedes dieser Reibbelagelemente 14 weist einen Reibbelag 40 auf, der an einem scheibenartigen Trägerelement 42 getragen ist. Die beiden Trägerelemente 42 der beiden Reibbelagelemente 14 sind dann über einen Nietbolzen 44 oder dergleichen an beiden axialen Seiten des Schwenkarmes 38 getragen und somit zur reibmäßigen Zusammenwirkung ihrer Reiboberflächen 46 mit entsprechenden Gegenreib flächen bereit.

Um die jeweiligen Schwenkarme 38 in eine Grund-Schwenkstellung bezüglich des Nabenbereichs 12 vorzuspannen, sind für jeden Schwenkarm 38 zwei Federelemente 48, 50 vorgesehen. Diese sind mit ihren Endberei chen einerseits in jeweilige stiftartige Kopplungselemente 52, 54 am Schwenkarm 38 und entsprechende stiftartige Kopplungselemente 56, 58 an den Deckscheibenelementen 14, 16 eingehängt und wirken somit letztendlich gegeneinander. Jeder Schwenkarm 38 ist dann in die in Fig. 1 erkennbare Schwenkstellung bezüglich des Nabenbereichs 12 vor gespannt, in welcher die Reibbelagelemente 14, die an diesem Schwenkarm 38 getragen sind, den größten radialen Abstand zur Drehachse A auf weisen.

Treten im Schlupfbetrieb bei einer mit einer derartigen Kupplungsscheibe 10 ausgestatteten Reibungskupplung lokale Änderungen der Reibverhältnisse, beispielsweise eine lokale Zunahme des Reibkoeffizienten µ, auf, so wird auf Grund der verstärkten Reibungswechselwirkung und der vorhandenen Massenträgheitsverhältnisse ein die entsprechenden Reibbelagelemente 14 tragender Schwenkarm 38 entgegen der Wirkung von einer der Federn 48, 50 um die Schwenkachse S verschwenken. Infolgedessen wird der radial äußere Bereich des Schwenkarmes 38, an welchem die Reibbelagelemente 14 getragen sind, nach radial einwärts verlagert, mit der Folge, dass der mittlere Reibradius, welcher durch die Reibflächen 46 bereit gestellt wird, abnimmt. Das Produkt aus Reibkoeffizient und mittlerem Reibradius kann daher nahezu konstant bleiben, so dass auch das über eine derartige Reibungskupplung dann übertragene Drehmoment nahezu konstant bleibt. Gleichzeitig wird eine Verlagerung in Umfangsrichtung, d. h. mit einer Bewegungskomponente in Umfangsrichtung, induziert. Infolgedessen kann die Anregung von Reibschwingungen weitgehend verhindert werden. Durch die Möglichkeit, einzelne Reibbelagelemente oder Paare von Reibbelag elementen unabhängig von an anderen Schwenkarmen getragenen Reibbelagelementen in ihrer Radial- beziehungsweise Umfangspositionierung zu verändern, können lokale Änderungen der Reibverhältnisse kompensiert werden und für ein von derartigen lokalen Änderungen im Wesentlichen unbeeinflusstes über die Kupplung übertragenes Kupplungsmoment gesorgt werden.

Claims

1. Kupplungsscheibe, umfassend einen Nabenbereich (12) und eine Mehrzahl von an dem Nabenbereich (12) getragenen, in Umfangs richtung bezüglich einer Kupplungsscheiben-Drehachse (A) aufein ander folgend angeordneten und einen jeweiligen Reibflächenbereich (46) wenigstens zum Teil bereitstellenden Reibbelagelementen (14), wobei die Reibbelagelemente (14) zur reibmäßigen Anlage an einer jeweiligen Gegenreibfläche eines Schwungrades, einer Anpressplatte oder dergleichen vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Reibbelag elemente (14) an dem Nabenbereich (12) radial verlagerbar getragen ist.

2. Kupplungsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Reibbelagelement (14) dazu ausgebildet ist, sich wenigstens in Reaktion auf eine Änderung der zwischen seinem Reibflächenbereich (46) und der zugeordneten oder zuordenbaren Gegenreibfläche vorherrschenden Gleitreibungswechselwirkung radial zu verlagern.

3. Kupplungsscheibe nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Reibbelagelement (14) an dem Nabenbereich (12) bezüglich der Drehachse (A) näherungsweise in Umfangsrichtung verlagerbar getragen ist.

4. Kupplungsscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Reibbelagelement (14) bezüglich des Nabenbereichs (12) um eine zur Drehachse (A) im Wesentlichen parallel liegende, zu dieser radialen Abstand auf weisende Schwenkachse (S) schwenkbar ist.

5. Kupplungsscheibe nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Rückstellanordnung (48, 50) zum Vorspannen des wenigstens einen Reibbelagelementes (14) bezüglich des Nabenbereichs (12) in eine Grund-Schwenkstellung.

6. Kupplungsscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Reibbelagelement (14) oder eine Gruppe von Reibbelagelementen (14) von anderen Reibbelagelementen (14) oder Gruppen von Reibbelagelementen (14) im Wesentlichen unabhängig radial verlagerbar ist.

7. Reibungskupplung, umfassend eine Kupplungsscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 6.