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Die Erfindung betrifft eine Kupplungsscheibe, insbesondere zur Verwendung in Verbindung mit Kraftfahrzeugkupplungen, welche zwei ringförmige Reibbeläge aufweist, die mit einem Trägerteil drehverbunden sind, wobei zwischen den Reibbelägen eine Belagfederung vorgesehen ist.
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Bei Anfahrvorgängen werden während der Einrückphase der Reibungskupplung die Reibbeläge allmählich zwischen einer Anpreßplatte und Gegenanpreßplatte, wie zum Beispiel einem Schwungrad, eingeklemmt. Aufgrund des während der Einrückphase zwischen den Reibbelägen, der Anpreßplatte und der Gegenanpreßplatte vorhandenen Schlupfes wird Reibungswärme erzeugt, die zu einer Aufheizung der Kupplung führt. Wie aus der
US-PS 2902130 bekannt ist, verursacht die durch die Reibung bewirkte Erwärmung der Anpreßplatte eine Tellerung beziehungsweise konische Aufstellung derselben. Eine derartige Verformung entsteht, wenn auch in geringerem Maße, an der Gegenanpreßplatte. Durch den sich dadurch zwischen den Reibflächen von Anpreßplatte und Gegenanpreßplatte sowie Reibbelägen einstellenden, sich radial nach außen hin erweiternden Spalt entsteht eine – in radialer Richtung betrachtetungleichmäßige Verteilung der Flächenpressung an den Reibbelägen, und zwar derart, daß radial zum inneren Randbereich der Reibbeläge hin, die Flächenpressung erhöht wird, wohingegen in Richtung des äußeren Randbereiches der Reibbeläge die Flächenpressung verringert wird. Es erfolgt also tendenzmäßig eine radiale Verlagerung der Flächenpressung zur Rotationsachse der Reibungskupplung. Dieser Effekt bewirkt zum einen einen ungleichmäßigen Verschleiß der Reibbeläge und zum anderen eine Reduzierung des von den Reibbelägen übertragbaren Drehmomentes, da der auf die radiale Verteilung der Flächenpressung bezogene mittlere wirksame Reibdurchmesser verringert wird.
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Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, die vorerwähnten Nachteile zu beseitigen und eine Kupplungsscheibe zu schaffen, die zumindest einen teilweisen Ausgleich der durch die konusförmige Aufstellung von Anpreßplatte und Gegenanpreßplatte bewirkten negativen Effekte ermöglicht. Die erfindungsgemäße Kupplungsscheibe soll weiterhin in besonders einfacher und kostengünstiger Weise hergestellbar sein.
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Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erzielt, daß zwischen den Reibbelägen Wegbegrenzungsmittel vorgesehen werden, die derart angeordnet und ausgebildet sind, daß sie den Federweg der Belagfederung beim Zusammendrücken der Reibbeläge derart begrenzen, daß ein Restfederweg verbleibt und darüberhinaus wenigstens einer der ringförmigen Reibbeläge um eine durch die Wegbegrenzungsmittel gebildete ringförmige Kippzone verschwenkbar, also in seiner Konizität veränderbar ist. Aufgrund der dadurch für wenigstens einen Reibbelag, vorzugsweise für beide Reibbeläge, geschaffene Möglichkeit, eine Kippbewegung auszuführen, können die Reibbeläge der Verformung der mit diesen jeweils zusammenwirkenden Platte folgen. Die Lebensdauer der Reibbeläge beziehungsweise der entsprechenden Kupplungsscheibe wird dadurch ebenso erhöht, wie deren Wirkungsgrad.
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Für die Herstellung der Kupplungsscheibe kann es besonders vorteilhaft sein, wenn die Wegbegrenzungsmittel auf der der Reibfläche abgewandten Seite wenigstens eines der Reibbeläge vorgesehen sind. Diese Wegbegrenzungsmittel können in einfacher Weise durch Anformungen auf der Rückseite des wenigstens einen Reibbelages gebildet sein. Besonders zweckmäßig kann es sein, wenn beide Reibbeläge entsprechende Wegbegrenzungsmittel beziehungsweise Anformungen aufweisen, da sie dann gleich ausgebildet werden können. Für die Funktion der Kupplungsscheibe kann es besonders vorteilhaft sein, wenn die Wegbegrenzungsmittel durch auf der Rückseite wenigstens eines der Reibbeläge in rinförmiger Anordnung vorgesehene Vorsprünge gebildet sind. Die Wegbegrenzungsmittel können in einfacher Weise durch eine Mehrzahl von kreissektorartigen Vorsprüngen gebildet sein.
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Für manche Anwendungsfälle kann es von Vorteil sein, wenn wenigstens einer der Reibbeläge vollständig aus Reibmaterial vorzugsweise aus organischem Reibmaterialbesteht, das unmittelbar die Wegbegrenzungsmittel angeformt hat.
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Zumindest bei hohen axialen Anpreßkräften kann es besonders vorteilhaft sein, wenn wenigstens einer der Reibbeläge durch einen Reibring aus Reibmaterial und einem mit diesem Reibring verbundenen Verstärkungs- beziehungsweise Trägerblech gebildet ist. Anstatt eines Bleches kann auch ein Kunststoffteil verwendet werden, das die entsprechenden mechanischen Eigenschaften, insbesondere bezüglich der Festigkeit und Zähigkeit, aufweist. In vorteilhafter Weise kann die Verstärkung beziehungsweise der Träger in den Reibring, also in das Reibmaterial, eingebettet sein. Für manche Anwendungsfälle kann es jedoch auch zweckmäßig sein, wenn die Verstärkung beziehungsweise der Träger lediglich auf der Rückseite des Reibringes vorgesehen ist. Aufgrund der mechanischen Eigenschaften des den Reibring tragenden beziehungsweise verstärkenden Bauteils kann es zweckmäßig sein, wenn dieses Bauteil die Wegbegrenzungsmittel angeformt hat. Insbesondere bei Verwendung eines Träger- beziehungsweise Verstärkungsbleches können die Wegbegrenzungsmittel durch in dieses Bauteil eingebrachte Sicken gebildet werden.
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Die zwischen den Reibbelägen vorgesehene Belagfederung kann in vorteilhafter Weise durch Federsegmente gebildet sein. Um den Restfederweg der Belagfederung sowie eine einwandfreie axiale Abstützung zwischen den Reibbelägen zu gewährleisten, kann es besonders vorteilhaft sein, wenn die zwischen den Reibbelägen vorgesehenen Bereiche der Federsegmente Ausschnitte aufweisen, die zumindest teilweise die Wegbegrenzungsmittel axial aufnehmen können. Die die Wegbegrenzungsmittel bildenden Anformungen sind in vorteilhafter Weise derart ausgebildet, daß sie eine radiale Erstreckung aufweisen, die in der Größenordnung von 5% bis 30%, vorzugsweise in der Größenordnung von 5% bis 15% der radialen Breite eines Reibringes liegt.
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Sofern beide Reibbeläge Wegbegrenzungsmittel aufweisen, kann es vorteilhaft sein, wenn diese derart ausgebildet und angeordnet sind, daß sie im belasteten Zustand der Reibbeläge aneinander anliegen.
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Um eine gute radiale Verteilung der an den Reibbelägen vorhandenen Flächenpressung zu erzielen, kann es vorteilhaft sein, wenn zumindest der mittlere Durchmesser der durch die Wegbegrenzungsmittel gebildeten ringartigen Kippzone das 0,3- bis 0,7-fache, vorzugsweise das 0,45- bis 0,55-fache der Summe des äußeren und inneren Durchmessers eines Reibbelages beträgt. Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn der mittlere Durchmesser das 0,48- bis 0,52-fache der Summe des äußeren und inneren Durchmessers eines Reibbelages beträgt.
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Für die Montage der Kupplungsscheibe kann es besonders zweckmäßig sein, wenn zwischen den in ringförmiger Anordnung vorgesehenen Wegbegrenzungsmitteln Ausnehmungen in den Reibbelägen vorgesehen sind zur Vernietung mit den zugeordneten Belagfedersegmenten. Diese Ausnehmungen können auf einem Durchmesser vorgesehen sein, der zumindest annähernd dem mittleren Durchmesser der ringförmigen Kippzone der Reibbeläge entspricht. In vorteilhafter Weise ist für die Befestigung der Reibbeläge an den Belagfedersegmenten lediglich ein einziger Vernietungsdurchmesser vorgesehen.
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Eine besonders gute Funktion einer erfindungsgemäßen Kupplungsscheibe kann dadurch gewährleistet werden, daß deren Belagfederung durch in ringförmige Anordnung und paarweise Rücken an Rücken angeordnete Belagfedersegmente gebildet ist, wobei die Belagfedersegmente radial innen über einen Fußbereich mit dem Träger drehfest verbunden sind. Der Fußbereich kann dabei auf den Träger aufgenietet oder aber einstückig mit diesem sein.
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In vorteilhafter Weise sind die Wegbegrenzungsmittel derart ausgestaltet, daß der verbleibende axiale Restfederweg der Belagfederung in der Größenordnung zwischen 0,1 mm und 0,7 mm, vorzugsweise in der Größenordnung zwischen 0,2 mm und 0,5 mm, liegt. Diese Restfederung kann jedoch auch größer als 0,7 mm sein.
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Für den Aufbau der Kupplungsscheibe kann es weiterhin von Vorteil sein, wenn zumindest ein Teil der den Federweg der Belagfederung begrenzenden Mittel unmittelbar durch die Belagfederung gebildet ist. Hierfür können die die Belagfederung bildenden Federsegmente entsprechende Anformungen, wie zum Beispiel Sicken aufweisen. Durch diese Anformungen wird der Federweg der Belagfedersegmente beim Zusammendrücken der Reibbeläge begrenzt.
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Besonders vorteilhaft kann es sein, wenn die Federsegmente und/oder die Reibbeläge – in Umfangsrichtung gesehen- zwischen zwei aufeinanderfolgenden Nietverbindungen für die Reibbeläge kreissektorförmig ausgebildete, sickenartige Anformungen aufweisen, welche Wegbegrenzungsmittel bilden.
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Für den Aufbau der Kupplungsscheibe kann es besonders vorteilhaft sein, wenn sie eine Doppelsegmentbelagfederung aufweist und jedes Federsegment wenigstens zwei in Umfangsrichtung beabstandete Vernietungsöffnungen zum Befestigen der Reibbeläge aufweist, wobei die eine Öffnung zur Befestigung des mit dem einen Segment eines Segmentenpaares zugeordneten Reibbelages dient und die andere Öffnung zur Aufnahme eines Nietkopfes oder Nietschaftes eines den anderen Reibbelag mit dem anderen Federsegment des Federsegmentpaares verbindenden Nietes dient.
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Die Erfindung betrifft weiterhin eine Kupplungsscheibe, insbesondere zur Verwendung in Verbindung mit Kraftfahrzeugkupplungen mit zwei ringförmigen Reibbelägen, die mit einem Trägerteil verbunden sind, sowie einer zwischen den Reibbelägen vorgesehenen Belagfederung, wobei die Reibbeläge jeweils aus einem Reibring aus Reibmaterial und einem mit diesem Reibring verbundenen Verstärkungs- beziehungsweise Trägerblech besteht. Eine derartige Kupplungsscheibe kann ebenfalls wenigstens eines der voran beschriebenen Merkmale aufweisen.
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Bei Kupplungsscheiben mit Wegbegrenzungsmitteln kann es besonders vorteilhaft sein, wenn die zwischen den Reibbelägen vorgesehene Belagfederung beim Wirksamwerden beziehungsweise bei wirkenden Wegbegrenzungsmitteln und zumindest annähernd parallelen Reibflächen der einzelnen Bauteile eine axiale Kraft aufbringt, die in der Größenordnung von 50% bis 95% derjenigen Kraft beträgt, welche bei voll geschlossener Reibungskupplung von der Anpreßfeder, wie zum Beispiel einer Tellerfeder, auf die Anpreßplatte ausgeübt wird. In vorteilhafter Weise liegt diese durch die Belagfederung erzeugte Axialkraft in der Größenordnung von 80% bis 95% der auf die Anpreßplatte einwirkenden Axialkraft bei voll geschlossener Reibungskupplung. Der verbleibende Teil der Axialkraft, welche nicht durch die Belagfederung abgefangen wird, wird durch die Wegbegrenzungsmittel abgestützt.
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Bei gemäß der Erfindung ausgebildeten Kupplungsscheiben kann es weiterhin besonders zweckmäßig sein, wenn die zwischen den Reibbelägen vorgesehene Belagfederung beziehungsweise die diese Belagfederung bildenden Belagfedersegmente im radial äußeren Bereich eine größere axiale Federkraft aufbringen als im radial inneren Bereich. Dieser Effekt kann dadurch erzielt werden, daß die Belagfederung beziehungsweise die Federsegmente radial außen beziehungsweise radial nach außen hin bezüglich ihrer axialen Federsteifigkeit harter ausgebildet wird beziehungsweise werden, als im radial inneren Bereich. Vorteilhaft kann es dabei sein, wenn die Belagfederung derart ausgestaltet ist, daß sie praktisch eine lineare axiale Kraftzunahme von radial innen nach radial außen hin aufweist. Es kann jedoch auch zweckmäßig sein, wenn dieser Verlauf des Anstieges der durch die Belagfederung erzeugten axialen Kraft anders ausgestaltet ist. So könnte zum Beispiel bei Verwendung von Federsegmenten diese derart ausgestaltet werden, daß im radial äußeren und/oder im radial inneren Bereich ein stufenweiser Anstieg der Axialkraft stattfindet. Es kann auch besonders zweckmäßig sein, wenn die bei geschlossener Reibungskupplung von den Belagfedersegmenten aufgebrachte Axialkraft zu circa 2/3 von den Belagfedersegmentbereichen, welche radial außerhalb der ringförmigen Kippzone beziehungsweise des ringförmigen Kippdurchmessers angeordnet sind, aufgebracht wird und die radial innerhalb des ringförmigen Kippdurchmessers beziehungsweise der ringförmigen Kippzone vorhandenen Bereiche der Belagfedersegmente circa 1/3 dieser Axialkraft aufbringen.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Figurenbeschreibung.
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Anhand der Figuren sei die Erfindung näher erläutert. Dabei zeigt:
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1 eine Ansicht einer erfindungsgemäßen Kupplungsscheibe,
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2 einen Schnitt gemäß der Linie II-II der 1,
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3 die Einzelheit X der 1 bei teilweise zusammengedrückter Belagfederung und im vergrößerten Maßstab
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4 und 5 ebenfalls die Einzelheit X gemäß 1 im vergrößerten Maßstab und im zusammengedrückten Zustand der Reibbeläge, wobei jedoch die Reibbeläge in zwei Extrempositionen dargestellt sind, bei denen aufgrund von Verwerfungen bzw. Verzügen an den die Reibbeläge beaufschlagenden Bauteilen der Reibungskupplung die Reibbeläge getellert bzw. kegelstumpfförmig verformt sind,
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6 die Einzelheit Y der 1 im unbelasteten Zustand der Kupplungsscheibe und im vergrößerten Maßstab,
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7 ein Federsegment zur Bildung der zwischen den Reibbelägen vorhandenen Belagfederung,
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8 einen Schnitt gemäß der Linie IX-IX der 7
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9 und 10 zwei Darstellungen, die den auftretenden thermischen Verzug von mit einer Kupplungsscheibe zusammenwirkenden Bauteilen zeigen,
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11 und 12 eine Ausführungsvariante der Erfindung und
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13 ein in Zusammenhang mit einer erfindungsgemäßen Kupplungsscheibe verwendbares Verstärkungs- beziehungsweise Trägerblech für einen Reibbelag
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Die in den 1 und 2 dargestellte Kupplungsscheibe 1 besitzt einen das Ausgangsteil der Kupplungsscheibe bildenden Nabenkörper 2 mit einer Innenverzahnung 3 zur drehfesten Verbindung mit der Außenverzahnung einer Welle, wie insbesondere einer Getriebeeingangswelle. Der Nabenkörper 2 trägt ein durch einen scheibenartigen Flansch 4 gebildetes Eingangsteil. Das Eingangsteil bzw. der Flansch 4 ist mit dem Nabenkörper 2 antriebsmäßig verbunden, und zwar bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel drehstarr. Hierfür kann der Flansch 4 mit der Nabe 2 über eine Verstemmung 4a und/oder eine Verschweißung verbunden sein. Der Flansch 4 trägt radial außen eine Belagfederung 5, an der die Reibbeläge 6a, 6b über Niete 7 befestigt sind. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die axial zwischen den Reibbelägen 6a, 6b vorgesehene Belagfederung 5 durch Federsegmente 8 gebildet, wobei die Federsegmente 8 eine sogenannte Doppelbelagfederung bilden, bei der jeweils zwei Federsegmente 8a, 8b Rücken an Rücken angeordnet sind und mit dem sie tragenden Bauteil – nämlich hier mit dem Flansch 4 – verbunden sind. Diese Verbindung erfolgt über die Fußbereiche 9 der Federsegmente 8a, 8b, welche mit dem Flansch 4 über die Nietelemente 10 fest verbunden sind.
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Die Erfindung kann jedoch auch bei Kupplungsscheiben mit zwischen den Reibbelägen vorgesehener Einfachsegmentbelagfederung verwendet werden. Derartige Einfachsegmentbelagfederungen sind beispielsweise durch die
DE-OS 39 39 120 , die
DE-OS 36 19 894 und die
DE-PS 36 18 878 bekannt geworden. Bei einer derartigen Ausgestaltung der Belagfederung werden also zwei Rücken an Rücken angeordnete Federsegmente
8a,
8b durch ein einziges entsprechend ausgebildetes Federsegment ersetzt.
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Es wird also bezüglich der in Verbindung mit der Erfindung verwendbaren Ausgestaltungsmöglichkeiten von Belagfederungen beziehungsweise Belagfedersegmenten auf den vorerwähnten Stand der Technik sowie auf die in die entsprechenden Klassen der internationalen Patentklassifikation eingeordneten Schutzrechte verwiesen.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Federsegmente 8a, 8b durch einzelne Elemente gebildet, die mit dem Flansch 4 vernietet sind. Die in ringartiger Anordnung vorgesehenen Federsegmente 8a, 8b können jedoch auch durch einen radial inneren, ringförmigen Bereich miteinander verbunden sein, so daß sie als zusammenhängende Einheit verbaut werden können. Dieser ringförmige, die einzelnen Federsegmente 8a beziehungsweise 8b eines Satzes von Federsegmenten miteinander verbindende Bereich kann radial innerhalb der Fußbereiche 9 oder anstelle der Fußbereiche 9 vorgesehen werden.
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Weiterhin ist die Erfindung nicht auf drehstarre Kupplungsscheiben begrenzt, sondern kann auch in vorteilhafter Weise bei Kupplungsscheiben Anwendung finden, welche einen Schwingungsdämpfer zwischen dem Eingangsteil beziehungsweise den Reibbelägen 6a, 6b und dem Ausgangsteil, wie zum Beispiel der Nabe 2, aufweisen. Diesbezüglich wird ebenfalls auf den vorerwähnten Stand der Technik verwiesen.
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In den 2 bis 5 sind die Reibbeläge 6a, 6b beziehungsweise die Belagfedersegmente 8a, 8b im voll verspannten Zustand dargestellt, der dem geschlossenen Zustand der entsprechenden Reibungskupplung entspricht. Aus 2 ist zu entnehmen, daß die Reibbeläge 6a, 6b beziehungsweise die Federsegmente 8a, 8b zwischen der Anpreßplatte 11 einer Reibungskupplung und einer Gegenanpreßplatte 12 einspannbar sind.
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Wie aus den 1 bis 5 zu entnehmen ist, besitzt die Kupplungsscheibe 1 einer Reibungskupplung zwei Reibbeläge 6a, 6b, die im unbelasteten Zustand, das heißt bei ausgerückter Reibungskupplung, am weitesten voneinander beabstandet sind, und zwar bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel entsprechend dem Abstand 13 in 6. In den 1 bis 5 sind die Federsegmente 8a, 8b im belasteten Zustand, also bei geschlossener Reibungskupplung, dargestellt.
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Die Reibbeläge 6a, 6b bestehen jeweils aus einem Reibring 14, der mit einem Verstärkungs- beziehungsweise Trägerblech 15 verbunden ist. Diese Verbindung kann mittels Verklebung oder aber durch Aufbacken des entsprechenden Reibringes 14 auf den zugeordneten Träger 15 erfolgen. Die Reibbeläge 6a, 6b sind derart angeordnet, daß die Verstärkungsbleche 15 der beiden Reibbeläge 6a, 6b einander zugekehrt sind. Im Bereich zwischen den Verstärkungsblechen 15 sind die eine sogenannte Doppelsegmentbelagfederung bildenden Federsegmente 8a, 8b angeordnet. Wie aus den 1, 7 und 8 zu entnehmen ist, erstrecken sich die Federsegmente 8a, 8b – ausgehend von einem mittleren Bereich 16 – in beide Umfangsrichtungen. Der mittlere Bereich 16 geht radial innen in einen Fußbereich 17 über, der zur Befestigung mit dem Träger 4 dient. Im Fußbereich 17 sind Ausnehmungen 18 für Vernietungen vorgesehen. Wie aus 8 zu entnehmen ist, sind die Federsegmente 8a, 8b derart ausgebildet, daß sie drei Wellenberge 19a, 19b, 19c bilden, an denen sich der entsprechende Reibbelag zumindest im unbelasteten Zustand der Federsegmente 8a, 8b abstützt. Die konvexe Federbereiche bildenden Wellenberge 19a, 19b, 19c liegen also an einem Verstärkungsblech 15 an. Die paarweise zugeordneten Federsegmente 8a, 8b sind Rücken an Rücken angeordnet, und zwar derart, daß deren Wellenberge 19a, 19b, 19c axial voneinander wegweisen. Wie aus den 1, 6 und 8 zu entnehmen ist, sind die Federsegmente 8a, 8b derart verbaut, daß der Wellenberg 19c des einen Federsegmentes einem Wellenberg 19a des anderen Federsegmentes gegenüberliegt. An den höchsten Stellen der Wellenberge 19a, 19c sind – wie aus den 1 und 6 zu entnehmen ist – Niete 7 vorgesehen, die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel auf einem gemeinsamen Vernietungsdurchmesser 20 (1) angeordnet sind. Wie aus 1 in Verbindung mit 6 zu entnehmen ist, verbinden die Niete 7 – in Umfangsrichtung der Reibbeläge betrachtet – wechselseitig einen Reibbelag 6a beziehungsweise 6b mit dem zugeordneten Federsegment 8a beziehungsweise 8b. In 7 ist die Vernietung zwischen dem Reibbelag 6a und einem zugeordneten Federsegment 8a dargestellt. Die Vernietung zwischen dem Reibbelag 6b und dem zugeordneten Federsegment 8b ist spiegelbildlich ausgebildet. Die Niete 7 besitzen einen Schließkopf 21, der die axiale Verbindung zwischen einem Trägerblech 15 und dem zugeordneten Federsegment 8a gewährleistet. Zur Bildung der Vernietungsbereiche 22 besitzen die Federsegmente 8a, 8b im Bereich des Wellenberges 19a eine entsprechende Ausnehmung 23 (8 und 9), die mit entsprechenden Ausnehmungen in den Reibbelägen 6a, 6b beziehungsweise in den entsprechenden Verstärkungsblechen 15 axial übereinstimmen. Die Niete 7 besitzen einen gegenüber den Vernietungsbereichen 22 beziehungsweise den Ausnehmungen 23 im Durchmesser größeren Schaft 24, der sich axial durch Ausnehmungen im Federsegment 8b und im Reibbelag 6b beziehungsweise im entsprechenden Verstärkungsblech 15 axial hindurcherstreckt. Der Schaft 24 trägt einen Kopf 25 mit einem größeren Durchmesser als die Durchgangsöffnungen für den Schaft 24. Wie aus 6 ersichtlich ist, bildet ein derartiger Kopf 25 einen Axialanschlag für den entsprechenden Reibbelag 6b beziehungsweise für das entsprechende Verstärkungsblech 15. Die axiale Erstreckung des Schaftes 24 kann derart gewählt werden, daß im unbelasteten Zustand der Kupplungsscheibe 1 die Federsegmente 8a, 8b eine gewisse axiale Vorspannung aufweisen. Der Schaft 24 der einzelnen Niete 7 kann jedoch auch derart bemessen sein, daß bei nicht beanspruchter Kupplungsscheibe 1 die Federsegmente 8a, 8b zumindest annähernd voll entspannt sind.
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Der Niet 7 gemäß 6 wird von der rechten Seite her in eine Öffnung 26 des entsprechenden Reibringes 14 derart eingeführt, daß der noch nicht verformte Vernietungsbereich 22 und der Schaft 24 in die in den entsprechenden Bauteilen 15, 8a, 8b vorgesehenen Öffnungen eindringen können. Durch Anformung des Nietkopfes 21 werden dann die Federsegmente 8a mit dem zugeordneten Verstärkungsblech 15 verbunden. Wie aus den 6, 7 und 8 zu entnehmen ist, besitzen die Federsegmente 8a, 8b im Bereich eines Wellenberges 19c eine Ausnehmung 27, durch welche sich der Schaft 24 eines Nietes 7 axial hindurcherstrecken kann. Wie aus 6 zu entnehmen ist, sind im Bereich eines Schließkopfes 21 die Reibringe 14 axial bis auf das Verstärkungsblech 15 ausgespart, so daß die jeweilige Vernietung lediglich zwischen einem Federsegment 8a beziehungsweise 8b und dem mit diesem zusammenwirkenden Verstärkungsblech 15 stattfindet.
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Wie aus den 1 bis 5 zu entnehmen ist, besitzen die Reibbeläge 6a, 6b auf ihren einander zugekehrten Seiten axiale Vorsprünge 28a, 29a, die im belasteten Zustand der Reibbeläge 6a, 6b aneinander anliegen. Die Anformungen beziehungsweise Vorsprünge 28a, 29a sind derart ausgebildet, daß sie den Federweg der die Belagfederung bildenden Segmente 8a, 8b begrenzen, so daß ein Restfederweg 30 (3) verbleibt. Wie aus den 1 bis 5 zu entnehmen ist, sind die Anformungen 28a, 29a auf einem ringförmigen Bereich angeordnet, so daß sie eine ringförmige Kippzone 31 bilden mit einem mittleren Kippdurchmesser 32. Um diese Kippzone 31 beziehungsweise um diesen mittleren Kippdurchmesser 32 können die Reibbeläge sich verschwenken, also ihre Konizität verändern, wie dies in den 4 und 5 dargestellt ist. Wie aus den 4 und 5 ersichtlich ist, werden dabei die radial außerhalb und radial innerhalb des Kippdurchmessers 32 vorhandenen Bereiche der Belagfedersegmente 8a, 8b entweder teilweise entspannt oder aber zusätzlich verspannt, wobei diese zusätzliche Verspannung im wesentlichen höchstens dem verbleibenden Restfederweg 30 (3) entspricht.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel gemäß den 1 bis 6 besitzen beide Reibbeläge 6a, 6b Kippbereiche bildende Anformungen 28a, 29a. Gemäß einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel könnte jedoch auch lediglich einer der Reibbeläge 6a, 6b entsprechende axiale Anformungen aufweisen, wobei dann deren axiale Höhe entsprechend vergrößert werden müßte. Auch könnten beide Reibbeläge 6a, 6b entsprechend ausgebildete, höhere Anformungen zur Bildung einer ringförmigen Kippzone aufweisen, wobei die Anformungen des einen Reibbelages, zum Beispiel 6a, sich mit den Anformungen des anderen Reibbelages, zum Beispiel 6b, in Umfangsrichtung abwechseln würden, also in Umfangsrichtung zueinander versetzt wären.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Wegbegrenzungsmittel 28a, 29a – wie insbesondere aus 1 ersichtlich ist – durch eine Mehrzahl von kreissektorartigen, auf gleichem Durchmesser vorgesehenen Vorsprüngen 28a, 29a gebildet.
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Die Vorsprünge beziehungsweise Wegbegrenzungsmittel 28a, 29a sind durch in die Träger- beziehungsweise Verstärkungsbleche 15 eingebrachte, sickenförmige Anprägungen 33, 34 (3) gebildet Die radiale Breite der ringförmigen Kippzone 31 kann in vorteilhafter Weise 10% bis 20% der radialen Breite 35 eines Reibbelages 6 betragen. Für manche Anwendungsfälle kann es jedoch auch vorteilhaft sein, wenn dieses Verhältnis kleiner oder größer ist.
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Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den 1 und 2 beträgt der mittlere Kippdurchmesser 32 ca. 50% der Summe des äußeren und inneren Durchmessers eines Reibbelages 6a, 6b. Je nach Anwendungsfall kann dieses Verhältnis jedoch auch kleiner oder größer sein. Aus 1 geht weiterhin hervor, daß der Vernietungsdurchmesser 20 und der mittlere Kippdurchmesser 32 zumindest annähernd gleich groß sind. In 1 ist der Vernietungsdurchmesser 20 geringfügig kleiner als der mittlere Kippdurchmesser 32 dimensioniert.
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Aus 1 ist weiterhin ersichtlich, daß – in Umfangsrichtung betrachtet – zwischen zwei aufeinanderfolgenden Nieten 7 jeweils Mittel 28a, 29a zur Begrenzung des Federweges der Belagfedersegmente 8a, 8b vorgesehen sind.
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Der erforderliche und in 3 erkennbare Restfederweg 30 ist abhängig vom thermischen Verformungsverhalten der mit den Reibringen 6a, 6b zusammenwirkenden Bauteile, nämlich insbesondere der in 2 schematisch dargestellten Anpreßplatte 11 und Gegenanpreßplatte 12.
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Zweckmäßig ist es, wenn der Abstand 30 bei Kupplungsscheiben für Personenkraftwagen in der Größenordnung zwischen 0,2 mm und 0,5 mm liegt, wobei je nach Anwedungsfall dieser Restfederweg größer oder kleiner dimensioniert werden kann.
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Wie es in den 1 bis 5 in Verbindung mit den 7 und 8 zu entnehmen ist, besitzen die Belagfedersegmente 8a, 8b Ausschnitte 36, 37, 38 (7) zur Aufnahme der axialen Anformungen 28a, 29a. Der Ausschnitt 36 ist – wie aus den 7 und 8 ersichtlich ist – im mittleren Bereich 16 eines Belagfedersegmentes 8a, 8b eingebracht. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Ausnehmung 36 rechteckförmig ausgestaltet. Die in die umfangsmäßigen Endbereiche eingebrachten Ausschnitte 37, 38 sind derart ausgestaltet, daß sie eine axiale Aufnahme beziehungsweise ein axiales Durchführen der in Umfangsrichtung zwischen zwei aufeinanderfolgenden Federsegmenten beziehungsweise Federsegmentpaaren 8a und 8b vorhandenen Vorsprünge 28a, 29a ermöglichen. Wie aus 1 zu entnehmen ist, sind die Anformungen 28a, 29a, welche in Umfangsrichtung zwischen Federsegmentpaaren 8a und 8b angeordnet sind, etwas kürzer ausgebildet als die sich im mittleren Bereich der Federsegmente 8a, 8b befindlichen entsprechenden Anformungen 28a, 29a.
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Besonders vorteilhaft kann es sein, wenn der verbleibende Belagfederungsweg 13 gemäß 6 in der Größenordnung von 50% bis 80% des durch die Belagfedersegmente tatsächlich ermöglichten maximalen Federweges entspricht. Dieser maximal mögliche Federweg der Belagfedersegmente wird bei praktisch flachgedrückten Federsegmenten erzielt. Zweckmäßig ist es, wenn das vorerwähnte Verhältnis in der Größenordnung von 60% bis 70% liegt.
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Im folgenden sei der Zweck und die Wirkungsweise einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung näher erläutert:
Bei Anfahrvorgängen, insbesondere bei Extrem-Anfahrvorgängen entsteht Reibungswärme, die eine Aufheizung der Reibungskupplung bewirkt. Durch unterschiedliche beziehungsweise ungleichmäßige Wärmeeinleitung in die mit den Reibbelägen zusammenwirkenden Bauteile, wie insbesondere Schwungrad und Anpreßplatte, sowie teilweise auch infolge der ungünstigen Ausgestaltung dieser Bauteile in Bezug auf einen thermischen Verzug entstehen Verformungen an diesen Bauteilen. In den weitaus meisten Fällen ensteht dabei, wie in 9 gezeigt, beim Aufheizen der Bauteile eine negative und, wie in 10 gezeigt, beim anschließenden Abkühlen dieser Bauteile eine positive Tellerung der Bauteile. Das bedeutet also, daß zumindest die Reibflächen dieser Bauteile eine geringfügige, kegelstumpfförmige Gestalt einnehmen. Eine negative Tellerung von Schwungrad 12 und Anpreßplatte 11 bedeutet, daß der sich zwischen den Reibflächen dieser beiden Bauteile 11, 12 einstellende Winkel eine in Richtung der Rotationsachse der Reibungskupplung weisende fiktive Spitze aufweist. Bei einer positiven Tellerung weist die fiktive Spitze des entsprechenden Winkels von der Rotationsachse der Reibungskupplung radial weg. Diese beiden Fälle sind in den 9 und 10 schematisch dargestellt.
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Ein Nachteil dieser Effekte besteht darin, daß bei Verwendung von bekannten Belagfederungen sich eine sehr ungünstige radiale Verteilung der Flächenpressung an den Reibbelägen ergibt. Insbesondere bei einer sogenannten negativen Tellerung ergeben sich erhöhte Flächenpressungen am Innendurchmesser der Reibbeläge bei gleichzeitiger Entlastung der Reibbeläge im radial äußeren Bereich. Damit ist eine Verringerung des auf die Flächenpressung bezogenen, mittleren Reibradius verbunden, welcher eine Reduzierung des von der entsprechenden Reibungskupplung übertragbaren Reibmomentes bewirkt, was wiederum bedeutet, daß die Durchrutschsicherheit der Reibungskupplung verringert wird. Auf der rechten Seite ist in den 9 und 10 die radiale Verteilung der Flächenpressung tendenziell dargestellt.
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Ein weiteres Problem ist die Verstellung des Betriebspunktes der Kupplungstellerfeder 39, die durch Verschiebung des Tellerfederauflagepunktes an der Anpreßplatte 11 sowie Veränderung der Tellerfederkonizität hervorgerufen wird. Dies bewirkt eine ungewollte und die Funktion der Reibungskupplung beeinträchtigende Veränderung der Zungenspitzenhöhe der Tellerfederzungen, an denen das Ausrücklager anliegt. Dieser Effekt kann ebenfalls zu einem Anpreßkraftabfall führen.
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Durch die erfindungsgemäßen Wegbrenzungsmittel, welche eine axiale Restfederung der zwischen den Reibbelägen vorgesehenen Belagfederung gewährleisten, wird eine ringförmige Kippzone gebildet, um die bei einer Tellerung von Schwungrad und/oder Anpreßplatte die Reibbeläge entsprechend dieser Tellerung verschwenkt werden. Durch entsprechende Auswahl des Verschwenkdurchmessers und der Federsteifigkeit der Belagfederung kann gewährleistet werden, daß – in radialer Richtung der Reibbeläge betrachtet- eine gleichmäßigere Verteilung des Anpreßdruckes vorhanden ist. Dies wird insbesondere dadurch gewährleistet, daß durch den vorhandenen Restfederweg der Belagfederung, diese Belagfederung entsprechend der auftretenden Tellerung der Bauteile sich auf einer radialen Seite der ringförmigen Kippzone entspannen kann, während sie auf der anderen radialen Seite dieser Kippzone komprimiert wird. Durch diese Restfederung wird also eine gleichmäßigere Verteilung der Schließkraft beziehungsweise Anpreßkraft auf die Reibfläche der Reibbeläge erzielt. In 4 und 5 sind die beiden Extrempositionen der durch die Federsegmente 8a, 8b zugelassenen Tellerungen beziehungsweise Verformungen der Reibbeläge 6a, 6b um den Schwenkdurchmesser 32 dargestellt. 5 zeigt dabei tendenzmäßig den Vorgang während einer Aufheizphase, wie sie auch in Verbindung mit 9 beschrieben wurde, und 4 zeigt tendenzmäßig den Vorgang während einer darauf folgenden Abkühlphase, wie sie auch in Verbindung mit 10 beschrieben wurde.
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Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den 1 bis 6 sind die Mittel 28a, 29a zur axialen Begrenzung des Federweges der Belagfederung 8 beziehungsweise der Federsegmente 8a, 8b an den Reibbelägen 6a, 6b beziehungsweise an deren Versteifungs- beziehungsweise Trägerblechen 15 vorgesehen. Derartige Anschläge beziehungsweise Begrenzungsmittel können jedoch auch unmittelbar an Belagfedersegmenten, wie zum Beispiel die Belagfedersegmente 8a, 8b vorgesehen werden. In vorteilhafter Weise können derartige Begrenzungsmittel durch Anprägungen gebildet werden, welche in vorteilhafter Weise – wie aus 8 ersichtlich ist – in den Wellentäler 19d, 19e und/oder in den Endbereichen 19f, 19g vorgesehen sein können.
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Diese Anprägungen in den Bereichen 19d, 19e, 19f, 19g der einzelnen Federsegmente bilden ebenfalls eine ringförmige Kippzone. Die Anprägungen sind in 8 strichpunktiert dargestellt. Zweckmäßig kann es sein, wenn bei paarweise Rücken an Rücken angeordneten Federsegmenten 8a, 8b beide Federsegmente derartige Anformungen aufweisen, welche aneinander anliegen. Für manche Anwendungsfälle kann es jedoch auch zweckmäßig sein, wenn lediglich eines der beiden Federsegmente 8a, 8b entsprechende Anformungen aufweist, wobei diese dann in der Höhe größer ausgeführt werden müssen.
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Gemäß einer anderen Ausführungsvariante der Erfindung kann die Federcharakteristik beziehungsweise Federkennlinie der die Belagfederung bildenden Federsegmente derart ausgelegt werden, daß die zum Flachdrücken der Federsegmente erforderliche Kraft größer ist als die auf die Anpreßplatte der Reibungskupplung axial einwirkende Axialkraft, welche in den meisten Fällen durch eine Tellerfeder erzeugt wird. Dadurch wird gewährleistet, daß auch bei voll geschlossener Reibungskupplung die Belagfederung eine Restfederung aufweist. Die Steifigkeit der entsprechenden Belagfedersegmente muß dabei derart dimensioniert werden, daß ein ausreichend großer axialer Restfederweg verbleibt, um die auftretenden Tellerungen von Anpreßplatte und Gegenanpreßplatte auszugleichen. Es wird also auch durch eine derartige Ausgestaltung verhindert, daß die Belagfederung auf Block geht. Bei einer derartigen Ausgestaltung sind also Mittel 28a, 29a nicht erforderlich, da zumindest der in 3 dargestellte Restfederweg 30 durch entsprechende Auslegung der Federcharakteristik der Federsegmente 8a, 8b gewährleistet wird. Auch bei einer derartigen Ausführungsform kann es zweckmäßig sein, wenn im voll entlasteten Zustand der Reibbeläge 6a, 6b, also bei vollständig geöffneter Kupplung die Federsegmente 8a, 8b über beispielsweise die Niete 7 (6) in einer vorgespannten Position gehalten werden.
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Die in den
11 und
12 dargestellten Reibbeläge
106a,
106b besitzen ein kreisringförmig ausgestaltetes Verstärkungs- beziehungsweise Trägerelement
115, welches zumindest teilweise, vorzugsweise praktisch vollständig in das die Reibringe
114 bildende Reibmaterial eingebettet ist. Bezüglich der Ausgestaltung eines solchen Verstärkungs- beziehungsweise Trägerelementes
115 und eines damit versehenen Reibbelages
106a beziehungsweise
106b wird auf die
DE-OS 197 12 203 verwiesen, deren diesbezüglicher Inhalt als in die vorliegende Anmeldung integriert zu betrachten ist. Bezüglich konstruktiver Ausgestaltungen von Verstärkungs- beziehungsweise Trägerelementen sowie von mit diesen versehenen Reibbelägen wird weiterhin auf die
DE-OS 196 26 688 verwiesen. Auch deren Inhalt soll als in die vorliegende Anmeldung integriert betrachtet werden.
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Wie aus 11 ersichtlich ist, besitzen die den Reibbelägen 106a, 106b zugeordneten Verstärungs- beziehungsweise Trägerelemente 115 sickenartige Anformungen 133, 134, die ähnlich angeordnet, ausgebildet und wirksam sind, wie die im Zusammenhang mit den 1 bis 8 beschriebenen Vorsprünge 28a, 29a beziehungsweise Anformungen 33, 34. In 12 ist eine Vernietung mit einem Niet 107 dargestellt, der ähnlich ausgebildet und wirksam ist, wie der Niet 7 der Vernietung gemäß 6. In 11 und 12 sind die Belagfedersegmente 108a, 108b in der verspannten Lage dargestellt, welche diese bei voll eingerückter Reibungskupplung einnehmen, wobei die mit den Reibbelägen 106a, 106b zusammenwirkenden Bauteile keine Tellerung aufweisen.
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Die in 12 dargestellte Vernietung mittels des Nietes 107 unterscheidet sich gegenüber der in 6 dargestellten Vernietung dadurch, daß beim Entspannen der Belagfedersegmente 108a, 108b der Nietkopf 125 unmittelbar am Federsegment 108a zur Anlage kommt.
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In 13 ist ein ringartiges Verstärkungs- beziehungsweise Trägerelement 215 dargestellt, das in ähnlicher Weise, wie dies in den 1 bis 5 dargestellt ist, auf der Rückseite eines Reibringes angeordnet werden kann. Die Verbindung zwischen dem aus Reibmaterial bestehenden Reibring und dem ringförmigen Element 215 kann dabei durch Verkleben oder aber durch Aufpressen beziehungsweise Verbacken hergestellt werden. Das Verstärkungs- beziehungsweise Trägerelement 215 besitzt einen mittleren ringförmigen Bereich 240, auf dem in kreisförmiger Anordnung axiale Vorsprünge beziehungsweise Sicken 233 angeordnet sind. Die Funktion der Sicken 233 entsprechen der durch die Anformungen beziehungsweise Sicken 33, 34 der 3 beziehungsweise 133, 134 der 11 gewährleistete Funktion. Auf dem ringförmigen Bereich 215 sind weiterhin Vernietungsöffnungen 241, 242 angeordnet, welche in Umfangsrichtung alternierend vorgesehen sind. Wie aus 13 ersichtlich, sind die Öffnungen 241, 242 – in Umfangsrichtung betrachtet- jeweils zwischen zwei Anformungen 233 vorgesehen. Die umfangsmäßige Verteilung der Ausnehmungen 241, 242 ist derart vorgenommen, daß diese Ausnehmungen mit korrespondierenden Ausnehmungen der sich an dem Element 215 axial abstützenden Belagfedersegmente axial übereinstimmen. Das bedeutet also, daß bei Verwendung von Belagfedersegmenten gemäß den 7 und 8 in Verbindung mit einem ringförmigen Element 215 die Ausnehmungen 242 mit den Ausnehmungen 23 und die Ausnehmungen 241 mit den Ausnehmungen 27 der Federsegmente 8a, 8b axial übereinstimmen müssen. Dadurch wird auch gewährleistet, daß die verschiedenen Anformungen 233 wiederum in die Ausschnitte 36, 37, 38 der entsprechenden Belagfedersegmente 8a, 8b eintauchen können. Zur Reduzierung des Massenträgheitsmomentes besitzt das Verstärkungs- beziehungsweise Trägerelement 215 beidseits des ringförmigen Bereiches 240 radiale Ausschnitte 243, 244, 245. Durch diese Ausschnitte 243, 244, 245 werden radial nach innen weisende Arme 246, 247 sowie radial nach außen weisende Arme 248, 249 gebildet. Die verbleibenden Bereiche 246, 247, 248, 249 sind hier radial gegenüberliegend derart angeordnet und in Umfangsrichtung derart verteilt, daß sie im montierten Zustand der entsprechenden Kupplungsscheibe mit den Wellenbergen 19a, 19b, 19c der entsprechend zugeordneten Federsegmente 8a beziehungsweise 8b in Kontakt sind. Durch eine derartige konstruktive Ausgestaltung wird gewährleistet, daß die Belagfedersegmente 8a, 8b beziehungsweise deren Wellenberge 19a, 19b, 19c sich nicht beziehungsweise praktisch nicht in die Rückseite des mit einem Verstärkungs- beziehungsweise Trägerelement 215 ausgestatteten Reibbelages einarbeiten können. Dadurch wird gewährleistet, daß über die gesamte Lebensdauer der entsprechenden Kupplungsscheibe eine voll funktionsfähige Belagfederung erhalten bleibt.
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Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern umfaßt insbesondere auch Varianten, die durch Kombination von in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung und dem vorerwähnten Stand der Technik beschriebenen Merkmalen beziehungsweise Elementen sowie Funktionsweisen gebildet werden können. Weiterhin können einzelne, insbesondere in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Merkmale beziehungsweise Funktionsweisen für sich alleine genommen eine selbständige Erfindung darstellen. Die Anmelderin behält sich also vor, noch weitere, bisher nur in der Beschreibung offenbarte Merkmale von erfindungswesentlicher Bedeutung zu beanspruchen.
