DE4109602A1 - Kupplungsscheibe mit unterschiedlicher federsteifigkeit ueber die radiale erstreckung der reibbelagringe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kupplungsscheibe zur Anord­ nung in einer Kraftfahrzeug-Reibungskupplung, bestehend aus einer Nabe zum drehfesten Aufsetzen auf eine Getriebewelle, einem kon­ zentrisch zur Nabe angeordneten Scheibenteil, das im Bereich sei­ nes Außenumfanges wenigstens eine axial federnde Belagfeder auf­ weist sowie zwei Reibbelagringe, die Rücken an Rücken unter Zwi­ schenschaltung der Belagfeder an dieser befestigt sind und wobei die Belagfeder in radialer Richtung einen ebenen Bereich zur Auflage der Reibbelagringe aufweist sowie zumindest einen an den ebenen Bereich anschließenden gewölbten bzw. abgewinkelten Bereich, der bzw. die im wesentlichen mit dem radial äußeren bzw. radial inneren Bereich der Reibbelagringe korrespondieren.

Kupplungsscheiben der obengenannten Bauart sind beispielsweise aus der US-PS 23 09 950 bekannt. Bei dieser Kupplungsscheibe sind jeweils zwei Belagfedern paarweise miteinander verbaut und beide weisen sowohl einen ebenen Bereich zur Auflage für die Reibbelag­ ringe als auch jeweils einen gewölbten Bereich auf, wobei die eine Belagfeder ihren gewölbten Bereich radial außen aufweist und die andere radial innen. Aus der DE-OS 29 20 095 ist eine Kupplungsscheibe bekannt, bei welcher ebenfalls paarweise Belag­ federn verbaut werden, die sowohl radial außen als auch radial innen einen gewölbten Bereich aufweisen. Die gewölbten Bereiche dienen in beiden Fällen zur Realisierung einer Axialfederung zwi­ schen den beiden Reibbelagringen, wobei diese Axialfederung we­ sentlich zum Anfahrkomfort und zum gleichmäßigen Reibeingriff der Reibbelagringe beiträgt.

Es ist nun Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Kupplungsscheiben der oben beschriebenen Bauart dahingehend zu verbessern, daß ins­ besondere bei Fahrzeugen mit besonders hohem Motormoment während des Anfahrvorganges mit hohem Moment der Rutschvorgang in der Kupplung nicht unnötig in die Länge gezogen wird. Bei solchen "gewaltsamen" Anfahrvorgängen besteht nämlich die Gefahr, daß die Reibbelagringe an ihren Oberflächen thermisch überbelastet werden.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch das Kennzeichen des Haupt­ anspruches gelöst. Durch eine größere freie Länge der innenlie­ genden Bereiche der Belagfedern gegenüber den äußeren wird die Federsteifigkeit über die radiale Erstreckung der Reibbelagringe unterschiedlich ausgeführt, und zwar derart, daß die Federstei­ figkeit im radial äußeren Bereich größer ist als im radial inne­ ren Bereich. Damit ist sichergestellt, daß während des Anfahrvor­ ganges der mittlere wirksame Reibradius in den radial äußeren Bereich der Reibbelagringe verlegt wird, so daß das effektiv übertragbare Drehmoment für eine bestimmte Durchmesserkategorie der Kupplungsscheibe einem Maximum zustrebt. Auf diese Weise ist bei bereits festgelegtem Außendurchmesser einer Kupplungsscheibe die Drehmomentübertragungsfähigkeit während des Anfahrvorganges deutlich vergrößert. Die Kupplung neigt weniger zum Durchrutschen und der Belagverschleiß hält sich in Grenzen.

Die die Federsteifigkeit beeinflussenden Bereiche sind dabei vor­ zugsweise gewölbt ausgebildet und die Biegeradien sind radial innen größer ausgeführt als radial außen. Durch diese Wölbung ist eine bessere Anlage der Reibbelagringe an den Belagfedern gewähr­ leistet während des Einrückvorganges und der damit in Verbindung stehenden Verkleinerung des Abstandes der Belagfedern bzw. der Reibbelagringe.

Bei einer Kupplungsscheibe, bei, welcher jeweils zwei Belagfedern vorgesehen sind, die aneinander anliegen und in den voneinander abgekehrten Bereichen die Reibbelagringe tragen, ist es vorteil­ haft, die Belagfedern zumindest im radialen Bereich der Reibringe deckungsgleich auszuführen und im Radialschnitt symmetrisch anzu­ ordnen. Auf diese Weise ergeben sich die ausgeglichensten Anlage­ bedingungen für die Reibbelagringe.

Dabei kann es vorteilhaft sein, jede Belagfeder als konzentrisch umlaufendes, einteiliges Bauteil auszuführen. Eine solche Ausfüh­ rung ist insbesondere im Hinblick auf hohe zu übertragende Dreh­ momente sehr formstabil.

Es ist jedoch auch ohne weiteres möglich, jede Belagfeder aus einzelnen, umfangsmäßig verteilt angeordneten Federsegmenten zu bilden. Eine solche Ausführung ergibt eine sehr gute Anpassung der Reibbelagringe an ihre Gegenreibflächen.

Bei Verwendung von jeweils zwei aneinander anliegenden Belagfe­ dern ergibt sich die Möglichkeit, die Reibbelagringe großflächig aufzukleben. Damit wird ein Maximum an Verschleißvolumen erzielt, wodurch entweder die Lebensdauer stark erhöht werden kann oder durch geringe Belagstärke das Massenträgheitsmoment sehr niedrig gehalten werden kann.

Es ist jedoch auch ohne weiteres möglich, die Reibbelagringe im ebenen Bereich der Belagfedern über Niete zu befestigen. Diese Befestigungsart ist einerseits lange erprobt und bringt anderer­ seits die Möglichkeit mit sich, durch entsprechende Ausbildung der Niete eine axiale Vorspannung der Belagfedern zu erzeugen. Damit wird die Stabilität der Kupplungsscheibe vor allem bei ho­ her thermischer Belastung wesentlich erhöht.

Bei Ausbildung der Belagfeder als konzentrisch umlaufendes Bau­ teil kann es vorteilhaft sein, radial verlaufende Schlitze anzu­ ordnen, die sowohl über die radial gewölbten Bereiche als auch über den ebenen Bereich verlaufen und nach außen hin offen sind. Solche Schlitze vermeiden in den ansonsten umfangsmäßig sehr steif ausgeführten Belagfedern Verspannungen, die bei hoher ther­ mischer Beanspruchung auftreten können.

Die Erfindung wird anschließend an Hand von Ausführungsbeispielen näher dargestellt. Es zeigen im einzelnen:

Fig. 1 die Teilansicht einer Belagfeder,

Fig. 2 einen Radialschnitt A-B durch eine Belagfeder;

Fig. 3 einen Radialschnitt durch eine Variante einer Belagfeder;

Fig. 4 einen weiteren Radialschnitt durch eine weitere Variante.

In Fig. 1 ist die Teilansicht einer Belagfeder 1 dargestellt, die mit den radial innenliegenden Nietöffnungen 7 an einem nicht dar­ gestellten Bauteil befestigt ist, welches mit einer Habe mit In­ nenverzahnung in Verbindung steht. Dieses Bauteil kann entspre­ chend dem Stand der Technik einen Torsionsschwingungsdämpfer be­ inhalten. Die Belagfeder 1 ist in radialer Richtung, ausgehend von-dem Bereich mit den Nietöffnungen 7, in drei radial überein­ anderliegende Bereiche aufgeteilt. Die Bereiche B₁ und B₂ sind gewölbt, wie später an Hand der weiteren Figuren erläutert wird. Der dazwischen angeordnete Bereich B₃ ist eben ausgeführt und dient der Befestigung der Reibbelagringe. Im vorliegenden Fall ist die Belagfeder 1 als umlaufendes einteiliges Bauteil ausge­ führt, wobei mehrere am Umfang verteilte Schlitze 5 vorgesehen - sind, die über sämtliche drei Bereiche B₁, B₂ und B₃ verlaufen und nach radial außen hin offen sind. Nach radial innen reichen sie etwa bis an den mit den Nietöffnungen 7 versehenen ebenen Bereich heran.

Der Radialschnitt A-B gem. Fig. 1 ist in Fig. 2 dargestellt. Da­ bei ist die Belagfeder 1 im Schnitt dargestellt und auf der einen Seite ein Reibbelagring 4 angedeutet. Durch die auf der dem Reib­ belagring 4 gegenüberliegenden Seite der Belagfeder 1 angedeutete Symmetrielinie ist der Hinweis gegeben, daß hier nur die eine Hälfte der Belagfederung dargestellt ist, auf der anderen Seite der Symmetrielinie folgt ebenfalls eine Belagfeder und ein Reib­ belagring. Die Anordnung ist dann symmetrisch. Die Reibbelagfe­ der 1 ist in radialer Richtung gesehen mit einem mittleren ebenen Bereich B₃ versehen, an den sich nach radial außen ein gewölbter Bereich B₁ und nach radial innen ein gewölbter Bereich B₁ anschlie­ ßen. Der ebene Bereich B₃ dient der Befestigung des Reibbelagrin­ ges 4 durch Nieten oder durch Aufkleben. Die der axialen Federung dienenden Bereiche B₁ und B₂ sind jweils mit Wölbungen versehen entsprechend den Radien R₁ und R₂. Dabei ist der radial außenlie­ gende Radius R₁ kleiner als der radial innenliegende R₂. In einem ausgeführten Beispiel ist R₁ mit etwa 30 mm und R₂ mit etwa 50 mm ausgeführt. Durch diese Ausbildung ergibt sich im unbelasteten Zustand eine radial außen angeordnete freie Länge von L₁ und eine radial innen angeordnete freie Länge von L₂ etwa entsprechend den Bereichen B₁ und B₂. Innerhalb dieser Bereiche wird bei Axialbe­ aufschlagung der Kupplungsscheibe durch die Gegenreibflächen beim Einkuppeln eine Federung realisiert, die radial außen eine höhere Federsteifigkeit und radial innen eine niedrigere Federsteifig­ keit realisiert. Damit wird der in der Beschreibungseinleitung beschriebene Effekt erzielt.

In Fig. 3 ist ein ähnlicher Radialschnitt dargestellt, wobei im Unterschied zu Fig. 2 die beiden federnden Bereiche entsprechend B₁ und B₂ nicht durch einen Radius gebildet sind, sondern durch ebene, abgewinkelte Abschnitte. In diesem Falle wird der Feder­ kraftaufbau gegenüber der Konstruktion von Fig. 2 über den Feder­ weg einen etwas anderen Verlauf nehmen, die Gesamtwirkung ist je­ doch identisch. Auch hier ist nur die eine Hälfte der Belagfede­ rung dargestellt, wobei jenseits der Symmetrielinie der gleiche spiegelbildliche Aufbau vorgesehen ist. Beide Belagfedern 1 und 2 können dabei umfangsmäßig entspr. Fig. 1 ausgebildet sein, sie können jedoch auch als einzelne und umfangsmäßig voneinander völlig getrennte Federsegmente ausgebildet sein.

Fig. 4 zeigt eine Belagfeder 3, die als einzige Federung und Befestigungsmöglichkeit für zwei beiderseits angeordnete Reibbe­ lagringe 4 ausgebildet ist. Die Belagfeder 3 weist einen ebenen Bereich B₃ auf, an welchem der eine Reibbelagring 4 aufliegt. Auf der gegenüberliegenden Seite ist der entsprechende Reibbelag­ ring 4 mit einer Zwischenscheibe 6 versehen. Diese Zwischenschei­ be 6 liegt radial außen und radial innen an der Belagfeder 3 an. Zu diesem Zwecke ist die Belagfeder 3 einerseits in bereits be­ kannter Weise (s. Fig. 2) mit dem äußeren Radius R₁ und mit dem inneren Radius R₂ versehen, um aus dem Bereich B₃ heraus eine Federung zu ermöglichen. Zur Anlage des anderen Reibbelagringes 4 mit seiner Zwischenscheibe 6 an der gleichen Belagfeder 3 ist nun radial außen anschließend an den Radius R₁ eine Biegung in die andere Richtung entsprechend R₄ vorgesehen, wobei diese Biegung gleich oder kleiner ausgeführt sein kann als R₁. Dadurch ist im radial äußeren Bereich der Zwischenscheibe 6 die Möglichkeit gegeben, sich axial an die Belagfeder 3 anzulegen. Im radial in­ neren Bereich der Belagfeder 3 wird dies dadurch erreicht, daß ebenfalls auf dieser Seite eine Biegung entsprechend R₃ vorgese­ hen ist, so daß auch in diesem radial inneren Bereich die Zwi­ schenscheibe 6 an der Belagfeder 3 anliegen kann. Dabei kann die Biegung R₃ gleich oder kleiner als R₂ ausgeführt sein. Die Wir­ kung dieser Anordnung entspricht der von Fig. 1 bis 3. Im radial äußeren Bereich wird eine steilere Federkennlinie erzeugt als im radial inneren Bereich, wodurch zumindest während des Anfahrvor­ ganges ein großer wirksamer Reibradius wirksam wird, der eine maximale Drehmomentübertragung gewährleistet.

Claims (8)

1. Kupplungsscheibe zur Anordnung in einer Kraftfahrzeug- Reibungskupplung, bestehend aus einer Nabe zum drehfesten Aufsetzen auf eine Getriebewelle, einem konzentrisch zur Nabe angeordneten Scheibenteil, das im Bereich seines Außenumfan­ ges wenigstens eine axial federnde Belagfeder aufweist sowie zwei Reibbelagringe, die Rücken an Rücken unter Zwischenschal­ tung der Belagfeder an dieser befestigt sind und wobei die Belagfeder in radialer Richtung einen ebenen Bereich zur Auf­ lage der Reibbelagringe aufweist sowie zumindest einen an den ebenen Bereich anschließenden gewölbten bzw. abgewinkelten Bereich, der bzw. die im wesentlichen mit dem radial äußeren bzw. radial inneren Bereich der Reibbelagringe korrespondie­ ren, dadurch gekennzeichnet, daß die freie Länge (L₁, L₂) der gewölbten bzw. abgewinkelten Bereiche (B₁, B₂) in radialer Richtung gesehen unterschiedlich ausgeführt sind, und zwar dergestalt, daß die radial innen­ liegenden Bereiche (B₂) eine größere freie Länge (L₂) aufwei­ sen als die radial außenliegenden Bereiche (B₁).

2. Kupplungsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bereiche (B₁, B₂) vorzugsweise gewölbt ausgebildet sind und die Biegeradien radial innen (R₂) größer ausgeführt sind als radial außen (R₁).

3. Kupplungsscheibe nach Anspruch 2, bei welcher jeweils zwei Belagfedern vorgesehen sind, welche aneinander anliegen und in den voneinander abgekehrten Bereichen die Reibbelagringe tragen, dadurch gekennzeichnet, daß die Belagfedern (1, 2) zumindest im radialen Bereich der Reib­ ringe (4) deckungsgleich ausgeführt sind und im Radialschnitt symmetrisch angeordnet sind.

4. Kupplungsscheibe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Belagfeder (1, 2) als konzentrisch umlaufendes, eintei­ liges Bauteil ausgeführt ist.

5. Kupplungsscheibe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Belagfeder (1, 2, 3) aus einzelnen, umfangsmäßig verteilt angeordneten Federsegmenten besteht.

6. Kupplungsscheibe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibbelagringe (4) im ebenen Bereich (B₃) der Belagfedern (1, 2) aufgeklebt sind.

7. Kupplungsscheibe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibbelagringe (4) im ebenen Bereich (B₃) der Belagfedern (1, 2, 3) über Niete befestigt sind.

8. Kupplungsscheibe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Belagfedern (1, 2) mitradial verlaufenden Schlitzen (5) versehen sind, die radial über die gewölbten Bereiche (B₁, B₂) und den ebenen Bereich (B₃) verlaufen und nach radial au­ ßen hin offen ausgeführt sind.