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Die
Erfindung betrifft eine Kupplungsscheibe für eine Kupplungseinrichtung,
insbesondere für
eine Kraftfahrzeugkupplungseinrichtung, an der direkt oder indirekt über ein
Trägerelement
mindestens ein Reibbelag angeordnet ist, wobei der mindestens eine Reibbelag
durch mindestens ein Befestigungselement an der Kupplungsscheibe
bzw. an dem Trägerelement
festgelegt ist.
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Eine
Kupplungseinrichtung dieser Art ist beispielsweise aus der
DE 199 26 681 A1 bekannt.
Dort ist eine Kupplungsscheibe beiderseits mit einem Reibbelag versehen,
wobei die Kupplungsscheibe zwischen einer Anpressplatte und einem
Schwungrad angeordnet ist. Durch Beaufschlagung der Anpressplatte
mit einer axial wirkenden Kraft wird Reibschluss zwischen Anpressplatte,
Kupplungsscheibe und Schwungrad hergestellt, wodurch ein Drehmoment übertragen
werden kann.
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Dabei
wirkt zwischen zwei Reibpartnern, also einerseits zwischen der Anpressplatte
und der Kupplungsscheibe und andererseits zwischen der Kupplungsscheibe
und dem Schwungrad, eine Reibkraft, die sich aus dem Produkt aus
Anpresskraft und Reibkoeffizient ergibt.
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Für die Anbindung
der Reibbeläge
an der Kupplungsscheibe bzw. an einem Trägerelement, das seinerseits
an der Kupplungsscheibe festgelegt, insbesondere dort vernietet,
ist, sind verschiedene Möglichkeiten
bekannt.
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Am
meisten verbreitet ist die Anbringung bzw. Befestigung des Reibbelags
an der Kupplungsscheibe mittels einer Nietverbindung. Üblicherweise wird
dies durch eine Lösung
bewerkstelligt, wie sie in der DE-PS 14 50 977, der
DE 19 12 334 A1 , der
DE 31 45 662 A1 ,
der
US 2,324,913 , der
US 2,299,028 , der
US 2,547,427 , der
DE 36 19 894 C2 ,
der
DE 42 26 763 C2 und
der
GB 2 103 311 A offenbart
ist. Die Reibbeläge
werden hiernach mittels Nieten am Kupplungsscheibenkörpern festgelegt.
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Gemäß der
DE 34 31 185 A1 wird
der Niet selber aus dem Material des Reibbelags gebildet. Dabei
wird ein zylindrischer Fortsatz im Reibbelag durch eine Bohrung
im Kupplungsscheibenkörper geführt und
der Endbereich des Fortsatzes zum Nietkopf umgeformt.
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Die
DE 32 24 436 C2 und
die
DE 36 42 800 C2 offenbaren
eine Lösung,
bei der Bohrungen im Kupplungsscheibengrundkörper vorgesehen sind. Beim
Anformen der Reibbeläge
in einem Werkzeug unter Einwirkung von Wärme und Druck wird dafür Sorge
getragen, dass die sich im Kupplungsscheibengrundkörper befindlichen
Bohrungen vom Material der Reibbeläge durchsetzt werden. Hierdurch
ergibt sich ein einstückiger
Verbund des Reibbelags, d. h. die beiden Teile des Reibbelags, die
auf beiden Seiten der Kupplungsscheibe angeordnet sind, sind einstückig miteinander über die
Bohrungen in der Kupplungsscheibe verbunden. Hierdurch ergibt sich ein
Formschluss zwischen Kupplungsscheibengrundkörper und Reibbelag, was die Übertragung
eines Drehmoments zwischen Kupplungsscheibengrundkörper und
Reibbelag ermöglicht.
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Die
DE 31 45 054 A1 und
die
DE 100 15 206 A1 schlagen
vor, den Reibbelag auf dem Kupplungsscheibenkörper aufzukleben, wobei insbesondere ein
Aufpressen des Reibbelags auf den Kupplungsscheibenkörper vorgesehen
ist. Eine ähnliche
Lösung
offenbart die
EP 0
342 865 A1 .
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Gemäß der
US 3,710,071 wird der Reibbelag mit
der Kupplungsscheibe verschweißt.
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Bekannt
ist es schließlich,
den Reibbelag auf die Kupplungsscheibe bzw. auf ein Trägerblech,
das wiederum an der Kupplungsscheibe festgelegt (z. B. vernietet)
wird, aufzulöten
oder aufzusintern.
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Die
vorbekannten Lösungen
zur Befestigung des Reibbelags an der Kupplungsscheibe erweisen sich
insbesondere dann als unzureichend, wenn der Reibbelag nicht ringförmige Gestalt
hat, sondern in Form mehrerer Segmente ausgebildet ist, die in Umfangsrichtung
der Kupplungsscheibe an dieser anzubringen sind. Dabei spielt die
Wirtschaftlichkeit der Anbringung eine wesentliche Rolle, da eine
größere Anzahl
Reibelementsegmente anzubringen sind.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Kupplungsscheibe
der eingangs genannten Art so fortzubilden, dass es möglich ist,
insbesondere segmentartig ausgebildete Reibbeläge sicher, schnell und damit
kostengünstig
an der Kupplungsscheibe bzw. an einem Trägerelement festzulegen.
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Die
Lösung
dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass
das Befestigungselement einen zapfen- oder stiftförmigen Abschnitt
aufweist, der an seinem einen Ende an der Kupplungsscheibe bzw.
an dem Trägerelement
befestigt ist, und dass der zapfen- oder stiftförmige Abschnitt am seinem anderen
Ende einen gegenüber dem
Abschnitt vergrößerten Halteabschnitt
aufweist, der mit Hinterschnitt bezüglich einer zur Oberfläche des
Reibbelags normalen Richtung im Reibbelag angeordnet ist.
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Erfindungsgemäß wird also
ein vergrößerter Abschnitt
des Befestigungselements mit Hinterschnitt und formschlüssig im
Reibbelag verankert, um eine feste Verbindung zwischen Befestigungselement
und Reibbelag zu erzielen. Das Befestigungselement wird dann in
geeigneter Weise an der Kupplungsscheibe bzw. am Trägerelement
festgelegt.
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Eine
erste Fortbildung sieht vor, dass das Befestigungselement mit seinem
vergrößerten Halteabschnitt
und der Reibbelag durch einen in-situ-Prozess bei der Herstellung
des Reibbelags miteinander verbunden sind. Hierunter ist zu verstehen,
dass beim Produktionsprozess des Reibbelags unter Einwirkung von
Hitze und Druck in das hierfür
zum Einsatz kommende Werkzeug das Befestigungselement (mit) eingelegt
wird, so dass es zu einer festen Verbindung des einen Endbereichs
des Befestigungselements und dem Reibbelag kommt.
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Um
einen guten Halt des vergrößerten Halteabschnitts
des Befestigungselements im Reibbelag sicherzustellen, beträgt die Abmessung
des vergrößerten Halteabschnitts
vorzugsweise mindestens das 1,5-fache, besonders bevorzugt mindestens
das 2,5-fache, der
Abmessung des zapfen- oder stiftförmigen Abschnitts des Befestigungselements.
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Um
eine einfache Festlegung des Befestigungselements an der Kupplungsscheibe
bzw. am Trägerelement
zu erreichen, kann weiter vorgesehen werden, dass der zapfen- oder
stiftförmige
Abschnitt des Befestigungselements als Niet oder als Hohlniet ausgebildet
ist und durch Umformung an der Kupplungsscheibe bzw. an dem Trägerelement
festgelegt ist.
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Der
vergrößerte Halteabschnitt
kann dabei tellerförmig
oder rechteckförmig
ausgebildet sein. Eine nicht-runde Ausbildung des Halteabschnitts führt zu einer
Verdrehsicherung des Halteabschnitts relativ zum Reibbelag.
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Das
zur Verfügung
stehende Verschleißvolumen
des Reibbelags kann erhöht
werden, wenn gemäß einer
Weiterbildung vorgesehen wird, dass der Reibbelag im Bereich des
vergrößerten Halteabschnitts
einen Fortsatz, insbesondere einen zylindrischen Fortsatz, aufweist,
der sich in eine korrespondierende Ausnehmung in der Kupplungsscheibe
bzw. im Trägerelement
erstreckt. Bei dieser Lösung
ist mit Vorteil vorgesehen, dass sich das Befestigungselement, in
normaler Richtung zur Oberfläche
des Reibbelags betrachtet, etwa bis zur Oberfläche der Kupplungsscheibe bzw.
des Trägerelements
erstreckt. Dadurch kann fast das gesamte Volumen des Reibbelags
verschlissen werden.
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Die
vorgeschlagene Ausgestaltung eignet sich besonders dann, wenn eine
Anzahl Reibbeläge an
der Kupplungsscheibe bzw. am Trägerelement angeordnet
sind und jeder Reibbelag segmentartig ausgebildet ist und sich über einen
definierten Umfangsabschnitt der Kupplungsscheibe bzw. des Trägerelements
erstreckt.
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Schließlich kann
vorgesehen sein, dass beidseitig der Kupplungsscheibe bzw. des Trägerelements
je ein Reibbelag bzw. eine Anzahl von Reibbelagsegmenten angeordnet
sind.
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In
der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der
Erfindung dargestellt. Es zeigen:
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1 in
perspektivischer Darstellung eine Kupplungsscheibe,
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2 eine
Kupplungsscheibe mit an dieser angebrachtem Reibbelag im Schnitt,
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3 die
Draufsicht auf ein Trägerelement samt
Reibbelag,
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4 die
Draufsicht gemäß 3 in
einer alternativen Ausführungsform,
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5 die
Kupplungsscheibe mit an dieser angebrachtem Reibbelag im Schnitt
gemäß einer
anderen Ausführungsform,
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6 eine
Kupplungsscheibe mit beidseitig angebrachtem Reibbelag im Schnitt,
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7 eine
Kupplungsscheibe mit an dieser angebrachtem Reibbelag im Schnitt,
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8 eine
Kupplungsscheibe während
des Anbringens eines Reibbelags im Schnitt und
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9 die
zu 8 zugehörige
Draufsicht.
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In 1 ist
zur allgemeinen Orientierung die Kupplungsscheibe 1 einer
Kupplungseinrichtung in perspektivischer Ansicht dargestellt. Die
Kupplungsscheibe 1 ist mit einer Anzahl, nämlich mit
drei, segmentartig ausgebildeten Reibbelägen 2 versehen, wobei
diese jeweils beidseitig der Kupplungsscheibe 1 angebracht
sind. Die dargestellte Kupplungsscheibe 1 ist im Betrieb
der Kupplungsvorrichtung zwischen einer (nicht dargestellten) Anpressplatte
und einem (nicht dargestellten) Schwungrad angeordnet. Die Anpressplatte
wird dabei in bekannter Weise mit einer in axialer Richtung wirkenden
Kraft beaufschlagt. Durch die Reibung zwischen der Anpressplatte
und der Kupplungsscheibe 1 sowie zwischen dieser und dem
Schwungrad wird ein Drehmoment durch die entstehende Reibkraft übertragen.
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Damit
das Drehmoment übertragen
werden kann, müssen
die Reibbeläge 2 an
der Kupplungsscheibe 1 festgelegt sein. Hierfür sind in 1 nicht dargestellte
Befestigungselemente vorgesehen, wie in den folgenden Figuren ersichtlich
sein wird. In den weiteren Darstellungen sind Details zu sehen,
wie die Reibbeläge 2 an
der Kupplungsscheibe 1 angeordnet sind.
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Anzumerken
ist, dass vom Teil 1 als von der Kupplungsscheibe gesprochen
wird. Es kann grundsätzlich – hier wie
in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen – genauso
vorgesehen sein, dass das Teil 1 als Trägerelement (Trägerblech)
ausgeführt
ist, das seinerseits an der Kupplungsscheibe 1 festgelegt,
insbesondere festgenietet, ist. Als Trägerblech kann auch ein Bauteil
zum Einsatz kommen, das einem bekannten Belagkranz ähnlich ist.
Es kann wahlweise über
Belagfedern oder direkt an die Mitnehmerscheibe der Kupplungsscheibe
angebunden sein. Weiterhin kann das Trägerblech wie eine Belagfeder
ausgeformt sein und somit auch ohne zusätzliche Belagfedern ein weiches
Einkuppeln ermöglichen.
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Weiterhin
sei angemerkt, dass der Reibbelag 2 sowohl aus organisch
als auch aus anorganisch gebundenen Werkstoffen bestehen kann.
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In 2 ist
ein Schnitt durch eine Kupplungsscheibe 1 (bzw. durch ein
Trägerelement)
zu sehen, an der ein Reibbelag 2 angeordnet ist. Die Festlegung
des Reibbelags 2 an der Kupplungsscheibe 1 erfolgt
durch ein Befestigungselement 3, das einen zapfen- oder
stiftförmigen
Abschnitt 4 aufweist. Der Abschnitt 4 weist an
seinem einen Ende 6 einen – im Verhältnis zu den Abmessungen des
zapfen- oder stiftförmigen
Abschnitts 4 – einen
vergrößerten Halteabschnitt 7 auf.
Im Ausführungsbeispiel ist
zu sehen, dass die Abmessung D des vergrößerten Halteabschnitts 7 deutlich
größer ist
als diejenige des Abschnitts 4, der mit d bezeichnet ist.
Bevorzugt handelt es sich sowohl beim Abschnitt 4 als auch beim
Abschnitt 7 um rotationssymmetrische Formen.
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Der
Reibbelag wird in bekannter Weise in einer Werkzeugform unter Einwirkung
von Wärme
und Druck produziert. Bei diesem Herstellungsprozess wird das Befestigungselement 3 mit
in die Werkzeugform eingelegt, so dass das Ende 6 des Befestigungselements 3 und
insbesondere der vergrößerte Halteabschnitt 7 in-situ
mit dem Reibbelag 2 verbunden wird. D. h. es erfolgt ein
formschlüssiges
Integrieren des Halteabschnitts 7 in das Material des Reibbelags 2.
Aufgrund des vergrößerten Halteabschnitts 7 ergibt
sich – in
Richtung N normal auf die Oberfläche
des Reibbelags 2 gesehen – ein Hinterschnitt, der für eine feste
Verankerung des Befestigungselements 3 im Reibbelag 2 sorgt.
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Bei
der Anbringung des Reibbelags 2 an der Kupplungsscheibe 1 wird
das Ende 5 des Befestigungselements 3, das zunächst noch
in Fortsetzung des zapfen- oder stiftförmigen Abschnitts 4 zylindrisch
ausgeformt ist, durch eine Bohrung 12 in der Kupplungsscheibe 1 gesteckt.
Das hindurchragende Ende 5 wird dann in bekannter Weise
durch einen Umformvorgang zu einem Nietkopf 8 geformt,
wodurch der Reibbelag 2 an der Kupplungsscheibe 1 festgelegt
ist.
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In 2 ist
zu sehen, dass der Reibbelag 2 einen Fortsatz 9 aufweist,
der zylindrische Form haben kann und der sich in eine entsprechende,
d. h. korrespondierende Ausnehmung 10 in der Kupplungsscheibe 1 erstreckt.
Hierdurch kann erreicht werden, dass das Ende 6 des Befestigungselements 3,
d. h. der vergrößerte Halteabschnitt 7 im
Zustand, in dem der Reibbelag 2 an der Kupplungsscheibe 1 angebracht
ist, etwa in Höhe
der Oberfläche 11 der Kupplungsscheibe 1 zu
liegen kommt. Damit ist ein maximales Verschleißvolumen für den Reibbelag 2 gegeben,
was die Lebensdauer der Kupplungsscheibe entsprechend erhöht.
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In
den 3 und 4 sind jeweils die Draufsichten
auf die Kupplungsscheibe 1 bzw. auf ein Trägerelement,
das mit der Kupplungsscheibe vernietet wird, zu sehen, woran der
Reibbelag 2 angebracht ist. Der Halteabschnitt 7 ist
in 3 rotationssymmetrisch ausgebildet, d. h. er weist
eine tellerförmige
Gestalt auf. Indes ist er in der Ausführungsform gemäß 4 rechteckförmig ausgebildet.
Durch die letztgenannte Lösung
kann erreicht werden, dass eine Verdrehsicherung des Reibbelags 2 vorliegt,
da sich der Reibbelag 2 nicht relativ zum Befestigungselement 3 drehen
kann.
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Eine
alternative Ausgestaltung der Erfindung ist in 5 zu
sehen. Hier weist der vergrößerte Halteabschnitt 7 des
Befestigungselements 3 eine sehr viel größere Abmessung
D auf, als die Abmessung d des zapfen- oder stiftförmigen Abschnitts 4.
Ansonsten entspricht die Ausgestaltung konzeptionell derjenigen,
die in 2 zu sehen ist. Das als Blechteil ausgeführte Befestigungselement 3 und
namentlich der zapfen- oder stiftförmige Abschnitt 4 ist
hier als Hohlniet ausgebildet. Nach dem Umformen des Endabschnitts 5 des
Befestigungselements 3 wird der Nietkopf 8 gebildet,
der für
eine feste Verbindung zwischen Reibbelag 2 und Kupplungsscheibe 1 sorgt. Durch
die großflächige Ausbildung
des Halteabschnitts 7 ist eine sichere Verankerung des
Befestigungselements 3 im Reibbelag 2 sichergestellt
und im Übrigen
auch wieder ein hohes Verschleißvolumen
erreichbar.
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In 6 ist
eine Lösung
zu sehen, bei der zwei Reibbeläge 2 beiderseits
der Kupplungsscheibe 1 angeordnet sind. Jeder Reibbelag 2 weist
einen Fortsatz 9 auf, der sich in eine Ausnehmung 10 in Form
einer Bohrung in der Kupplungsscheibe 1 hinein erstreckt.
Das Befestigungselement 3 ist hier als Niet mit beidseitigem
Nietkopf 8 ausgeführt,
der beide Reibbeläge 2 an
der Kupplungsscheibe 1 festlegt. Auch bei dieser Lösung ist
ein hohes Verschleißvolumen
der Reibbeläge
sichergestellt, da die Nietköpfe 8 „abgesenkt" positioniert sind.
Von Vorteil ist es hier weiterhin, dass der Formschluss zur Entlastung
der Vernietung bei der Belastung durch die Reibkraft beiträgt.
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Eine – nicht
dargestellte – Variante
der in 6 skizzierten Lösung sieht vor, dass im Zwischenraum 13 zwischen
den beiden Reibbelagsegmenten 2 eine axiale wirkende Feder
angeordnet ist, z. B. eine Tellerfeder. Um die Federwirkung ausnutzen
zu können,
befindet sich bei dieser Variante zwischen der Kupplungsscheibe 1 und
den Reibbelägen 2 ein
Luftspalt, der beim Einfedern, d. h. beim Aufbringen der Reibkraft, überwunden
wird. Das nietartige Befestigungselement 3 kann zur axialen
Fixierung in seinem mittleren Bereich 14 eine umlaufende
Verdickung aufweisen, die zur reibschlüssigen Verbindung mit der Kupplungsscheibe 1 führt.
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Bei
der Anbindung des Reibbelags 2 an der Kupplungsscheibe 1 bzw.
am Trägerelement
ist gemäß 7 eine
Klebeverbindung vorgesehen. Hier ist eine Zwischenschicht 15 aus
wärmebeständiger Klebefolie
zwischen Kupplungsscheibe 1 und Reibbelag 2 angeordnet,
die einen wärmebeständigen Klebstoff
aufweist. Es kann gemäß einer
alternativen Lösung
auch vorgesehen werden, dass die Zwischenschicht 15 beidseitig
aufgebrachte klett-ähnliche
Haftstrukturen aufweist, mit denen der Reibbelag 2 an der
Kupplungsscheibe 1 festgelegt wird.
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In 8 (Schnittdarstellung)
und 9 (Draufsicht) ist eine Lösung skizziert, bei der vorgesehen
ist, dass der Reibbelag 2 einen vorzugsweise zylindrisch
ausgebildeten Fortsatz 9 aufweist, der beim Festlegen des
Reibbelags 2 an der Kupplungsscheibe 1 zunächst durch
eine Bohrung 12 in der Kupplungsscheibe 1 gesteckt
wird. Der Fortsatz 9 weist eine Ausnehmung 16 auf,
in die ein keilförmiges
Werkzeug 17 angesetzt werden kann. Mittels des Werkzeugs 17 wird
eine Verformung des Endbereichs des Fortsatzes 9 in der
Weise vorgenommen, dass es an der Kontaktstelle 18 von
Material der Kupplungsscheibe 1 und Material des Reibbelags 2 zu
einer reibschlüssigen
Verbindung kommt.
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Wie
in 9 zu sehen ist, kann der Bereich des Fortsatzes 9 nicht-kreisförmig ausgebildet
sein, so dass gleichzeitig eine axiale Positionierung und Sicherung
des Reibbelags 2 gegenüber
der Kupplungsscheibe 1 erreicht wird.
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- 1
- Kupplungsscheibe/Trägerelement
- 2
- Reibbelag
- 3
- Befestigungselement
- 4
- zapfen-
oder stiftförmigen
Abschnitt
- 5
- Ende
des zapfen- oder stiftförmigen
Abschnitts
- 6
- Ende
des zapfen- oder stiftförmigen
Abschnitts
- 7
- Halteabschnitt
- 8
- Nietkopf
- 9
- Fortsatz
- 10
- Ausnehmung
- 11
- Oberfläche der
Kupplungsscheibe
- 12
- Bohrung
- 13
- Zwischenraum
- 14
- mittlerer
Bereich
- 15
- Zwischenschicht
- 16
- Ausnehmung
- 17
- Werkzeug
- 18
- Kontaktstelle
- N
- normale
Richtung auf den Reibbelag
- D
- Abmessung
(Durchmesser) des vergrößerten Halteabschnitts
- d
- Abmessung
(Durchmesser) des zapfen- oder stiftförmigen Abschnitts