DE102014201867A1

DE102014201867A1 - Kupplungsscheibe

Info

Publication number: DE102014201867A1
Application number: DE201410201867
Authority: DE
Inventors: Gerhard Eibler
Original assignee: Magna Powertrain GmbH and Co KG
Current assignee: Magna Powertrain GmbH and Co KG
Priority date: 2013-02-22
Filing date: 2014-02-03
Publication date: 2014-08-28

Abstract

Beschrieben wird eine Kupplungsscheibe für eine Mehrscheibenkupplung, bei welcher eine Scheibe (KS) über eine Verzahnung (IVZ) mit einem Kupplungsteil drehfest und axial beweglich gekoppelt ist, die Scheibe (KS) zwischen dem Bereich der Verzahnung (IVZ) und einem ringscheibenförmigen Reibbereich (RB) einen Speichenbereich (SB) aufweist, in welchem im Wesentlichen tangential von innen nach außen verlaufende Speichen (S) angeordnet sind, über welche der Bereich der Verzahnung (IVZ) mit dem ringscheibenförmigen Reibbereich (RB) verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kupplungsscheibe der Art nach Anspruch 1.
Bei Mehrscheibenkupplungen wirken jeweils abwechselnd über eine Innen- bzw. Außenverzahnung mit einer Kupplungsnabe bzw. einem Kupplungskorb verbundene Lamellen, Scheiben zusammen. Durch die jeweilige Verzahnung sind die Scheiben drehfest mit der Kupplungsnabe, dem Kupplungskorb gekoppelt, gleichzeitig ist eine axiale Beweglichkeit gegeben, so dass eine bspw. durch ein Tellerfederpaket eingeleitete Druckkraft die Scheiben in Kontakt bringt und durch den Reibkontakt ein Drehmoment übertragen werden kann. Werden die Scheiben bis zur Haftreibung zusammengedrückt, so erfolgt eine drehzahlsynchrone Kopplung, bei Gleitreibung zwischen den Scheiben ergibt sich durch Schlupf eine Drehzahldifferenz. In diesem Fall entsteht durch die Gleitreibung Wärme im Kupplungssystem.
Weisen die Scheiben (Stahl- oder Reiblamellen) zwischen dem Verzahnungsbereich (Innen- bzw. Außenverzahnung) und der eigentlichen Reibfläche einen großen Durchmesserunterschied, eine in radialer Richtung große Distanz auf, so neigen die Scheiben zum Wellen oder Tellern. Insbesondere negative Geräuschentwicklungen sind auf diese Effekte zurückzuführen. Auch wird die Erfüllung von Genauigkeitsanforderungen erschwert bzw. unmöglich gemacht.
Die GB 644 968 Beschreibt eine Kupplungsscheibe mit kurvenförmig verlaufenden Speichen zwischen einer Nabe und dem Außenbereich der Scheibe. Diese Speichenanordnung ergibt eine Elastizität in Umfangsrichtung. Die Scheibe weist beidseitig abschnittsweise angeordnete Reibbereiche auf, wobei die Reibbereiche, die Beläge an beiden Seiten zueinander versetzt angeordnet sind. Weiterhin ist der Grundkörper der Scheibe nicht eben sondern bewusst wellig gestaltet, was eine elastische Nachgiebigkeit in Achsrichtung ergibt. In einer Lammellenkupplung der hier vorliegenden Art ist diese Kupplungsscheibe nicht verwendbar.
Die US 3 025 686 zeigt eine Mehrscheibenkupplung mit Scheiben, welche abwechselnd über eine Außenverzahnung in einem Kupplungskorb und eine Innenverzahnung mit einer Kupplungsnabe gekoppelt sind. Die einzelnen Scheiben weisen im Bereich ihrer Reibfläche, der Fläche mit der sie reibend in Kontakt stehen, ebenfalls abwechselnd in bzw. entgegen der Uhrzeigerrichtung orientiert angebrachte Einschnitte auf. Radial und schräg verlaufende Einschnitte im Reibbereich der Scheiben sind bei der Mehrscheibenkupplung der DE 1 208 127 B vorgesehen.
Die Mehrscheibenkupplungen gemäß der DE 709 868 C sowie der DE 740 646 C weisen im Reibbereich der Scheiben angeordnete Öffnungen und Eichschnitte auf.
Eine Reibscheibe einer Mehrscheibenkupplung mit komplexen Aufbau zeigt die US 6 505 723 . Zwei ebene Scheiben sind mit einer drahtförmigen Zwischenstruktur voneinander beabstandet angeordnet und über diese Struktur miteinander verbunden. Bei der Scheibe nach der DE 43 22 231 A1 ist zwischen den Scheiben ein Füllmaterial angeordnet.
Eine Kupplungsscheibe mit Innenverzahnung und um in radialer Richtung jeweils verdreht angeordneten Zähnen zeigt die WO 2005/012750 A1 .
Eine Reibscheibe einer Nasskupplung kann in der Oberfläche eingearbeitete Vertiefungen, Nuten, Strukturen aufweisen. Dies ermöglicht den Transport von Schmiermittel. Die US 5 671 835 sieht hierzu spiralförmig verlaufende Strukturen vor. Bei der Lösung der EP 447 019 A2 sind schräg verlaufende Nuten vorgesehen, wobei die Dichte und der Winkel des Nutverlaufes in einzelnen Ringzonen unterschiedlich sind.
Die taumelfähige Kupplungsscheibe nach DE 44 16 949 C1 ist über blattfederartige Elemente gegenüber einer Nabe angelenkt. Eine vergleichbare Anlenkung zeigt die DD 134 980 A1 .
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Kupplungslamelle in gegenüber den bekannten Lösungen verbesserter Ausführung vorzuschlagen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Vorrichtungsanspruches. Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die erfindungsgemäße Lösung besteht aus einer Scheibe, welche zwischen dem Bereich einer Verzahnung, mit der die Scheibe mit einem Kupplungsteil drehfest und axial beweglich koppelbar ist, und einem ringscheibenförmigen Reibbereich einen Speichenbereich aufweist, in welchem im Wesentlichen tangential von innen nach außen verlaufende Speichen angeordnet sind, über welche der Bereich der Verzahnung mit dem ringscheibenförmigen Reibbereich verbunden ist.
Bei einer Mehrscheibenkupplung sind in vorteilhafter Weise die mit einer Innenverzahnung mit der Kupplungsnabe gekoppelten Scheiben erfindungsgemäß ausgeführt, d.h. der innen liegende Verzahnungsbereich ist über einen Speichenbereich mit im Wesentlich tangential von innen nach außen verlaufenden Speichen mit dem außen liegenden Reibbereich verbunden. Die mit diesen Scheiben zusammenwirkenden außenverzahnten Scheiben, gekoppelt mit dem Kupplungskorb sind herkömmlich ausgeführt, der außen liegende Verzahnungsbereich grenzt direkt an den Reibscheibenbereich.
Bei bestimmten Bauformen einer Kupplung ist grundsätzlich aber auch eine umgekehrte Ausführung nach der Erfindung möglich. Dies wäre der Fall, wenn die Scheiben mit Außenverzahnung sehr groß ausgeführt sind, der Reibbereich jedoch weiter innen liegt, liegen muss. In diesem Fall ist zwischen Verzahnungsbereich (außen) und dem innen liegenden Reibbereich ebenfalls ein Speichenbereich mit im Wesentlichen tangential von innen nach außen verlaufenden Speichen angeordnet.
Die im Wesentlichen tangential von innen nach außen verlaufenden Speichen führen – unabhängig davon, ob an Scheibe mit Innen- und/oder Außenverzahnung – zu einer Entkopplung des Innen- und des Außenbereiches. Beim Öffnen, Schließen der Kupplung oder gar beim Betrieb mit Schlupf entsteht durch Reibungswärme eine Erwärmung des Reibbereiches. Dieser kann sich nun durch die im Wesentlich tangential orientierten Speichen ohne Verspannung gegenüber dem Verzahnungsbereich ausdehnen. Bei üblicher Kupplungsscheibenausführung ergeben sich durch die thermische Verspannung von Innen- und Außenbereich schnell Wellen bzw. sonstig ungünstige Verformungen der Scheibe.
Die Erfindungsgemäße Kupplungsscheibe, die Lamelle ist bevorzugt einstückig aus Stahl, Stahlblech gefertigt oder besteht aus einem geeigneten Reibmaterial. Der Speichenbereich mit den im Wesentlichen tangential orientierten Speichen wird durch Ausstanzen entsprechender Flächenteile gefertigt.
Der zwischen dem Verzahnungs- und dem Reibbereich liegende Speichenbereich ermöglicht es, dass der Reibbereich ohne jegliche Einschnitte, Öffnungen, Löcher gestaltet werden kann. Ausschließlich der erfindungsgemäße Speichenbereich entkoppelt den Reib- und den Verzahnungsbereich. So ist bei gegebener Scheibengröße die der Drehmomentübertragung dienende Reibfläche maximal.
Die Speichen gemäß Erfindung können als gerade ausgeführte Stege gestaltet sein. Grundsätzlich ist aber auch ein Kurvenverlauf möglich, wobei die Gestaltung derart ist, dass eine radiale Entkopplung zwischen Reibbereich und Verzahnungsbereich gegeben ist, eine durch Erwärmung des Reibbereiches bewirkte Ausdehnung dieser Zone keine Verspannung oder sonstigen Einfluss auf den Verzahnungsbereich bewirkt.
Des Weiteren erfolgt die Erläuterung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung an Hand der Zeichnung. Dargestellt ist eine Lamelle mit einem innen liegenden Verzahnungsbereich und einem weiter außen liegenden Reibscheibenbereich.
1 zeigt eine Kupplungsscheibe ist aus einem Stahlblech gefertigt, geschnitten. Eine außen liegende ringförmige Zone bildet den Reibbereich RB. In der Mitte weist die Kupplung eine Innenverzahnung IVZ auf. Mit dieser Innenverzahnung IVZ ist die Kupplungsscheibe KS mit einer Kupplungsnabe einer Mehrscheibenkupplung in üblicher Ausführung verbunden. Die Verzahnung der Kupplungsnabe und die Innenverzahnung IVZ der Kupplungsscheibe KS sind korrespondierend zueinander ausgeführt. Dadurch ergibt sich eine drehfeste Kopplung der Kupplungsscheibe, gleichzeitig ist eine axiale Beweglichkeit der Kupplungsscheibe gegenüber der Kupplungsnabe gegeben.
Zwischen der Zone des außen liegenden ringförmigen Reibbereiches RB und dem innen liegenden Verzahnungsbereich, der Innenverzahnung IVZ ist ein Speichenbereich SB angeordnet. In dem Speichenbereich SB verlaufen eine Anzahl Speichen S im Wesentlichen tangential von innen nach außen. Die Orientierung der Speichen ist dabei an den Drehsinn der Kupplungsscheibe KS bei Drehmomentübertragung angepasst – derart, dass die Kopplung des Reibbereiches RB und der Innenverzahnung über Zugkräfte in den Speichen S erfolgt.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Speichen S im Speichenbereich SB, dadurch erzeugt, dass entsprechende Flächenstücke aus dem Blech der Kupplungsscheib ausgestanzt, ausgeschnitten worden sind.
Die gezeigte Kupplungsscheibe KS mit der Innenverzahnung IVZ wirkt in an sich bekannter Weise mit per Außenverzahnung an einem Kupplungskorb angelengten Kupplungsscheiben zusammen. Diese Scheiben weisen einen Reibbereich mit einer sich direkt anschließenden Außenverzahnung auf.
Bezugszeichenliste

KS

Kupplungsscheib

RB

Reibbereich, ringförmige Zone, ringscheibenförmiger Reibbereich

SB

Speichenbereich

S

Speiche

IVZ

Innenverzahnung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

GB 644968 [0004]
US 3025686 [0005]
DE 1208127 B [0005]
DE 709868 C [0006]
DE 740646 C [0006]
US 6505723 [0007]
DE 4322231 A1 [0007]
WO 2005/012750 A1 [0008]
US 5671835 [0009]
EP 447019 A2 [0009]
DE 4416949 C1 [0010]
DD 134980 A1 [0010]

Claims

Kupplungsscheibe für eine Mehrscheibenkupplung, bei welcher eine Scheibe (KS) über eine Verzahnung (IVZ) mit einem Kupplungsteil drehfest und axial beweglich gekoppelt ist, die Scheibe (KS) zwischen dem Bereich der Verzahnung (IVZ) und einem ringscheibenförmigen Reibbereich (RB) einen Speichenbereich (SB) aufweist, in welchem im Wesentlichen tangential von innen nach außen verlaufende Speichen (S) angeordnet sind, über welche der Bereich der Verzahnung (IVZ) mit dem ringscheibenförmigen Reibbereich (RB) verbunden ist.
Kupplungsscheibe nach Anspruch 1, die Scheibe (KS) weist an einer zentralen Öffnung eine Innenverzahnung (IVZ) auf, über welche die Kopplung mit einer Kupplungsnabe erfolgt, der Reibbereich (RB) ist als eine ringförmige Zone im Außenbereich der Scheibe (KS) angeordnet, der Speichenbereich (SB) liegt zwischen der Innenverzahnung (IVZ) und dem Reibbereich (RB).
Kupplungsscheibe nach Anspruch 1, die Speichen (S) des Speichenbereiches (SB) sind als gerade Stege ausgebildet.
Kupplungsscheibe nach Anspruch 1, die Speichen (S) des Speichenbereiches (SB) sind als kurvenförmige Elemente mit einer im Wesentlichen tangentialen Erstreckung zwischen dem Verzahnungsbereich (IVZ) und dem Reibbereich (RB) ausgebildet.
Kupplungsscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die Speichen (S) des Speichenbereiches (SB) sind derartig angeordnet, dass über sie überwiegend Zugkräfte übertragen werden.
Kupplungsscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die Kupplungsscheibe (KS) ist einstückig aus einem Material, vorzugsweise Stahl, Stahlblech gefertigt.