DE19619683C1

DE19619683C1 - Kupplungsscheibe mit einer Doppel-Belagfeder

Info

Publication number: DE19619683C1
Application number: DE19619683A
Authority: DE
Inventors: Norbert Ament
Original assignee: Fichtel and Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1996-05-15
Filing date: 1996-05-15
Publication date: 1997-08-21
Anticipated expiration: 2016-05-16
Also published as: US5927460A; FR2748789B1; ES2140290B1; FR2748789A1; GB2313165B; GB2313165A; ES2140290A1; GB9709591D0; BR9703732A

Description

Die Erfindung betrifft eine Kupplungsscheibe für eine Reibkupplung, insbesondere für Brennkraftmaschinen, mit einer Nabe, zwei zur Nabe konzentrisch angeordne ten, mit dieser in Verbindung stehenden Reibscheiben, zwischen denen in Um fangsrichtung eine Vielzahl von mit den Reibscheiben drehfest verbundenen Be lagfederelementen vorgesehen ist, die wellenförmig gebogen und paarweise so gegeneinander verbaut sind, daß sie in Axialrichtung eine Kraft auf die Reibschei ben ausüben.

Eine solche Kupplungsscheibe ist beispielsweise aus der DE-PS 21 11 892 be kannt. Während des Einkuppelvorganges übt die Anpreßplatte der Kupplung in Verbindung mit der als Gegendruckplatte wirkenden Schwungscheibe der Brenn kraftmaschine eine Kraft auf die Reibscheibe zur Übertragung des Drehmoments aus. Die zwischen den Reibscheiben angeordneten Federelemente, die ebenfalls in ihrer Gesamtheit einen Ring bilden, lassen eine Axialbewegung der Reibschei ben zu. Das Drehmoment wird folglich nicht schlagartig von der Schwungscheibe auf die Anpreßplatte übertragen, sondern langsam aufgebaut, wodurch sich der Anfahrkomfort erhöht. Außerdem können Schwingungen gedämpft werden, so daß diese nicht voll in den Antriebsstrang geleitet werden. Um diese Dämpfung zuzulassen sind die Federelemente so gestaltet, daß im eingekuppelten Zustand der Kupplung ein Rest-Federweg aufrecht erhalten wird und die Federelemente nicht vollkommen plan an den Reibscheiben anliegen.

Die sich gegenüberliegend angeordneten Federelemente stoßen im unbelasteten Zustand mit ihren umfangsseitigen Enden aneinander. Durch die Wellenform der Belag-Federelemente, die auch im belasteten Zustand nicht völlig verschwunden sein soll, ist die Auflagefläche am Belagrücken naturgemäß gering. Der Belagver schleiß und das Federungssetzverhalten kann deshalb nicht optimal sein. Die Flä chenpressung in den Federelementen und im Belagrücken ist entsprechend hoch. Wenn die Restfederung zu gering ist, tritt das sogenannte "Squealgeräusch", ein Quietsch- oder Pfeifgeräusch, auf, das mit zunehmender Tendenz, die Fahrgeräu sche zu minimieren, für die Fahrzeuginsassen deutlich hörbar wird. Aus der ho hen Flächenpressung resultiert außerdem die Gefahr eines erhöhten Verschleißes am Belagrücken und Federungssetzverluste. Die aneinanderliegenden Enden kön nen außerdem aneinanderreiben, was Verschleiß und Geräusch verursacht.

Mit Ihrem Fuß, der radial über die Reibbelagscheiben nach innen hinausragt, sind die Federelemente mit einem Scheibenkörper vernietet, der seinerseits an der Na be befestigt ist. Dieser Fuß muß, damit eine sichere Befestigung möglich ist, un gewellt sein. Die Anzahl der Wellen der bekannten Federelemente ist daher be schränkt. Um die Wellen erhöhen zu können ist es bekannt, den Fuß durch eine radial weiter außen liegende Einschlitzung so vom Federelement zu trennen, daß dieses auch in Höhe des Fußes gewellt sein kann, während der Fuß selbst plan ausgebildet ist. Ein solcher Schlitz im Übergang in den Fußbereich ist aber hin sichtlich der Dauerfestigkeit problematisch, da höhere Spannungen im Federele ment resultieren. Um dies auszugleichen müssen hochwertige Werkstoffe ver wendet werden, was unmittelbar zur Folge hat, daß auch höhere Anforderungen an die Herstell-Werkzeuge gestellt werden. Die Herstellkosten steigen. Ferti gungsprobleme sind nicht auszuschließen. Bei Grenzauslegungen wären funktio nale Abstriche an der Belagfederkennlinie die Folge.

Aus der Deutschen Patentschrift 7 14 060 sind weiterhin Belagfederelemente be kannt, welche mit jeweils zwei in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten Wellenbergen an den Rückseiten der Reibbeläge anliegen. Dabei sind die um fangsmäßigen Endbereiche von den Reibbelägen wegweisend gewölbt und zwei einander axial gegenüberliegende Belagfederelemente liegen in ihren umfangs mäßigen Endbereichen zumindest bei Belastung der Kupplungsscheibe aneinander an. Hierbei treten die gleichen Probleme auf wie sie bereits in Verbindung mit der deutschen Patentschrift 21 11 892 beschrieben wurden. Die Auflageflächen zwi schen den Belagfederelementen und den Rückseiten der Reibbeläge sind gering, so daß die Flächenpressung in diesem Bereich sehr hoch ist.

Von dieser Problemstellung ausgehend soll die gattungsgemäße Kupplungsschei be verbessert werden. Insbesondere soll die Anlagefläche der Federelemente im belasteten Zustand am Belagrücken erhöht und damit Belagverschleiß und Fede rungssetzverhalten minimiert werden. Die Varianz der möglichen Federungscha rakteristika sollte dabei nicht eingeschränkt werden.

Zur Problemlösung sind die Belagfederelemente so ausgebildet, daß die in Um fangsrichtung weisenden Enden der gegeneinander verbauten Belagfederelemente im unbelasteten Kupplungszustand voneinander beabstandet sind und plan an den Reibscheiben anliegen.

Durch diese Ausbildung liegen die Federenden auch mit ihrem äußeren Ende am Belagrücken an. Damit wird die Flächenpressung so reduziert und ein weiterer Federbereich geschaffen, wie es durch eine zusätzliche Welle realisierbar wäre. Durch die sinkende Flächenpressung reduziert sich die Einarbeitung der Federele mente in den Belag und der Verschleiß verringert sich. Federungs- und Setzverlu ste, die durch die Einarbeitung der Federelemente in den Belagrücken resultieren, werden vermieden. Da die Restfederung der Belagfeder durch diese Verschleiß minderung ausreichend erhalten bleibt, nimmt die Gefahr auftretender Squealge räusche ab. Aufgrund der niedrigeren Flächenpressung sind nun auch Kupplungs scheiben mit schmal bauenden Belagringen realisierbar. Die Erhöhung der Anzahl der Federungsbereiche hat den Vorteil, bei gleicher Materialdicke progressivere Kennlinien zu realisieren sind.

Da die Belagfederelemente in ihren Endbereichen keine scharfkantige Kanten- bzw. Linienberührung mehr besitzen, wird die Dauerfestigkeit erhöht. Es tritt nur noch stumpfer Flächenkontakt auf.

Im Bereich der Anlagestellen an den Reibscheiben sind die Belagfederelemente vorzugsweise plan ausgebildet, um die Anlagefläche zu erhöhen.

Insbesondere vorzugsweise verlaufen die Biegelinien der Belagfederelemente von einer radialen Linie abweichend zueinander winklig. Durch diese Maßnahme kön nen die Belagfederelemente so gebogen werden, daß keine Biegelinie durch den Fuß verläuft. Das Problem des Übergangs einer dritten Biegewelle im Fußbereich ist damit beseitigt. Die Dauerfestigkeit wird wesentlich erhöht und die bestehen den Fertigungsprobleme beseitigt. Gegenüber den bekannten Belagfederelementen kann die Anzahl der Federungsbereiche, die zwischen den Belagannietungen der einzelnen Federelemente liegen, reduziert werden. Insbesondere bei kritischen Auslegungen kann diese Maßnahme zu einer Erhöhung der Dauerfestigkeit der Verbindung Belag/Belagfederelement/Belagniet führen, da diese Federungsberei che bei einer Belastung bis zur Plananlage einer umfangsmäßigen Strec kung/Längenänderung unterliegen.

Bei einem Ausführungsbeispiel können die Biegelinien der Belagfederelemente auch zueinander parallel verlaufen. Die Biegewellen können vorzugsweise unter schiedlich hoch ausgebildet sein. Durch die Variation der Höhe des Wellenberges ergibt sich auf sehr einfache Weise die Möglichkeit, die Federcharakteristik der Kupplungsscheibe zu verändern. Zunächst ist die Kennlinie flacher und steigt an schließend an, weil dann die niedrigeren Wellen zur Anlage hinzukommen.

Um die Bauteile der Kupplungsscheibe zu reduzieren ist es möglich, die Belagfe derelemente je einer Seite in ihrem radial inneren Bereich (Fuß) miteinander ver bunden zu lassen, so daß ein geschlossener ringförmiger Fuß entsteht. Durch diese Ausgestaltung werden bei der Montage dann nur zwei Belagfederringe ge geneinander weisend verbaut.

Anhand einer Zeichnung sollen Ausführungsbeispiele der Erfindung nachfolgend näher erläutert werden. Es zeigt:

Fig. 1 die Teilansicht einer Kupplungsscheibe,

Fig. 2 die Ansicht eines Belagfederelements,

Fig. 3 den Schnitt entlang der Linie III-III nach Fig. 1 unter Verwendung eines Belagfederelements nach Fig. 2,

Fig. 4 die Ansicht eines anderen Belagfederelements,

Fig. 5 den Schnitt entlang der Linie V-V nach Fig. 4 in oberer Teildarstellung,

Fig. 6 den Schnitt entlang der Linie III-III nach Fig. 1 unter Verwendung eines Federelements nach Fig. 4.

Fig. 1 zeigt den grundsätzlichen Aufbau der erfindungsgemäßen Kupplungsscheibe. Die Nabe 1 ist über Niete 2 fest mit dem Schei benkörper 3 verbunden. Der Innendurchmesser der Reibbeläge 4 ist größer als der Außendurchmesser des Scheibenkörpers 3. Zwischen den Reibbelagringen 4, 4a sind eine Mehrzahl von Belagfederelemen ten 5 über den Umfang verteilt angeordnet. Die Belagfederelemente 5 sind mit den Reibbelägen 4, 4a über Befestigungselemente 7, bei spielsweise Nieten, verbunden und stehen sich zwischen den Reibbe lagringen 4, 4a jeweils paarweise gegenüber. Mit ihrem Fuß 6 sind die Belagfederelemente 5, 5a mit dem Scheibenkörper 3 starr ver bunden. Die Verbindung erfolgt vorzugsweise über Niete 8.

Die Federelemente 5, 5a sind kosinus-förmig gebogen und paarweise gegeneinander verbaut. Wie Fig. 3 zeigt, sind die Biegelinien so gewählt, daß die in Umfangsrichtung weisenden Endbereiche 9, 10 im unbelasteten Zustand der Kupplung zueinander beabstandet sind. Die Wellen 11 verlaufen zu der radialen Mittelachse 13 parallel. Damit der Fuß 6, über den die Belagfederelement 5, 5a mit dem Scheiben körper 3 verbunden sind, plan am Scheibenkörper 3 anliegt, ist das Federelement 5 nach Fig. 2 mit einem Schlitz 14 versehen, der die Biegung im Bereich des Fußes 6 unterbricht. Zwischen den Belagfe derelementen 5, 5a und den Reibbelagringen 4, 4a sind drei Anlage bereiche A₁, A₂, A₃ vorgesehen. Zur Mittelachse 13 symmetrisch sind je vier Federbereiche F₁, F₂, . . . F₇, F₈.

Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Belagfeder elements 5. Im Gegensatz zu dem zuvor beschriebenen Ausführungs beispiel verlaufen hier die Wellen bzw. Biegelinien 12 zueinander winkelig und weichen von einer radialen Linie ab. Durch diese Aus bildung sind, wie aus Fig. 5, ersichtlich ist, insgesamt zwölf Federbereiche F₁, F₂, . . . realisierbar. Fig. 5 zeigt dabei nur die obere Hälfte des Belagfederelements 5, das sich symmetrisch zur Mittelachse 13 fortsetzt, so daß nur sechs Federbereiche F₁, . . . F₆ dargestellt sind. Diese setzen sich, wie ersichtlich ist, symme trisch entsprechend fort. Gleichzeitig wird bei dieser Ausbil dungsform ein vierter Anlagebereich A_i realisiert. Bei dieser Aus führungsform liegt der erste Wellenberg noch vor der Nietstelle (vergl. Fig. 6), woraus die Erhöhung der Federbereiche F_i und An lagebereiche A_i resultiert (i = 1, 2, . . .). Die Federelemente 5, 5a sind jeweils identisch ausgebildet und werden um 180° gedreht, gegenüberliegend verbaut.

Bezugszeichenliste

1 Nabe
2 Niete
3 Scheibenkörper
4 Reibbelagring
4a Reibbelagring
5 Belagfederelement
5a Belagfederelement
6 Fuß
7 Befestigungselement
8 Niete
9 Endbereich
10 Endbereich
11 Welle/Biegelinie
12 Welle/Biegelinie
13 Mittelachse
14 Schlitz
F_i Federbereiche
A_i Anlagebereiche

Claims

1. Kupplungsscheibe für eine Reibkupplung, insbesondere für Brennkraftma schinen, mit einer Nabe (1), zwei zur Nabe (1) konzentrisch angeordneten, mit dieser in Verbindung stehenden Reibscheiben (4, 4a), zwischen denen in Umfangsrichtung eine Vielzahl von mit den Reibscheiben (4, 4a) dreh fest verbundenen Belagfederelementen (5, 5a) vorgesehen ist, die wellen förmig gebogen und paarweise so gegeneinander verbaut sind, daß sie in Axialrichtung eine Kraft auf die Reibscheiben (5, 5a) ausüben, dadurch gekennzeichnet, daß die in Umfangsrichtung weisenden Enden (9, 10) der gegeneinander verbauten Belagfederelemente (5, 5a) im unbelasteten Kupplungszustand voneinander beabstandet sind und plan an den Reibscheiben (4, 4a) anlie gen.

2. Kupplungsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Biegelinien (12) der Belagfederelemente (5, 5a) von einer radialen Linie abweichend zueinander winkelig verlaufen.

3. Kupplungsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Biegelinien (11) der Belagfederelemente (5, 5a) zueinander parallel verlaufen.

4. Kupplungsscheibe nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Belagfederelemente (5, 5a) im Bereich der Anlagestellen an den Reibscheiben (4, 4a) plan ausgebildet sind.

5. Kupplungsscheibe nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellen (11, 12) unterschiedlich hoch ausgebildet sind.

6. Kupplungsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Belagfederelemente (5; 5a) je einer Seite in ihrem radial inneren Bereich (6) miteinander verbunden sind.

7. Kupplungsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Belagfederelemente (5; 5a) je einer Seite in ihrem radial inneren Bereich (6) miteinander verbunden sind.