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Die Erfindung betrifft eine Reibkupplung mit einer Rotationsachse zum lösbaren Verbinden einer Abtriebswelle mit einem Verbraucher, und einen Antriebsstrang, bevorzugt für ein Kraftfahrzeug.
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Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Konfigurationen von Reibkupplungen bekannt, mittels derer ein Drehmoment lösbar zwischen einer Abtriebswelle und einem Verbraucher, bevorzugt in einem Kraftfahrzeug, übertragbar ist. Beispielsweise ist eine Konfiguration unter dem Namen FlexCompact bekannt, bei welcher die Gegenplatte axial zwischen einer Anpressplatte und einem Kupplungsdeckel angeordnet ist. Der Kupplungsdeckel ist hierbei axial verschiebbar und über eine Betätigungsfeder gegen die Gegenplatte verspannt. Die Anpressplatte ist mittels einer Zugkraft ausgehend von der Betätigungsfeder über den Kupplungsdeckel gegen eine zwischen der Anpressplatte und der Gegenplatte angeordnete Reibscheibe anpressbar. Die Anpressplatte, Gegenplatte und die dazwischen angeordneten Reibscheibe bilden so ein Reibpaket, mittels welchem ein Drehmoment übertragbar ist. Infolge einer auf die Anpressplatte einwirkenden Anpresskraft ergibt sich eine Reibkraft. Über die zwischen der Gegenplatte und der Reibscheibe sowie zwischen der Anpressplatte und der Reibscheibe gebildeten Reibflächen ergibt sich multipliziert mit dem mittleren Radius der Reibflächen ein übertragbares Drehmoment. Der Aufbau dieser Reibkupplung ist besonders kompakt.
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Bei der FlexCompact weist die Gegenplatte zumindest einen (ersten) Flansch auf, welcher die axiale Erstreckung der Anpressplatte und der Reibscheibe axial überbrückt. Der zumindest eine (erste) Flansch ist mit einer Massescheibe, welche bevorzugt von einer sogenannten Flexplatte beziehungsweise einem Einmassenschwungrad gebildet ist, rotatorisch fixiert und axial fixiert verbunden. Besonders bevorzugt bildet die Gegenplatte eine Mehrzahl von radialen ersten Flanschen und die Anpressplatte eine Mehrzahl von radialen zweiten Flanschen aus, welche in Umfangsrichtung miteinander in Eingriff stehen, sodass ein Drehmoment mittels dieser Flansche von der Gegenplatte auf die Anpressplatte und umgekehrt übertragbar ist. Besonders bevorzugt ist die Massescheibe mit einer Abtriebswelle einer Antriebseinheit, zum Beispiel einer Verbrennungskraftmaschine, fest drehmomentübertragend verbunden. Entsprechend ist bevorzugt die Reibscheibe mit einer Ausgangswelle, bevorzugt einer Getriebewelle, fest drehmomentübertragend verbunden. Bevorzugt ist die Betätigungsfeder eine Tellerfeder, welche an der Gegenplatte abgestützt ist und gegen den axialverschiebbaren Kupplungsdeckel verspannt ist. Besonders bevorzugt ist hierbei weiterhin eine (federnde) Abhublasche vorgesehen, welche mit dem Kupplungsdeckel axial fest verbunden ist und mittels welcher die Tellerfeder rückseitig, also hin zur Gegenplatte, abgestützt ist und so beim Lösen des Reibpakets einen (gedämpften) Mitnehmer bildet.
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Es wurde jedoch festgestellt, dass diese Reibkupplung für einige Anwendungen unbefriedigende Schwingungseigenschaften aufweist.
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Hiervon ausgehend stellt sich die vorliegende Erfindung der Aufgabe, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zumindest teilweise zu überwinden. Die erfindungsgemäßen Merkmale ergeben sich aus den unabhängigen Ansprüchen, zu denen vorteilhafte Ausführungsformen in den abhängigen Ansprüchen aufgezeigt werden. Die Merkmale der Ansprüche können in jeglicher technisch sinnvollen Art und Weise kombiniert werden, wobei hierzu auch die Erläuterungen aus der nachfolgenden Beschreibung sowie Merkmale aus den Figuren hinzugezogen werden können, welche ergänzende Ausgestaltungen der Erfindung umfassen.
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Die Erfindung betrifft eine Reibkupplung mit einer Rotationsachse zum lösbaren Verbinden einer Abtriebswelle mit einem Verbraucher, wobei die Reibkupplung zumindest die folgenden Komponenten aufweist:
- – eine axial fixierte Gegenplatte;
- – zumindest eine axial verschiebbare Anpressplatte;
- – zumindest eine zu einer der Anpressplatten korrespondierende axial verschiebbare Reibscheibe, welche zwischen der Gegenplatte oder einer weiteren Anpressplatte und der korrespondierenden Anpressplatte verpressbar ist, sodass ein Reibpaket gebildet ist, wobei mittels des Reibpakets ein Drehmoment lösbar übertragbar ist;
- – eine Massescheibe, welche mit der Gegenplatte mittels einer Mehrzahl von Verbindungselementen rotatorisch und axial fixiert verbunden ist;
- – eine Betätigungsfeder, mittels welcher das Reibpaket verpressbar ist; und
- – ein mitrotierender axial verschiebbarer Kupplungsdeckel,
wobei die Gegenplatte zwischen dem Kupplungsdeckel und der zumindest einen Reibscheibe angeordnet ist, wobei der Kupplungsdeckel mit der Anpressplatte rotatorisch fixiert und zumindest zugübertragend axial verbunden ist, und wobei die Betätigungsfeder an der Gegenplatte axial abgestützt ist und der Kupplungsdeckel mittels der Betätigungsfeder verspannbar ist. Die Reibkupplung kennzeichnet sich vor allem dadurch, dass weiterhin zumindest ein Fliehkraftpendel mit jeweils zumindest einer Pendelmasse vorgesehen ist, wobei zumindest eine der Pendelmassen mittels zumindest eines der Verbindungselemente der Massescheibe und der Gegenplatte radial gehalten ist.
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Die Reibkupplung ist dazu eingerichtet, ein Drehmoment lösbar von einer Abtriebswelle auf einen Verbraucher und umgekehrt zu übertragen. Bevorzugt ist hierbei die Massescheibe mit einer Abtriebswelle einer Antriebseinheit drehmomentfest verbunden und die Reibscheibe mit einer Ausgangswelle, zum Beispiel einer Getriebewelle, drehmomentfest verbunden. Besonders bevorzugt ist die Massescheibe wie eingangs beschrieben als Flexplatte beziehungsweise als Einmassenschwungrad ausgeführt, in einer anderen Ausführungsform ist die Massescheibe ein kupplungsseitiges (Sekundär-)Massenschwungrad eines Zweimassenschwungrads.
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Die Gegenplatte ist axial fixiert und bildet das axiale Gegenlager des Reibpakets, wobei das Reibpaket zumindest eine Anpressplatte und zumindest eine korrespondierende Reibscheibe umfasst. Wird die (erste) Anpressplatte axial gegen eine korrespondierende Reibscheibe bewegt, so wird die korrespondierende Reibscheibe gegen eine benachbarte Reibplatte, zum Beispiel die Gegenplatte, gepresst, sodass infolge der Antriebskraft eine Reibkraft entsteht, mittels derer ein Drehmoment von den Reibplatten auf die zumindest eine Reibscheibe übertragbar ist. In einer Konfiguration sind mehrere Anpressplatten vorgesehen, wobei die zumindest eine Anpressplatte, welche zwischen zwei Reibscheiben angeordnet ist, als Zwischenplatte bezeichnet wird. Die Anpressplatte, welche außenseitig des Reibpakets angeordnet ist und nur mit einer korrespondierenden Reibscheibe in Kontakt steht, wird hier als erste Anpressplatte bezeichnet.
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Die erste Anpressplatte ist axial mit dem Kupplungsdeckel rotatorisch fixiert und zumindest zugübertragend, oder axial fixiert, verbunden. Somit kann eine Zugkraft auf die erste Anpressplatte übertragen werden, in dem der Kupplungsdeckel von der Gegenplatte weiter beabstandet wird. Hierzu ist eine Betätigungsfeder vorgesehen, welche bevorzugt als Tellerfeder ausgeführt ist. Die Betätigungsfeder ist in einer Konfiguration zwischen der Gegenplatte und dem Kupplungsdeckel derart verspannt, dass die erste Anpressplatte mittels des Kupplungsdeckels gegen die korrespondierende Reibscheibe, und somit das gesamte Reibpaket miteinander, verpresst wird. Infolge eines aktiven Betätigens der Betätigungsfeder wird die Betätigungsfederkraft gelöst und die erste Anpressplatte von der korrespondierenden Reibscheibe gelöst, sodass insgesamt das Reibpaket gelöst wird und in diesem Zustand kein, beziehungsweise nur ein geringes (bevorzugt vernachlässigbares), Drehmoment mittels des Reibpakets übertragbar ist. In einer alternativen Konfiguration ist die Betätigungsfeder umgekehrt vorgespannt, sodass das Reibpaket erst beim aktiven Betätigen verpresst wird und ansonsten gelöst ist. Die erste Konfiguration wird als normal-eingerückt und die zweite Konfiguration als normal-ausgerückt bezeichnet.
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Die Massescheibe ist mit der Gegenplatte rotationsfest und axial fixiert verbunden, und weist bevorzugt eine Masse auf, welche eine gewünschte Trägheit der Reibkupplung einstellt, sodass ein Dämpfungseffekt auftritt. Die Massescheibe weist dabei eine radiale Erstreckung auf, welche die Verbindung mit der Gegenplatte und eine Anbindung für eine drehmomentübertragenden Welle, bevorzugt einer Abtriebswelle einer Antriebseinheit, radial überbrückt. Die Massescheibe ist dabei bevorzugt unmittelbar mit einer Antriebseinheit drehmomentfest, also motorseitig, verbunden. Alternativ ist die Massescheibe ein kupplungsseitiges (Sekundär-)Massenschwungrad eines Zweimassenschwungrads, wobei die unmittelbare Anbindung an eine drehmomentübertragende Welle, bevorzugt eine Abtriebswelle einer Antriebseinheit, mittels eines antriebsseitigen (Primär-)Massenschwungrads stattfindet, und die beiden Massenschwungräder sind (allein) mittels Radial-Federn und/oder Radial-Dämpfern miteinander drehmomentübertragend verbunden.
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Bevorzugt ist die Massescheibe radial außerhalb der äußersten radialen Erstreckung der zumindest einen Anpressplatte und/oder der zumindest einen Reibscheibe mit der Gegenplatte verbunden.
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Bevorzugt ist die Gegenplatte mittels mehrerer, in Umfangsrichtung voneinander beabstandeter erster Axialvorsprünge an der Massescheibe befestigbar. Die Anpressplatte weist hier bevorzugt mehrere, sich in Richtung weg von der Massescheibe, beziehungsweise hin zu einem Getriebe, erstreckende und in Umfangsrichtung voneinander beabstandete zweite Axialvorsprünge auf, welche in Umfangsrichtung zwischen den ersten Axialvorsprüngen der Gegenplatte angeordnet sind, sodass die Anpressplatte und die Gegenplatte miteinander verzahnt sind. Die Drehmomentübertragung, zum Beispiel des Eingangsdrehmoments von der Gegenplatte auf die Anpressplatte, ist mittels einem Anliegen der jeweiligen ersten und zweiten Axialvorsprünge in Umfangsrichtung unterstützbar oder erfolgt darüber ausschließlich. Alternativ sind separate Bauteile, wie zum Beispiel zumindest eine Blattfeder und/oder zumindest ein Mitnehmer, zur Drehmomentübertragung vorgesehen und eingerichtet. Dann sind bevorzugt die unmittelbar benachbarten anpressplattenseitigen (zweiten) und gegenplattenseitigen (ersten) Axialvorsprünge in Umfangsrichtung voneinander beabstandet.
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Bevorzugt sind in der vorangehend beschriebenen Konfiguration die (zweiten) Axialvorsprünge der Anpressplatte mit dem axial verschiebbaren Kupplungsdeckel verbunden, auf welchen die Tellerfeder, zum Beispiel mittels eines Deckelnockens oder mittels eines Drahtrings, mit einem Kraftrand einwirkt, und bevorzugt verkippbar gelagert ist. Zusammen mit den zweiten Axialvorsprüngen bildet der Kupplungsdeckel einen Zuganker. Die (Kipp-)Lagerung für den Kraftrand der Tellerfeder ist dazu eingerichtet, sowohl eine Betätigungsfederkraft zum Anpressen der zumindest einen Anpressplatte, zum Beispiel mittels Zugbolzen, als auch Druckkräfte zum Abheben der Reibplatten von den Reibscheiben, zum Beispiel mittels Abhublasche(n), zu übertragen. Auf der Rückseite der Gegenplatte ist zum Beispiel ein Nockenring ausgebildet oder ein Drahtring angeordnet, an welchem sich die Tellerfeder (mit ihrem Abstützrand) zur Übertragung der Anpresskraft abstützt.
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Diese normal-eingerückte Kupplungskonfiguration ist bevorzugt mittels Druck auf zentral angeordnete Tellerfederspitzen ausrückbar, und so die Übertragung eines Drehmoments unterbrechbar. Bei einem solchen Ausrückvorgang wird über die Tellerfeder eine Zugkraft auf die Kipplagerung an dem Kupplungsdeckel aufgebracht, sodass der Kupplungsdeckel in Richtung (Rückseite der) Gegenplatte gezogen wird, also ein Abstand zwischen der Gegenplatte und dem Kupplungsdeckel verkleinert wird. Dadurch entfernt sich die Reibfläche der (ersten) Anpressplatte von der Reibfläche der Gegenplatte und die Anpresskraft auf die Reibscheibe wird folglich gelöst. Vorzugsweise sind der Kupplungsdeckel, die zumindest eine Anpressplatte und/oder die Gegenplatte aus Blech geformt, und bevorzugt (allein) mittels Stanzen und/oder Prägen beziehungsweise Tiefziehen.
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Hierbei ist nun weiterhin zumindest ein Fliehkraftpendel mit jeweils zumindest einer Pendelmasse, bevorzugt zwei, drei oder vier (bevorzugt rotationssymmetrisch angeordneten) Pendelmassen, vorgesehen, welche die Schwingungseigenschaften dieser Reibkupplung verbessert, insbesondere bei vorbestimmten Störvibrationen, wie sie zum Beispiel beim Anfahren mit einem Kraftfahrzeug auftreten. Die Pendelmassen und die Aufhängung beziehungsweise Führung der Pendelmassen sind auf einen vorbestimmten Frequenzbereich eingerichtet, sodass die Pendelmassen beim Anliegen einer Schwingung in einem solchen Frequenzbereich in Resonanz zu schwingen beginnen. Die Resonanzschwingung eines Fliehkraftpendels ist dabei derart eingerichtet, dass die eingehende Störvibration in diesem Frequenzbereich (nahezu) getilgt wird. Bevorzugt wird ein solches Fliehkraftpendel radial möglichst weit außen angeordnet, weil hierdurch die Wirkung der Resonanzschwingung verstärkt wird.
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Hierbei ist nun eine Position gefunden worden, bei welcher nahezu kein, bevorzugt gar kein, zusätzlicher radialer Bauraum benötigt wird. Nämlich werden hier die Verbindungselemente beziehungsweise zumindest ein Verbindungselement, zum Halten von der zumindest einen (korrespondierenden) Pendelmasse genutzt. Bevorzugt ist das zumindest eine Verbindungselement ein Abstandsbolzen, welcher die Massescheibe und die Gegenplatte mit einem vorbestimmten Abstand miteinander, bevorzugt drehmomentübertragend, verbindet, sodass in dem von dem Abstandsbolzen gebildeten Zwischenraum eine (korrespondierende) Pendelmasse anordbar ist. In dieser Konfiguration ist gleichzeitig eine axiale Führung der Pendelmasse eingerichtet. Darüber hinaus ist infolge der jeweils außenseitigen Lagerung des Abstandsbolzens bezogen auf die jeweilige Pendelmasse eine besonders stabile Konfiguration erreicht, welche besonders sicher gegen ein radiales Ausreißen der Pendelmasse ist.
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Hierbei wird lediglich auf einem Außenumfang zusätzlicher axialer Bauraum benötigt. Dieser zusätzliche axiale Bauraum steht jedoch bei den meisten Bauraumsituationen ungenutzt zur Verfügung. Somit wird tatsächlich kein relevanter zusätzlicher Bauraum benötigt. Zudem sind die Änderungen an der Konfiguration einer solchen Reibkupplung sehr gering, sodass grundsätzlich keine neue Berechnung der Eigenschaften zur Drehmomentübertragung dieser Reibkupplung mit dem zusätzlichen zumindest einen Fliehkraftpendel nötig ist.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Reibkupplung, ist zumindest eines der Verbindungselemente ein Stufenbolzen und die zugehörige Pendelmasse ist zwischen der Gegenplatte und der Massescheibe angeordnet.
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In einer besonders einfach zu montierenden Konfiguration der oben beschriebenen Reibkupplung ist zumindest eins der Verbindungselemente als Stufenbolzen ausgeführt, welcher massescheibenseitig einen ersten Absatz und gegenplattenseitig einen zweiten Absatz bildet, an welchem bei der Montage der Reibkupplung die Massescheibe beziehungsweise die Gegenplatte jeweils zur Anlage bringbar ist. Die jeweils rückseitige Befestigung der Massescheibe beziehungsweise der Gegenplatte ist zum Beispiel mittels einer Schraube, eines Niets und/oder einer Verstemmung des Stufenbolzens vornehmbar. Bevorzugt ist der entsprechende Absatz des Stufenbolzens zwischen dem ersten Absatz und dem zweiten Absatz mit einem Durchmesser ausgebildet, welcher zum unmittelbaren Halten und/oder Lagern einer Pendelmasse oder eines Lagers für eine Pendelmasse eingerichtet ist.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Reibkupplung, ist zumindest eine der Pendelmassen radial außerhalb der zumindest einen Anpressplatte und axial überlappend mit zumindest einer der Anpressplatten angeordnet.
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Bei dieser Konfiguration der Reibkupplung wird die zumindest eine Pendelmasse an einer axialen Position angeordnet, welche innerhalb der (maximalen) axialen Erstreckung der Reibkupplung angeordnet ist. Somit wird für viele Anwendungen kein zusätzlicher axialer Bauraum benötigt. Darüber hinaus kann die axiale Erstreckung der Gegenplatte zum Überbrücken der axialen Erstreckung des Reibpakets verkürzt werden, sodass zum einen die Fertigung der Gegenplatte vereinfacht wird, indem die Höhe der Topfwand beim Tiefziehen verkürzt wird beziehungsweise die Länge eines zu kantenden Flanschs verkürzt wird. Zum anderen wird hierdurch die Masse der Gegenplatte reduziert, sodass durch das Hinzufügen der zumindest einen Pendelmasse die Masse nicht zur konventionellen Konfiguration rein hinzuaddiert wird, sondern tatsächlich etwas geringer ist, wodurch der Wirkungsgrad der Reibkupplung mit Fliehkraftpendel nicht merklich, bevorzugt nicht, verringert wird.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Reibkupplung ist zumindest eins der Verbindungselemente zum Führen einer zugehörigen Pendelmasse eingerichtet.
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In dieser bevorzugten Ausführungsform ist das Verbindungselement, beziehungsweise sind die Verbindungselemente, nicht zum reinen Halten der korrespondierenden Pendelmasse eingerichtet, sondern bilden zudem ein Führungselement, über welches im Zusammenspiel mit entsprechenden Lagerausnehmungen der Pendelmasse die Führungsbahn der Pendelmasse festgelegt ist. Somit bildet das zumindest eine Verbindungselement einen Bestandteil des Fliehkraftpendels, über welchen die Resonanzeigenschaften des Fliehkraftpendels festgelegt sind. Bevorzugt sind jeweils zwei, oder drei, Verbindungselemente zum Führen einer Pendelmasse eingerichtet.
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Alternativ sind neben einem oder mehreren Verbindungselementen (zusätzliche) Führungselemente vorgesehen, welche nicht zum Verbinden der Massescheibe mit der Gegenplatte eingerichtet sind. In einer solchen Konfiguration bildet das zumindest eine Verbindungselement ebenfalls eine Führung oder ist allein zum Sichern der Pendelmasse gegen ein Ausreißen infolge von Radialkräften eingerichtet.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Reibkupplung ist die zumindest eine Anpressplatte mittels einer Mehrzahl von Zugbolzen mit dem Kupplungsdeckel verbunden, und die Gegenplatte bildet für die Zugbolzen je einen Durchlass, wobei ein solcher Zugbolzen sich durch einen jeweiligen Durchlass der Gegenplatte erstreckt, und bevorzugt so zur Drehmomentübertragung von der Gegenplatte auf die Anpressplatte eingerichtet ist.
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Bei dieser vorteilhaften Konfiguration ist zumindest die erste Anpressplatte mittels einer Mehrzahl von Zugbolzen, zum Beispiel mittels eines Anschlags, derart mit dem Kupplungsdeckel verbunden, dass eine Zugkraft von dem Kupplungsdeckel auf zumindest die erste Anpressplatte übertragbar ist, und gegebenenfalls zum Ausrücken der Anpressplatte auch eine (geringe) Druckkraft auf zumindest die erste Anpressplatte übertragbar ist. Diese Zugbolzen erstrecken sich hierbei durch entsprechend gebildete Durchlässe, bevorzugt ein Zugbolzen durch einen entsprechenden korrespondierenden Durchlass, der Gegenplatte. Somit ist eine bauraumsparende Übertragung der Kräfte zwischen dem Kupplungsdeckel und der Anpressplatte bewerkstelligt. Besonders bevorzugt wird der Zugbolzen hierbei zugleich zur Übertragung von einem Drehmoment zwischen der Gegenplatte und der Anpressplatte beziehungsweise dem Kupplungsdeckel genutzt, besonders bevorzugt wird ein Drehmoment ausschließlich über die Zugbolzen von der Gegenplatte und der Anpressplatte beziehungsweise dem Kupplungsdeckel übertragen. In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Reibkupplung keine (ersten und zweiten) Axialvorsprünge an der Anpressplatte und der Gegenplatte auf, welche kraftübertragend miteinander verzahnt sind.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Antriebsstrang vorgeschlagen, wobei der Antriebsstrang eine Antriebseinheit mit einer Abtriebswelle und eine Reibkupplung nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung aufweist, wobei die Abtriebswelle zur Drehmomentübertragung mittels der Reibkupplung lösbar mit zumindest einem Verbraucher verbindbar ist.
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Der Antriebsstrang ist dazu eingerichtet, ein von einer Antriebseinheit, zum Beispiel einer Energiewandlungsmaschine, bevorzugt einer Verbrennungskraftmaschine oder einem Elektromotor, bereitgestelltes und über ihre Abtriebswelle abgegebenes Drehmoment für zumindest einen Verbraucher lösbar, also zuschaltbar und abschaltbar, zu übertragen. Ein beispielhafter Verbraucher ist zumindest ein Antriebsrad eines Kraftfahrzeugs und/oder ein elektrischer Generator zur Bereitstellung von elektrischer Energie. Um das Drehmoment gezielt und/oder mittels eines Schaltgetriebes mit unterschiedlichen Übersetzungen zu übertragen beziehungsweise eine Übertragung zu trennen, ist die Verwendung der oben beschriebenen Reibkupplung besonders vorteilhaft, weil der benötigte Bauraum gering ist, während zugleich eine sehr gute Schwingungsisolation erzielbar ist. Außerdem sind die Fertigungskosten gering und die Montage einfach und wenig fehleranfällig.
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Umgekehrt ist auch eine Aufnahme einer von zum Beispiel einem Antriebsrad eingebrachten Trägheitsenergie umsetzbar. Das zumindest eine Antriebsrad bildet dann die Antriebseinheit, wobei dessen Trägheitsenergie mittels der Reibkupplung auf einen elektrischen Generator zur Rekuperation, also zur elektrischen Speicherung der Bremsenergie, mit einem entsprechend eingerichteten Antriebsstrang übertragbar ist. Weiterhin sind in einer bevorzugten Ausführungsform eine Mehrzahl von Antriebseinheiten vorgesehen, welche mittels der Reibkupplung in Reihe oder parallel geschaltet beziehungsweise voneinander entkoppelt betreibbar sind, beziehungsweise deren Drehmoment jeweils lösbar zur Nutzung zur Verfügung stellbar ist. Beispiele sind Hybridantriebe aus Elektromotor und Verbrennungskraftmaschine, aber auch Mehrzylindermotoren, bei denen einzelne Zylinder(-gruppen) zuschaltbar sind.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, welches zumindest ein Antriebsrad aufweist, welches mittels eines Antriebsstrangs gemäß der obigen Beschreibung antreibbar ist.
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Die meisten Kraftfahrzeuge weisen heutzutage einen Frontantrieb auf und ordnen daher bevorzugt die Antriebseinheit, beispielsweise eine Verbrennungskraftmaschine oder einen Elektromotor, vor der Fahrerkabine und quer zur Hauptfahrrichtung an. Der Bauraum ist gerade bei einer solchen Anordnung besonders gering und es ist daher besonders vorteilhaft, eine Reibkupplung kleiner Baugröße zu verwenden. Ähnlich gestaltet sich der Einsatz einer Reibkupplung in motorisierten Zweirädern, für welche eine deutlich gesteigerte Leistung bei gleichbleibendem Bauraum gefordert wird.
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Verschärft wird diese Problematik bei Personenkraftwagen der Kleinwagenklasse nach europäischer Klassifizierung. Die verwendeten Aggregate in einem Personenkraftwagen der Kleinwagenklasse sind gegenüber Personenkraftwagen größerer Wagenklassen nicht wesentlich verkleinert. Dennoch ist der zur Verfügung stehende Bauraum bei Kleinwagen wesentlich kleiner. Der oben beschriebene Antriebsstrang weist eine Reibkupplung besonders geringer Baugröße auf. Zugleich sind mit der vorgeschlagenen Reibkupplung sehr gute Schwingungsisolationseigenschaften erzielbar. Aufgrund einer zudem sehr kostengünstigen Fertigbarkeit ist die Reibkupplung für viele Einsatzzwecke geeignet.
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Personenkraftwagen werden einer Fahrzeugklasse nach beispielsweise Größe, Preis, Gewicht und Leistung zugeordnet, wobei diese Definition einem steten Wandel nach den Bedürfnissen des Marktes unterliegt. Im US-Markt werden Fahrzeuge der Klasse Kleinwagen und Kleinstwagen nach europäischer Klassifizierung der Klasse der Subcompact Car zugeordnet und im Britischen Markt entsprechen sie der Klasse Supermini beziehungsweise der Klasse City Car. Beispiele der Kleinstwagenklasse sind ein Volkswagen up! oder ein Renault Twingo. Beispiele der Kleinwagenklasse sind ein Alfa Romeo Mito, Volkswagen Polo, Ford Fiesta oder Renault Clio.
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Die oben beschriebene Erfindung wird nachfolgend vor dem betreffenden technischen Hintergrund unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen, welche bevorzugte Ausgestaltungen zeigen, detailliert erläutert. Die Erfindung wird durch die rein schematischen Zeichnungen in keiner Weise beschränkt, wobei anzumerken ist, dass die Zeichnungen nicht maßhaltig sind und zur Definition von Größenverhältnissen nicht geeignet sind. Es wird dargestellt in
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1: eine Reibkupplung mit mittiger Gegenplatte im Schnitt;
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2: eine Reibkupplung mit Fliehkraftpendel im Schnitt; und
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3: ein Antriebsstrang in einem Kraftfahrzeug mit Reibkupplung.
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In 1 ist eine (konventionelle) Reibkupplung 1 mit einer Rotationsachse 2 gezeigt, welche der besseren Übersichtlichkeit halber möglichst gleich mit der Reibkupplung 1 in 2 dargestellt ist und für welches die gleichen Bezugszeichen verwendet werden.
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Die in 1 dargestellte Reibkupplung 1 weist ein Reibpaket 24 auf, welches eine Gegenplatte 6, eine Anpressplatte 7 und eine dazwischen angeordneten Reibscheibe 8 aufweist. Die Reibscheibe 8 ist mit einer Ausgangswellennabe 32 rotatorisch fixiert verbunden, sodass ein Drehmoment von der Reibscheibe 8 auf eine Ausgangswelle (nicht dargestellt) übertragbar ist. Hierbei ist die Gegenplatte 6 zwischen der Anpressplatte 7 und einem Kupplungsdeckel 12 angeordnet. Die Gegenplatte 6 ist axial fixiert und mittels eines Verbindungselements 10 mit einer Massescheibe 9, hier bevorzugt ein Einmassenschwungrad, drehmomentübertragend rotatorisch fixiert. Hierbei ist beispielsweise ein Motoranschluss 31 in der Massescheibe 9 vorgesehen, sodass sich die Massescheibe 9 von dem Motoranschluss 31 bis zum Verbindungselement 10 radial erstreckt. Die dargestellte Reibkupplung 1 ist zum Beispiel eine normal-eingerückte Konfiguration, bei welcher eine Betätigungsfeder 11, welche hier als Tellerfeder ausgeführt ist, in einer das Reibpaket 24 selbsttätig anpressenden Stellung gezeigt ist, also ohne dass die Betätigungfeder 11 aktiv betätigt wird. Die Betätigungsfeder 11 weist einen Abstützrand 25 auf, mittels welchem die Betätigungsfeder 11 axial gegen die Gegenplatte 6, hier mittels eines Drahtrings, (verkippbar) abgestützt ist. Die Gegenplatte 6 bildet also das (axial fixierte) Gegenlager für die Betätigungsfeder 11. die Betätigungsfeder 11 weist weiterhin einen Kraftrand 26 auf, über welchen die Betätigungsfederkraft, hier über eine Deckelnocke 28 beziehungsweise über ein Abhublager 29 einer Abhublasche 30, in den Kupplungsdeckel 12 eingeleitet wird. In dem hier dargestellten Zustand wird der Kupplungsdeckel 12 in der Darstellung nach rechts gedrückt, also von der Gegenplatte 6 beabstandet. Hierdurch wird über einen Zugbolzen 16 die Anpressplatte 7 hin zur Gegenplatte 6 gezogen, sodass das Reibpaket 24 verpresst ist. Um das Reibpaket 24 zu lösen, weist die Betätigungsfeder 11 einen Betätigungsrand 27 auf, über welchen die Einwirkung der Betätigungsfederkraft auf den Kupplungsdeckel 12 aufhebbar ist. In der hier dargestellten Konfiguration ist die Betätigungsfeder 11 mittels einer nicht dargestellten Betätigungseinheit in der Darstellung von rechts nach links drückbar, sodass der Kraftrand 26 von der Deckelnocke 28 abgehoben wird, wobei mittels der Abhublasche 30, welche mit dem Kupplungsdeckel 12, hier mittels des Zugbolzen 16, axial fixiert verbunden ist, hin zur Gegenplatte 6 gezogen wird. Hierdurch wird die Kraft auf die Anpressplatte 7 aufgehoben, oder eine entgegengesetzte Kraft auf die Anpressplatte 7 aufgebracht, sodass das Reibpaket 24 gelöst wird. In dieser Konfiguration sind die Gegenplatte 6 und die Anpressplatte 7 miteinander verzahnt ausgebildet, sodass ein Drehmoment zwischen der Gegenplatte 6 und der Anpressplatte 7 über diese gebildete Verzahnung übertragbar ist. Bei einer bevorzugten Konfiguration werden somit die Massescheibe 9, die Gegenplatte 6, die Anpressplatte 7, der Kupplungsdeckel 12 und die Betätigungsfeder 11 (bevorzugt gedämpft) dauerhaft mitrotiert, wobei (allein) die Reibscheibe 8 mit der Ausgangswellennabe 32 nur in einem verpressten Zustand des Reibpakets 24 mitrotiert.
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In 2 ist eine ähnliche Konfiguration einer Reibkupplung 1 wie in 1 dargestellt, sodass hier nur auf die Hauptunterschiede hingewiesen wird. Die Gegenplatte 6 und die Massescheibe 9 sind hierbei mittels eines Stufenbolzens 15, welcher hier das Verbindungselement 10 bildet, derart miteinander verbunden, dass zwischen der Massescheibe 9 und der Gegenplatte 6 im Bereich des Verbindungselements 10 ein Zwischenraum gebildet ist. In diesem Zwischenraum ist eine Pendelmasse 14 eines Fliehkraftpendels 13 angeordnet, welches hier bevorzugt von dem Stufenbolzen 15 nicht nur gehalten wird, sondern auch für die erwünschten Resonanzeigenschaften des Fliehkraftpendels 13 mittels des Stufenbolzen 15 geführt ist. Über den Umfang der Reibkupplung 1 sind bevorzugt eine Mehrzahl von Pendelmassen 14 eines gemeinsamen Fliehkraftpendels 13, oder alternativ unterschiedliche Pendelmassen 14 von einer Mehrzahl von Fliehkraftpendeln 13 angeordnet. Die Pendelmassen 14 sind dabei bevorzugt derart angeordnet, dass bei einer gleichmäßigen Drehung ohne Schwingungsüberlagerung von den Pendelmassen 14 keine Unwucht erzeugt wird. Weiterhin ist in dieser bevorzugten Ausführungsform der Reibkupplung 1 die Gegenplatte 6 derart ausgeführt, dass ein Zugbolzen 16, welcher den Kupplungsdeckel 12 und die Anpressplatte 7 miteinander kraftübertragend verbindet, durch einen Durchlass 17 der Gegenplatte 6 geführt ist, wobei bevorzugt ein Drehmoment mittels des Zusammenspiels zwischen dem Durchlass 17 und dem Zugbolzen 16 zwischen der Gegenplatte 6 und der Anpressplatte 7 übertragbar ist.
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Hierbei sind bevorzugt die Anpressplatte 7 und die Gegenplatte 6 nicht miteinander verzahnt, sodass ein Drehmoment zwischen der Gegenplatte 6 und der Anpressplatte 7 allein mittels des Umfangskontakts zwischen den Zugbolzen 16 und den (korrespondierenden) Durchlässen 17 übertragbar ist. Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass die Reibkupplung 1 sowohl normal-eingerückt als auch normal-ausgerückt konfiguriert ausführbar ist und die Betätigungsfeder 11, bevorzugt als Tellerfeder ausgeführt, gedrückt oder gezogen betätigbar ausführbar ist.
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In 3 ist ein Antriebsstrang 18, umfassend eine Antriebseinheit 19, hier als Verbrennungskraftmaschine dargestellt, eine Abtriebswelle 3, eine Reibkupplung 1 und ein drehmomentübertragend verbundenes linkes Antriebsrad 4 und rechtes Antriebsrad 5, schematisch dargestellt. Der Antriebsstrang 18 ist hier in einem Kraftfahrzeug 20 angeordnet, wobei die Antriebseinheit 19 mit ihrer Motorachse 23 quer zur Längsachse 22 vor der Fahrerkabine 21 angeordnet ist.
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Mit der hier vorgeschlagenen Reibkupplung wird ein geringer Bauraum benötigt, während zugleich eine sehr gute Schwingungsisolation erreichbar ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Reibkupplung
- 2
- Rotationsachse
- 3
- Abtriebswelle
- 4
- linkes Antriebsrad
- 5
- rechtes Antriebsrad
- 6
- Gegenplatte
- 7
- Anpressplatte
- 8
- Reibscheibe
- 9
- Massescheibe
- 10
- Verbindungselement
- 11
- Betätigungsfeder
- 12
- Kupplungsdeckel
- 13
- Fliehkraftpendel
- 14
- Pendelmasse
- 15
- Stufenbolzen
- 16
- Zugbolzen
- 17
- Durchlass
- 18
- Antriebsstrang
- 19
- Antriebseinheit
- 20
- Kraftfahrzeug
- 21
- Fahrerkabine
- 22
- Längsachse
- 23
- Motorachse
- 24
- Reibpaket
- 25
- Abstützrand
- 26
- Kraftrand
- 27
- Betätigungsrand
- 28
- Deckelnocke
- 29
- Abhublager
- 30
- Abhublasche
- 31
- Motoranschluss
- 32
- Ausgangswellennabe
