DE102014211719A1

DE102014211719A1 - Kupplungsscheibe und Reibungskupplungseinrichtung

Info

Publication number: DE102014211719A1
Application number: DE102014211719.4A
Authority: DE
Inventors: Uwe Weller; Steffen Lehmann; Hermann Langeneckert; Wendelin Albert; Alain Rusch
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2014-06-18
Filing date: 2014-06-18
Publication date: 2015-12-24
Also published as: WO2015192836A1; KR20170019452A; CN106461005B; CN106461005A; DE112015002872A5; EP3158221A1

Abstract

Kupplungsscheibe (102) für eine Reibungskupplungseinrichtung, insbesondere für einen Antriebsstrang eines brennkraftmaschinengetriebenen Fahrzeugs, die Kupplungsscheibe (102) aufweisend eine Scheibendrehachse, ein Eingangsteil (122), wenigstens ein Zwischenteil (118) und ein Ausgangsteil (116), wobei einerseits das Eingangsteil (122) und das wenigstens eine Zwischenteil (118) und andererseits das wenigstens eine Zwischenteil (118) und das Ausgangsteil (116) relativ zueinander begrenzt verdrehbar sind, und eine an dem Ausgangsteil (116) angeordnete Fliehkraftpendeleinrichtung (115), bei der die Kupplungsscheibe (102) eine Kennlinie mit einem unteren Lastbereich und einem oberen Lastbereich aufweist und in dem unteren Lastbereich eine erhöhte Federsteifigkeit wirksam ist, und Reibungskupplungseinrichtung, insbesondere für einen Antriebsstrang eines brennkraftmaschinengetriebenen Kraftfahrzeugs, die Reibungskupplungseinrichtung aufweisend eine Kupplungsdrehachse, ein Gehäuse, wenigstens eine Druckplatte, wenigstens eine zu einer Betätigung zwischen einer eingerückten Betätigungsstellung und einer ausgerückten Betätigungsstellung relativ zu der Druckplatte begrenzt axial verlagerbare Anpressplatte und wenigstens eine zur reibschlüssigen Leistungsübertragung zwischen der wenigstens einen Druckplatte und der wenigstens einen Anpressplatte einklemmbare derartige Kupplungsscheibe (102).

Description

Die Erfindung betrifft eine Kupplungsscheibe für eine Reibungskupplungseinrichtung, insbesondere für einen Antriebsstrang eines brennkraftmaschinengetriebenen Fahrzeugs, die Kupplungsscheibe aufweisend eine Scheibendrehachse, ein Eingangsteil, wenigstens ein Zwischenteil und ein Ausgangsteil, wobei einerseits das Eingangsteil und das wenigstens eine Zwischenteil und andererseits das wenigstens eine Zwischenteil und das Ausgangsteil relativ zueinander begrenzt verdrehbar sind, und eine an dem Ausgangsteil angeordnete Fliehkraftpendeleinrichtung. Außerdem betrifft die Erfindung eine Reibungskupplungseinrichtung, insbesondere für einen Antriebsstrang eines brennkraftmaschinengetriebenen Kraftfahrzeugs, die Reibungskupplungseinrichtung aufweisend eine Kupplungsdrehachse, ein Gehäuse, wenigstens eine Druckplatte und wenigstens eine zu einer Betätigung zwischen einer eingerückten Betätigungsstellung und einer ausgerückten Betätigungsstellung relativ zu der Druckplatte begrenzt axial verlagerbare Anpressplatte.
Aus der DE 10 2010 022 252 A1 ist eine Reibungskupplung bekannt mit einem eine Gegendruckplatte bildenden Schwungrad verbundenen Gehäuse sowie einer von einer Tellerfeder gegenüber der Gegendruckplatte unter Verspannung von Reibbelägen (einer) drehfest mit einer Getriebeeingangswelle eines Getriebes verbundenen Kupplungsscheibe verspannbaren, axial verlagerbar und drehfest mit dem Gehäuse verbundenen Anpressplatte, bei der radial außerhalb der Anpressplatte an dem Gehäuse über den Umfang verteilte Tragelemente zur Aufnahme von Pendelmassen eines Fliehkraftpendels vorgesehen sind.
Aus der DE 10 2009 042 831 A1 ist ein Antriebsstrang bekannt für ein Kraftfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine und einem Getriebe sowie einem zwischen Brennkraftmaschine und Getriebe angeordneten Kupplungsaggregat, bei dem in das Kupplungsaggregat ein Fliehkraftpendel integriert ist.
Aus der DE 10 2006 028 552 A1 ist eine Kupplungseinrichtung bekannt mit einer Kupplungsscheibe, die eine Kupplungsnabe umfasst, bei der eine Pendelmassenträgereinrichtung einer Fliehkraftpendeleinrichtung, die mehrere Pendelmassen umfasst, die an der Pendelmassenträgereinrichtung relativ zu dieser bewegbar angebracht sind, mit der Kupplungsscheibe gekoppelt ist. Die Pendelmassenträgereinrichtung ist drehfest mit der Kupplungsnabe verbunden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte Kupplungsscheibe baulich und/oder funktional zu verbessern. Insbesondere soll ein Fahrkomfort weiter verbessert werden. Insbesondere soll eine Dämpfung bzw. Tilgung von Drehschwingungen weiter verbessert werden. Insbesondere sollen die Vorteile einer Fliehkraftpendeleinrichtung nicht nur in einem Teillast- und einem Vollastbetrieb einer Brennkraftmaschine nutzbar sein, sondern auch in einem Leerlaufbetrieb und/oder einem Kriechbetrieb. Insbesondere soll in einem Kriechbetrieb eine Übertragung eines erhöhten Moments ohne Anschlagen von Kupplungsscheibenteilen ermöglicht werden. Insbesondere soll eine Resonanzdrehzahl unterhalb einer Leerlaufdrehzahl liegen. Außerdem soll eine Reibungskupplungseinrichtung mit einer derart verbesserten Kupplungsscheibe bereitgestellt werden.
Die Aufgabe wird gelöst mit einer Kupplungsscheibe für eine Reibungskupplungseinrichtung, insbesondere für einen Antriebsstrang eines brennkraftmaschinengetriebenen Fahrzeugs, die Kupplungsscheibe aufweisend eine Scheibendrehachse, ein Eingangsteil, wenigstens ein Zwischenteil und ein Ausgangsteil, wobei einerseits das Eingangsteil und das wenigstens eine Zwischenteil und andererseits das wenigstens eine Zwischenteil und das Ausgangsteil relativ zueinander begrenzt verdrehbar sind, und eine an dem Ausgangsteil angeordnete Fliehkraftpendeleinrichtung, bei der die Kupplungsscheibe eine Kennlinie mit einem unteren Lastbereich und einem oberen Lastbereich aufweist und in dem unteren Lastbereich eine erhöhte Federsteifigkeit wirksam ist.
Die Kupplungsscheibe kann zum Dämpfen und/oder Tilgen von Drehschwingungen dienen. Die Drehschwingungen können insbesondere von einer Brennkraftmaschine und/oder von einem Getriebe angeregt sein.
Die Bezeichnungen „Eingangsteil“, „Zwischenteil“ und „Ausgangsteil“ sind auf eine von einer Brennkraftmaschine ausgehende Leistungsflussrichtung bezogen. Eine von einer Brennkraftmaschine ausgehende Leistungsflussrichtung kann als Zugrichtung bezeichnet werden. Eine entgegengesetzte Leistungsflussrichtung kann als Schubrichtung bezeichnet werden.
Die Kupplungsscheibe kann eine Feder-Dämpfer-Einrichtung aufweisen. Die Feder-Dämpfer-Einrichtung kann eine Federeinrichtung aufweisen. Die Federeinrichtung kann wenigstens einen Energiespeicher aufweisen. Der wenigstens eine Energiespeicher kann eine Feder sein. Die wenigstens eine Feder kann eine Druckfeder sein. Die wenigstens eine Feder kann eine Schraubenfeder sein. Wenigstens eine Feder der Federeinrichtung kann zwischen dem Eingangsteil und dem wenigstens einen Zwischenteil wirksam sein. Wenigstens eine Feder der Federeinrichtung kann zwischen dem wenigstens einen Zwischenteil und dem Ausgangsteil wirksam sein. Die Feder-Dämpfer-Einrichtung kann wenigstens eine Reibeinrichtung aufweisen. Eine Reibeinrichtung kann zwischen dem Eingangsteil und dem Zwischenteil wirksam sein. Eine Reibeinrichtung kann zwischen dem Eingangsteil und dem Ausgangsteil wirksam sein.
Die Kupplungsscheibe kann einen Dämpferkäfig aufweisen. Das Eingangsteil kann den Dämpferkäfig aufweisen. Die Kupplungsscheibe kann einen Dämpfernabenflansch aufweisen. Die Kupplungsscheibe kann einen Vordämpfernabenflansch aufweisen. Die Kupplungsscheibe kann einen Hauptdämpfernabenflansch aufweisen. Das Zwischenteil kann den Dämpfernabenflansch aufweisen. Das Zwischenteil kann den Vordämpfernabenflansch aufweisen. Das Zwischenteil kann den Hauptdämpfernabenflansch aufweisen. Die Kupplungsscheibe kann ein Nabenteil aufweisen. Das Ausgangsteil kann das Nabenteil aufweisen.
Die Fliehkraftpendeleinrichtung kann zur weiteren Reduzierung von Drehschwingungen dienen. Die Fliehkraftpendeleinrichtung kann ein Pendelmasseträgerteil aufweisen. Das Pendelmasseträgerteil kann mit dem Ausgangsteil verbunden sein. Die Fliehkraftpendeleinrichtung kann wenigstens eine an dem Pendelmasseträgerteil angeordnete Pendelmasse aufweisen. Die wenigstens eine Pendelmasse kann relativ zu dem Pendelmasseträgerteil verlagerbar sein. Die wenigstens eine Pendelmasse kann unter Fliehkrafteinwirkung verlagerbar sein. Die wenigstens eine Pendelmasse kann entlang einer Pendelbahn zwischen einer ersten Endlage und einer zweiten Endlage verlagerbar sein. Die wenigstens eine Pendelmasse kann eine bogenartige Form aufweisen. Die wenigstens eine Pendelmasse kann mit dem Pendelmasseträgerteil bifilar verbunden sein. Die wenigstens eine Pendelmasse kann an dem Pendelmasseträgerteil mithilfe von Pendelrollen gelagert sein. Die wenigstens eine Pendelmasse kann Aufnahmen zur Aufnahme der Pendelrollen aufweisen. Das Pendelmasseträgerteil kann Aufnahmen zur Aufnahme der Pendelrollen aufweisen. Die Aufnahmen der wenigstens einen Pendelmasse und/oder des Pendelmasseträgerteils können jeweils eine nierenartige Form aufweisen. Die wenigstens eine Pendelmasse kann einteilig sein. Die wenigstens eine Pendelmasse kann mehrteilig, insbesondere zweiteilig, sein. Teile der wenigstens einen Pendelmasse können beidseits des Pendelmasseträgerteils angeordnet sein. Die Fliehkraftpendeleinrichtung kann mehrere, beispielsweise vier, Pendelmassen aufweisen.
Die Kennlinie kann in einem kartesischen Koordinatensystem darstellbar sein, in dem auf einer x-Achse ein Verdrehwinkel zwischen dem Eingangsteil und dem Ausgangsteil und auf einer y-Achse ein zwischen dem Eingangsteil und dem Ausgangsteil übertragenes Moment aufgetragen ist. Der untere Lastbereich kann dem Koordinatenursprung zugeordnet sein. Der obere Lastbereich kann ausgehend von dem Koordinatenursprung an den unteren Lastbereich anschließen. Die Kennlinie kann in dem unteren Lastbereich linear verlaufen. Die Kennlinie kann in dem unteren Lastbereich zweistufig linear mit unterschiedlichen Steigungen verlaufen. Die Kennlinie kann in dem oberen Lastbereich linear verlaufen. Die Kennlinie kann in dem oberen Lastbereich eine größere Steigung als in dem unteren Lastbereich aufweisen. Die Kennlinie kann zwischen dem unteren Lastbereich und dem oberen Lastbereich einen Knick aufweisen.
In dem unteren Lastbereich kann eine Federsteifigkeit von ca. 1–5Nm/°, insbesondere von ca. 1,5–3Nm/°, wirksam sein. Ein Übergang zwischen dem unteren Lastbereich und dem oberen Lastbereich kann oberhalb eines erhöhten Kriechmoments liegen. Ein Übergang zwischen dem unteren Lastbereich und dem oberen Lastbereich kann oberhalb eines Kriechmoments M_k von 10Nm, insbesondere oberhalb eines Kriechmoments M_k von 15Nm, insbesondere im Bereich 20–40Nm, insbesondere im Bereich 25–35Nm, liegen. Ein Kriechmoment kann ein Moment sein, bei dem ein Fahrzeug langsam fährt, insbesondere in Schrittgeschwindigkeit, insbesondere mit einer Geschwindigkeit unter 5 km/h, insbesondere mit einer Geschwindigkeit unter 3,6 km/h. In dem oberen Lastbereich kann eine reduzierte Dämpfungskonstante wirksam sein. Die reduzierte Dämpfungskonstante kann etwa halb so groß oder noch geringer als die Dämpfungskonstante einer sonst üblichen Ausführung sein.
Die Kennlinie kann in dem unteren Lastbereich einstufig verlaufen. Die eine Stufe kann in einem Leerlaufbetrieb und in einem Kriechbetrieb wirksam sein. Die Kennlinie kann in dem unteren Lastbereich zweistufig verlaufen. Eine Stufe kann in einem Leerlaufbetrieb und die andere Stufe kann in einem Kriechbetrieb wirksam sein.
Die Reibungskupplungseinrichtung kann zur Anordnung in einem Antriebsstrang eines brennkraftmaschinengetriebenen Fahrzeugs dienen. Es können in Leerlaufbetrieb, ein Kriechbetrieb, ein Teillastbetrieb und/oder ein Vollastbetrieb ermöglicht sein. Es kann ein Schubbetrieb ermöglicht sein. In dem Leerlaufbetrieb können eine Brennkraftmaschine in Betrieb und ein Antriebsstrang geöffnet sein. Zum Öffnen des Antriebsstrangs kann die Reibungskupplungseinrichtung geöffnet und/oder ein Getriebe in eine Neutralposition geschaltet sein. In einem Kriechbetrieb kann ein Fahrzeug langsam fahren, insbesondere in Schrittgeschwindigkeit, insbesondere mit einer Geschwindigkeit unter 5 km/h, insbesondere mit einer Geschwindigkeit unter 3,6 km/h. In einem Volllastbetrieb kann eine Brennkraftmaschine bei gegebener Drehzahl das maximal mögliche Drehmoment bereitstellen. In einem Volllastbetrieb kann eine Brennkraftmaschine durch Drosselung einer Energiezufuhr ein geringeres Drehmoment bereitstellen.
Ein Betrieb der Kupplungsscheibe kann in dem Leerlaufbetrieb und/oder in dem Kriechbetrieb in dem unteren Lastbereich der Kennlinie erfolgen. Ein Betrieb der Kupplungsscheibe kann in dem Leerlaufbetrieb und/oder in dem Kriechbetrieb in gesonderten Stufen des unteren Lastbereichs der Kennlinie erfolgen. Ein Betrieb der Kupplungsscheibe kann in dem Leerlaufbetrieb und/oder in dem Kriechbetrieb in einer gemeinsamen Stufe des unteren Lastbereichs der Kennlinie erfolgen. Ein Betrieb der Kupplungsscheibe kann in dem Teillastbetrieb und/oder in dem Vollastbetrieb in dem oberen Lastbereich der Kennlinie erfolgen.
Außerdem wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe gelöst mit einer Reibungskupplungseinrichtung, insbesondere für einen Antriebsstrang eines brennkraftmaschinengetriebenen Kraftfahrzeugs, die Reibungskupplungseinrichtung aufweisend eine Kupplungsdrehachse, ein Gehäuse, wenigstens eine Druckplatte und wenigstens eine zu einer Betätigung zwischen einer eingerückten Betätigungsstellung und einer ausgerückten Betätigungsstellung relativ zu der Druckplatte begrenzt axial verlagerbare Anpressplatte, wobei die Reibungskupplungseinrichtung wenigstens eine zur reibschlüssigen Leistungsübertragung zwischen der wenigstens einen Druckplatte und der wenigstens einen Anpressplatte einklemmbare derartige Kupplungsscheibe aufweist.
Die Reibungskupplungseinrichtung kann zur Beaufschlagung der wenigstens einen Anpressplatte eine Federeinrichtung aufweisen. Die Federeinrichtung kann wenigstens eine Tellerfeder aufweisen. Die Federeinrichtung kann wenigstens eine Blattfeder aufweisen.
Der Antriebsstrang kann eine Brennkraftmaschine aufweisen. Die Brennkraftmaschine kann eine Ausgangswelle aufweisen. Der Antriebsstrang kann einen Drehschwingungsdämpfer aufweisen. Der Antriebsstrang kann ein Getriebe aufweisen. Das Getriebe kann wenigstens eine Eingangswelle aufweisen. Der Antriebsstrang kann wenigstens ein antreibbares Rad aufweisen. Die Reibungskupplungseinrichtung kann in dem Antriebsstrang anordenbar sein. Die Reibungskupplungseinrichtung kann zwischen der Brennkraftmaschine und dem Getriebe anordenbar sein. Die Reibungskupplungseinrichtung kann zwischen dem Drehschwingungsdämpfer und dem Getriebe anordenbar sein.
Die Reibungskupplungseinrichtung kann ein Kupplungseingangsteil aufweisen. Die Reibungskupplungseinrichtung kann wenigstens ein Kupplungsausgangsteil aufweisen. Die Reibungskupplungseinrichtung kann ein Gehäuse aufweisen. Das Gehäuse kann auch als Deckel bezeichnet werden. Das Kupplungseingangsteil kann mithilfe der Ausgangswelle der Brennkraftmaschine antreibbar sein. Mithilfe des wenigstens einen Kupplungsausgangsteils kann die wenigstens eine Eingangswelle des Getriebes antreibbar sein. Die Bezeichnungen „Kupplungseingangsteil“ und „Kupplungsausgangsteil“ sind auf eine von der Brennkraftmaschine ausgehende Leistungsflussrichtung bezogen.
Die Reibungskupplungseinrichtung kann wenigstens eine Einscheibenkupplung aufweisen. Die Reibungskupplungseinrichtung kann wenigstens eine Mehrscheibenkupplung aufweisen. Die Reibungskupplungseinrichtung kann wenigstens eine selbsttätig öffnende Kupplung aufweisen. Die Reibungskupplungseinrichtung kann wenigstens eine selbsttätig schließende Kupplung aufweisen. Die Reibungskupplungseinrichtung kann wenigstens eine gedrückte Kupplung aufweisen. Die Reibungskupplungseinrichtung kann wenigstens eine gezogene Kupplung aufweisen. Die Reibungskupplungseinrichtung kann mithilfe eines Kupplungspedals betätigbar sein. Die Reibungskupplungseinrichtung kann automatisiert betätigbar sein.
Die Reibungskupplungseinrichtung kann ausgehend von einer vollständig ausgerückten Betätigungsstellung, in der zwischen dem Kupplungseingangsteil und dem wenigstens einen Kupplungsausgangsteil im Wesentlichen keine Leistungsübertragung erfolgt, bis hin zu einer vollständig eingerückten Betätigungsstellung, in der zwischen dem Kupplungseingangsteil und dem wenigstens einen Kupplungsausgangsteil im Wesentlichen eine vollständige Leistungsübertragung erfolgt, betätigungsabhängig eine zunehmende mechanische Leistungsübertragung ermöglichen, wobei eine Leistungsübertragung zwischen dem Kupplungseingangsteil und dem wenigstens einen Kupplungsausgangsteil reibschlüssig erfolgt. Umgekehrt kann ausgehend von einer vollständig eingerückten Betätigungsstellung, in der zwischen dem Kupplungseingangsteil und dem wenigstens einen Kupplungsausgangsteil im Wesentlichen eine vollständige Leistungsübertragung erfolgt, bis hin zu einer vollständig ausgerückten Betätigungsstellung, in der zwischen dem Kupplungseingangsteil und dem wenigstens einen Kupplungsausgangsteil im Wesentlichen keine Leistungsübertragung erfolgt, betätigungsabhängig eine abnehmende mechanische Leistungsübertragung ermöglicht sein. Eine vollständig eingerückte Betätigungsstellung kann eine geschlossene Betätigungsstellung sein. Eine vollständig ausgerückte Betätigungsstellung kann eine offene Betätigungsstellung sein.
Die Reibungskupplungseinrichtung kann dazu dienen, ein Anfahren sowie einen Wechsel einer Getriebeübersetzung zu ermöglichen. Mithilfe der Reibungskupplungseinrichtung können das Kupplungseingangsteil einerseits und ein erstes Kupplungsausgangsteil und/oder ein zweites Kupplungsausgangsteil andererseits miteinander verbunden oder voneinander getrennt werden. Zudem kann ein Leistungsfluss vom Kupplungseingangsteil in übergehendem Wechsel von dem ersten Kupplungsausgangsteil auf das zweite Kupplungsausgangsteil und umgekehrt verlagerbar sein.
Die wenigstens eine Druckplatte und das Gehäuse können miteinander fest verbunden sein. Die wenigstens eine Druckplatte und das Gehäuse können miteinander drehfest und axial fest verbunden sein. Die wenigstens eine Anpressplatte und das Gehäuse können miteinander drehfest verbunden sein. Die wenigstens eine Anpressplatte kann mit dem Gehäuse begrenzt axial verlagerbar verbunden sein. Das Kupplungseingangsteil der Reibungskupplungseinrichtung kann das Gehäuse, die wenigstens eine Druckplatte und die wenigstens eine Anpressplatte aufweisen. Das wenigstens eine Kupplungsausgangsteil der Reibungskupplungseinrichtung kann die wenigstens eine Kupplungsscheibe aufweisen.
Zusammenfassend und mit anderen Worten dargestellt ergibt sich somit durch die Erfindung unter anderem eine Torsionskennlinie einer Kupplungsscheibe mit Fliehkraftpendel. Die Kupplungsscheibe mit Fliehkraftpendel kann eine im Vergleich zum Stand der Technik spezielle Torsionsdämpferkennlinie aufweisen mit einer gegenüber einer konventionellen Auslegung deutlich reduzierten Reibungsdämpfung in einer Vollaststufe, einem hohen Übergangsmoment einer Kriechstufe zu einer Vollaststufe (min. 15 Nm, idealerweise 25-35Nm), einer höheren Federsteifigkeit in der Kriechstufe (min. 1Nm/°, idealerweise 1,5–3 Nm/°) und/oder einer optional einstufigen Leerlauf und Kriechstufe als gemeinsamer Bereich oder einer optional zweistufigen Leerlauf und Kriechstufe als getrennter Bereich.
Mit „kann“ sind insbesondere optionale Merkmale der Erfindung bezeichnet. Demzufolge gibt es jeweils ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, das das jeweilige Merkmal oder die jeweiligen Merkmale aufweist.
Mit der Erfindung ist ein Fahrkomfort weiter verbessert. Eine Dämpfung bzw. Tilgung von Drehschwingungen ist weiter verbessert. Die Vorteile einer Fliehkraftpendeleinrichtung sind nicht nur in einem Teillast- und einem Vollastbetrieb einer Brennkraftmaschine nutzbar, sondern auch in einem Leerlaufbetrieb und/oder einem Kriechbetrieb. In einem Kriechbetrieb ist eine Übertragung eines erhöhten Moments ohne Anschlagen von Kupplungsscheibenteilen ermöglicht. Eine Resonanzdrehzahl kann unterhalb einer Leerlaufdrehzahl liegen.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf Figuren näher beschrieben. Aus dieser Beschreibung ergeben sich weitere Merkmale und Vorteile. Konkrete Merkmale dieser Ausführungsbeispiele können allgemeine Merkmale der Erfindung darstellen. Mit anderen Merkmalen verbundene Merkmale dieser Ausführungsbeispiele können auch einzelne Merkmale der Erfindung darstellen.
Es zeigen schematisch und beispielhaft:
1 einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs,
2 eine Kupplungsscheibe eines Antriebsstrangs,
3 eine Kennlinie einer Kupplungsscheibe,
4 einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs,
5 eine Kupplungsscheibe eines Antriebsstrangs,
6 eine Kennlinie einer Kupplungsscheibe,
7 ein Diagramm zu einem Drehschwingungsverlauf in einem Antriebsstrang in einem Leerlaufbetrieb und
8 ein Diagramm zu einem Drehschwingungsverlauf in einem Antriebsstrang in einem Leerlaufbetrieb und
9 ein Diagramm zu einem Drehschwingungsverlauf in einem Antriebsstrang in einem Kriechbetrieb.
10 ein Diagramm zu einem Drehschwingungsverlauf in einem Antriebsstrang in einem Kriechbetrieb.
1 zeigt einen Antriebsstrang 100 eines Fahrzeugs. 2 zeigt eine Kupplungsscheibe 102 des Antriebsstrangs 100. 3 zeigt eine Kennlinie 104 der Kupplungsscheibe 102.
Der Antriebsstrang 100 weist eine Brennkraftmaschine und ein Schwungrad auf. Die Brennkraftmaschine und das Schwungrad weisen zusammen ein Massenträgheitsmoment 106 auf. Der Antriebsstrang 100 weist eine Reibungskupplung mit der Kupplungsscheibe 102 auf. Die Kupplungsscheibe 102 weist eine Torsionssteifigkeit 108 auf. Der Antriebsstrang 100 weist ein Getriebe auf. Das Getriebe weist eine Getriebeeingangswelle auf. Die Getriebeeingangswelle weist eine Torsionssteifigkeit 109 auf. Das Getriebe weist ein Massenträgheitsmoment 110 auf. Der Antriebsstrang 100 weist antreibbare Fahrzeugräder auf. Der Antriebsstrangabschnitt zwischen dem Getriebe und den Fahrzeugrädern weist eine Torsionssteifigkeit 112 auf. Das Fahrzeug weist ein Massenträgheitsmoment 114 auf. An der Kupplungsscheibe 102 ist eine Fliehkraftpendeleinrichtung 115 angeordnet. Die Fliehkraftpendeleinrichtung 115 erhöht das Massenträgheitsmoment des Getriebes leicht. Die Fliehkraftpendeleinrichtung 115 wirkt sowohl in einem Volllastbetrieb und in einem Teillastbetrieb als auch in einem Kriechbetrieb und in einem Leerlaufbetrieb.
Die Kupplungsscheibe 102 weist ein Ausgangsteil 116 auf. Die Kupplungsscheibe 102 weist ein Zwischenteil 118 auf. Die Kupplungsscheibe 102 weist ein Eingangsteil 122 auf. Das Ausgangsteil 116 ist relativ zu dem Zwischenteil 118 verdrehbar. Ein Verdrehwinkel zwischen dem Ausgangsteil 116 und dem Zwischenteil 118 ist mit α₁ bezeichnet. Das Zwischenteil 118 ist relativ zu dem Eingangsteil 122 verdrehbar. Ein Verdrehwinkel zwischen dem Zwischenteil 118 und dem Eingangsteil 122 ist mit α₂ bezeichnet. Zwischen dem Ausgangsteil 116 und Zwischenteil 118 ist eine Federeinrichtung 130 mit einer ersten Federsteifigkeit c₁ wirksam. Zwischen dem Zwischenteil 118 und dem Eingangsteil 122 ist eine Federeinrichtung 132 mit einer zweiten Federsteifigkeit c₂ wirksam. Zwischen dem Ausgangsteil 116 und dem Eingangsteil 122 ist eine erste Reibeinrichtung 136 wirksam. Zwischen dem Zwischenteil 118 und dem Eingangsteil 122 ist eine zweite Reibeinrichtung 138 wirksam. Die Fliehkraftpendeleinrichtung 115 ist an dem Ausgangsteil 116 angeordnet. Der Abschnitt 142 bildet einen Hauptdämpfer der Kupplungsscheibe 102. Der Abschnitt 144 bildet einen Vordämpfer der Kupplungsscheibe 102.
Die Kennlinie 104 ist in einem kartesischen Koordinatensystem dargestellt. Das Koordinatensystem weist eine x-Achse und eine y-Achse auf. Auf der x-Achse ist ein Verdrehwinkel α zwischen dem Eingangsteil 122 und dem Ausgangsteil 116 aufgetragen. Auf der y-Achse ist ein zwischen dem Eingangsteil 122 und dem Ausgangsteil 116 übertragenes Moment M aufgetragen.
Die Kennlinie 104 verläuft ausgehend von dem Koordinatenursprung bis zu dem Verdrehwinkel α₁ entsprechend der ersten Federsteifigkeit c₁ der Federeinrichtung 130 und der durch die erste Reibeinrichtung 136 bewirkten Dämpfung linear ansteigend. Dieser Kennlinienbereich ist in einem Leerlaufbetrieb und in einem Kriechbetrieb wirksam.
Ausgehend von dem Verdrehwinkel α₁ verläuft die Kennlinie 104 bis zu dem Verdrehwinkel (α₁ + α₂) entsprechend der zweiten Federsteifigkeit c₂ der Federeinrichtung 132 sowie der durch die erste Reibeinrichtung 136 bewirkten Dämpfung und der durch die zweite Reibeinrichtung 138 bewirkten Dämpfung linear ansteigend mit einer größeren Steigung. Dieser Kennlinienbereich ist in einem Teillastbetrieb und in einem Volllastbetrieb wirksam.
Die Federeinrichtung 130 weist bezogen auf eine sonst übliche Auslegung eine erhöhte erste Federsteifigkeit c₁ auf. Beispielsweise weist die Federeinrichtung 130 eine erste Federsteifigkeit c₁ zwischen 1,5 und 3 Nm/° auf. Die Federeinrichtung 130 ist sowohl in einem Leerlaufbetrieb als auch in einem Kriechbetrieb wirksam. Damit ist ein erhöhtes Kriechmoment M_k ermöglicht. Beispielsweise beträgt das Kriechmoment M_k bei einem Verdrehwinkel α₁ mindestens 15Nm, insbesondere 25–35Nm, sodass auch kleinen Steigungen eine gute Schwingungsisolation erreicht wird. Da die Fliehkraftpendeleinrichtung 115 insbesondere in einem Volllastbetrieb eine auftretende Getrieberesonanz gegenphasig tilgt, ist eine deutliche Reduzierung der durch die zweite Reibeinrichtung 138 bewirkten Dämpfung sowie der durch die zweite Reibeinrichtung 138 bewirkten Hysterese ermöglicht. Eine sonst übliche Kennlinie 146 ist in 3 gestrichelt dargestellt.
4 zeigt einen Antriebsstrang 200 eines Fahrzeugs. 5 zeigt eine Kupplungsscheibe 202 des Antriebsstrangs 200. 6 zeigt eine Kennlinie 204 der Kupplungsscheibe 202.
Der Antriebsstrang 200 weist eine Brennkraftmaschine und ein Schwungrad auf. Die Brennkraftmaschine und das Schwungrad weisen zusammen ein Massenträgheitsmoment 206 auf. Der Antriebsstrang 200 weist eine Reibungskupplung mit der Kupplungsscheibe 202 auf. Die Kupplungsscheibe 202 weist eine Torsionssteifigkeit 208 auf. Der Antriebsstrang 200 weist ein Getriebe auf. Das Getriebe weist eine Getriebeeingangswelle auf. Die Getriebeeingangswelle weist eine Torsionssteifigkeit 209 auf. Das Getriebe weist eine Massenträgheitsmoment 210 auf. Der Antriebsstrang 200 weist antreibbare Fahrzeugräder auf. Der Antriebsstrangabschnitt zwischen dem Getriebe und den Fahrzeugrädern weist eine Torsionssteifigkeit 212 auf. Das Fahrzeug weist ein Massenträgheitsmoment 214 auf. An der Kupplungsscheibe 202 ist eine Fliehkraftpendeleinrichtung 215 angeordnet. Die Fliehkraftpendeleinrichtung 215 erhöht das Massenträgheitsmoment des Getriebes leicht. Die Fliehkraftpendeleinrichtung 215 wirkt sowohl in einem Volllastbetrieb und in einem Teillastbetrieb als auch in einem Kriechbetrieb und in einem Leerlaufbetrieb.
Die Kupplungsscheibe 202 weist ein Ausgangsteil 216 auf. Die Kupplungsscheibe 202 weist ein erstes Zwischenteil 218 auf. Die Kupplungsscheibe 202 weist ein zweites Zwischenteil 220 auf. Die Kupplungsscheibe 202 weist ein Eingangsteil 222 auf. Das Ausgangsteil 216 ist relativ zu dem ersten Zwischenteil 218 verdrehbar. Ein Verdrehwinkel zwischen dem Ausgangsteil 216 und dem ersten Zwischenteil 218 ist mit α₁ bezeichnet. Das Ausgangsteil 216 ist relativ zu dem zweiten Zwischenteil 220 verdrehbar. Ein Verdrehwinkel zwischen dem Ausgangsteil 216 und dem zweiten Zwischenteil 220 ist mit α₂ bezeichnet. Das zweite Zwischenteil 220 ist relativ zu dem Eingangsteil 222 verdrehbar. Ein Verdrehwinkel zwischen dem zweiten Zwischenteil 220 und dem Eingangsteil 222 ist mit α₃ bezeichnet. Zwischen dem Ausgangsteil 216 und dem zweiten Zwischenteil 220 ist eine Federeinrichtung 230 mit einer ersten Federsteifigkeit c₁ wirksam. Zwischen dem ersten Zwischenteil 218 und dem zweiten Zwischenteil 220 ist eine Federeinrichtung 232 mit einer zweiten Federsteifigkeit c₂ wirksam. Zwischen dem zweiten Zwischenteil 220 und dem Eingangsteil 222 ist eine Federeinrichtung 234 mit einer dritten Federsteifigkeit c₃ wirksam. Zwischen dem Ausgangsteil 216 und dem Eingangsteil 222 ist eine erste Reibeinrichtung 236 wirksam. Zwischen dem zweiten Zwischenteil 220 und dem Eingangsteil 222 ist eine zweite Reibeinrichtung 238 wirksam. Der Abschnitt 242 bildet einen Hauptdämpfer der Kupplungsscheibe 202. Der Abschnitt 244 bildet einen Vordämpfer der Kupplungsscheibe 202.
Die Kennlinie 204 ist in einem kartesischen Koordinatensystem dargestellt. Das Koordinatensystem weist eine x-Achse und eine y-Achse auf. Auf der x-Achse ist ein Verdrehwinkel α zwischen dem Eingangsteil 222 und dem Ausgangsteil 216 aufgetragen. Auf der y-Achse ist ein zwischen dem Eingangsteil 222 und dem Ausgangsteil 216 übertragenes Moment M aufgetragen.
Die Kennlinie 204 verläuft ausgehend von dem Koordinatenursprung bis zu dem Verdrehwinkel α₁ entsprechend der ersten Federsteifigkeit c₁ der Federeinrichtung 230 und der durch die erste Reibeinrichtung 236 bewirkten Dämpfung linear ansteigend. Dieser Kennlinienbereich ist in einem Leerlaufbetrieb wirksam.
Ausgehend von dem Verdrehwinkel α₁ verläuft die Kennlinie 204 bis zu dem Verdrehwinkel α₂ entsprechend der ersten Federsteifigkeit c₁ der Federeinrichtung 230 und der zweiten Federsteifigkeit c₂ der Federeinrichtung 232 sowie der durch die erste Reibeinrichtung 236 bewirkten Dämpfung linear ansteigend mit einer größeren Steigung. Dieser Kennlinienbereich ist in einem Kriechbetrieb wirksam.
Ausgehend von dem Verdrehwinkel α₂ verläuft die Kennlinie 204 bis zu dem Verdrehwinkel (α₂ + α₃) entsprechend der dritten Federsteifigkeit c₃ der Federeinrichtung 234 sowie der durch die erste Reibeinrichtung 236 bewirkten Dämpfung und der durch die zweite Reibeinrichtung 238 bewirkten Dämpfung linear ansteigend mit einer noch größeren Steigung. Dieser Kennlinienbereich ist in einem Teillastbetrieb und in einem Volllastbetrieb wirksam.
Eine sonst übliche Kennlinie 246 ist in 6 gestrichelt dargestellt. Der in dem Leerlaufbetrieb bis α₁ wirksame Bereich der Kennlinie 204 entspricht dem Verlauf der Kennlinie 246. Der in dem Kriechbetrieb zwischen α₁ und α₂ wirksame Bereich der Kennlinie 204 weist jedoch gegenüber der Kennlinie 246 eine erhöhte Steigung auf. Diese Ausführung ist insbesondere bei geringen Getriebemassen vorteilhaft.
Die Federeinrichtungen 230, 232 weisen bezogen auf eine sonst übliche Auslegung eine erhöhte Federsteifigkeit c₁ + c₂ auf. Beispielsweise weisen die Federeinrichtungen 230, 232 eine Federsteifigkeit c₁ + c₂ zwischen 1,5 und 3 Nm/° auf. Die Federeinrichtungen 230, 232 sind in einem Kriechbetrieb wirksam. Damit ist ein erhöhtes Kriechmoment M_k ermöglicht. Beispielsweise beträgt das Kriechmoment M_k bei einem Verdrehwinkel α₂ mindestens 15Nm, insbesondere 25–35Nm, sodass auch bei kleinen Steigungen eine gute Schwingungsisolation erreicht wird. Da die Fliehkraftpendeleinrichtung 115 insbesondere in einem Volllastbetrieb eine auftretende Getrieberesonanz gegenphasig tilgt, ist eine deutliche Reduzierung der durch die zweite Reibeinrichtung 238 bewirkten Dämpfung sowie der durch die zweite Reibeinrichtung 238 bewirkten Hysterese ermöglicht.
7 und 8 zeigen Diagramme 300, 302 zu einem Drehschwingungsverlauf in einem Antriebsstrang, in einem Leerlaufbetrieb. In dem in 7 gezeigten Diagramm 300 ist für einen Antriebsstrang gemäß dem Stand der Technik eine Winkelbeschleunigung einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine in einem zeitlichen Verlauf 304 und eine Winkelbeschleunigung einer Getriebewelle in einem zeitlichen Verlauf 306 dargestellt. In dem in 8 gezeigten Diagramm 302 ist für einen Antriebsstrang mit einer erfindungsgemäßen Kupplungsscheibe mit einer Fliehkraftpendeleinrichtung, wie Antriebsstrang 100 gemäß 1–3 oder Antriebsstrang 200 gemäß 4–6, eine Winkelbeschleunigung einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine in einem zeitlichen Verlauf 308 und eine Winkelbeschleunigung einer Getriebewelle in einem zeitlichen Verlauf 310 dargestellt. Ersichtlich ist, dass mit einer erfindungsgemäßen Kupplungsscheibe, wie Kupplungsscheibe 102 gemäß 1–3 oder Kupplungsscheibe 202 gemäß 4–6, auch mit erhöhten Federsteifigkeiten in einem Leerlaufbetrieb eine deutlich verbesserte Isolation erreicht wird.
9 und 10 zeigen Diagramme 400, 402 zu einem Drehschwingungsverlauf in einem Antriebsstrang, in einem Kriechbetrieb. In dem in 9 gezeigten Diagramm 400 ist für einen Antriebsstrang gemäß dem Stand der Technik eine Winkelbeschleunigung einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine in einem zeitlichen Verlauf 404 und eine Winkelbeschleunigung einer Getriebewelle in einem zeitlichen Verlauf 406 dargestellt. In dem in 10 gezeigten Diagramm 402 ist für einen Antriebsstrang mit einer erfindungsgemäßen Kupplungsscheibe mit einer Fliehkraftpendeleinrichtung, wie Antriebsstrang 100 gemäß 1–3 oder Antriebsstrang 200 gemäß 4–6, eine Winkelbeschleunigung einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine in einem zeitlichen Verlauf 408 und eine Winkelbeschleunigung einer Getriebewelle in einem zeitlichen Verlauf 410 dargestellt. Ersichtlich ist, dass mit einer erfindungsgemäßen Kupplungsscheibe, wie Kupplungsscheibe 102 gemäß 1–3 oder Kupplungsscheibe 202 gemäß 4–6, auch mit erhöhten Federsteifigkeiten in einem Kriechbetrieb eine deutlich verbesserte Isolation erreicht wird.
Bezugszeichenliste

100: Antriebsstrang
102: Kupplungsscheibe
104: Kennlinie
106: Massenträgheitsmoment
108: Torsionssteifigkeit
109: Torsionssteifigkeit
110: Massenträgheitsmoment
112: Torsionssteifigkeit
114: Massenträgheitsmoment
115: Fliehkraftpendeleinrichtung
116: Ausgangsteil
118: Zwischenteil
122: Eingangsteil
130: Federeinrichtung
132: Federeinrichtung
136: Reibeinrichtung
138: Reibeinrichtung
142: Abschnitt
144: Abschnitt
146: Kennlinie
200: Antriebsstrang
202: Kupplungsscheibe
204: Kennlinie
206: Massenträgheitsmoment
208: Torsionssteifigkeit
209: Torsionssteifigkeit
210: Massenträgheitsmoment
212: Torsionssteifigkeit
214: Massenträgheitsmoment
215: Fliehkraftpendeleinrichtung
216: Ausgangsteil
218: erstes Zwischenteil
220: zweites Zwischenteil
222: Eingangsteil
230: Federeinrichtung
232: Federeinrichtung
234: Federeinrichtung
236: Reibeinrichtung
238: Reibeinrichtung
242: Abschnitt
244: Abschnitt
246: Kennlinie
300: Diagramm
302: Diagramm
304: Verlauf
306: Verlauf
308: Verlauf
310: Verlauf
400: Diagramm
402: Diagramm
404: Verlauf
406: Verlauf
408: Verlauf
410: Verlauf

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102010022252 A1 [0002]
DE 102009042831 A1 [0003]
DE 102006028552 A1 [0004]

Claims

Kupplungsscheibe (102, 202) für eine Reibungskupplungseinrichtung, insbesondere für einen Antriebsstrang (100, 200) eines brennkraftmaschinengetriebenen Fahrzeugs, die Kupplungsscheibe (102, 202) aufweisend eine Scheibendrehachse, ein Eingangsteil (122, 222), wenigstens ein Zwischenteil (118, 218, 220) und ein Ausgangsteil (116, 216), wobei einerseits das Eingangsteil (122, 222) und das wenigstens eine Zwischenteil (118, 218, 220) und andererseits das wenigstens eine Zwischenteil (118, 218, 220) und das Ausgangsteil (116, 216) relativ zueinander begrenzt verdrehbar sind, und eine an dem Ausgangsteil (116, 216) angeordnete Fliehkraftpendeleinrichtung (115, 215), dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsscheibe (102, 202) eine Kennlinie (104, 204) mit einem unteren Lastbereich und einem oberen Lastbereich aufweist und in dem unteren Lastbereich eine erhöhte Federsteifigkeit wirksam ist.
Kupplungsscheibe (102, 202) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Übergang zwischen dem unteren Lastbereich und dem oberen Lastbereich oberhalb eines erhöhten Kriechmoments von mindestens 15Nm, insbesondere im Bereich 20–40Nm, liegt.
Kupplungsscheibe (102, 202) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem oberen Lastbereich eine reduzierte Dämpfungskonstante wirksam ist, die etwa halb so groß oder noch geringer als die Dämpfungskonstante einer sonst üblichen Ausführung ist.
Kupplungsscheibe (102) nach wenigstens einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kennlinie (104) in dem unteren Lastbereich einstufig verläuft.
Kupplungsscheibe (202) nach wenigstens einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kennlinie (204) in dem unteren Lastbereich zweistufig verläuft.
Kupplungsscheibe (102, 202) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibungskupplungseinrichtung zur Anordnung in einem Antriebsstrang (100, 200) eines brennkraftmaschinengetriebenen Fahrzeugs dient, wobei ein Leerlaufbetrieb, ein Kriechbetrieb, ein Teillastbetrieb und ein Vollastbetrieb ermöglicht sind, und ein Betrieb der Kupplungsscheibe (102, 202) in dem Leerlaufbetrieb und/oder in dem Kriechbetrieb in dem unteren Lastbereich der Kennlinie (104, 204) erfolgt.
Kupplungsscheibe (102, 202) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Betrieb der Kupplungsscheibe (102, 202) in dem Leerlaufbetrieb und/oder in dem Kriechbetrieb in gesonderten Stufen des unteren Lastbereichs der Kennlinie (104, 204) erfolgt.
Kupplungsscheibe (102, 202) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Betrieb der Kupplungsscheibe (102, 202) in dem Leerlaufbetrieb und/oder in dem Kriechbetrieb in einer gemeinsamen Stufe des unteren Lastbereichs der Kennlinie (104, 204) erfolgt.
Kupplungsscheibe (102, 202) nach wenigstens einem der Ansprüche 6–8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Betrieb der Kupplungsscheibe (102, 202) in dem Teillastbetrieb und/oder in dem Vollastbetrieb in dem oberen Lastbereich der Kennlinie (104, 204) erfolgt.
Reibungskupplungseinrichtung, insbesondere für einen Antriebsstrang eines brennkraftmaschinengetriebenen Kraftfahrzeugs, die Reibungskupplungseinrichtung aufweisend eine Kupplungsdrehachse, ein Gehäuse, wenigstens eine Druckplatte und wenigstens eine zu einer Betätigung zwischen einer eingerückten Betätigungsstellung und einer ausgerückten Betätigungsstellung relativ zu der Druckplatte begrenzt axial verlagerbare Anpressplatte, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibungskupplungseinrichtung wenigstens eine zur reibschlüssigen Leistungsübertragung zwischen der wenigstens einen Druckplatte und der wenigstens einen Anpressplatte einklemmbare Kupplungsscheibe (102, 202) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist.