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Die
Erfindung betrifft eine Kupplungsscheibe für eine Reibungskupplung, insbesondere
für eine Kraftfahrzeugreibungskupplung zur Übertragung
eines Drehmomentes mit einer Nabe zum Aufsetzen auf eine Welle,
insbesondere Getriebeeingangswelle, zumindest zwei ringförmig
angeordneten, aus Reibbelagmaterial gebildeten Reibbelägen
mit jeweils einer Reibfläche und einer Reibbelagrückseite
zur Drehmomentübertragung bei Beaufschlagung der Reibflächen
mit einer Anpresskraft über Gegenreibflächen einer
Reibungskupplung, zumindest einer Nabenscheibe im Drehmomentübertragungsweg zwischen
der Nabe und den Reibbelägen, einer zwischen den Reibbelägen
angeordneten Belagfederung, die bei Beaufschlagung der Reibbeläge
mit einer Anpresskraft über die Gegenreibflächen
in Axialrichtung elastisch komprimierbar ist.
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Eine
solche Kupplungsscheibe ist aus der
DE 195 49 388 C2 bekannt. Nachteilig bei
dieser Ausführungsform ist, dass bei einer solchen Kupplungsscheibe
der Reibbelag lediglich bis zu einer verhältnismäßig
großen Restdicke des Reibbelages abgenutzt werden kann.
Mit fortschreitendem Reibbelagverschleiß verliert die dort
gezeigte Kupplungsscheibe ihre Drehzahlfestigkeit und muss vorzeitig ausgetauscht
werden. Weiterhin kennzeichnet sich dieser Stand der Technik dadurch
aus, dass in Axialrichtung die Reibbelageinheit einen hohen Platzbedarf
aufweist.
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Weiterhin
ist aus der
EP 1 712
808 A2 eine Kupplungsscheibe bekannt, bei der der Reibbelag ein
Trägerelement aufweist, das von Reibmaterial zumindest
teilweise umgeben ist, wobei das Trägerelement mit dem
Belagträger verbunden ist. Bei dieser Ausführungsform
ergibt sich Nachteiligerweise eine in Axialrichtung steife Bauart
der Reibbeläge der Reibungskupplung und der Bedarf an Reibbelagmaterial bei
dieser Kupplungsscheibe ist unvorteilhaft hoch.
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Es
ist daher Aufgabe dieser Erfindung eine Kupplungsscheibe zu erstellen,
die bei preiswertem Aufbau eine hohe Betriebssicherheit aufweist
und eine möglichst lange Lebensdauer, auch unter hoher Temperaturbelastung
der Reibbeläge erlaubt. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung
eine gut modulierbare Kupplungsscheibe bereitzustellen, die eine
hohe Berstdrehzahl aufweist, also auch den Betrieb in hoch drehenden
Benzinmotoren erlaubt.
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Die
Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
erreicht, dass die Reibbeläge auf der Reibbelagrückseite
jeweils zumindest einen im Reibbelag eingebettetes Anbindungselement
aufweisen, welches sich zur Anbindung an die Belagfederung oder
die Kupplungsscheibe mit zumindest einem Anbindungsabschnitt außerhalb
der Reibfläche des Reibbelages erstreckt.
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Durch
die Einbettung eines Anbindungselementes von der Reibbelagrückseite
aus in das Reibbelagmaterial hinein ergibt sich eine sehr haltbare Verbindung
des Anbindungselementes im Reibbelag selbst, wobei das Anbindungselement
mit einem Anbindungsabschnitt aus der Reibfläche des Reibbelages
heraus sich erstreckt, wobei der Anbindungsabschnitt selbst an die
Belagfederung bzw. an die Kupplungsscheibe angebunden wird. Hierbei
ist bevorzugt ausgeführt, dass das Anbindungselement von
der Reibbelagrückseite aus in den Reibbelag eingebracht
ist. Das Anbindungselement ist demnach in die Reibbelagrückseite
bündig eingebracht. Dies ist besonders vorteilhaft bereits
während des Herstellungsverfahrens des Reibbelages erstellbar.
Durch die Anordnung eines Anbindungsabschnittes außerhalb
der Reibfläche des Reibbelages ergibt sich die Möglichkeit,
die Reibfläche selbst frei von Unterbrechungen für
die Anbindung des Reibbelages an die Belagfeder bzw. Kupplungsscheibe
zu halten. Der Anbindungsabschnitt erstreckt sich Vorteilhafterweise
radial außerhalb der Reibfläche heraus, insbesondere
nach radial innen.
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In
alternativer, gleichwertiger Ausgestaltung zum Anspruch 1 ist eine
weitere Lösung der Aufgabe dadurch gekennzeichnet, dass
die Reibbeläge auf der Reibbelagrückseite jeweils
zumindest ein im Reibbelag eingebettetes, mit zumindest einem zur Anbindung
an die Belagfederung oder die Kupplungsscheibe ausgebildeten Anbindungsabschnitt versehenes
Anbindungselement aufweisen, wobei der Anbindungsabschnitt sowohl
auf der in Richtung der Reibfläche weisenden als auch in
Richtung der Reibbelagrückseite weisenden Fläche
im wesentlichen frei von Reibbelagmaterial ausgeführt ist
zur Anbindung an die Belagfederung oder der Kupplungsscheibe. Indem
der Anbindungsabschnitt des Anbindungselementes nicht durch Reibbelagmaterial zumindest
teilweise überdeckt wird, ist sichergestellt, dass die
Anbindung des Anbindungsabschnittes an die Belagfederung bzw. der
Kupplungsscheibe sehr fest und somit axial wenig Bauraum beanspruchend ausgeführt
werden kann. Hierbei ist besonders vorteilhaft vorgesehen, dass
der Anbindungsabschnitt sich radial außerhalb der Reibfläche
befindet und auch radial außerhalb der Reibfläche
an die Belagfederung oder an die Kupplungsscheibe, insbesondere Nabenscheibe
befestigt ist. Auch bei dieser Ausgestaltung ergibt sich durch die
Einbettung eines Anbindungselementes von der Reibbelagrückseite
in den Reibbelag eine hochbelastbare und sichere Verbindung des
Reibbelages mit der Kupplungsscheibe bzw. der Belagfederung. Das
Anbindungselement ist erfindungsgemäß bei den
beiden vorgenannten Ansprüchen im Wesentlichen nur bis
zur Ebene der Reibeblagrückseite in das Reibbelagmaterial
eingebettet.
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Indem
das Anbindungselement ausgehend von der Reibbelagrückseite
in den Reibbelag eingebracht ist, ergibt sich ein axial sehr wenig
Bauraum beanspruchender Reibbelag, der dennoch eine übliche
Verschleißdicke und ein besonders vorteilhaftes Restvolumen
in axialer Richtung bei Erreichen der maximalen Verschleißgrenze
aufweist. Das Anbindungselement stellt sicher, dass der Reibbelag
während der gesamten Lebensdauer der Reibungskupplung fest
mit der Kupplungsscheibe bzw. der Belagfederung verbunden bleibt
und zeitgleich eine sehr hohe Berstdrehzahlfestigkeit aufweist.
Durch die Einbringung des Anbindungselementes in die Reibbelagrückseite
wird durch das Anbindungselement der Reibbelag ausreichend und sehr
gut verstärkt, wobei das Reibbelagmaterial selbst mit einem
geringen Anteil an Fasern bzw. Verstärkungsfasern aufgefüllt werden
muss, da die Eigenstabilität des Reibbelages und die Berstdrehzahlfestigkeit
insbesondere durch das Anbindungselement entsprechend erhöht
wird. Die Ausbildung zumindest eines Anbindungsabschnittes an dem
Anbindungselement erlaubt die Befestigung radial außerhalb
der Reibfläche und somit besonders dünne Reibbeläge
herzustellen, welche aufgrund des geringeren Anteils an Faserstoffen
bzw. Verstärkungsfasern einen höheren Anteil an
Stoffen aufweisen, welche die Reibung günstig beeinflussen. Hierdurch
kann die axiale Dicke der Reibbeläge bei gleicher Lebensdauer
weiter reduziert werden.
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Indem
bei der beanspruchten Erfindung erfindungsgemäß der
Reibbelag an der Reibbelagrückseite sowohl mit dem Reibbelagmaterial
als auch mit dem Anbindungselement an der Belagfederung anliegt,
ergibt sich vorteilhaft eine geringe Belastung der Verbindung zwischen
Reibbelagmaterial und Anbindungselement. Besonders vorteilhaft ist
hierbei auch vorgesehen, dass das Anbindungselement in Richtung
der Anpresskraft auf die Reibbeläge elastisch ausgeführt
ist. Vorteilhafterweise ist das Anbindungselement aus elastischem
Material wie zum Beispiel Blech oder Federstahlblech hergestellt.
Weiterhin ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass
der Reibbelag als so genannter organischer Reibbelag ausgeführt
ist. Das Reibbelagmaterial enthält erfindungsgemäß Harze.
Diese können den Reibbelag besonders elastisch gestalten.
Im Gegenzug währe ein aus Sintermaterial, als geschlossene,
einteilige Ringform erstellter Reibbelag steif und brüchig.
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In
weiterer vorteilhafter Ausgestaltung wird vorgesehen, dass die Anbindung
des Anbindungsabschnittes an die Belagfederung bzw. an die Kupplungsscheibe
radial innerhalb der Reibfläche des Reibbelages bzw. radial
innerhalb der Reibfläche der Reibbeläge erfolgt.
Indem die Anbindung außerhalb des verschleißbehafteten
Bereiches der Reibfläche ausgestaltet ist, kann der Anbindungsabschnitt
mit Befestigungsmitteln, wie z. B. Nieten oder Schrauben, oder anderen
axial auftragenden Befestigungsvarianten an die Belagfederung bzw.
an die Kupplungsscheibe erfolgen, ohne dass die durch die Ansprüche
1 und 2 erreichte vorteilhafte besonders dünne Ausgestaltung
der Reibbeläge verzichtet werden muss. Insbesondere die
Ausgestaltung der Belagfederung ist erfindungsgemäß dahingehend
ausgeführt, dass sich von der Belagfederung nach radial
innen eine laschenartige Erweiterung, also ein Verbindungsbereich,
erstreckt, welcher in Verbindung mit dem Anbindungsabschnitt des
Anbindungselementes im Bereich der Anbindung desselben in axialer Überdeckung
kommt zur Anbindung des Anbindungsbereiches an dem Verbindungsbereicht.
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Eine
weitere erfindungsgemäße Ausgestaltung sieht vor,
dass die Belagfederung Wellenberge aufweist, die bei Beaufschlagung
der Reibbeläge mit einer Anpresskraft in Axialrichtung
elastisch komprimierbar sind. Ein Wellenberg einer Belagfederung definiert
sich beispielsweise derart, dass dieser ein in Axialrichtung zur
Reibbelagrückseite hin vorstehendes Teil der Belagfederung
darstellt, welches eine Anlagefläche zur Anlage und Abstützung
der Reibeblagrückseite des Reibbelages aufweist, und wobei bei
Beaufschlagung mit einer Anpresskraft die Anlagefläche,
also der Wellenberg, in Axialrichtung durch die über den
Reibbelag eingebrachte Anpresskraft elastisch verformt wird. Der
Reibbelag wird über den Wellenberg in Axialrichtung abgestützt.
Erfindungsgemäß bildet der Wellenberg bzw. die
Wellenberge der Belagfederung jeweils ein an dem Wellenberg ausgebildetes
ebenes Plateau aus zur Anlage an die Reibbelagrückseite.
Hier liegt dann entsprechend der Erfindung die Reibeblagrückseite
sowohl mit dem Reibbelagmaterial selbst als auch mit dem in dieser Überdeckung
befindlichen Bereich des Anbindungsabschnittes an. Insbesondere
im eingekuppelten Zustand der Reibungskupplung, also bei voller
Anpresskraft, kann vorgesehen sein, dass die Reibeblagrückseite
auch in den Wellentälern bzw. dem an einen Wellenberg anschließenden
Wellental zur Anlage kommt. Hierbei ist dann die Belagfederung in Axialrichtung
im Wesentlichen vollständig komprimiert.
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In
erfinderischer Weiterbildung ist hierbei vorgesehen, dass die Wellenberge
in Richtung der Reibeblagrückseite ausgebildet sind. Besonders
vorteilhaft hat sich hierbei herausgestellt, wenn die Wellenberge
in Radialrichtung über die Reibfläche sich erstrecken.
Dies bedeutet, dass sich somit in Umfangsrichtung Wellenberge und
Wellentäler an der Belagfederung alternierend abwechseln.
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In
weiterer erfinderischer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Wellenberge
der Belagfederung sich an dem auf der Reibbelagrückseite
eingebetteten Anbindungselement abstützen. Da das Anbindungselement
derart ausgestaltet ist, dass es sich nicht über die gesamte
durch die Reibbelagrückseite gebildete Fläche
erstreckt, stützt sich dann zumindest im eingekuppelten
Zustand der Reibungskupplung sowohl das Anbindungselement als auch
das Reibbelagmaterial selbst an einem bzw. dem durch einen Wellenberg
gebildeten Plateau der Belagfederung ab.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Anbindungselement
derart in die Reibbelagrückseite eingebettet ist, dass
dieses mit dem Reibbelagmaterial auf der Reibbelagrückseite
eine im Wesentlichen ebene Fläche ausbildet. Hierbei kann
in erfinderischer Weise vorgesehen sein, dass das Anbindungselement
gering gegenüber dem Reibbelagmaterial auf der Belagrückseite hervorsteht.
Dies insbesondere dann, wenn bei der Herstellung des Reibbelages
das Anbindungselement nicht im gesamten Überdeckungsbereich
mit dem Reibbelag gleichmäßig eingebracht wurde.
Dies entspricht aber im Wesentlichen einer üblichen Fertigungsungenauigkeit,
welche auf die Funktion der Erfindung keinen nennenswerten Einfluss
hat. Gewünschtenfalls ist das Anbindungselement, insbesondere
im Neuzustand des Reibbelages, derart auf die Reibbelagrückseite
eingebracht, dass dieses gering gegenüber dem Reibbelagmaterial
auf der Reibbelagrückseite hervorsteht. In der Regel ist
eine solche Fertigungsungenauigkeit bzw. Fertigungstoleranz geringer
als ein Zehntel Millimeter. Es kann jedoch auch vorgesehen sein,
dass das Reibbelagmaterial selbst gegenüber der auf der
Reibbelagrückseite ausgebildeten Fläche des Anbindungselementes geringfügig
in axialer Richtung hervorsteht. Dies zum Beispiel bei einem stark
erhitzten Reibbelag, wie er z. B. nach einem Rennstart vorliegt,
oder direkt nach der Fertigung des Reibbelages, wenn noch nicht
alle Lösungsmittel verdampft sind.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Anbindungselement
nur entsprechend der Materialstärke des Anbindungselementes
von der Reibbelagrückseite ausgehend in das Reibbelagmaterial
eingebettet ist. Insbesondere in Verbindung mit Anspruch 7 ergibt
sich so eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung,
da dies eine besonders dünne Restdicke des Reibbelages
ergibt, wenn dieser verschlissen ist. Bei dieser Ausgestaltung wird
das Anbindungselement auf der Reibbelagrückseite im Wesentlichen
nicht vom Reibbelagmaterial umschlossen.
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Erfindungsgemäß ist
weiterhin vorgesehen, dass die Reibbeläge über
die Anbindungsabschnitte derart an die Kupplungsscheibe angebunden
sind, dass die Reibbelagrückseiten im Wesentlichen vorspannungsfrei
an der Belagfederung anliegen. Hierbei liegen die Reibbeläge
ohne Ausbildung eines Spaltes zwischen der Reibbelagrückseite
und einem Wellenberg bzw. dem Wellenbergen der Belagfederung aneinander.
Hierbei ist vorspannungsfrei dahingehend zu interpretieren, dass
eine geringe Vorspannung im Rahmen der Fertigungsungenauigkeit ignoriert
werden kann. Die Reibbeläge sind demnach lediglich über
ihre Anbindungsabschnitte mit der Kupplungsscheibe bzw. der Belagfederung
verbunden und im Bereich der Reibfläche des Reibbelages
liegen diese im wesentlichen ohne Ausbildung eines Spaltes an den
jeweils zugeordneten Wellenbergen der Belagfederung an.
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Erfindungsgemäß ist
weiterhin vorgesehen, dass der Anbindungsabschnitt axial elastisch
ausgeführt ist. Besonders vorteilhaft wird hierbei dahingehend
die Elastizität des Anbindungsabschnittes ausgeführt,
dass dieser geringer ist als die Federsteifigkeit des Reibbelages
selbst. In vorteilhafter Ausgestaltung ist daher vorgesehen, dass
die axiale Federsteifigkeit des Anbindungsabschnittes geringer als die
axiale Federsteifigkeit des Reibbelages ist. Hiermit wird erzielt,
dass die Anbindung des Reibbelages über den Anbindungsabschnitt
an der Kupplungsscheibe bzw. der Belagfederung diesen, insbesondere
sehr dünn ausgeführten Reibbelag nicht axial deformiert.
Der Reibbelag ist somit fest mit der Kupplungsscheibe bzw. der Belagfederung
verbunden zur Drehmomentübertragung, wobei die Eigensteifigkeit des
Reibbelages die plane Lage der Reibbelagoberfläche im ausgekuppelten
Zustand der Reibungskupplung sicherstellt. Der Reibbelag bzw. die
Reibbelagringe bilden im anpresskraftfreien Zustand der Kupplungsscheibe
keine „wellenförmige" Verwerfungen bzw. andere
Verformungen infolge der Befestigung des Anbindungsabschnittes an
der Kupplungsscheibe bzw. der Belagfederung aus.
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Der
Anbindungsabschnitt ist in Umfangsrichtung im Bereich eines Wellenberges
der Belagfederung platziert. Insbesondere geht der Anbindungsabschnitt
im Bereich eines Wellenberges in den Reibbelag über. Erfindungsgemäß erstreckt
sich also der Anbindungsabschnitt in Umfangsrichtung im Bereich eines
Wellenberges der Belagfederung nach radial innen aus dem Reibbelag,
also aus dem Reibbelagmaterial heraus.
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Eine
weitere erfindungsgemäße Ausgestaltung sieht vor,
dass die Belagfederung zumindest einen Verbindungsbereich zur Anbindung
des zumindest einen Anbindungsabschnittes eines Anbindungselementes
aufweist. Durch das Vorsehen eines Verbindungsbereiches, welcher
sich direkt von der Belagfederung zum Anbindungsabschnitt des Anbindungselementes
erstreckt, ergibt sich eine axial exakte Positionierung des Reibbelages
gegenüber der Belagfederung. Dies erlaubt einen in Axialrichtung besonders
Platz sparenden Aufbau der Kupplungsscheibe. Alternativ kann auch
vorgesehen sein, dass ein Verbindungsbereich sich von der Kupplungsscheibe,
insbesondere der Nabenscheibe ausgehend zur Anbindung eines Anbindungselementes
erstreckt. Hierbei wird es erforderlich sein, dass die axiale Lage
des Verbindungsbereiches zum Anbindungsabschnitt und zu der Belagfederung
entsprechend genau ausgeführt ist.
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In
weiterer Ausgestaltung ist erfindungsgemäß vorgesehen,
dass der Verbindungsbereich in Umfangsrichtung im Bereich eines
dem Reibbelag zugeordneten Wellenberges der Belagfederung ausgebildet
ist. Erfindungsgemäß erstreckt sich der Verbindungsbereich
von einem in Überdeckung mit der Reibbelagrückseite
ausgebildeten Wellenberg der Belagfederung nach radial innen. aus
dem Reibflächenbereich heraus. Die Koppelung des Reibbelages
erfolgt demnach außerhalb der Reibfläche. Der Verbindungsbereich
ist mit dem Anbindungsabschnitt radial innerhalb der Reibfläche
verbunden. Insbesondere über die axiale Fläche,
welche die über den Umfang verteilten Verbindungsbereiche
bilden, kann die genaue Lage des Reibbelages gegenüber
der Belagfederung erzielt werden. Indem der Verbindungsbereich im
Bereich eines dem jeweiligen Reibbelag zugeordneten Wellenberges
der Belagfederung ausgebildet ist, ergibt sich vorteilhaft, dass
der Reibbelag bei Beaufschlagung mit einer Anpresskraft ohne besondere
Belastung für die Verbindung zwischen dem Anbindungselement
und dem Reibbelagmaterial der axialen Komprimierung der Belagfederung
folgen kann.
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Erfindungsgemäß ist
daher vorgesehen, dass der Verbindungsbereich derart an der Belagfederung
ausgebildet ist, dass dieser im Wesentlichen eine einen Wellenberg
entsprechende axiale Lage aufweist. Dies insbesondere im anpresskraftfreien Zustand
der Reibungskupplung, also wenn diese ausgekuppelt ist. Es bildet
sich somit kein Axialabstand des Verbindungsbereiches zum Anbindungsabschnitt,
welcher zu einer tellerfederartigen Verformung des Reibbelages,
insbesondere eines Reibbelages in Ausführungsform als geschlossener
Ring Unvorteilhafterweise führen würde.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird daher vorgesehen, dass
der Verbindungsbereich aus einem Wellenberg der Belagfederung sich
heraus erstreckt. Der Verbindungsbereich kann bei der Fertigung
der Belagfederung integral mit ausgeformt werden, im Bereich eines
zugehörigen Wellenberges. Bei einem Einkuppelvorgang ergibt
sich so eine geringerer Relativbewegung bzw. ein geringeres Gleiten
in Umfangsrichtung zwischen der Reibeblagrückseite und
der Belagfederung.
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In
erfinderischer Weise ist daher weiterhin vorgesehen, dass die Anbindung
des zumindest einen Anbindungsabschnittes am Verbindungsbereich oder
an der Kupplungsscheibe radial innerhalb des Reibbelages erfolgt.
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Indem
der Verbindungsbereich bzw. der Anbindungsabschnitt radial innerhalb
des Reibbelages aneinander angebunden werden, ergibt sich ein geringes Massenträgheitsmoment
der Kupplungsscheibe und der Reibbelagdurchmesser kann auf die maximale
Größe ausgedehnt werden.
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Alternativ
ist vorgesehen, dass die Anbindung des zumindest einen Anbindungsabschnittes am
Verbindungsbereich oder an der Kupplungsscheibe radial innerhalb
der Reibfläche erfolgt. Insbesondere in den Fällen,
in welchem die Kupplungsscheibe mit einem verhältnismäßig
kleinen Torsionsschwingungsdämpfer ausgeführt
ist, kann vorgesehen sein, dass der Innendurchmesser des Reibbelages
kleiner ist als der Innendurchmesser der zugehörigen Gegenreibflächen,
wie z. B. der Anpressplatte oder der Zwischenscheibe bei einer Mehrscheibenkupplung oder
der Reibfläche an einem Schwungrad.
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In
weiterer erfindungsgemäßer Ausgestaltung ist vorgesehen,
dass die Anbindung des Anbindungselementes am Verbindungsbereich
oder an der Kupplungsscheibe mittels Nieten erfolgt. Alternativ kann
vorgesehen sein, dass die Anbindung des Anbindungselementes am Verbindungsbereich
an der Kupplungsscheibe oder an der Belagfederung durch Schweißen,
insbesondere Punktschweißen oder Widerstandsschweißen
erfolgt.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Anbindungsabschnitt
eben aus dem Anbindungselement sich erstreckt. Der Anbindungsabschnitt
ist hierbei erfindungsgemäß derart ausgebildet,
dass dieser sich im Wesentlichen innerhalb der durch die Reibbelagrückseite
umschlossenen Kreisfläche sich erstreckt. Dies erlaubt,
dass die Belagfederung sich axial entspannen kann ohne negativ auf
den Reibbelag einzuwirken, wenn keine Anpresskraft auf die Reibbeläge
ausgeübt wird.
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In
weiterer erfindungsgemäßer Ausgestaltung ist daher
vorgesehen, dass der Anbindungsabschnitt derart an dem Verbindungsbereich
oder der Kupplungsscheibe angebunden ist, dass im anpresskraftfreien
Zustand der Reibbeläge die Reibbelagrückseite
im wesentlichen vorspannungsfrei an den Wellenbergen der Belagfederung
anliegt.
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Erfindungsgemäß ist
weiterhin vorgesehen, dass die Belagfederung durch einzelne, in
Umfangsrichtung aufeinander folgend angeordnete Belagfederbleche
gebildet wird.
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Erfindungsgemäß ist
weiterhin vorgesehen, dass die Reibbeläge an der Belagfederung
direkt oder indirekt angebunden sind durch in Umfangsrichtung im
wesentlichen im Bereich eines jeweiligen Wellenberges der Belagfederung
an den Reibbelägen ausgebildeten Anbindungsabschnitten
der Anbindungselemente. Indem die Anbindungsabschnitte im Bereich
der jeweils zugeordneten Wellenberge der Belagfederung an diese
direkt oder indirekt angebunden sind, ergibt sich im Ein- und Auskuppelverhalten
der Reibbeläge eine besonders vorteilhaftes Verhalten.
Insbesondere wird hierdurch sichergestellt, dass die Belagfederung
im Wesentlichen störungsfrei und unbeeinflusst zwischen
den Reibbelägen komprimiert und entlastet werden kann.
Es hat sich insbesondere in Versuchen gezeigt, dass durch diese
Merkmale die Wirkung der Belagfederung besonders vorteilhaft ist.
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Es
ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die
Reibbeläge an der Kupplungsscheibe direkt oder indirekt
angebunden sind durch in Umfangsrichtung im wesentlichen im Bereich
eines jeweiligen Wellenberges der Belagfederung an den Reibbelägen
ausgebildeten Anbindungsabschnitten der Anbindungselementes. Auch wenn
die Reibbeläge über die Anbindungselemente nicht
direkt an die Belagfederung sondern über von der Kupplungsscheibe
sich erstreckende Verbindungsbereiche angebunden sind, ergibt sich
der in Anspruch 22 genannte Vorteil der besonders wirksamen und
verlustfreien Funktion der Belagfederung während eines
Ein- bzw. Auskuppelvorganges.
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In
weiterer erfindungsgemäßer Ausgestaltung ist vorgesehen,
dass die Reibbeläge ausschließlich über
die Anbindungsabschnitte an der Belagfederung oder der Kupplungsscheibe
befestigt sind. Hierdurch wird sichergestellt, dass das maximale
Reibbelagvolumen im Reibflächenbereich der Reibbeläge
genutzt werden kann.
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In
weiterer erfindungsgemäßer Ausgestaltung ist vorgesehen,
dass das zu übertragende Drehmoment von den Reibbelägen über
die Belagfederung in die Kupplungsscheibe eingeleitet wird. Hierbei
wird vorausgesetzt, dass die Reibbeläge über die Anbindungsabschnitte
direkt oder indirekt an der Belagfederung angebunden sind.
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In
weiterer erfindungsgemäßer Ausgestaltung ist vorgesehen,
dass das Anbindungselement durch ein dünnes im Wesentlichen
ebenes Blechteil gebildet wird.
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In
weiterer Ausgestaltung ist hierbei vorgesehen, dass das Anbindungselement
eine geschlossene Ringform im Wesentlichen in Überdeckung
der Reibfläche des Reibbelages sich erstreckt. Hierbei weist
erfindungsgemäß das Anbindungselement nicht die
durch den Reibbelag auf der Reibbelagrückseite gebildete
Fläche auf, sondern erstreckt sich lediglich über
einen Teilbereich der durch die Reibbelagrückseite gebildete
Fläche, von dem sich die Anbindungsabschnitte nach radial
innen erstrecken. Insbesondere im in der Reibbelagrückseite
eingebetteten Zustandes des Anbindungselementes bildet dieser eine
geschlossene Ringform bzw. eine nahezu geschlossene Ringform um
die Fliehkräfte einwirkend auf das Reibbelagmaterial im
Betrieb der Reibungskupplung optimal und ohne elastischer Verformung
des Reibbelages aufnehmen zu können. In weiterer erfindungsgemäßer
Ausgestaltung ist daher vorgesehen, dass das Anbindungselement weniger als
40% der Fläche der Reibbelagrückseite überdeckt.
Hierbei kann eine ausreichende Verbindung zwischen dem Anbindungselement
und der dem Reibbelagmaterial erzielt werden.
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In
weiterer erfindungsgemäßer Ausgestaltung ist vorgesehen,
dass das Anbindungselement weniger als 25% der Fläche der
Reibbelagrückseite überdeckt. In weiterer erfindungsgemäßer
Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Blechstärke des Anbindungselementes
geringer als die Blechstärke der Belagfederung ist. Insbesondere
wenn Vorteilhafterweise vorgesehen ist, dass das Anbindungselement
durch ein Federstahlblech gebildet ist, kann die Blechstärke
und somit das Gewicht des Anbindungselementes bzw. dessen Größe
stark reduziert werden.
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Erfindungsgemäß ist
das Anbindungselement hierbei zumindest auf der mit im Reibbelagmaterial
in Kontakt stehenden Fläche mit einer Haftvermittlungsschicht
versehen. Dies kann z. B. durch Phosphatieren oder durch Auftrag
eines Haftlackes erfolgen.
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In
weiterer erfindungsgemäßer Ausgestaltung ist auch
vorgesehen, dass die Blechstärke des Anbindungselementes
im Bereich der Einbettung in die Reibbelagrückseite geringer
als die Blechstärke der Belagfederung ist. Insbesondere,
wenn die Anbindungsabschnitte eine ausreichende Steifigkeit aufweisen
sollen, kann vorgesehen sein, dass die Anbindungsabschnitte im Bereich
außerhalb der Reibfläche eine größere
axiale Dicke aufweisen, also größere Blechstärke
aufweisen als der übrige Bereich des Anbindungselementes.
Für Anwendungsfälle, in denen eine in Axialrichtung
größere Steifigkeit bzw. Eigensteifigkeit des
Reibbelagelementes erwünscht ist wie dies z. B. bei Belagfederungen
mit einem großen Belagfederweg der Fall ist, kann erfindungsgemäß vorgesehen
sein, dass die Blechstärke des Anbindungselementes im Bereich
der Einbettung in die Reibbelagrückseite größer
als die Blechstärke im Bereich des Anbindungsabschnitte
ist.
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Alternativ
kann auch vorgesehen sein, dass die Blechstärke des Anbindungselementes
im Bereich des Anbindungsabschnittes dicker als im übrigen
Bereich des Anbindungselementes ausgeführt ist. Dies insbesondere
dann, wenn über die Reibbeläge besonders große
Drehmomente übertragen werden.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass in Axialrichtung
der Kupplungsscheibe die Steifigkeit des Anbindungselementes in Bereich
des Anbindungsabschnittes bzw. der Anbindungsabschnitte größer
ist als im übrigen Bereich des Anbindungselementes. Dies
erlaubt eine sichere Positionierung des Reibbelages sowie eine besonders
ebene Fläche des Reibbelages auf der Reibfläche.
Der Reibbelag kann exakt gegenüber der Belagfeder in Axialrichtung
positioniert werden.
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In
weiterer erfindungsgemäßer Ausgestaltung ist vorgesehen,
dass der Anbindungsabschnitt derart an dem Verbindungsabschnitt
angebunden ist, dass im anpresskraftfreien Zustand die Reibbelagrückseite
im Wesentlichen in direkter Anlage an der Belagfederung verbleibt.
Hierbei verbleibt die Reibbelagrückseite im Wesentlichen
im Bereich der zugeordneten Wellenberge der Belagfederung in direkter Anlage.
Um möglichst geringen axialen Bauraum der Kupplungsscheibe
zu realisieren.
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Eine
weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Anbindungsabschnitt
derart an der Kupplungsscheibe angebunden ist, dass im anpresskraftfreien
Zustand die Reibbelagrückseite im Wesentlichen in direkter
Anlage an der Belagfederung verbleibt. Hierbei ergibt sich ebenfalls
eine in Axialrichtung besonders bauraumoptimierte Ausführung.
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Um
eine besonders gute Anlage der Reibeblagrückseite an der
Belagfederung im anpresskraftfreien Zustand der Kupplungsscheibe
zu erzielen und um eventuelle Fertigungsungenauigkeiten, insbesondere
Planfehler der Kupplungsscheibe auszugleichen, ist erfindungsgemäß vorgesehen,
dass der Anbindungsabschnitt bzw. die Anbindungsabschnitte gegenüber
der Ebene der Reibbelagrückseite in Belagfederrichtung
schräg abgewinkelt ist bzw. sind. Hierbei kann insbesondere
erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass der Anbindungsabschnitt
um etwa 3° bis 30° abgewinkelt ist.
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In
besonders vorteilhafter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Anbindungsabschnitt
um etwa 3° bis 15° schräg abgewinkelt
ist. Hierbei entspricht die Winkelangabe dem Winkel zwischen der
durch die Reibbelagrückseite aufgespannten Fläche
und dem abgewinkelten Schenkel des Anbindungsabschnittes. Insbesondere,
wenn der Anbindungsabschnitt aus einem Federstahlblech bzw. einem
elastischen Blech gebildet ist, lässt sich durch die geringe Federwirkung
der Anbindungsabschnitte eine sichere, lediglich eine geringe Vorspannkraft
der Reibbeläge auf die Belagfederung ausübende
Anbindung der Reibbeläge erzielen. Um die selbigen Vorteile
entsprechend dem Ansprüchen 35 bis 37 zu erzielen, kann
alternativ oder auch in Kombination hierzu vorgesehen sein, dass
der Verbindungsbereich gegenüber der Eben der Reibbelagrückseite
schräg gestellt ist. Hierbei kann in weiterer erfindungsgemäßer
Ausgestaltung vorgesehen sein, dass der Verbindungsbereich eine
Schräge von etwa 3° bis 30° aufweist, und
in weiterer erfindungsgemäßer Weiterbildung der Verbindungsbereich
eine Schräge von etwa 3° bis 15° aufweist.
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Um
eine besonders plan, eben laufende Kupplungsscheibe, insbesondere
im Bereich der Reibbeläge zu erzielen, wird vorgeschlagen,
dass die Reibbeläge eine ringförmige, im Wesentlichen
scheibenförmige Form aufweisen. Hierbei wird besonders vorteilhaft
der Reibbelag als geschlossene Ringform ausgeführt.
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Es
zeigen:
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1:
eine erfindungsgemäße Kupplungsscheibe als Explosionszeichnung
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2:
eine erfindungsgemäße Belagfederung in Draufsicht
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3:
eine erfindungsgemäße Belagfederung im Schnittverlauf
entsprechend der 2
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4:
einen Ausschnitt des Reibbelages mit der Belagfederung in erfindungsgemäßer
Ausgestaltung vor dem Zusammenbau
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5:
einen Ausschnitt des Reibbelages mit der Belagfederung in erfindungsgemäßer
Ausgestaltung nach 4 nach dem Zusammenbau
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6:
einen Ausschnitt des Reibbelages mit der Belagfederung in weiterer,
alternativer erfindungsgemäßer Ausgestaltung vor
dem Zusammenbau
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7:
einen Ausschnitt des Reibbelages mit der Belagfederung in weiterer,
alternativer erfindungsgemäßer Ausgestaltung nach 6 vor
dem Zusammenbau
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8a:
Schnittzeichnung eines erfindungsgemäßen Reibbelages
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8b:
Schnittzeichnung eines weiteren erfindungsgemäßen
Reibbelages
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9:
Halbschnitt einer Reibungskupplung mit einem erfindungsgemäßen
Reibbelag
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Bei
der in 1 gezeigten Explosionszeichnung einer erfindungsgemäßen
Kupplungsscheibe ist die Nabe 2 über einen mit
drei Schraubenfedern 20 ausgestatteten als Leerlaufdämpfer 14 ausgebildeten
Torsionsschwingungsdämpfer mit der Nabenscheibe 7 verbunden.
Hierbei ist der Leerlaufdämpfer 14 durch beidseits
der Nabenscheibe 7 angeordnete Deckbleche 15 sowie
entsprechenden, eine Reibeinrichtung bildende Reibringe 16 zwischen
der Nabe 2 und der Nabenscheibe 7 angeordnet.
Der Leerlaufdämpfer 14 wirkt im Wesentlichen nur,
wenn der Motor sich im Leerlauf befindet. An der Nabenscheibe 7 ist
im radial äußeren Bereich über als Nieten 17 ausgebildete
Befestigungsmittel die Belagfederung 8 angebracht. Hierbei
weist die, durch einzelne in Umfangsrichtung aufeinander folgend
angeordnete Belagfederbleche 13 gebildete Belagfederung 8 sowie die
Nabenscheibe 7 entsprechende Bohrungen 17a und 17b zur
Aufnahme der Nieten 17 auf. Die Bohrungen 17a sind
am jeweiligen Belagfederblech 13 bevorzugt im radial innen
liegenden Fußbereich der Belagfederbleche 13 ausgebildet.
Zusätzlich zu diesen Bohrungen 17a und 17b für
die Niete 17 sind in diesem Ausführungsbeispiel
an der Belagfederung 8 weitere Verbindungsbohrungen 18 im
Bereich der Verbindungsbereiche 12, 12a und 12b der
Belagfederbleche 13 bzw. der Belagfederung 8 ausgebildet (2 & 3).
Beidseits der Belagfederung 8 sind weiterhin jeweils zumindest
ein Reibbelag 4, aufweisend eine Reibfläche 5 und
eine Reibbelagrückseite 6, hergestellt aus einem
entsprechenden Reibbelagmaterial 3, angeordnet. Das Reibbelagmaterial 3 besteht
vorteilhafter Weise aus einem organischen Reibbelagmaterial 3 beziehungsweise
enthält organisches Reibbelagmaterial 3, wie zum
Beispiel Harze oder Gummi. Weiterhin kann das Reibbelagmaterial 3 mit
Fasern zur Erhöhung der Drehzahlfestigkeit versetzt werden.
Die Reibbeläge 4 weisen auf ihrer Reibbelagrückseite 6 eingebettet
in das Reibbelagmaterial 3 Anbindungselemente 11 auf,
die von der Reibbelagrückseite 6 in das Reibbelagmaterial 3 bereits
beim Herstellungsprozess mit eingebracht sind. Das Anbindungselement 11 und
das Reibbelagmaterial 3 überdecken sich innerhalb
der Reibfläche der Kupplungsscheibe 1 axial. Der
auf die Reibflächenebene projizierte Flächenanteil
des Anbindungselementes 11 liegt bei etwa 10% der gesamten
Reibfläche eines Reibbelages 4. Die verbleibende
Reibfläche des Reibbelages 4 macht im Verhältnis
zur auf die Reibflächenebene projizierten Fläche
des Anbindungselementes 11 ca. 90% der projizierten Fläche aus.
Hierbei wird eine ausreichende Verbindung zwischen dem Anbindungselement 11 und
dem Reibbelagmaterial 3 erzielt. Es ist demnach bei der
Ausgestaltung des Reibbelages 4 vorteilhaft vorgesehen, dass
die Blechstärke des Anbindungselementes 11 derart
abgestimmt ist, dass das verschleißbare Volumen des Reibbelages 4 zumindest
70%, besonders vorteilhaft 80% des gesamten im Reibbelag 4 enthaltenen
Reibbelagmaterials 3 entspricht.
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Die
Anbindungselemente 11 werden also beim Herstellungsprozess
in das nicht erstarte Reibbelagmaterial 3 auf der Reibbelagrückseite 6 eingebracht,
vorteilhaft eingelegt. Hierbei wird angestrebt, dass das Anbindungselement 11 und
die Reibbelagrückseite 6 des Reibbelages 4 eine
gemeinsame Ebene zur Anlage an den Wellenbergen 9 der Belagfedern 8 bilden.
Besonders vorteilhaft gestaltet sich die Herstellung des Reibbelages 4,
wenn das Anbindungselement 11, welches vorteilhaft eine
geschlossene Kreisringform mit zumindest teilweise mäanderförmigen
Konturverlauf in Umfangsrichtung und dazu strahlenförmig
nach radial innen über die Reibfläche bzw. die
Projektionsfläche des Reibbelages 3 hinaus sich
erstreckende Anbindungsabschnitte 10 zur Anbindung des
Reibbelages an die Kupplungsscheibe 1 aufweist, zuerst
in eine dem Reibbelag 4 entsprechende Form eingelegt wird
und darauf das Reibbelagmaterial 3 aufgebracht wird. Hierbei
sind die vorteilhaft als ebenes Trägerblech ausgeführte
Anbindungselemente 11 im Wesentlichen nur entsprechend
ihrer Materialstärke in das Reibbelagmaterial 3 eingebracht.
Die Anbindungselemente 11 bilden somit eine beim Erstellen
des Reibbelages verbundene Einheit mit den Reibbelägen 4.
In jedem der Reibbeläge 4 ist zumindest ein Anbindungselement 11 auf
der Reibbelagrückseite 6 eingebracht. Vorteilhafterweise
bilden die in Richtung der Belagfederung 8 weisenden Flächen
des Anbindungselementes 11 und die Reibbelagrückseite 6 eine
ebene Fläche. Das Anbindungselement 11 ist erfindungsgemäß nur
bis zur Ebene der Reibbelagrückseite 6 in das
Reibbelagmaterial 3 eingebettet. Das Anbindungselement 11 ist
besonders Vorteilhafterweise mit einer die Haftung am Reibbelagmaterial 3 verbessernden
Beschichtung, wie z. B. einer Lackoberfläche oder einer Phosphatierung
versehen, um die adhesive Verbindung zwischen Anbindungselement 11 und
dem Reibbelagmaterial 3 günstig zu beeinflussen.
Des Weiteren weist jedes Anbindungselement 11 zumindest
einen Anbindungsabschnitt 10 auf, welcher zur Anbindung
an die Belagfederung 8 bzw. einem Belagfederblech 13 vorgesehen
ist. Wie in der erfinderischen Ausgestaltung nach 1 beispielhaft
gezeigt, ist das Anbindungselement 11 als geschlossener
Ring mit daran über den Umfang verteilt ausgebildeten Anbindungsabschnitten 10 ausgeführt.
Erfindungsgemäß ist das Anbindungselement als
im Wesentlichen ebenes Blechteil ausgeführt. Die Blechstärke
liegt dabei vorteilhaft unter 1,1 mm, besonders vorteilhaft für
Anwendungen im PKW-Bereich unter 0,75 mm. Der das Anbindungselement 11 enthaltende
Reibbelag 4 ist vorteilhaft beispielsweise für PKW-Anwendungen
mit einer axialen Dicke bis zu 3,5 mm, beispielsweise für
Anwendungen im Schwerlastbereich vorteilhaft mit einer axialen Dicke von
bis zu 5,5 mm im Neuzustand der Kupplungsscheibe 1 ausgeführt.
Besonders vorteilhaft gestaltet sich die Erfindung, wenn der Reibbelag 4 im
Reibbereich eine axiale Dicke zwischen 1,5 bis 2,5 mm aufweist.
Als besonders leistungsfähig haben sich Reibbeläge 4 herausgestellt,
wenn die axiale Dicke, also die Blechstärke des Anbindungselementes 11 im
Bereich von 15 bis 35% der axialen Dicke des das Anbindungselement 11 aufweisende
Reibbelages 4 ausgeführt wird. In weiterer Ausgestaltung
der Erfindung ist daher vorgesehen, dass das Massenträgheitsmoment
eines erfindungsgemäßen Reibbelages 4 weniger
als 0,001 Kilogramm mal Quadratmeter beträgt.
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Der
Anbindungsabschnitt 10 ist in Umfangsrichtung im Bereich
eines Wellenberges 9 der Belagfederung 8 platziert.
Insbesondere geht der Anbindungsabschnitt 10 im Bereich
eines Wellenberges 9 in den Reibbelag 4 über.
Erfindungsgemäß erstreckt sich also der Anbindungsabschnitt 10 in
Umfangsrichtung im Bereich eines Wellenberges 9 der Belagfederung 8 nach
radial innen aus dem Reibbelag 4, also aus dem Reibbelagmaterial 3 heraus.
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Erfindungsgemäß ist
der Reibbelag 4 hierbei als geschlossene Ringform aufweisend
eine Reibfläche 5 und eine Reibbelagrückseite 6 ausgebildet. Über
die Anbindungsabschnitte 10 wird der Reibbelag 4 mit
der Kupplungsscheibe verbunden. In alternativer Ausgestaltungsform
kann auch vorgesehen sein, dass der Anbindungsabschnitt 10 nicht
wie in 1 gezeigt direkt an die Belagfederung 8 angebunden
ist, sondern indirekt an die Belagfederung 8 angebunden
ist. Hierbei kann auch alternativ vorgesehen sein, dass die Anbindungsabschnitte 10 direkt an
der Nabenscheibe 7 bzw. über entsprechend an der
Nabenscheibe 7 ausgebildete Verbindungsbereiche 12, 12a und 12b mit
dieser verbunden sind.
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Im
gezeigten Beispiel der 1 ist jeder Anbindungsabschnitt 10 des
Anbindungselementes 11 eines jeweiligen Reibbelages 4 derart
an die Belagfederung 8 angebunden, dass der eine Anbindungsabschnitt 10 an
einem Verbindungsbereich 12, ausgebildet an einem Belagfederblech 13,
zur Übertragung des Drehmomentes von den Reibbelägen 4 über
die Anbindungselemente 11 zur Anlage kommt.
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Hierzu
durchgreifen die Anbindungsabschnitte 10 und die Verbindungsbereiche 12, 12a und 12b jeweils
Verbindungsnieten 21. Die Verbindungsnieten 21 durchsetzen
hierzu im jeweilig zugeordneten Verbindungsbereich 12, 12a und 12b ausgebildete
Verbindungsbohrungen 18 an der Belagfederung 8 sowie
entsprechende an den jeweiligen Anbindungsabschnitten 10 des
Anbindungselementes 11 ausgebildeten Bohrungen 27 und
gewährleisten so eine sichere Anlage der Anbindungsabschnitte 10 an
ihren jeweilig zugeordneten Anbindungsbereichen 12, 12a und 12b.
Hierbei kann vorteilhaft vorgesehene sein, dass die Verbindungsbereiche 12a anpressplattenseitigen
Wellenbergen 9a und die Verbindungsbereiche 12b schwungradseitigen
Verbindungsbereichen 12b zugeordnet sind. Dies insbesondere
in der Ausbildung der axialen Ebene in die die jeweiligen Verbindungsbereiche 12a oder 12b angeordnet
sind. Es ist demnach auch alternativ vorgesehen, dass anpressplattenseitige
Verbindungsbereiche 12a jeweils anpressplattenseitigen
Wellenbergen 9a und schwungradseitige Verbindungsbereiche 12b jeweils schwungradseitigen
Wellenbergen 9b zugeordnet sind, wobei hier die jeweiligen
Verbindungsbereiche 12a und 12b jeweils eigene
axiale Ebenen bilden, in denen die Vernietung beziehungsweise Verbindung mit
dem jeweils zugeordneten anpressplattenseitig oder schwungradseitig
angeordneten Reibbelag 4 und damit den jeweiligen Anbindungsabschnitten 10 ausgeführt
wird.
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Die
erfindungsgemäße Ausgestaltung eines Belagfederbleches 13 der
Belagfederung 8 ist weiterhin in den 2 und 3 dargestellt,
wobei erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass die
Verbindungsbereiche 12, auch mit ihren Verbindungsbohrungen 18,
derart an einem jeweiligen Belagfederblech 13 ausgebildet
sind, dass der Verbindungsbereich 12 in Umfangsrichtung
im Bereich eines zugeordneten Wellenberges der Belagfederung sich
befindet. Hierbei ist im gezeigten Ausführungsbeispiel
erfindungsgemäß vorgesehen, dass ein Belagfederblech 13 jeweils
mit einem ersten Wellenberg 9a, welcher einem ersten Reibbelag 4 zugeordnet
ist, sowie mit einem zweiten Wellenberg 9b ausgebildet
ist, welcher einem zweiten Reibbelag 4 zugeordnet ist.
Erfindungsgemäß weisen diese beiden vorgenannten
Reibbeläge 4 hierbei mit ihren jeweiligen Reibbelagrückseiten 6 aufeinander
zu. Das eine Belagfederblech 13 ist demnach vorteilhaft
mit einem Wellenberg bzw. mehreren Wellenbergen 9, also
zumindest jeweils einem Wellenberg 9a und einem Wellenberg 9b,
versehen, welche in Richtung des einen Reibbelages 4 weisen und
mit zumindest einem bzw. mehreren weiteren Wellenbergen 9 versehen,
welche in entgegen gesetzter Richtung in Richtung eines weiteren
Reibbelages 4 zuweisen. In dem Schnittverlauf entsprechend 3 der
Anmeldung ist die entsprechende Ausgestaltung der beiden, jeweils
entgegen gerichteten Wellenberge 9 dargestellt. Ein Belagfederblech 13 weist
dementsprechend Vorteilhafterweise in beide Richtungen den jeweiligen
Reibbelagrückseiten 6 zuweisende Wellenberge 9 auf,
wobei der anpressplattenseitige Wellenberg 9a auf der dem
Schwungrad 26 zugewandten Seite ein entsprechendes Wellental
bildet und der schwungradseitige Wellenberg 9b auf der
der Anpressplatte 25 zugewandten Seite der Belagfederung 8 bzw.
des Belagfederbleches 13 ein entsprechendes Wellental ausbildet.
Also ist hier vorteilhaft vorgesehen, dass einem anpressplattenseitigen
Wellenberg 9a auch ein in der entsprechenden axialen Ebene
ausgebildeter Verbindungsbereich 12a und einem eine schwungradseitigen
Wellenberg 9b auch ein in der entsprechenden axialen Ebene ausgebildeter
Verbindungsbereich 12a vorteilhaft zugeordnet ist. Wie
später zur Ausführung der 8b erläutert,
kann eine solche Ausgestaltung auch erfindungsgemäß durch
eine entsprechende Ausgestaltung insbesondere Anbindungsabschnitte 10 zumindest
eines Reibbelages 4 umgangen werden. Wenn zumindest die
Anbindungsabschnitte 10 eines Reibbelages 4 axial
gegenüber der Ebene der Reibbelagrückseite 6 axial
versetzt sind ist es alternativ ausführbar, dass die Verbindungsbereiche 12, also
beide Verbindungsbereiche 12a und 12b in einer gemeinsamen
Ebene ausgebildet sind und ein axialer Versatz gegenüber
zumindest einer Ebene der Wellenberge 9a oder 9b durch
eine Ausgestaltung nach 8b ausgeglichen
wird. Alternativ ist es auch möglich, dass Belagfederbleche 13 vorgesehen
sind, welche mehrschichtig aufgebaut und somit unabhängig
voneinander der jeweils zugewandten Seite des Reibbelages jeweils
Wellenberge zur Anlage der Reibbelagrückseite 6 der
Reibbeläge 4 aufweisen. Vorteilhafterweise ist
bei der gezeigten Ausführungsform entsprechend 1 und 2 vorgesehen, dass
die entsprechenden Wellenberge 9 als ebene Plateaus ausgebildet
sind, um den jeweils zugeordneten Reibbelägen 4 eine
möglichst große Anlagefläche zu bieten.
Weiterhin ist in Vorteilhafterweise entsprechend den gezeigten Ausführungsformen
vorgesehen, dass der jeweilige Verbindungsbereich 12 sich
aus einem zugeordneten Wellenberg 9 heraus erstreckt. Dadurch
wird erreicht, dass durch die Anbindung des Reibbelages über
den Anbindungsabschnitt 10 am Verbindungsbereich 12 die
entsprechende Höhe bzw. entsprechende Axialpositionierung
zur flächigen Anlage der Reibbelagrückseite 6 und
des Reibbelages 4 an der Belagfederung 8 einfach
zu erzielen ist. Weiterhin wird bei der Komprimierung der Belagfeder 8 durch
die Anpresskraft der Reibungskupplung eine unerwünschte
Relativbewegung zwischen Reibbelag 4 und Belagfederung 8 vermieden.
Das Einkuppelverhalten wird besser, da in der Kupplungsscheibe an
der Belagfederung 8 keine Hysterese erzeugt wird. Die an
der Belagfederung 8 ausgebildeten Wellenberge 9 werden
bei einer Beaufschlagung der Reibbeläge 54 mit
einer Anpresskraft in Axialrichtung elastisch komprimiert. Durch
die vorteilhafte Anbindung der Reibbeläge 4 über
die Anbindungselemente 11 vermittels den Anbindungsabschnitten 10 am
Verbindungsbereich 12 ist sichergestellt, dass die Belagfederung 8 bei
einem Aus- und Einkuppelvorgang störungsfrei und reibungsarm
arbeitet. Insbesondere, indem die Verbindungsbereiche 12 in
Umfangsrichtung im Bereich der jeweils zugeordneten Wellenberge
der Belagfederung 8 ausgebildet sind, ergibt sich im ausgekuppelten
Zustand der Kupplungsscheibe 1 ein enges, Platz sparendes Anliegen
der Reibbeläge 4 an der Belagfederung 8 und
ein ungestörtes Arbeiten der Belagfederung während
eines Einkuppelvorganges. Als besonders vorteilhaft hat sich hier
herausgestellt, dass der Verbindungsbereich 12 direkt von
einem Wellenberg 9 ausgehend sich erstreckt.
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Das
Anbindungselement 11 ist insbesondere für Anwendungen
im PKW-Bereich Vorteilhafterweise aus einem Federstahlblech, insbesondere
einem Federstahlblech mit einer Stärke von 0,3 bis 0,6
mm, besonders vorteilhaft mit einer Stärke von 0,4 bis
0,5 mm ausgebildet. Indem das Anbindungselement 11 aus
einem im Wesentlichen ebenen Federstahlblech erstellt ist, weisen
insbesondere die Anbindungsabschnitte 10 eine hohe elastische
Verformbarkeit auf. Alternativ ist in weiterer Ausgestaltung der
Erfindung vorgesehen, dass das Anbindungselement 11 aus
Eisenblech oder einem anderen Metall mit hoher Festigkeit wie zum
Beispiel Aluminium mittels eines Stanzvorgangs erstellt wird. Vorteilhafterweise
kann dieses mit einem späteren Härtevorgang oder
einem Aufkohlungs- oder Nitriervorgang in der Festigkeit und hinsichtlich
der elastischen Verformbarkeit verbessert werden. Erfindungsgemäß ist
in 1 vorgesehen, dass die Anbindungselemente 11 jeweils
als kreisringförmige geschlossene Kontur mit daran sich nach
radial innen erstreckenden Anbindungsabschnitten 10 ausgebildet
sind.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Anbindungsabschnitte 10 gegenüber
der Ebene der Reibbelagrückseite 6, also gegenüber
dem Bereich des Anbindungselementes 11, welcher mit dem
Reibbelagmaterial 3 verbacken ist, einen axialen Versatz
aufweist. Dies erlaubt insbesondere bei Ausführungen mit
Belagfederungen 8 mit besonders großem Federweg
die Ebene der Anbindung der Anbindungsabschnitte 10 an
die Kupplungsscheibe respektive den Verbindungsbereichen 12 axial
gegenüber der Reibbelagrückseite 6 zu
versetzen.
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Die 4 und 5 zeigen
einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Reibbelag 4 zur Verbindung
mit einer Belagfederung 8. In 4 ist der
mit dem Anbindungselement 11 versehene Reibbelag 4 vor
der Verbindung mit der Belagfederung 8 über den
Verbindungsbereich 12 dargestellt. Hierbei wird ersichtlich,
dass der Anbindungsabschnitt 10 gegenüber der
Ebene der Reibbelagrückseite 6 in Richtung auf
die Belagfederung 8 abgewinkelt ist. In vorteilhafter Ausgestaltung
ist hierbei der Anbindungsabschnitt 10 bzw. die Anbindungsabschnitte 10 um etwa
3° bis 30° abgewinkelt. Nach der Verbindung des
Reibbelages 4 mit der Belagfederung 8 über
die Anbindungsabschnitte 10 an den Verbindungsbereichen 12 ergibt
sich die in 5 dargestellte Anlage der beiden
Bauteile aneinander. Durch die Abwinkelung der Anbindungsabschnitte 10 in
Richtung auf die Verbindungsbereiche 12 ergibt sich nach
dem Verbinden eine vorteilhafte flächige Anlage der Reibbelagrückseite 6 des
Reibbelages 4 an der Belagfederung 8 bzw. den
Belagfederblechen 13 im anpresskraftfreien Zustand der
Kupplungsscheibe. Hierbei liegt der Reibbelag 4 mit einer
geringen, durch die Abwinkelung bzw. Vorbiegung der Anbindungsabschnitte 10 erzeugten
Federkraft bzw. leichten Vorspannkraft mit der Reibbelagrückseite 6 an
den Belagfederblechen 13 beziehungsweise den Wellenbergen 9 an.
Durch die Abwinkelung bzw. Vorbiegung der Anbindungsabschnitte 10 ergibt
sich eine saubere und plane Anlage der Reibbeläge 4 an
der Belagfederung 8, wobei die hierdurch erzeugte Vorspannkraft
nicht so hoch ausfällt, um die Eigensteifigkeit der Reibbeläge 4 derart
zu überwinden, um eine elastische Verformung und damit
eine nicht plane Anlage der Reibbeläge 4 an den
Belagfederungen 8 auszulösen.
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In
den 6 und 7 ist eine alternative Ausgestaltung
entsprechend den 4 und 5 dargestellt.
Bei dieser vorteilhaften Variante verläuft der Anbindungsabschnitt 10 eben
aus der Ebene des Anbindungselementes 11 und damit der
Ebene der Reibbelagrückseite 6 heraus. Alternativ
ist hierbei vorgesehen, dass der Verbindungsbereich 12 gegenüber
der durch die Belagfederung 8 gebildeten Ebene, insbesondere
der durch einen Wellenberg 9 gebildeten Ebene in Richtung
auf den jeweils zugeordneten Reibbelag 4 abgewinkelt ist.
Da die Ausführung der Belagfederung 8 in der Regel
aus einem gegenüber dem Anbindungselement 11 bzw.
dem Anbindungsabschnitt 10 deutlich steiferen Blech gebildet
ist, muss die erforderliche Abwinkelung in 6 und 7 geringer
ausfallen als in den 4 und 5 um eine
entsprechend ähnliche Wirkung, nämlich die direkte
Anlage der Reibbelagrückseite 6 an der Belagfederung 8 nach
Anbindung des Anbindungsabschnittes 10 am Verbindungsbereich 12 zu erreichen.
Es hat sich gezeigt, dass hierbei eine Schräge von 2° bis
15° sich als ausreichend erweist. Besonders vorteilhaft
ist bei der Ausführung nach 6 und 7,
wenn die Verbindung, insbesondere über Verbindungsnieten 21 derart
erfolgt, dass diese möglichst nahe in Richtung der Ausdehnung
der Reibbeläge platziert sind.
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Wie
aus der 7 erkennbar, kann durch eine
entsprechende Abwinkelung der Verbindungsbereiche 12 gegenüber
der durch die Belagfederung 8 beziehungsweise durch die
Wellenberge 9 an der Kupplungsscheibe gebildeten Ebene
eine sichere Anlage der Reibbelagrückseite 6 an
der Belagfederung 8 erzielt werden.
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Nach
dem Verbinden beziehungsweise Anbinden der Anbindungsbereiche 10 an
die Verbindungsbereiche 12 ist nach den Beispielen der 4 bis 7 der
Anbindungsbereich 10 entsprechend elastisch verformt um
de Reibbelag 4 mit einer leichten Vorspannung an die Belagfederung
zur Anlage zu bringen. Dies insbesondere wenn keine Anpresskraft über
die Gegenreibflächen der Reibungskupplung auf die Kupplungsscheibe 1 aufgebracht
wird. Die leichte Vorspannung wird durch die elastische Verformung
der Anbindungsbereiche 10 erreicht.
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Hierbei
ist die Vorspannung derart dimensioniert, dass der Reibbelag 4 im
Wesentlichen nicht durch diese Vorspannkraft verformt wird. Dies
erlaubt eine Kupplungsscheibe mit geringem axialen Platzbedarf bereit
zu stellen.
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In 8a ist
noch eine Schnittzeichnung eines erfindungsgemäßen
Reibbelages 4 dargestellt, bei der der Schnittverlauf das
Anbindungselement 11 im Bereich des Anbindungsabschnitts 10 durchschneidet.
Die Bohrungen 27, mittels denen durch die Verbindungsnieten 21 der
Reibbelag 4 an die Belagfederbleche 13 oder der
Nabenscheibe 7 in Zusammenwirkung mit den Verbindungsbohrungen 17b oder
den Nietbohrungen 18 angebunden wird, sind hier im Schnittverlauf
angedeutet. Das Reibbelagmaterial 3 bildet auf der Reibbelagrückseite 6 zusammen
mit dem Anbindungsabschnitt 11 eine gemeinsame Anlagefläche
zur Anlage an den Belagfederblechen 13. Weiterhin ist im
radial äußeren Erstreckungsbereich der Reibbelagrückseite 6 das
Anbindungselement 11 im Bereich eines sich von dessen mäanderförmigen
Kreisringstruktur radial nach außen sich erstreckenden
Fortsatzes 22 geschnitten. Diese Fortsätze 22 sind
am Anbindungselement 11 über den Umfang verteilt
angeordnet zur Verstärkung der Verbindung zwischen dem
Reibbelagmaterial 3 und dem Anbindungselement 11 sowie
zur Versteifung des Reibbelages 4.
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In
der 8b ist eine weitere erfindungsgemäße
Ausführungsform eines Reibbelages 4 als Schnittzeichnung
entsprechend 8a abgebildet, bei der in Weiterbildung
der Erfindung der Anbindungsabschnitt 10 des Anbindungselementes 11 gegenüber
der Ebene der Reibbelagrückseite 6 axial versetzt
ist. Beispielsweise bei Belagfederungen 8 mit besonders
großem Federweg kann eine solche Ausführung sinnvoll
sein, wenn aufgrund der axialen Ausdehnung der Belagfederung 8 die
Ebene der dem entsprechenden Reibbelag 4 zugeordneten Wellenberge 9 nicht
eine gemeinsame Ebene mit sich von diesem Reibbelag 4 erstreckenden
Anbindungsabschnitten 10 zugeordneten Nietbohrungen 18 und damit Verbindungsbereichen 12 bildet.
Um einen solchen Versatz des einander zugeordneten Wellenberges 9 und
der Nietbohrung 18 beziehungsweise Verbindungsbereichen 12 zur
Verbindung dem Anbindungsabschnitt 11 auszugleichen wird
vorgeschlagen, dass die Anbindungsabschnitte 10 gegenüber dem
im Überdeckungsbereich des Reibbelages befindlichen Bereichs
des Anbindungselementes 11 axial versetzt sind.
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In 9 ist
der Halbschnitt einer Reibungskupplung 23 aufweisend ein
Zweimassenschwungrad 24, sowie eine Anpressplatte 25 und
ein Schwungrad 26 jeweils mit einer entsprechenden Reibfläche
zum Zusammenwirken mit den Reibflächen 5 der erfindungsgemäßen
Reibbelage 4 gezeigt. Hierbei ist ersichtlich, dass die
Verbindungsniete 21 radial außerhalb der Reibfläche 5 angeordnet sind,
also nicht innerhalb des Bereiches ausgebildet sind, der beim Einkuppeln
von den Reibflächen 5 in Eingriff mit der Anpressplatte 25 und
dem Schwungrad 24 überstrichen wird. Hierbei sind
die Reibbeläge an der Kupplungsscheibe 1 entsprechend
den Erläuterungen zu den vorangehenden Figuren angebunden.
Die Anpressplatte 25 besitzt auf der den Reibbelägen 4 abgewandten
Seite einen Rampenring insbesondere zur Ausbildung einer Verschleißausgleichsvorrichtung
zum Ausgleich des Verschleißes der axialen Dicke der Reibbeläge 4 infolge
Reibeingriff.
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Es
ist daher vorteilhaft bei einer Ausgestaltung einer Reibungskupplung
mit den erfinderischen Reibbelag 4 vorgesehen, dass die
axiale Dicke des Reibbereiches der Kupplungsscheibe 1 innerhalb
einer solchen Reibungskupplung 23 maximal 6 mm beträgt.
Der erste Reibbelag 4 zum Eingriff an der Anpressplatte 25 zusammen
mit dem zweiten Reibbelag 4 zum Eingriff an dem Reibbereich
am Schwungrad 26 und die dazwischen eingebrachte Belagfederung 8 ist
also maximal 6 mm stark. Weiterhin ist vorgesehen, dass das Schwungrad 26 im
Bereich des Eingriffs mit dem zugeordneten Reibbelag 5 vorteilhaft
3 bis 9 mal stärker, also axial dicker, als die axiale Ausdehnung
des einen Reibbelages 4 ausgeführt ist. In Weiterbildung
dieser Vorgabe ist vorgesehen, dass bei einer Optimierung der Reibungskupplung
hinsichtlich den axialen Bauraumabmessungen die axiale Dicke in
diesem Bereich 3 bis 5 mal stärker, also axial dicker,
als die axiale Ausdehnung des einen Reibbelages 4 ausgeführt
ist. Um eine besonders hohe Temperaturbelastung der Reibungskupplung
zu erzielen ist vorgesehen, dass das Schwungrad 26 im Bereich
des Eingriffs mit dem zugeordneten Reibbelag 5 vorteilhaft
5 bis 9 mal stärker, also axial dicker, als die axiale
Ausdehnung des einen Reibbelages 4 ausgeführt
ist.
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Weiterhin
ist vorgesehen, dass die Anpressplatte 25 im Bereich des
Eingriffs mit dem zugeordneten Reibbelag 5 vorteilhaft
3 bis 10 mal stärker, also axial dicker, als die axiale
Ausdehnung des einen Reibbelages 4 ausgeführt
ist. In Weiterbildung dieser Vorgabe ist vorgesehen, dass bei einer
Optimierung der Reibungskupplung hinsichtlich den axialen Bauraumabmessungen
die axiale Dicke der Anpressplatte 25 in diesem Bereich
3 bis 6 mal stärker, also axial dicker, als die axiale
Ausdehnung des einen Reibbelages 4 ausgeführt
ist. Um eine besonders hohe Temperaturbelastung der Reibungskupplung
zu erzielen ist vorgesehen, dass die Anpressplatte 25 im
Bereich des Eingriffs mit dem zugeordneten Reibbelag 5 vorteilhaft
6 bis 10 mal stärker, also axial dicker, als die axiale
Ausdehnung des einen Reibbelages 4 ausgeführt
ist.
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In
Weiterbildung der Erfindung ist daher vorgesehen, dass die äquivalente
Dicke der Anpressplatte 25 vorteilhaft 7- bis 15-mal dicker
als der zugeordnete eine Reibbelag 4 ist. Die äquivalente
Dicke entspricht hierbei einer mittleren Dicke der Anpressplatte
berechnet aus deren Volumen geteilt durch ihre Reibfläche.
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Die
Summe der axialen Dicke der in 9 ausgeführten
Reibungskupplung 23 ist nicht größer als
25 mm. Dies beinhaltet die Anpressplatte 25, die beiden
Reibbeläge 4, die Belagfederung 8 und
das Schwungrad 26 im Bereich der Reibbeläge 4.
Hierbei ist das Zweimassenschwungrad 24 nicht berücksichtigt.
-
Durch
die Erfindung ist vorteilhaft ausgeführt, dass das Massenträgheitsmoment
der beiden an einer Kupplungsscheibe 1 angebrachten Reibbeläge 4 weniger
als 40% des Massenträgheitsmomentes der Kupplungsscheibe 1 beträgt.
In weiterer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Massenträgheitsmoment
der beiden an einer Kupplungsscheibe 1 angebrachten Reibbeläge 4 weniger
als 35% des Massenträgheitsmomentes der Kupplungsscheibe 1 beträgt.
Bisher waren hier nur Werte um 50% sinnvoll erreichbar.
-
- 1
- Kupplungsscheibe
- 2
- Nabe
- 3
- Reibbelagmaterial
- 4
- Reibbeläge
- 5
- Reibfläche
- 6
- Reibbelagrückseite
- 7
- Nabenscheibe
- 8
- Belagfederung
- 9
- Wellenberg
- 10
- Anbindungsabschnitt
- 11
- Anbindungselement
- 12
- Verbindungsbereich
- 13
- Belagfederbleche
- 14
- Leerlaufdämpfer
- 15
- Deckbleche
- 16
- Reibringe
- 17a
- Niete
- 17b
- Verbindungsbohrungen
- 18
- Nietbohrungen
im Belagfederblech
- 19
- Nietbohrungen
in der Nabenscheibe
- 20
- Fußbereich
(am Belagfederblech)
- 21
- Verbindungsniete
- 22
- Fortsatz
- 23
- Reibungskupplung
- 24
- Zweimassenschwungrad
- 25
- Anpressplatte
- 26
- Schwungrad
- 27
- Bohrungen
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 19549388
C2 [0002]
- - EP 1712808 A2 [0003]