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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kupplungsscheibe für eine Reibungskupplungseinrichtung, insbesondere für eine Trockenkupplung, sowie die Reibungskupplungseinrichtung selbst. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung einen Antriebsstrang, insbesondere einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, welcher die erfindungsgemäße Reibungskupplungseinrichtung aufweist.
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Kupplungsscheiben als Bestandteile von Kupplungen bzw. Kupplungseinrichtungen zur Übertragung von Drehmoment zwischen einer Antriebsmaschine und einem Getriebe sind hinlänglich bekannt. Derartige Kupplungsscheiben sind üblicherweise zentral mit einer Welle, wie z.B. einer Getriebewelle, gekoppelt und können unter axialer Kraftbeaufschlagung ihrer an der radial äußeren Seite angeordneten Reibbeläge von entsprechend ausgestalteten Kupplungselementen mit einem Drehmoment beaufschlagt werden. Für die Funktionalität sowie die Gewährleistung einer hohen Lebensdauer ist es wichtig, dass die Kupplungsscheibe im Einsatz und demzufolge unter Kraft- bzw. Moment-Beaufschlagung möglichst ausschließlich den theoretisch vorgesehenen Belastungen ausgesetzt ist. In der Praxis bestehen jedoch zum Teil Bedingungen, die nicht den theoretischen Belastungen entsprechen. So können z.B. unerwünschte Schwingungen und/oder Abweichungen von Bauteilen von Soll-Positionen vorliegen, die zu ungünstigen Beanspruchungen der Kupplungsscheibe führen.
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Beispielhafte derartige Situationen sind in den 1 und 2 dargestellt. 1 zeigt eine Kupplung 1, die dazu vorgesehen ist, die Kurbelwelle 11 eines Motors 10 an die Getriebewelle 21 des Getriebes 20 zu koppeln. Es ist ersichtlich, dass – z.B. fertigungsbedingt – hier ein Lateralversatz X zwischen den Achsen der Kurbelwelle 11 und der Getriebewelle 21 besteht. In entsprechender Weise wird die Kupplung 1 und demzufolge auch ihre Kupplungsscheibe ungleichmäßig belastet.
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2 zeigt eine andere Situation, die zu einer ungünstigen Belastung der Kupplungsscheibe führt. In der linken Teildarstellung ist dabei die exakte Beanspruchung dargestellt. Es ist ersichtlich, dass eine zwischen Kupplungsdruckplatten 2 angeordnete Kupplungsscheibe 30 mit Kräften F im Wesentlichen parallel zur Drehachse 31 belastet wird. Demzufolge existiert hier keine radiale Beanspruchung der Kupplungsscheibe 30. In der rechten Teildarstellung der 2 ist dagegen ersichtlich, dass die Kupplungsdruckplatten 2, z.B. ebenfalls wegen fertigungsbedingter Fehler oder auch aufgrund von Abnutzungserscheinungen, nicht mehr achsparallel die Kupplungsscheibe 30 belasten, sondern derart, dass zumindest eine Komponente der jeweiligen Kraft F radial auf die Kupplungsscheibe 30 wirkt. Dies führt zu der dargestellten Verschiebung Y. Auch diese Verschiebung Y bewirkt eine ungewünschte und von einer herkömmlichen Kupplungsscheibe kaum zu kompensierende Belastung.
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3 zeigt eine herkömmliche Kupplungsscheibe und 4 zeigt den in 3 angedeuteten Ausschnitt C in vergrößerter Ansicht. Eine herkömmliche Kupplungsscheibe weist eine Nabe 32 auf, die mit der hier dargestellten Verzahnung dazu eingerichtet ist, die Nabe 32 und demzufolge die gesamte Kupplungsscheibe 30 auf einer Welle drehmomentfest anzuordnen, sodass die Kupplungsscheibe 30 um die Drehachse 31 der Welle rotieren kann.
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Wie insbesondere aus 4 ersichtlich ist, weist die Kupplungsscheibe 30 weiterhin einen ersten Nabenflansch 40, der an seiner der Nabe 32 zugewandten Seite eine Verzahnung 44 aufweist, die im Wesentlichen komplementär zu einer Gegenverzahnung 35 an der Nabe 32 ausgestaltet ist, um ein Drehmoment vom jeweiligen Nabenflansch 40, 41 auf die Nabe 32 zu übertragen. Über ein Verbindungselement 37 ist an den ersten Nabenflansch 40 eine Mitnehmerscheibe 80 angeschlossen, die über eine Nietverbindung 34 über einen Reibbelagträger 36 die Verbindung zwischen der Mitnehmerscheibe 80 und dem daran angeschlossenen Reibelement 33 herstellt. Der Mitnehmerscheibe 80 gegenüberliegend ist eine Gegenscheibe 81 angeordnet. Zwischen dem ersten Nabenflansch 40 und der Mitnehmerscheibe 80 sind mehrere Federelemente 50 angeordnet, die den ersten Nabenflansch 40 mit der Mitnehmerscheibe 80 und der Gegenscheibe 81 verbinden und eine Relativ-Rotationsbewegung zwischen dem ersten Nabenflansch 40 und der Mitnehmerscheibe 80 sowie der Gegenscheibe 81 zulassen, sodass die Kupplungsscheibe 30 als Torsionsschwingungsdämpfer wirkt. Das Federelement 40 wird dabei in einer Federführung 51 an der Mitnehmerscheibe 80 sowie der Gegenscheibe 81 geführt.
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Aufgrund des in den 1 und 2 beispielhaft gezeigten Versatzes bzw. aufgrund der Verschiebung wird die Kupplungsscheibe 30 mit radial wirkenden Kräften beaufschlagt. Die dadurch auftretenden Verspannungen in der Kupplungsscheibe 30 führen zu einer erhöhten Bauteilbeanspruchung sowie einem erhöhten Verschleiß der Kupplungsscheibe 30, insbesondere im Bereich der Federführung 51.
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Die
DE 10 2006 022 054 A1 offenbart eine Kupplungsscheibe, bei der an die Reibbeläge ein Eingangsteil angeschlossen ist, welches über Federelemente rotatorisch relativbeweglich mit einem Ausgangsteil gekoppelt ist, welches drehmomentfest an eine Nabe angeschlossen ist. Die Federelemente sind Schraubenfedern, deren Längsachsen tangential zur Drehrichtung der Kupplungsscheibe angeordnet sind. Das Eingangsteil stützt sich über ein L-förmiges Bauelement radial an einem Absatz an der Nabe ab, sodass das Eingangsteil demzufolge die Reibbeläge auf einer definierten Bahn in Bezug zur Rotationsachse der Nabe führt.
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Der
DE 10 2010 035 451 A1 ist ein Verspannsystem für eine Welle-Nabe-Verbindung entnehmbar, welches ein elastisches Element aufweist, das eine Verzahnung hat, die derart ausgestaltet ist, dass im eingebauten Zustand des elastischen Elementes in zumindest einen Teilbereich der Außenverzahnung des Wellenelementes der Welle-Nabe-Verbindung mit einer Pressspannung eingreift. In alternativer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Verzahnung des elastischen Elementes in eine Innenverzahnung des Nabenelementes der Welle-Nabe-Verbindung eingreift.
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Dadurch kann ein eventuell auftretendes Spiel in der Welle-Nabe-Verbindung nahezu vollständig eliminiert werden. Die
DE 10 2014 219 255 A1 sowie die
DE 10 2012 223 751 A1 zeigen jeweils einen Drehschwingungstilger. In der
DE 10 2012 223 751 A1 umfasst der Drehschwingungtilger eine Tilgermasse und ein Tilgermassenträgerteil, wobei die Tilgermasse und das Tilgermassenträgerteil relativ zueinander begrenzt verdrehbar sind. Zwischen den Bauteilen ist eine Feder-Dämpfer-Einrichtung vorgesehen mit wenigstens einer Feder und einer verdrehwinkelabhängig wirksamen Reibeinrichtung. Die
DE 10 2014 219 255 A1 offenbart eine erste Tilgermasse sowie eine zweite Tilgermasse, die beide relativ zu einem Trägerelement unabhängig voneinander verdrehbar angeordnet sind. Mit den beiden Drehschwingungstilgern lassen sich ineffizienter Weise bei Verwendung einer Kupplungsscheibe dort auftretende Drehschwingungen reduzieren.
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Die ältere, nicht vorveröffentlichte
DE 10 2015 207 387.4 offenbart eine Kupplungsscheibe für eine Reibungskupplungseinrichtung, insbesondere für einen Antriebsstrang eines brennkraftmaschinengetriebenen Fahrzeugs. Diese Kupplungsscheibe weist eine Drehachse, ein Trägerteil sowie eine an dem Trägerteil angeordnete und in radialer Richtung wirksame Tilgermasse sowie eine zwischen dem Trägerteil und der Tilgermasse angeordnete Feder-Dämpfer-Einrichtung auf. Die Feder-Dämpfer-Einrichtung weist wenigstens eine Radialfeder mit einer zur Drehachse radial angeordneten Federachse auf. Mit dieser Kupplungsscheibe können unerwünschte Schwingungen bzw. Geräusche reduziert oder vermieden werden. Dies betrifft insbesondere radial auftretende Schwingungen. Weiterhin dient diese Ausführungsform einer Kupplungsscheibe dem Ausgleich eines axialen Versatzes an einer Getriebeeingangswelle.
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Es ist ersichtlich, dass zwar vielfältige konstruktive Lösungen bekannt sind, axiale Versätze auszugleichen sowie auftretende Schwingungen zu tilgen bzw. zu vermeiden. Allerdings besteht die Forderung, Kupplungsscheiben an weitere Einbau-Betriebsbedingungen flexibel anpassen zu können.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Kupplungsscheibe sowie eine die Kupplungsscheibe aufweisende Reibungskupplungseinrichtung und einen die Reibungskupplungseinrichtung aufweisenden Antriebsstrang zur Verfügung zu stellen, mit denen in einfacher, zuverlässiger und kostengünstiger Weise auf Fertigungs-/ oder Montageungenauigkeiten bzw. dabei einzuhaltende Toleranzen ausgleichend reagiert werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße Kupplungsscheibe nach Anspruch 1, durch die erfindungsgemäße Reibungskupplungseinrichtung nach Anspruch 9 sowie durch den erfindungsgemäßen Antriebsstrang nach Anspruch 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen der erfindungsgemäßen Kupplungsscheibe sind in den Unteransprüchen 2–8 angegeben.
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Die Merkmale der Ansprüche können in jeglicher technisch sinnvollen Art und Weise kombiniert werden, wobei hierzu auch die Erläuterungen aus der nachfolgenden Beschreibung sowie Merkmale aus den Figuren hinzugezogen werden können, die ergänzende Ausgestaltungen der Erfindung umfassen.
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Der erste Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Kupplungsscheibe für eine Reibungskupplung, insbesondere für eine Trockenkupplung, die eine Nabe zur drehmomentfesten Verbindung mit einer Welle sowie ein Reibelement zur reibschlüssigen Eintragung eines Drehmomentes in die Kupplungsscheibe aufweist. Des Weiteren umfasst die Kupplungsscheibe einen ersten Nabenflansch und einen zweiten Nabenflansch, wobei wenigstens der erste Nabenflansch und gegebenenfalls beide Nabenflansche mit der Nabe drehmomentfest verbunden ist. Das bedeutet, dass je nach Belastungsrichtung (Zug oder Schub) wenigstens ein Nabenflansch mit der Nabe drehmomentfest verbunden ist.
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Außerdem umfasst die Kupplungsscheibe Federelemente, die zwischen den beiden Nabenflanschen diese mechanisch miteinander koppeln, sodass die Nabenflansche rotatorisch relativ zueinander bewegbar sind, wobei die Kupplungsscheibe derart ausgestaltet ist, dass die beiden Nabenflansche lateral bzw. radial zueinander versetzbar sind.
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Die erfindungsgemäße Kupplungsscheibe ist demzufolge wie auch herkömmliche Kupplungsscheiben dazu ausgestaltet, um eine Drehachse zu rotieren und Wellen zwecks Übertragung von Drehmomenten miteinander zu koppeln. Die verwendeten Nabenflansche sind vorzugsweise derart ausgestaltet, dass sie zentrale Öffnungen aufweisen, die in Form und Größe komplementär zur jeweiligen Nabe ausgestaltet sind, sodass sie an der radial äußeren Seite der Nabe im Wesentlichen rotationssymmetrisch zu dieser angeordnet werden können. Aufgrund der Möglichkeit, die beiden Nabenflansche lateral zueinander zu versetzen, lassen sich daher die Rotationsachsen der Nabenflansche radial in Bezug zueinander verlagern. Dadurch sind in einfacher Weise ein radialer Versatz von an die Kupplungsscheibe gekoppelter Wellen bzw. eine Verschiebung der Kupplungsscheibe, bedingt durch auftretende Radialkräfte im Einsatz der Kupplungsscheibe, ausgleichbar. Es wird somit eine unzulässig hohe Bauteilbeanspruchung der Kupplungsscheibe in den genannten Fällen verhindert. Dadurch lassen sich ebenfalls die bei Radialversatz bzw. Radialverschiebung entstehenden Geräusche (das sogenannte Eeken) verhindern, wenn die Kupplungsscheibe eine ausreichende Radialsteifigkeit aufweist, die im Wesentlichen durch die Federkonstanten der eingesetzten Federelemente bestimmt ist. Vorzugsweise sind beide Nabenflansche mit der Nabe drehmomentfestverbunden, in Bezug zueinander jedoch rotatorisch relativ beweglich, sodass auch die erfindungsgemäße Kupplungsscheibe als Torsionsschwingungsdämpfer zum Ausgleich bzw. zur Tilgung von Drehschwingungen dienen kann. Beide Nabenflansche stützen sich aneinander ab, wobei sich jedoch der eine Nabenflansch an der Kupplungsnabe abstützt und der andere Nabenflansch sich andererseits an dem Reibelement abstützt.
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Es ist in bevorzugter Ausgestaltung der Kupplungsscheibe vorgesehen, dass der Lateralversatz mindestens 0,5 mm, insbesondere mindestens 1 mm beträgt. Das bedeutet, dass der laterale bzw. radiale Versatz, den die beiden Nabenflansche in Bezug zueinander ausführen können, mindestens 0,5 mm und vorzugsweise mindestens 1 mm beträgt, wobei dieser mögliche Versatz zwischen unterschiedlichen Elementen der erfindungsgemäßen Kupplungsscheibe realisiert ist.
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Es ist in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass die Federelemente alleine von den Nabenflanschen gehalten werden. Dies führt zu einer geringen Reibung an den Federführungen bei auftretendem Lateralversatz sowie auch bei Drehschwingungen. Vorzugsweise sollten dabei die Federelemente als Schraubenfedern ausgestaltet sein und stirnseitig von Nocken gehalten sein, die an oder von den Nabenflanschen ausgebildet sind. Es ist dabei z.B. eine erste Stirnseite eines Federelementes an dem ersten Nabenflansch angeordnet und die zweite Stirnseite des Federelementes an dem zweiten Nabenflansch bzw. an dem dort ausgebildeten Nocken angeordnet.
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Dabei sollte die Halterung der Federelemente an den Nabenflanschen spielbehaftet sein, sodass die beiden Nabenflansche radial relativ zueinander beweglich sind. Es ist dabei jedoch nicht zwingend vorgesehen, dass lediglich dieses Spiel im Bereich der Halterung der Federelemente den gesamten, von der Kupplungsscheibe realisierbaren Lateralversatz bewirkt, sondern es ist auch möglich, dass zwischen anderen Bauteilen bzw. Bauteilverbindungen der erfindungsgemäßen Kupplungsscheibe ein Anteil des Gesamt-Lateralversatzes ermöglicht wird. Insbesondere diese Halterung der Federelemente an den Nabenflanschen sollte derart ausgeführt sein, dass die Radialsteifigkeit der Kupplungsscheibe über einen weiten Betriebsbereich, nach Möglichkeit bis zum Erreichen des maximalen Belastungs-Drehmomentes, erhalten bleibt.
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Zur Realisierung einer gewünschten Radialsteifigkeit sollten die eingesetzten Federelemente vorzugweise eine Federkonstante aufweisen, die in Abhängigkeit des Anwendungsfalles und des z.B. zu bekämpfenden Geräusches festzulegen ist.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kupplungsscheibe ist vorgesehen, dass die beiden Nabenflansche axial zueinander beabstandet sind. Dies kann z.B. in einfacher Weise durch eine zwischen den Nabenflanschen angeordnete Reibscheibe realisiert sein, die ebenfalls einen Beitrag zur reibungsgeminderten Führung der Nabenflansche liefert.
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Des Weiteren kann an wenigstens einem der Nabenflansche ein Element zur formschlüssigen Drehmomentübertragung zwischen dem jeweiligen Nabenflansch und der Nabe angeordnet sein, wobei das Element zur formschlüssigen Drehmomentübertragung insbesondere eine Verzahnung sein kann, die zum Eingriff in eine im Wesentlichen komplementär ausgestaltete Gegenverzahnung an der Nabe eingerichtet ist. Weiterhin kann die Kupplungsscheibe eine Mitnehmerscheibe und eine Gegenscheibe aufweisen, wobei – je nach Belastungsrichtung (Zug oder Schub) – der erste Nabenflansch oder der zweite Nabenflansch an den Verbund aus Mitnehmerscheibe und Gegenscheibe mechanisch angeschlossen ist und die Mitnehmerscheibe und die Gegenscheibe sowie die Federelemente derart geformt und dimensioniert sind, dass im eingebauten Zustand der Kupplungsscheibe sie selbst und/oder die Nabenflansche relativ zueinander radial verschiebbar sind.
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Der Anschluss der Mitnehmerscheibe sowie der Gegenscheibe an den ersten Nabenflansch bzw. an den zweiten Nabenflansch kann je nach Belastungsrichtung (Zug oder Schub) realisiert sein. In einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kupplungsscheibe weist diese wenigstens ein Verbindungsmittel, insbesondere einen Abstandsbolzen, auf, welches die Mitnehmerscheibe und die Gegenscheibe mechanisch miteinander koppelt, so dass sie eine Einheit ausbilden. Das Element zur formschlüssigen Drehmomentübertragung sowie die Nabe können derart geformt und dimensioniert sein, dass sie im eingebauten Zustand der Kupplungsscheibe selbst und/oder die Nabenflansche relativ zueinander radial verschiebbar sind.
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Zur Realisierung der radialen Verschiebbarkeit steckt das Verbindungsmittel in einem entsprechend größeren Loch bzw. größerer Aussparung in den Nabenflanschen. Bei dem Element zur formschlüssigen Drehmomentübertragung sind dessen Verzahnung sowie die Verzahnung an der Nabe so dimensioniert, dass zwischen ihnen ein radiales Spiel besteht. Die Mitnehmerscheibe sowie die Gegenscheibe und die Federelemente sind so groß gestaltet, dass zwischen ihnen ein ausreichender Abstand besteht, der ein radiales Spiel ermöglicht.
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Es wird derart eine gedämpfte Kupplungsscheibe mit verschleißarmer Federführung und einer Radialversatzmöglichkeit sowie einer Radialverschiebemöglichkeit zwischen dem radial außen liegenden Reibbelagsystem und der radial innen liegenden Nabe der Kupplungsscheibe zur Verfügung gestellt. Diese erfindungsgemäße Kupplungsscheibe eignet sich insbesondere für Anwendungen, bei denen aufgrund von Fertigungstoleranzen oder anderen Ungenauigkeiten zwischen den Wellen von Motor und Getriebe und/oder ein radiale Verschiebung in Folge von radialdrückenden Kupplungsdruckplatten existiert, die bei nicht erfolgendem Ausgleich des Versatzes bzw. der Verschiebung zu unzulässigen Bauteilbelastungen sowie ungewünschter Geräuschbildung führen würden. Zusätzlich kann die erfindungsgemäße Kupplungsscheibe teilbar ausgestaltet sein, insbesondere durch eine Trennstelle, die eine radiale Montage der Kupplungsscheibe ermöglicht, wie es unter anderem der
DE102005026417 A1 entnehmbar ist. Hinzukommend oder alternativ kann sie einen Rupftilger gemäß der
DE 10 2012 223 751 A1 und/oder einen Mehrfachtilger gemäß der
DE 10 2014 219 255 A1 und/oder einen Radialtilger gemäß der
DE 10 2015 207 387.4 bzw. ein Fliehkraftpendel aufweisen. Die Offenbarungen der hier genannten Dokumente werden hiermit vollumfänglich und insbesondere bezüglich der genannten Ausgestaltungsformen in den Gegenstand der hier vorliegenden Erfindung einbezogen.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Reibungskupplungseinrichtung, die insbesondere für den Antrieb eines Kraftfahrzeuges ausgestaltet ist. Diese Reibungskupplungseinrichtung umfasst wenigstens eine erfindungsgemäße Kupplungsscheibe sowie eine axial verlagerbare Anpressplatte und eine Gegendruckplatte zur reibschlüssigen Übertragung eines Drehmomentes auf die Kupplungsscheibe durch axiale Kraftbeaufschlagung der Kupplungsscheibe. Insbesondere kann die erfindungsgemäße Reibungskupplungseinrichtung Bestandteil eines Trockenkupplungssystems sein.
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Die Reibungskupplungseinrichtung ist dazu eingerichtet, ein Drehmoment von einer Abtriebswelle auf einen Verbraucher und umgekehrt zu übertragen. Dies wird in der Regel über das Reibpaket erreicht, welches eine axial verschiebbare, in der Regel mit der Abtriebswelle rotationsfest verbundene, Anpressplatte aufweist, welche gegen zumindest eine korrespondierende Reibscheibe pressbar ist.
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Die Erfindung wird ergänzt durch einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einer Antriebsmaschine, insbesondere mit einer Verbrennungskraftmaschine, wobei dieser Antriebsstrang ein Getriebe sowie eine erfindungsgemäße Reibungskupplungseinrichtung aufweist, wobei die Reibungskupplungseinrichtung mit der Nabe der Kupplungsscheibe an eine Welle, insbesondere an die Welle des Getriebes, drehmomentfestangeschlossen ist.
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Mit der hier vorgeschlagenen Kupplungsscheibe ist ein lateraler bzw. radialer Versatz bzw. eine radiale Verschiebung ausgleichbar, bei gleichzeitiger Gewährleistung einer hohen Lebensdauer aufgrund verringerter Reibverhältnisse an den Dämpfungsfedern der Kupplungsscheibe.
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Die oben beschriebene Erfindung wird nachfolgend vor dem betreffenden technischen Hintergrund unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen, welche bevorzugte Ausgestaltungen zeigen, detailliert erläutert. Die Erfindung wird durch die rein schematischen Zeichnungen in keiner Weise beschränkt, wobei anzumerken ist, dass die in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispiele nicht auf die dargestellten Maße eingeschränkt sind. Es ist dargestellt in
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1: eine herkömmliche Anordnung von Aggregaten in einem Antriebsstrang,
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2: unterschiedliche Belastungssituationen einer Kupplungsscheibe,
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3: eine Schnittansicht durch eine herkömmliche Kupplungsscheibe,
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4: eine vergrößerte Darstellung des Teilbereichs C aus 3,
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5: eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Kupplungsscheibe,
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6: vergrößerte Darstellung des Teilbereichs D aus 5,
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7: eine Hälfte einer Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Kupplungsscheibe mit und ohne axialer Verschiebung,
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8: eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Kupplungsscheibe,
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9: eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Kupplungsscheibe bei realisierter radialer Verschiebung,
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Auf die 1 bis 4 wurde bereits zur Erläuterung des Standes der Technik eingegangen.
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In den 5 und 6 ist eine erfindungsgemäße Kupplungsscheibe 30 dargestellt, wobei 6 den in 5 dargestellten Teilbereich D in vergrößerter Ansicht zeigt.
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Der Aufbau der erfindungsgemäßen Kupplungsscheibe 30 ähnelt im Wesentlichem dem der zu den 3 und 4 beschriebenen herkömmlichen Kupplungsscheibe.
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Der Unterschied zur herkömmlichen Kupplungsscheibe besteht bei der erfindungsgemäßen Kupplungsscheibe im Wesentlichen darin, dass die erfindungsgemäße Kupplungsscheibe neben dem ersten Nabenflansch 40 einen zweiten Nabenflansch 41 aufweist, der parallel sowie rotationssymmetrisch zum ersten Nabenflansch 40 angeordnet ist.
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Je nach Belastungsrichtung (Zug oder Schub) ist mindestens ein Nabenflansch 40, 41 derart an die Nabe 32 angeschlossen, dass ein Drehmoment vom Nabenflansch 40, 41 auf die Nabe 32 übertragbar ist. Das Federelement 50 ist zwischen dem ersten Nabenflansch 40 und den zweiten Nabenflansch 41 angeordnet, sodass eine Relativ-Rotationsbewegung zwischen den beiden Nabenflanschen 40, 41 durchgeführt werden kann.
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Wie in Bezug zur herkömmlichen Kupplungsscheibe beschrieben, ist hier über das Verbindungselement 37 die Mitnehmerscheibe 80 angeschlossen, an die über eine Nietverbindung 34 der Reibbelagträger 36 und das Reibelement 33 angeschlossen sind.
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Die beiden Nabenflansche 40, 41 bilden zusammen einen Torsionsschwingungsdämpfer aus, der ein Drehmoment vom dem Reibelement 33 über die Nabe 32 an eine hier nicht dargestellte, mit der Nabe 32 zu koppelnde Getriebewelle übertragen kann.
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Dadurch, dass sich die Nabenflansche 40, 41 relativ zueinander radial verlagern können, weist die erfindungsgemäße Kupplungsscheibe eine Radialausgleichsfunktion auf, die durch eine Verschiebung des Reibbelagssystems in Bezug zur Nabe realisiert wird.
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Zur Verdeutlichung des realisierbaren Versatzes ist in 7 in zwei Darstellungen der Unterschied dargestellt, wenn die beiden Nabenflansche im Wesentlichen die gleiche radiale Position aufweisen und wenn sie in Bezug zu einander radial verschoben sind. Die linke Teildarstellung in 7 zeigt die Kupplungsscheibe 30 ohne Radialversatz beziehungsweise ohne radiale Verschiebung. Die beiden Nabenflansche 40, 41 sind dabei zentriert zueinander angeordnet.
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Kommt es zu der beschriebenen radialen Verschiebung beziehungsweise zu dem beschriebenen Lateralversatz zwischen den Rotationswellen, die durch die Kupplungsscheibe zu koppeln sind, entsteht zwischen den Nabenflanschen 40, 41 eine Verschiebung Y, so wie sie in der rechten Teildarstellung der 7 gezeigt ist. Dabei werden alle dem ersten Nabenflansch 40 zugeordneten Bauteile der Kupplungsscheibe, wie zum Beispiel die Nabe 32 und der zweite Reibring 83, in Bezug zum zweiten Nabenflansch 41 verschoben. Die mit dem zweiten Nabenflansch verbundenen Bauteile erster Reibring 82, dritter Reibring 84, Mitnehmerscheibe 80, Gegenscheibe 81, Tellerfeder 85 sowie der Abstandsbolzen 70 werden zusammen mit dem zweiten Nabenflansch 41 radial verschoben.
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In entsprechender Weise zeigen die 8 und 9 die erfindungsgemäße Kupplungsscheibe in Draufsicht im nicht radial verschobenen Zustand (8) sowie in radial verschobenen Zustand (9).
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Ersichtlich ist in diesen beiden 8 und 9, dass die Federelemente 50 Schraubenfedern sind, deren Längsachsen tangential zur Rotationsrichtung der Kupplungsscheibe ausgerichtet sind.
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Die Federelemente 50 sind dabei stirnseitig in beziehungsweise von Nocken 42 am ersten Nabenflansch 40 und am zweiten Nabenflansch 41 form- und/ oder kraftschlüssig gehalten.
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Wie insbesondere aus 9 hervorgeht, können die beiden Nabenflansche 40, 41 radial zueinander verschoben angeordnet sein, sodass sich die Verschiebung Y zwischen ihnen ausbildet. Die Federsteifigkeiten der Federelemente 50, die bevorzugte als weiche Elemente ausgestaltet sind, haben dabei einen bestimmenden Anteil an der Radialsteifigkeit der gesamten Kupplungsscheibe. Aufgrund der Elastizität der Federelemente 50 lässt sich ein radiales Verspannen der Nabenflansche 40, 41 innerhalb der Kupplungsscheibe 30 vermeiden. Aufgrund dessen, dass die Federelemente 50 lediglich an den Nabenflanschen 40, 41 aufgenommen sind, ergibt sich eine verschleißarme Federführung 51, die einen maßgeblichen Anteil an der erhöhten Lebensdauer der Kupplungsscheibe hat. Aufgrund dieser Halterung der Federelemente 50 in den Nabenflanschen 40, 41 werden die Federelemente von der Mitnehmerscheibe 80 und der Gegenscheibe 81 vollständig entkoppelt, sodass bei herkömmlichen Kupplungsscheiben hier auftretender Verschleiß eliminiert ist.
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Je nach Richtung des auf die Kupplungsscheiben wirkenden Drehmomentes, die entsprechend eine Zug- oder Schubbelastung der Kupplungsscheibe realisiert, werden die beiden Nabenflansche 40, 41 entsprechend radial versetzt. Der von der Kupplungsscheibe realisierbare laterale Versatz ist dabei nicht zwingend nur durch beziehungsweise an der Halterung der Federelemente 50 an den Nabenflanschen 40, 41 durch ein entsprechendes Spiel zu realisieren, sondern sollte vorzugsweise im Bereich der Bolzenführung 71 durch ein entsprechendes Spiel sowie auch durch ein Spiel 90 zwischen den Federelementen 50 und den beiden Scheiben 80, 81; durch ein Spiel 91 zwischen den Federelement 50 und den Nabenflanschen 40, 41 sowie durch ein Spiel 92 in der Verzahnung 44 des jeweiligen Nabenflansches realisiert sein. Dieses letztgenannte Spiel 92 kann insbesondere durch eine entsprechende Dimensionierung einer Aussperrung 43 in einem Nabenflansch bewirkt sein.
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Durch die genannten Spiele beziehungsweise entsprechende radiale Beabstandungen der genannten, zueinander positionierten Bauelemente wird eine Verspannung der Nabenflansche 40, 41 sowie ein Verschleiß der Federelemente beziehungsweise der die Federelemente kontaktierenden Nabenflansche 40, 41 verhindert oder zumindest verringert. In entsprechender Weise sind sämtliche weiteren Bauelemente der erfindungsgemäßen Kupplungsscheibe derart auszugestalten, dass die genannten Spiele den gewünschten Lateralversatz von mindestens 0,5 mm, vorzugsweise 1 mm, ermöglichen.
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Die vorliegende Erfindung stellt somit eine gedämpfte Kupplungsscheibe zur Verfügung, die neben ihrer Eigenschaft der Torsionsschwingungsdämpfung einen lateralen bzw. radialen Versatz bzw. eine radiale Verschiebung ausgleichen kann sowie eine hohe Lebensdauer aufgrund verringerter Reibverhältnisse an den Dämpfungsfedern der Kupplungsscheibe aufweist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kupplung
- 2
- Kupplungsdruckplatte
- 10
- Motor
- 11
- Kurbelwelle
- 20
- Getriebe
- 21
- Getriebewelle
- X
- Lateralversatz
- Y
- Verschiebung
- F
- Kraft
- 30
- Kupplungsscheibe
- 31
- Drehachse
- 32
- Nabe
- 33
- Reibelement
- 34
- Nietverbindung
- 35
- Gegenverzahnung
- 36
- Reibbelagträger
- 37
- Verbindungselement
- 40
- erster Nabenflansch
- 41
- zweiter Nabenflansch
- 42
- Nocken
- 43
- Aussparung
- 44
- Verzahnung
- 50
- Federelement
- 51
- Federführung
- 60
- Reibscheibe
- 70
- Abstandsbolzen
- 71
- Bolzenführung
- 80
- Mitnehmerscheibe
- 81
- Gegenscheibe
- 82
- erster Reibring
- 83
- zweiter Reibring
- 84
- dritter Reibring
- 85
- Tellerfeder
- 90
- Spiel zwischen Federelement und Scheiben
- 91
- Spiel zwischen Federelement und Nabenflanschen
- 92
- Spiel in der Verzahnung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006022054 A1 [0008]
- DE 102010035451 A1 [0009]
- DE 102014219255 A1 [0010, 0010, 0027]
- DE 102012223751 A1 [0010, 0010, 0027]
- DE 102015207387 [0011, 0027]
- DE 102005026417 A1 [0027]
