DE10038411A1

DE10038411A1 - Reibungskupplung

Info

Publication number: DE10038411A1
Application number: DE10038411A
Authority: DE
Inventors: Andreas Dau; Matthias Diemer; Andreas Orlamuender
Original assignee: Mannesmann Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2000-08-07
Filing date: 2000-08-07
Publication date: 2002-02-21
Also published as: FR2812694A1; FR2812694B1; US6732846B2; GB2365500A; GB0117384D0; US20020014386A1

Abstract

Eine Reibungskupplung umfasst ein Schwungrad (14), eine mit dem Schwungrad (14) zur gemeinsamen Drehung um eine Drehachse verbundene oder verbindbare Gehäuseanordnung (16), eine Anpressplatte (18), welche in der Gehäuseanordnung (16) axial bewegbar, bezüglich dieser im Wesentlichen drehfest angeordnet ist, eine Krafterzeugungsanordnung (20), durch welche die Anpressplatte (18) in Richtung auf das Schwungrad (14) zu vorgespannt oder vorspannbar ist, eine Kupplungsscheibenanordnung (30), welche in ihrem zwischen der Anpressplatte (18) und dem Schwungrad (14) liegenden Bereich (40) unter Zwischenanordnung einer Reibbelagelementenanordnung (32) zur Drehmomentübertragung beaufschlagbar ist. Die Reibbelagelementenanordnung (32) umfasst wenigstens ein an dem Schwungrad (14) und/oder wenigstens ein an der Anpressplatte (18) vorgesehenes Reibbelagelement (34).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Reibungskupplung, umfassend ein Schwungrad, eine mit dem Schwungrad zur gemeinsamen Drehung um eine Drehachse verbundene oder verbindbare Gehäuseanordnung, eine Anpress platte, welche in der Gehäuseanordnung axial bewegbar, bezüglich dieser im Wesentlichen drehfest angeordnet ist, eine Krafterzeugungsanordnung, durch welche die Anpressplatte in Richtung auf das Schwungrad zu vorgespannt oder vorspannbar ist, eine Kupplungsscheibenanordnung, welche in ihrem zwischen der Anpressplatte und dem Schwungrad liegenden Bereich unter Zwischenanordnung einer Reibbelagelementenanord nung zur Drehmomentübertragung beaufschlagbar ist.

Bei herkömmlichen im Stand der Technik bekannten Reibungskupplungen ist im Allgemeinen der Aufbau derart, dass die Anpressplatte und das Schwungrad aus Metall gebildet sind und an ihren metallischen Oberflächen Reibflächen bereitstellen, welchen die an der Kupplungsscheibe angebrach ten Reibbeläge gegenüber liegen. Dies ist eine zweckdienliche Anordnung, da im Allgemeinen ein Verschleiß im Bereich der Reibbeläge auftritt und bei Abnutzung derselben lediglich die Kupplungsscheibe ausgetauscht werden muss.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine gattungsgemäße Reibungskupplung derart weiterzubilden, dass sich ein verbessertes Betriebsverhalten eines mit einer derartigen Reibungskupplung ausgestatte ten Antriebssystems ergibt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch eine Reibungskupplung, umfassend ein Schwungrad, eine mit dem Schwungrad zur gemeinsamen Drehung um eine Drehachse verbundene oder verbindbare Gehäuseanordnung, eine Anpressplatte, welche in der Gehäuseanordnung axial bewegbar, bezüglich dieser im Wesentlichen drehfest angeordnet ist, eine Krafterzeugungsanordnung, durch welche die Anpressplatte in Richtung auf das Schwungrad zu vorgespannt oder vorspannbar ist, eine Kupplungs scheibenanordnung, welche in ihrem zwischen der Anpressplatte und dem Schwungrad liegenden Bereich unter Zwischenanordnung einer Reibbelag elementenanordnung zur Drehmomentübertragung beaufschlagbar ist.

Dabei ist weiter vorgesehen, dass die Reibbelagelementenanordnung wenigstens ein an dem Schwungrad oder/und wenigstens ein an der Anpressplatte vorgesehenes Reibbelagelement umfasst.

In Abwandlung der aus dem Stand der Technik bekannten Vorgehensweise geht die vorliegende Erfindung den Weg, die Reibbeläge nunmehr dem Schwungrad beziehungsweise der Anpressplatte zuzuordnen, d. h. bei Betrachtung eines Drehmomentenflusses vom Antriebsaggregat her kommend auf die Eingansseite der Reibungskupplung zu verlagern. Daraus resultieren im Betrieb zwei wesentliche Vorteile. Der erste Vorteil ist, dass die über eine Getriebeeingangswelle mit dem Getriebe gekoppelte Kupp lungsscheibe mit geringerer Masse und geringerem Trägheitsmoment ausgebildet wird. Dies führt zu einer geringeren Trägheit an der Getriebeein gangsseite, wodurch die beim Gangschalten erforderliche Synchronisations phase verkürzt werden kann. Der zweite Vorteil ist, dass durch Verlagern der Reibbeläge auf die Kupplungseingangsseite dort die Masse und das Trägheitsmoment erhöht werden, mit dem Vorteil, dass im Bereich des Antriebsaggregats entstehende Drehungleichförmigkeiten auf Grund der deutlich größeren rotierenden Masse besser abgefangen werden können.

Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass an der Anpressplatte oder/und an dem Schwungrad eine Mehrzahl von Reibbelagelementen in Umfangs richtung aufeinander folgend vorgesehen ist.

Zur Festlegung eines jeweiligen Reibbelagelementes kann vorgesehen sein, dass für jedes an der Anpressplatte beziehungsweise dem Schwungrad vorgesehene Reibbelagelement an der Anpressplatte beziehungsweise an dem Schwungrad eine das Reibbelagelement bereichsweise aufnehmende Vertiefung vorgesehen ist. Um auch eine insbesondere axiale Halterung eines jeweiligen Reibbelagelementes erzielen zu können, wird vorgeschla gen, dass ein die Vertiefung umgebender Materialbereich der Anpressplatte beziehungsweise des Schwungrades zum Halten des wenigstens einen Reibbelagelementes verformt oder verformbar ist. Dazu kann beispielsweise vorgesehen sein, dass das wenigstens eine Reibbelagelement in seinem in die Vertiefung eingreifenden Bereich in Richtung zu einem Vertiefungsgrund hin sich erweiternd ausgebildet ist oder/und an einem bezüglich seines Umfangs vorstehenden Trägerelement getragen ist.

Das wenigstens eine Reibbelagelement kann in der Vertiefung im Wesentli chen axial unbewegbar aufgenommen sein.

Um eine einer Belagsfederung gleichkommende Wirkung erzielen zu können, wird vorgeschlagen, dass das wenigstens eine Reibbelagelement in der Vertiefung axial bewegbar aufgenommen ist. Dies kann beispielsweise dadurch realisiert werden, dass das wenigstens eine Reibbelagelement bezüglich des Vertiefungsgrundes über eine elastisch verformbare Fe derungsanordnung abgestützt oder abstützbar ist. Das wenigstens eine Reibbelagelement kann in dämpfendes Material, z. B. Granulatmaterial, eingelagert sein.

Das wenigstens eine Reibbelagelement kann im Wesentlichen kreisrund sein.

Bei einer erfindungsgemäß ausgestalteten Reibungskupplung hat es sich hinsichtlich der auftretenden Belastung und hinsichtlich der Verringerung der Masse an der Getriebeeingangsseite als vorteilhaft erwiesen, wenn die Kupplungsscheibe wenigstens in ihrem mit der Reibbelagelementenanord nung zusammenwirkenden Bereich aus organischem oder anorganischem Material, vorzugsweise Keramik-Verbundmaterial, gebildet ist.

Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Anpressplatte beziehungsweise ein Schwungrad, woran wenigstens ein Reibbelagelement vorgesehen ist.

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

Fig. 1 eine Teil-Längsschnittansicht einer erfindungsgemäßen Reibungskupplung;

Fig. 2 eine Axialansicht eines Teils des bei der Reibungskupplung gemäß Fig. 1 eingesetzten Schwungrades;

Fig. 3 das in der Fig. 1 im Kreis III erkennbare Detail vergrößert;

Fig. 4 das in der Fig. 1 im Kreis IV erkennbare Detail vergrößert.

Die in Fig. 1 erkennbare Reibungskupplung 10 umfasst ein Schwungrad 14, das in seinem radial inneren, nicht dargestellten Bereich zur drehfesten Anbindung an eine Antriebswelle ausgebildet ist oder auch Teil eines Zweimassenschwungrades sein kann. Radial außen ist das Schwungrad 14 mit einem Gehäuse 16 beispielsweise durch eine Mehrzahl von Schraubbol zen oder dergleichen drehfest verbunden. Im Gehäuse 16 ist eine Anpress platte 18 derart angeordnet, dass sie bezüglich des Gehäuses 16 und somit auch bezüglich des Schwungrades 14 in axialer Richtung, d. h auf das Schwungrad zu beziehungsweise von diesem weg bewegbar ist, bezüglich des Gehäuses 16 und somit auch bezüglich des Schwungrades 14 im Wesentlichen jedoch drehfest gehalten ist. Zu diesem Zwecke kann beispielsweise eine Anbindung über eine Mehrzahl von Tangentialblattfedern vorgesehen sein.

Zwischen der Anpressplatte 18 und dem Gehäuse 16 wirkt ein Kraftspeicher 20, beispielsweise eine Membranfeder, die in ihrem radial äußeren Bereich 22 einen Schneidenbereich 24 der Anpressplatte 18 beaufschlagt, in ihrem radial mittleren Bereich 26 am Gehäuse 16 getragen ist, beispielsweise durch eine Mehrzahl von nicht dargestellten Distanzbolzen oder der gleichen, und in ihrem radial inneren Bereich 28 durch einen Ausrück ermechanismus beaufschlagbar ist. Die in Fig. 1 dargestellte Kupplung ist vom gedrückten Typ, bei welchem zum Erzeugen der Ausrückkraft auf den radial inneren Bereich 28 des Kraftspeichers 20 gedrückt wird, um diesen radial außen von der Anpressplatte 18 wegzubewegen. Es sei darauf hingewiesen, dass selbstverständlich auch Kupplungen beziehungsweise Kraftspeicher des gezogenen Typs zum Einsatz kommen können, und dass selbstverständlich zwischen der Anpressplatte 18 und dem Kraftspeicher 20 sowie zwischen dem Kraftspeicher 20 und dem Gehäuse 16 Verschleiß nachstellvorrichtungen vorgesehen sein können, die einen im Betrieb auftretenden Verschleiß und eine damit einhergehende Verlagerung der Anpressplatte 18 in Richtung auf das Schwungrad 14 zu kompensieren.

Zwischen der Anpressplatte 18 und dem Schwungrad 14 liegt eine schematisch dargestellte und allgemein mit 30 bezeichnete Kupplungs scheibe, die in ihrem radial inneren Bereich mit einer Getriebeeingangswelle, welche in der Fig. 1 nicht dargestellt ist, axial bewegbar, jedoch drehfest gekoppelt werden kann.

Die erfindungsgemäße Reibungskupplung 10 umfasst ferner eine allgemein mit 32 bezeichnete Reibbelagelementenanordnung. Diese Reibbelag elementenanordnung umfasst sowohl am Schwungrad 14 als auch an der Anpressplatte 18 eine Mehrzahl von im Umfangsrichtung aufeinander folgend angeordneten Reibbelagelementen 34. Diese stehen mit ihren jeweiligen Reibflächen 36, 38 über entsprechende Oberflächen des Schwungrades 14 beziehungsweise der Anpressplatte 18 über. Bei Beauf schlagung durch den Kraftspeicher 20 presst die Anpressplatte 18 mit ihren Reibbelagelementen 34 gegen den radial äußeren Bereich 40 der Kupplungs scheibe 30 und presst somit die Kupplungsscheibe 30 mit diesem radial äußeren Bereich 40 gegen die Reibflächen 36 der an dem Schwungrad 14 vorgesehenen Reibbelagelemente 34. Auf diese Art und Weise wird die reibungsmäßige Wechselwirkung zwischen der Kupplungsscheibe 30, welche den Ausgangsteil der Reibungskupplung 10 bildet, und dem Schwungrad 14 beziehungsweise der Anpressplatte 18 hergestellt, welche einen Teil der Eingangsseite der Reibungskupplung 10 bilden.

Wie in Fig. 2 dargestellt, können die Reibbelagelemente 34 kreisrund sein und in Umfangsrichtung aufeinander folgend angeordnet sein. Es ist jedoch möglich, aufeinander in Umfangsrichtung folgende Reibbelageemente in radialer Richtung bezüglich einander gestaffelt vorzusehen oder/und die Reibbelagelemente 34 mit anderer Umfangskonturierung auszugestalten.

Zur Anbringung der Reibbelagelemente 34 an der Anpressplatte 18 bezie hungsweise am Schwungrad 14 weisen diese jeweilige Vertiefungen 42, 44 auf. In diese Vertiefungen sind, wie im Folgenden beschrieben, die Reibbelagelemente 34 dann eingesetzt, und zwar derart, dass sie mit ihren jeweiligen Reibflächen 36, 38 axial hervorstehen. Das Einsetzen beziehungs weise Festlegen der Reibbelagelemente 34 kann beispielsweise derart erfolgen, dass bei erhitztem Schwungrad 14 beziehungsweise erhitzter Anpressplatte 18 die jeweiligen Reibbelagelemente 34 mit sehr geringem Bewegungsspiel in die zugeordneten Vertiefungen 44, 42 eingesetzt werden, so dass beim nachfolgenden Abkühlen und Zusammenziehen der Anpressplatte 18 beziehungsweise des Schwungrades 14 eine feste Klemmwirkung erzielt wird. Auch ist es möglich, nach Einsetzen der Reibbelagelemente in die Vertiefungen 44, 42 das Schwungrad 14 beziehungsweise die Anpressplatte 18 durch Verstemmung oder dergleichen zu verformen, um auch auf diese Art und Weise eine feste Klemmwirkung zu erzielen.

Möglichkeiten, welche bei erhaltener Axialbeweglichkeit der Reibbelag elemente 34 bezüglich des Schwungrades 14 beziehungsweise der Anressplatte 18 eine Halterung der Reibbelagelemente 34 an den jeweiligen Baugruppen ermöglichen, sind in den Fig. 3 und 4 dargestellt.

In Fig. 3 erkennt man die Anbringung eines Reibbelagelementes 34 an der Anpressplatte 18. Selbstverständlich ist eine derartige Anbringung auch am Schwungrad 14 möglich. Man erkennt, dass das Reibbelagelement 34 ein Belagträgerelement 50 umfasst, an welchen der eigentliche Reibbelag 52 beispielsweise duch Verklebung getragen ist. Das Belagträgerelement 50 steht wenigstens bereichsweise umfangsmäßig über den Außenumfang des Reibbelags 52 über und ist in die Vertiefung 42 eingepasst. Zwischen dem Belagträgerelement 50 und dem Vertiefungsgrund 54 der Vertiefung 42 ist eine axial elastische Federungsanordnung 56, beispielsweise durch eine oder mehrere Tellerfedern oder sonstige elastische Elemente eingesetzt. Nach dem Einsetzen dieser Federungsanordnung 56 und des Reibbelag elementes 34 in die Vertiefung 42 wird der Umfangsrandbereich 58 des die Vertiefung 42 umgebenden oberen Randbereichs der Anpressplatte 18 durch Verstemmung oder dergleichen zumindest teilweise verformt, so dass durch das Bilden von über den Umfangsrand der Vertiefung 42 hervor stehenden Haltevorsprungsbereichen 60 das Belagträgerelement 50 in der Vertiefung 42 gehalten ist und durch die Vorspannung der Federungs anordnung 56 gegen diese Haltebereiche 60 vorgespannt ist.

Bei der in Fig. 4 dargestellten Ausgestaltungsform ist das Reibbelag element 34 konisch sich verjüngend ausgebildet, und zwar derart, dass es in Richtung vom Vertiefungsgrund 70 der Vertiefung 44 weg sich verjüngt und letztendlich im Bereich seiner Reibfläche 36 die geringste Umfangs abmessung aufweist. Zwischen dem Reibbelagelement 36 und dem Vertiefungsgrund 70 liegt eine Federungsanordnung 72 aus elastischem Material, beispielsweise Gummimaterial, das an dem Reibbelagelement 34 festgelegt sein kann. Durch Verformung des Umfangsrandbereichs 58 werden auch hier wieder Haltevorsprungsbereiche 60 gebildet, die nunmehr durch Zusammenwirkung mit der konisch sich verjüngenden Umfangsform der Reibbelagelemente 34 diese gegen Herausbewegung aus den Ver tiefungen 44 sichert. Es sei darauf hingewiesen, dass selbstverständlich auch hier an Stelle des elastischen Gummimaterials Tellerfedern oder andere elastische Elemente oder auch axial komprimierte Schraubendruckfedern oder dergleichen zum Einsatz kommen können oder ein z. B. ummanteltes dämpfendes Granulat (z. B. Sandmaterial).

Wie bereits vorangehend erwähnt, wird durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Reibungskupplung 10 dafür gesorgt, dass die Gesamt masse der Getriebeeingangsseite und somit auch das dort vorhandene Trägheitsmoment reduziert werden, mit der Folge, dass durchzuführende Synchronisiervorgänge schneller und mit geringerer Belastung der Syn chronisiervorrichtungen vorgenommen werden können. Insbesondere erkennt man in Fig. 1, dass die Kupplungsscheibe 30 letztendlich als scheibenartiges sehr einfach ausgestaltetes Bauteil bereitgestellt werden kann. Insbesondere hat es sich als vorteilhaft erwiesen, hier Keramik- Verbundmaterialien, z. B. C/C-SiC, für die Kupplungsscheibe 30 zumindest im radial äußeren Bereich einzusetzen, in welchem eine reibungsmäßige Wechselwirkung mit der Reibbelagelementenanordnung 32 vorhanden ist. Als Materialien für das Schwungrad 14 beziehungsweise die Anpressplatte 16 kommen Globular-Graphitguss (GGG) sowie Vermicular-Graphitguss (GGV), Aluminium, Faser/Partikel-verstärktes Aluminium beziehungsweise Legierungen davon, als besonders vorteilhafte Werkstoffe in Frage. Diese haben gegenüber herkömmlichem Grauguss, welcher grundsätzlich auch ein setztbar ist, eine höhere Plastizität, d. h. sie lassen sich zum axialen Haltern der Reibbelagelemente 34 besser verformen. In ihrem mit den Reibbelag elementen zusammenwirkenden Bereich kann die Kupplungsscheibe an einer oder an beiden axialen Seiten auch mit einem auf die Reibbelagelemente abgestimmten Material versehen sein, wie dies in Fig. 1 bei 76 mit verdickter Linie angedeutet ist. Z. B. kann Sintermaterial aufgebracht sein oder es können in sonstiger Weise angebrachte Reibelemente vorgesehen sein, die mit den Reibbelagelementen in der Anpressplatte beziehungsweise dem Schwungrad in reibungsmäßiger Hinsicht harmonisieren.

Es sei noch darauf hingewiesen, dass selbstverständlich die Kupplungs scheibe 30 nach Art einer herkömmlichen Kupplungsscheibe ausgebildet sein kann, d. h. mit einem Torsionsschwingungsdämpfer versehen sein kann, um im Drehbetrieb auftretende Drehungleichförmigkeiten abfedern zu können.

Claims

1. Reibungskupplung, umfassend:
ein Schwungrad (14),
eine mit dem Schwungrad (14) zur gemeinsamen Drehung um eine Drehachse verbundene oder verbindbare Gehäuseanord nung (16),
eine Anpressplatte (18), welche in der Gehäuseanordnung (16) axial bewegbar, bezüglich dieser im Wesentlichen drehfest angeordnet ist,
eine Krafterzeugungsanordnung (20), durch welche die Anpressplatte (18) in Richtung auf das Schwungrad (14) zu vorgespannt oder vorspannbar ist,
eine Kupplungsscheibenanordnung (30), welche in ihrem zwischen der Anpressplatte (18) und dem Schwungrad (14) liegenden Bereich (40) unter Zwischenanordnung einer Reibbelagelementenanordnung (32) zur Drehmomentüber tragung beaufschlagbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass die Reibbelagelementenanordnung (32) wenigstens ein an dem Schwungrad (14) oder/und wenigstens ein an der Anpressplatte (18) vorgesehenes Reibbelagelement (34) umfasst.

2. Reibungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der Anpressplatte (18) oder/und an dem Schwungrad (14) eine Mehrzahl von Reibbelagelementen (34) in Umfangsrichtung aufeinander folgend vorgesehen ist.

3. Reibungskupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass für jedes an der Anpressplatte (18) beziehungsweise dem Schwungrad (14) vorgesehene Reibbelag element (34) an der Anpressplatte (18) beziehungsweise an dem Schwungrad (14) eine das Reibbelagelement (34) bereichsweise aufnehmende Vertiefung (42, 44) vorgesehen ist.

4. Reibungskupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein die Vertiefung (42, 44) umgeben der Materialbereich (58, 60) der Anpressplatte (18) beziehungsweise des Schwungrades (14) zum Halten des wenigstens einen Reibbelag elementes (34) verformt oder verformbar ist.

5. Reibungskupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Reibbelagelement (34) in seinem in die Vertiefung eingreifenden Bereich in Richtung zu einem Vertiefungsgrund (70) hin sich erweiternd ausgebildet ist oder/und an einem bezüglich seines Umfangs vorstehenden Träger element (50) getragen ist.

6. Reibungskupplung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Reibbelagelement (34) in der Vertiefung (42, 44) im Wesentlichen axial unbewegbar aufgenommen ist.

7. Reibungskupplung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Reibbelagelement (34) in der Vertiefung (42, 44) axial bewegbar aufgenommen ist.

8. Reibungskupplung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Reibbelagelement (34) bezüglich des Vertiefungsgrundes (54; 70) über eine elastisch verformbare Federungsanordnung (56; 72) abgestützt oder ab stützbar ist.

9. Reibungskupplung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Reibbelagelement (34) in dämpfendes Material eingelagert ist.

10. Reibungskupplung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das dämpfende Material Granulatmate rial umfasst.

11. Reibungskupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Reibbelagelement (34) im Wesentlichen kreisrund ist.

12. Reibungskupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsscheibenanordnung (30) wenigstens in ihrem mit der Reibbelagelementenanordnung zu sammenwirkenden Bereich (40) aus Keramik-Verbundmaterial gebildet ist.

13. Anpressplatte, vorzugsweise für eine Reibungskupplung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, umfassend wenigstens ein daran vorgesehenes Reibbelagelement (34).

14. Schwungrad, vorzugsweise für eine Reibungskupplung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, umfassend wenigstens ein daran vorgesehenes Reibbelagelement (34).