CN111911551A - 具有旋转轴线的用于电驱动机的摩擦离合器 - Google Patents

具有旋转轴线的用于电驱动机的摩擦离合器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种具有旋转轴线(3)的用于电驱动机(2)的摩擦离合器(1)，其至少具有以下部件：处于常开配置中的摩擦组(4)；用于接收轴向挤压力的对压板(5)；和离合器盖(6)，所述离合器盖与所述对压板(5)轴向固定地连接并且所述摩擦组(4)轴向支撑在所述离合器盖上，其中，所述离合器盖(6)沿回转方向(7)具有多个一体式的部段(8、9、10)。所述摩擦离合器(1)的特征主要在于，所述部段(8、9、10)中的每一个都具有用于与所述摩擦组(4)连接的、在摩擦组侧的第一法兰(11)和用于与所述对压板(5)连接的、在对压板侧的第二法兰(12)。在此提出的摩擦离合器能够在最小的安装空间要求下简单地装配和拆卸。

Description

具有旋转轴线的用于电驱动机的摩擦离合器
技术领域
本发明涉及一种具有旋转轴线的用于电驱动机的摩擦离合器、一种具有这种摩擦离合器的用于电驱动机的传动单元、一种具有这种传动单元的用于机动车的电气化驱动系以及一种具有这种电气化驱动系的机动车。
背景技术
由现有技术已知多种实施方式的摩擦离合器，其用于可分离地并且可调节打滑地传递扭矩。通常，现有的安装空间非常受限并且寻求可装配(拆卸)的解决方案，所述解决方案能够在可用的安装空间中使用。例如在电气化或混合动力化的机动车的电驱动机中，所述电驱动机不应仅通过固定的变速级与从动装置连接，而是应能够接入第二挡，以便能够以现有的发动机转速实现更高的车辆速度。为此需要负载切换离合器。但是，在此仅存在非常受限的径向安装空间。因此，必须与此相应地保持尺寸和实施方式最小。
发明内容
由此出发，本发明的任务在于，至少部分地克服由现有技术已知的缺点。根据本发明的特征由说明书给出，对此列出有利的构型。本发明的特征可以以任意技术上有意义的方式和方法组合，其中，对此也可以考虑来自以下说明的阐述以及来自附图的特征，它们包括本发明的补充构型。
本发明涉及一种具有旋转轴线的用于电驱动机的摩擦离合器，其至少具有以下部件：
-处于常开配置中的摩擦组；
-用于接收轴向挤压力的对压板；和
-离合器盖，所述离合器盖与所述对压板轴向固定地连接并且所述摩擦组轴向支撑在所述离合器盖上，
其中，所述离合器盖沿回转方向具有多个一体式的部段。
所述摩擦离合器的特征主要在于，所述部段中的每一个都具有用于与摩擦组连接的、在摩擦组侧的第一法兰和用于与对压板连接的、在对压板侧的第二法兰。
如果没有另外明确的提示，则在下面参考所述旋转轴线使用轴向方向、径向方向或回转方向和相应的概念。如果未明确指出不同情况，则在前文和下文说明中使用的序数仅用于明确的区分，而不表示所标记的部件的顺序或次序。大于一的序数并不意味着一定存在另外的这种部件。
摩擦离合器或摩擦组在已知的实施方式中实施为常开式配置。也就是说，在没有外部操纵力的情况下，扭矩不经由摩擦组来传导。只有当摩擦组由外部的操纵力接合时，扭矩才能经由摩擦组来传导。也就是说，摩擦离合器在未操纵状态下是断开的并且在负荷情况下通过接合系统(也称为操纵装置)被压合以传递所期望的扭矩，即摩擦离合器闭合。因此，视具体的实施方式而定，根据该定义的摩擦组还包括杠杆弹簧或起相同作用的调节元件，借助于所述调节元件能够在中央(在旋转轴线处)操纵摩擦组，但是以尽可能大的有效直径和/或在摩擦环的平均半径处将挤压力导入到摩擦组中。
常开配置具有以下优点：与常闭配置(具有例如膜片弹簧)相比能够实现更小的(轴向)接合行程，并且因此该配置在轴向上更短地构造。
在应用在电驱动机中时，摩擦离合器从例如大于150km/h[一百五十千米每小时]的行驶速度开始才需要接合，使得在大多数情况下不必借助于摩擦组来传递扭矩并且因此不必将操纵力导入到摩擦组中。摩擦离合器然后能够保持断开。
此外，常开配置在具有杠杆弹簧的实施方式中具有以下优点：所述杠杆弹簧的支承直径可以非常远地在外部定位在离合器盖上。由此将摩擦组中的刚度损失保持最小。
此外，所述摩擦离合器包括用于接收轴向挤压力的对压板。该对压板例如同时形成飞轮，该飞轮具有相应大的飞轮质量以及大的热质量，用于接收待传递的(输入)扭矩的以打滑的方式作为废热消散的能量。
用于传递扭矩的功能部件、至少所述摩擦组被包在离合器盖中。该离合器盖与对压板轴向固定地连接、例如为了通常所要求的可拆卸性而被拧紧或铆接。摩擦组轴向地支撑在离合器盖上，使得在摩擦组接合时的反作用力和/或(所提供的)分离力因此(例如借助于至少一个板簧)被离合器盖接收。
现在在此提出，所述离合器盖在回转方向上具有多个一体式的部段并且这种部段分别具有用于与所述摩擦组连接的、在摩擦组侧的第一法兰和用于与所述对压板连接的、在对压板侧的第二法兰。
因此，所述离合器盖或相应的部段可以实施为一体式的(轴向作用的)夹，即具有用于支撑摩擦组的、径向向内延展的第一法兰和用于与对压板连接的、径向向内延展的第二法兰。这两个法兰借助于轴向延展的柱形壁、优选闭合地并且以柱形壳部段的形式传递力地彼此固定连接。
离合器盖的部段化允许简单的可装配性，亦即在小的可用安装空间内的可装配性。还得到的优点是，在离合器盖由板材制成的实施方式中，各个部段可以制造成相比于沿周向方向闭合的结构形式具有更少的边角料份额；因为在离合器盖的这种沿周向方向闭合的结构形式中必须为了轴和/或外部操纵装置切去中心，而在制造部段的情况下取消了这种边角料。
此外，在摩擦离合器的一个有利的实施方式中提出，所述部段的第一法兰分别借助于至少一个盖铆钉、借助于至少一个轴向预紧器件与摩擦组连接。
在该实施方式中提出，所述部段的(摩擦组侧的)第一法兰分别借助于至少一个、优选借助于唯一的盖铆钉与轴向预紧器件连接。这种轴向预紧器件例如是板簧或板簧组。该轴向预紧器件又与摩擦组或者摩擦组的挤压板连接。优选地，该轴向预紧器件同样与挤压板铆接。
在一种优选的实施方式中，首先将轴向预紧器件与摩擦组的挤压板铆接，随后(在必要时利用间隔套筒)将待布置在轴向预紧器件的盖侧的盖铆钉预定位，并且将杠杆弹簧定位在盖铆钉上。例如，盖铆钉在挤压板侧具有完成的(扁平的)铆钉头并且其变形端部轴向远离挤压板地指向。接着，所述部段通过盖铆钉来引导并且对压板侧的第二法兰轴向地(从摩擦组观察)枢转到对压板之后。随后，第二法兰(为了传递扭矩)与对压板连接，并且在此之前或之后使预定位的盖铆钉为了所期望的铆接而变形。随后，离合器盖的各个部段与轴向预紧元件铆接并且与对压板扭矩刚性地且轴向定位地连接。
此外，在摩擦离合器的一种有利的实施方式中提出，所述对压板实施为摩擦组的摩擦元件，该摩擦元件具有在摩擦组侧的摩擦区域，其中，离合器盖的部段的第二法兰与对压板的摩擦区域径向重叠地连接。
在该实施方式中，所述对压板同时设置为对应摩擦元件，其用于布置在挤压板和对压板之间的摩擦盘，其中，所述摩擦盘优选在两侧设有摩擦衬片。在一个实施方式中，将多个摩擦盘和相应数量的中间板(可轴向运动并且具有类似于挤压板的尺寸)设置在摩擦组中。对于轴向特别短的实施方式，仅设置有唯一的摩擦盘，该摩擦盘设置成在挤压板和对压板之间用于分别摩擦锁合地传递扭矩。在传统的摩擦离合器中，离合器盖和/或摩擦组的挤压板的板簧装置(轴向预紧器件)借助于螺纹连接孔在对压板的摩擦区域的径向外部的区域中轴向地固定在对压板上。因此，这种传统的摩擦离合器在径向上构造得非常大。
基于所描述的安装空间技术上的比例关系，在此提出，取消径向外置的螺纹连接区域。相应的连接部安置在对压板的摩擦区域的径向内部并且因此也安置在挤压板的对应的(通常相同尺寸的)摩擦区域的径向内部。因此，由此形成与摩擦区域的径向重叠。
在此优选的是，当摩擦组已经与轴、例如电驱动机和/或(变速)传动机构固定连接时，摩擦组和离合器盖也还能与对压板装配和拆卸。
此外，在摩擦离合器的一个有利的实施方式中提出，所述部段轴向地仅固定在对压板上，并且优选以相碰的方式支撑扭矩。
在该实施方式中，所述部段并不轴向地彼此连接，而是仅固定在对压板上。由此，与具有彼此连接的部段的实施方式相比，实现了部段的简单的可装配性。
在一种优选的实施方式中，所述部段还以沿回转方向相碰的方式布置并且因此设置成将扭矩传递到各自相邻的部段上。优选地，所述部段彼此之间没有连接，即在所述部段之间没有设置另外的连接器件。因此获得了径向的安装空间，和/或所述部段的结构因此是非常简单的。已经证明，对于许多应用，由于第一法兰、离合器盖的柱形壁和第二法兰的轴向整体性所引起的刚度增加，对于大多数应用而言，刚度足以使这种离合器盖也能够用于高扭矩(例如在机动车的电动驱动装置中出现的高扭矩)，而不会出现问题。在周向方向上用于防止离心作用的加固元件对于许多应用而言不是必需的。替代地，对于非常高的转速设置有一个或多个加固环。
根据另一方面，提出一种用于电驱动机的传动单元，所述传动单元具有根据上述说明的实施方式的摩擦离合器和切换传动机构，所述切换传动机构具有第一变速档和第二变速档，其中，在所述摩擦离合器的断开状态下，仅第一变速档以传递扭矩的方式接通，并且在所述摩擦离合器的闭合状态下，以传递扭矩的方式接入第二变速档。
在该实施方式中，根据按照上述说明的实施方式的摩擦离合器设置成用于在电驱动机的情况下、优选在电气化或混合动力化的机动车中使用。摩擦离合器与切换传动机构连接并因此形成传动单元。与使用内燃机的应用(在所述应用中需要内燃机能够与传动机构完全脱耦)不同，在摩擦离合器的断开状态下扭矩在这里经由第一变速档来传导并且在闭合状态下以传递扭矩的方式接入第二变速档。这些变速档彼此之间的区别在于其各自的传动比，并且例如借助于正齿轮传动机构来形成，优选为了小的轴向安装空间需求而借助于行星滚子传动机构来形成。在变速档之后的扭矩传递系中，从动轴、例如在机动车中首先是差速器和/或固定的(最终)变速级设置为在摩擦离合器侧提供的扭矩的消耗器。
根据另一方面，提出一种用于机动车的电气化驱动系，其至少具有以下部件：
-电驱动机；
-至少一个消耗器；和
-传动系，用于在所述电驱动机和所述至少一个消耗器之间传递扭矩，
其中，所述传动系包括根据上述说明的实施方式的摩擦离合器或者根据上述说明的实施方式的传动单元。
这里提出的电气化驱动系具有带有电驱动机的传动系。在该实施方式中，所述至少一个消耗器、例如在机动车中用于推进机动车的驱动轮能够由电驱动机借助于传动系被供以扭矩。也可以与所说明的主状态相反地将由消耗器引入的扭矩施加到电驱动机上(发电机运行和/或发动机制动)。在此提出的摩擦离合器或者传动单元的特征在于摩擦离合器的非常小的结构尺寸以及简单的可装配性和可拆卸性。同时，制造成本低并且惯性和材料耗费小。
在电气化驱动系的一种实施方式中还设有内燃机，即形成混合动力驱动系。电驱动机在此是用于提供可机械式使用的扭矩的唯一的驱动机，并且内燃机串联地连接，即设置为増程器(连同可能附加的发电机或电动机发电机)用于给蓄电池(电池)充电。替代地，内燃机并联连接并且经由另外的传动系为了进行推进(可接通地或持久地)以传递扭矩的方式与驱动轮连接。该另外的传动系可能包括另外的电机，该电机例如作为电动机发电机用于产生电能并且用于输出支持扭矩(助力)。
根据另一方面，提出一种机动车，其具有根据上述说明的实施方式的电气化驱动系和至少一个驱动轮，其中，所述至少一个驱动轮能够在一时间点上借助于电驱动机被供以扭矩。
正是在具有电气化驱动系的机动车中，由于用于所要求的续航距离的大的蓄电池，轴向和/或径向的安装空间特别小，因此特别有利的是使用小的结构尺寸的电气化驱动系。
在根据欧洲分类的小型车等级的载客车中，该问题变得尖锐。在小型车等级的载客车中所使用的设备相对于较大车辆等级的载客车没有明显缩小。然而，在小型车中所提供的安装空间明显更小。在这里所提出的具有上述电气化驱动系的机动车中，对于第一传动系中的摩擦离合器仅需要非常小的安装空间。因此，切换传动机构和第二传动系的安装能够至少部分地被补偿。
在机动车的一种替代的实施方式中，使驱动系混合动力化，即设置有内燃机，该内燃机用于进行推进(并联式混合动力驱动系)或唯一地作为用于给蓄电池充电的増程器(串联式混合传动系)使用。
载客车根据例如尺寸、价格、重量和功率来分配车辆等级，其中，该定义根据市场需求经历了持续的变化。根据欧洲分类的小型车和微型车等级的车辆在美国市场中被分配给微型车(Subcompact Car)的等级，并且在英国市场中它们对应于超级迷你等级或城市车等级。所述微型车等级的示例是Volkswagen up！或Renault Twingo。小型车等级的示例是Alfa RomeoMito、Volkswagen Polo、Ford Ka+或Renault Clio。小型车等级中已知的全混合动力型是BMW i3、Audi A3 e-tron或Toyota Yaris Hybrid。已知的全电动机动车是Tesla Model S、Audi e-tron(2018)或Porsche Taycan。
附图说明
下面在相关的技术背景下参照示出优选构型的附图详细阐述上述发明。本发明不以任何方式受到纯示意性附图的限制，其中，要注意的是，附图不是尺寸精确的并且不适用于限定尺寸比例。其示出了：
图1：摩擦离合器的剖视图；
图2：摩擦离合器的立体视图；和
图3：机动车中的电气化驱动系。
具体实施方式
在图1中以立体剖视图示出摩擦离合器1，该摩擦离合器在图2中以立体视图示出。摩擦离合器1的部件可围绕中央旋转轴线3旋转。如在传统的摩擦离合器1中那样，当摩擦组4没有被压紧时，摩擦盘28连同中央轴、例如传动机构输入轴32可相对于离合器盖6、对压板5和摩擦组4的其余部件旋转。摩擦组4在此包括挤压板27和所述摩擦盘28作为摩擦副。在此示出的摩擦盘28以传统的方式在两侧分别具有摩擦衬片和在其间(可选地)具有衬片弹簧装置。为了进行操纵，摩擦组4(可选地)包括杠杆弹簧29，所述杠杆弹簧支撑在挤压板27上(在此通过凸轮环)并且对立地在径向上尽可能远地在外部支撑在离合器盖6上。操纵装置(在此未示出)在中央作用到杠杆弹簧29的接片上，从而所述杠杆弹簧的(外部)操纵力以当前的杠杆比被转换地转化为作用到挤压板27上的挤压力。对压板5(其优选也形成飞轮)形成用于挤压力的支座，从而摩擦盘28在挤压板27与对压板5之间可以被轴向压紧并且设置成在压紧状态下用于摩擦锁合地传递扭矩。与摩擦盘28相匹配地，在对压板5上形成摩擦区域6，该摩擦区域例如具有单独加工的表面或者简单地作为摩擦盘28和对压板5的(环形)径向重叠区域形成。因此，扭矩可以由对压板5或离合器盖6摩擦锁合地传递到中央轴32上。当摩擦组4相反地未被压紧时，在该配置中借助于在此实施为(三个)板簧组的轴向预紧器件14确保摩擦副(挤压板27、摩擦盘28和对压板5)的最小的轴向抬离。轴向预紧器件14的板簧组例如分别借助于板铆钉30与挤压板27轴向固定并且借助于盖铆钉13(借助于间隔套筒33被限定地间隔开地)与离合器盖6轴向固定。由此提供抵抗(外部)操纵力的轴向预紧力。
在此，离合器盖6现在沿回转方向7被划分成第一部段8、第二部段9和第三部段10(参见图2)。分开的部段8、9和10分别具有(摩擦组侧的)第一法兰11和(对压板侧的)第二法兰12(参见图2)。摩擦组4借助于盖铆钉13与第一法兰11持久地以传递扭矩的方式连接，在此(可选地)对于每个部段8、9、10分别以一个盖铆钉13(参见图1)连接。借助于至少一个盖螺栓31，在此(可选地)对于每个部段8、9和10借助于两个盖螺栓31，将对压板5与第二法兰12抗扭矩地连接。部段8、9和10在此例如被划分成离合器盖6的三个相同大小的区段，即划分成120°[一百二十度]的部段。这适用于关于轴向预紧器件14的平衡和所需特性的许多应用，但是也可以不同地选择。
在所示的实施方式中，不管是对于轴向预紧器件14、还是对于摩擦组4、还是对于与对压板5的连接，在离合器盖6中都不需要径向向外延展的法兰。这同样适用于在这里列举的部件。因此，摩擦离合器1的径向延展尺寸特别小。同时，所需的轴向安装空间没有增大或者没有显著增大。
在图3中纯示意性地从上方示出具有电气化驱动系20的机动车21。在此，例如示出具有根据在此说明的实施方式的摩擦离合器1的电(主)驱动机2和(可选地在并联式混合动力驱动系中)示出附加的(驱动)内燃机22。但是，所述摩擦离合器1也可以在纯电动的驱动系20中、例如仅在第一传动系25中使用(参见下面)或者在(例如具有作为纯増程器的内燃机22的)串联式混合动力驱动系中使用。在另一实施方式中，内燃机22单独地或与另一电机(未示出)一起形成等价于(电)驱动机2的驱动装置或甚至形成机动车21的主驱动装置。
摩擦离合器1在(第一)传动系25中连接在驱动机2和消耗器之间，所述消耗器在此简化地表示为左驱动轮23和右驱动轮24。因此，驱动机2的扭矩在摩擦离合器1的断开状态下经由切换传动机构17的第一变速档18来传导。在闭合状态下(摩擦组4压紧，参见图1)，扭矩通过第二变速档19传导至驱动轮23、24。摩擦离合器1和切换传动机构17因此形成(第一)传动系25的传动单元16的一部分。以在此未详细阐述的方式，借助于另一(第二)传动系26将(可选的)内燃机22的扭矩传导至驱动轮23、24。在所示配置中，电气化驱动系20在主行驶方向上(根据图示向左)沿纵轴线35布置在驾驶室34之前并且还表示为前轴驱动装置。其它的配置也是可能的，例如电气化驱动系20布置在驾驶室34之前或之后的后部驱动。此外，也可以使用(电)驱动机2与驱动轮23、24的输出轴同轴的布置。
在此提出的摩擦离合器能够在极小的安装空间要求下简单地装配和拆卸。
附图标记列表
1 摩擦离合器
2 电驱动机
3 旋转轴线
4 摩擦组
5 对压板
6 离合器盖
7 回转方向
8 第一部段
9 第二部段
10 第三部段
11 第一法兰
12 第二法兰
13 盖铆钉
14 轴向预紧器件
15 摩擦区域
16 传动单元
17 切换传动机构
18 第一变速档
19 第二变速档
20 电气化驱动系
21 机动车
22 内燃机
23 左驱动轮
24 右驱动轮
25 第一传动系
26 第二传动系
27 挤压板
28 摩擦盘
29 杠杆弹簧
30 板铆钉
31 盖螺栓
32 传动机构输入轴
33 间隔套筒
34 驾驶室

Claims (7)

1.一种具有旋转轴线(3)的用于电驱动机(2)的摩擦离合器(1)，其至少具有以下部件：
-处于常开配置中的摩擦组(4)；
-用于接收轴向挤压力的对压板(5)；和
-离合器盖(6)，所述离合器盖与所述对压板(5)轴向固定地连接并且所述摩擦组(4)轴向支撑在所述离合器盖上，
其中，所述离合器盖(6)沿回转方向(7)具有多个一体式的部段(8、9、10)，
其特征在于，
所述部段(8、9、10)中的每一个都具有用于与所述摩擦组(4)连接的、在摩擦组侧的第一法兰(11)和用于与所述对压板(5)连接的、在对压板侧的第二法兰(12)。
2.根据权利要求1所述的摩擦离合器(1)，其中，所述部段(8、9、10)的第一法兰(11)分别借助于至少一个盖铆钉(13)、借助于至少一个轴向预紧器件(14)与所述摩擦组(4)连接。
3.根据权利要求1或2所述的摩擦离合器(1)，其中，所述对压板(5)实施为所述摩擦组(4)的摩擦元件，所述摩擦元件具有在摩擦组侧的摩擦区域(15)，
其中，所述离合器盖(6)的部段(8、9、10)的第二法兰(12)与所述对压板(5)的摩擦区域(15)径向重叠地与所述对压板(5)连接。
4.根据前述权利要求中任一项所述的摩擦离合器(1)，其中，所述部段(8、9、10)轴向地仅固定在所述对压板(5)上，并且优选以相碰的方式支撑扭矩。
5.一种用于电驱动机(2)的传动单元(16)，其具有根据权利要求1至4中任一项所述的摩擦离合器(1)和切换传动机构(17)，所述切换传动机构具有第一变速档(18)和第二变速档(19)，
其中，在所述摩擦离合器(1)的断开状态下，仅所述第一变速档(18)以传递扭矩的方式接通，并且在所述摩擦离合器(1)的闭合状态下，以传递扭矩的方式接入所述第二变速档(19)。
6.一种用于机动车(21)的电气化驱动系(20)，其至少具有以下部件：
-电驱动机(2)；
-至少一个消耗器(23、24)；和
-传动系(25)，用于在所述电驱动机(2)和所述至少一个消耗器(23、24)之间传递扭矩，
其中，所述传动系(25)包括根据权利要求1至4中任一项所述的摩擦离合器(1)或根据权利要求5所述的传动单元(16)。
7.一种机动车(21)，其具有根据权利要求6所述的电气化驱动系(20)和至少一个驱动轮(23、24)，其中，所述至少一个驱动轮(23、24)能够在一时间点上借助于电驱动机(2)被供以扭矩。
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