-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kupplung nach Art einer Mehrscheibenkupplung oder einer Lamellenkupplung für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, wie bspw. Landmaschinen, Motorräder, Lkws oder Pkws, mit Außenlamellen, die bspw. als Stahllamellen ausgeführt sind, und Innenlamellen, die bspw. als Reiblamellen ausgeführt sind, die zur Drehmomentübertragung von einem Drehmomenteinleitungsbauteil, wie bspw. eine Kurbelwelle einer Verbrennungskraftmaschine, zu einem Drehmomentausleitungsbauteil, wie bspw. eine Getriebeeingangswelle, mittels einer Betätigungseinrichtung in drehmomentübertragenden Kontakt bringbar sind, wobei zwischen zwei benachbarten Außenlamellen jeweils zumindest ein Blattfederelement vorgespannt angeordnet ist, um die Außenlamellen zueinander zu beabstanden. Ferner betrifft die Erfindung auch einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit zumindest einer Verbrennungskraftmaschine, einem Drehmomenteinleitungsbauteil, einem Drehmomentausleitungsbauteil und einer solchen Kupplung.
-
Kupplungen, insbesondere Mehrscheiben- oder Lamellenkupplungen sind aus dem Stand der Technik bereits hinreichend bekannt. Insbesondere bei trockenen Kupplungen ist hier auch bereits das Problem des Trennverhaltens dieser Kupplungen bekannt. Eine mögliche Variante das Trennverhalten solcher Kupplungen zu verbessern, offenbart die
DE 10 2016 219 234 A1 . Diese beschreibt ein Kupplungssystem zum Kuppeln einer Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors mit einer Reibungskupplung zur Übertragung eines Drehmoments zwischen einem Drehmomenteinleitungselement und einem Drehmomentausleitungselement, einem Rampensystem zum axialen Verlagern einer Anpressplatte der Reibungskupplung, wobei das Rampensystem eine Eingangsrampe und eine relativ zur Eingangsrampe verdrehbare Ausgangsrampe zur Veränderung einer axialen Erstreckung des Rampensystems infolge einer Differenzdrehzahl zwischen dem Drehmomenteinleitungselement und dem Drehmomentausleitungselement aufweist, einem mit dem Drehmomenteinleitungselement und der Eingangsrampe gekoppelten Freilauf, wobei der Freilauf in einer Sperrstellung von dem Drehmomenteinleitungselement an die Eingangsrampe ein Steuermoment zum Schließen der Reibungskupplung überträgt, und einer mit dem Drehmomenteinleitungselement und der Eingangsrampe gekoppelten Magnetkupplung zur Überbrückung des Freilaufs. Für den Wechsel der Betriebsmodi im Schubbetrieb ist es lediglich erforderlich mit Hilfe der Magnetkupplung den Freilauf zu überbrücken, so dass eine leichte und effiziente Anpassung einer Drehmomentübertragung in einem Antriebsstrang, insbesondere eines Hybrid-Kraftfahrzeugs, an verschiedene Fahrstrategien ermöglicht ist.
-
Darüber hinaus sind verschiedene Lüftspieleinrichtungen, die einen Zwangsabhub bedingen, zur Verbesserung des Trennverhaltens von Kupplungen bekannt.
-
Das Problem des Trennverhaltens tritt über die Lebensdauer insbesondere bei trockenen Mehrscheibenkupplungen bzw. Lamellenkupplungen auf. Ursache hierfür ist, dass sich die Kupplungsscheiben bzw. Lamellen, die in der Regel formschlüssig über eine Außen- bzw. Innenverzahnung mit dem jeweiligen Kupplungskorb, wie einem Außen- bzw. ein Innenlamellenträger, verbunden sind, aufgrund von Verschmutzung, wie Belagstaub und Reibrost, oder Eingrabungen nur schwer verschieben lassen. Dies führt dazu, dass die Kupplung eine hohes Restschleppmoment aufweist und im schlimmsten Fall überhaupt nicht mehr trennt. Zudem wird die Anpresskraft aufgrund der durch die Reibung resultierenden Verschiebekraft reduziert.
-
Die Ablagerung von Schmutz tritt insbesondere in dem Verzahnungsbereich der Außenlamellen mit dem entsprechenden Kupplungskorb auf, da Belagstaub und Reibrost aufgrund der wirkenden Zentrifugalkraft nach außen transportiert werden.
-
Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu vermeiden oder wenigstens zu mildern, und insbesondere das Trennverhalten von Lamellenkupplungen deutlich zu verbessern und den Anpresskraftverlust infolge der Reibung zwischen der Lamelle bzw. den Lamellen und dem Kupplungskorb zu verringern.
-
Die Aufgabe der Erfindung wird bei einer gattungsgemäßen Kupplung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Blattfederelement mit den jeweiligen benachbarten Außenlamellen drehfest und axialfest verbunden ist.
-
Dadurch kann auf eine Verzahnung zwischen den Außenlamellen und dem äußeren Kupplungskorb und somit auf den äußeren Kupplungskorb verzichtet werden und die Außenlamellen sind über die zwischen ihnen angeordneten Blattfederelemente miteinander drehmomentübertragend verbunden.
-
Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend erläutert.
-
Eine mögliche vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass das in Axialrichtung gesehen eine äußere Blattfederelement oder eine Außenlamelle drehfest und axialfest mit dem Drehmomenteinleitungsbauteil oder dem Drehmomentausleitungsbauteil verbunden ist und/oder das in Axialrichtung gesehen andere äußere Blattfederelement oder eine Außenlamelle drehfest und axialfest mit der Betätigungseinrichtung verbunden ist. Dadurch wird eine Momentenübertragung auch ohne äußeren Kupplungskorb möglich.
-
Für das Blattfederelement hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn das Blattfederelement als ein Blattfederpaket oder als eine Wellfeder (oder ein Wellfederpaket) ausgebildet ist.
-
Eine mögliche Ausführungsform sieht vor, dass die Betätigungseinrichtung als ein Rampensystem ausgebildet ist, welches zum axialen Verlagern der Außenlamellen und Innenlamellen eine Eingangsrampe und eine Ausgangsrampe aufweist, die relativ zueinander verdrehbar sind.
-
Ferner ist es von Vorteil, wenn die Kupplung als eine trockene Kupplung ausgeführt ist.
-
Besonders von Vorteil ist es, wenn je zwei bis fünf, vorzugsweise zwei bis drei Außenlamellen bzw. Innenlamellen vorgesehen sind. Gerade bei Kupplungen mit einer geringen Lamellenzahl ist eine besonders große Verbesserung gegenüber den bisherigen Lösungen zu beobachten.
-
Für die Befestigung der Blattfederelemente an den Außenlamellen hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn das jeweilige Blattfederelement mit den benachbarten Außenlamellen verschraubt, vernietet oder verschweißt ist.
-
Weiter ist es von Vorteil, wenn die Innenlamellen mit einem Trägerbauteil, z.B. einem Innenlamellenträger oder einem inneren Kupplungskorb, drehfest aber axial verschieblich angeordnet sind.
-
Ferner ist es von Vorteil, wenn die Außenlamellen in Radialrichtung betrachtet länger bzw. breiter sind als die Innenlamellen. Dadurch können die Blattfederelemente zwischen den Außenlamellen in dem Zwischenbereich angeordnet werden, in denen auch die Innenlamellen angeordnet sind, wodurch sowohl in axialer als auch in radialer Richtung gesehen Bauraum eingespart werden kann, indem bereits vorhandener Bauraum genutzt wird.
-
Mit anderen Worten besteht die Erfindung darin, dass in einer Trennkupplung für ein Hybridmodul Außenlamellen der Trennkupplung über Wellenfedern miteinander gekoppelt bzw. verbunden sind. Die Wellenfedern sind vorgespannt montiert und übertragen Drehmoment von einer Außenlamelle zu einer anderen Außenlamelle, so dass bei der Trennkupplung ein Lüften bzw. ein Zwangsabhub erzwungen wird. Vorzugsweise ist die Trennkupplung eine Trockenkupplung bzw. eine trockene Kupplung. Weiter vorzugsweise werden statt Wellenfedern Blattfedern verwendet. Weiter vorzugsweise ist eine der Außenlamellen (axial außen in einem montierten Zustand) und/oder eine der Wellenfedern (axial außen in einem montierten Zustand) mit einer Antriebsseite oder eine angetriebenen Seite verbunden.
-
Man kann also sagen, dass die Erfindung eine Kupplung umfasst, bei der der Außenkorb komplett entfällt. Stattdessen sind die Außenlamellen über Wellfedern miteinander verbunden. Die Wellfedern haben die Aufgabe, das Moment zur nächsten Lamelle zu übertragen und sind vorgespannt eingebaut, sodass die Kupplung zwangsläufig gelüftet wird (Zwangsabhub). Da der Außenkorb nicht mehr vorhanden ist, entfällt die Verschiebekraft infolge der Reibung zwischen Korb und Lamelle und die Kupplung trennt mit minimiertem Restschleppmoment. Vorzugsweise ist eine trockene Lamellenkupplung mit geringer Lamellenzahl anzuwenden. Der Einsatz von Wellfedem hat den Vorteil, dass diese in beide Momentenrichtungen auf Zug belastet werden. Alternativ ist auch der Einsatz von Blattfedern denkbar, dann muss ausreichend Knicksicherheit vorgesehen werden. Die untere Lamelle des Pakets bzw. die letzte Wellfeder muss zur Momentenübertragung an den An- bzw. Abtrieb angebunden werden.
-
Die Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe von Figuren näher erläutert, in denen unterschiedliche Ausführungsformen dargestellt sind. Es zeigen:
- 1 eine Längsschnittansicht einer Kupplung mit Anbindung an eine Antriebs- und eine Abtriebsseite;
- 2 eine perspektivische Ansicht eines Zusammenbaus mehrerer Außenlamellen mit dazwischen angeordneten Wellfedern;
- 3 eine Seitenansicht des Zusammenbaus von 2; und
- 4 die perspektivische Ansicht aus 2 in vergrößerter Darstellung.
-
Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen nur dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
-
Merkmale der einzelnen Ausführungsbeispiele können auch in anderen Ausführungsbeispielen realisiert werden. Sie sind also untereinander austauschbar.
-
1 zeigt eine Längsschnittansicht einer Kupplung 1, welche als eine Lamellenkupplung 2 ausgebildet ist. Die Lamellenkupplung 2 weist Außenlamellen 3 und Innenlamellen 4 auf, die in ihrer jeweiligen Gesamtheit auch als Außen- bzw. Innenlamellenpakete bezeichnet werden können. Für eine Drehmomentübertragung von einem Drehmomenteinleitungsbauteil 5 zu einem Drehmomentausleitungsbauteil 6 können die Außenlamellen 3 und die Innenlamellen 4 über eine Betätigungseinrichtung 7 miteinander in Reibkontakt gebracht werden.
-
Wie in 2 gut zu erkennen ist, sind zwischen zwei zueinander benachbarten Außenlamellen 3 Blattfederelemente 8 angeordnet. Die Blattfederelemente 8 sind in der hier gezeigten Ausführungsform als Wellfedern bzw. Wellenfedern 9 ausgebildet. Diese haben den Vorteil, dass sie in beide Momentenrichtungen auf Zug belastet werden. Alternativ sind auch klassische Blattfedern oder Blattfederpakete denkbar, wobei hier darauf zu achten ist, dass eine ausreichende Knicksicherheit vorhanden ist.
-
Wie aus 2 und 4 ersichtlich, sind die Außenlamellen 3 mit den Wellfedern 9 verdrehsicher über Niete 10 verbunden. In der hier gezeigten Ausführungsform ist zwischen zwei benachbarten Außenlamellen 3 jeweils eine Wellfeder 9 angeordnet, die mit beiden Außenlamellen 3 drehfest verbunden ist. Dadurch wird ein Drehmoment über die Wellfeder 9 von der einen Außenlamelle 3 zur der anderen Außenlamelle 3 übertragen. Alternativ ist es auch denkbar, dass zwischen zwei zueinander benachbarten Außenlamellen 3 mehrere Wellfedern 9, zusammengeschlossen zu einem Wellfederpaket angeordnet sind. In diesem Fall wird das Drehmoment über das Wellfederpaket von der einen Außenlamelle 3 zu der anderen Außenlamelle 3 übertragen.
-
In 1 ist zu erkennen, dass die Außenlamellen 3 als Stahllamellen 11 ausgebildet sind und die Innenlamellen 4 als Reiblamellen 12 ausgebildet sind. Darüber hinaus sind die Innenlamellen 4 in Radialrichtung betrachtet kürzer ausgeführt als die Außenlamellen 3. Dies hat den Vorteil, dass der Zwischenraum zwischen zwei zueinander benachbarten Außenlamellen 3, in dem je eine Innenlamelle 4 angeordnet ist, gleichzeitig auch für die Wellfedern 9 genutzt werden kann.
-
Mit Bezug zurück zu 1, ist das Drehmomenteinleitungsbauteil 5 als eine Kurbelwelle 13 einer Verbrennungskraftmaschine (nicht gezeigt) ausgebildet und das Drehmomentausleitungsbauteil 6 weist eine Nabe 14 auf, die zur drehmomentübertragenden Anbindung an bspw. eine Eingangswelle eines Getriebes (nicht gezeigt) dient. Die Innenlamellen 4 sind mit einem Innenlamellenträger 15, der auch als innerer Kupplungskorb bezeichnet werden kann, drehfest aber axial verschieblich verbunden. Die Außenlamellen 3 sind mittels der Wellfedern 9 miteinander verbunden und die in 1 in Axialrichtung gesehen linke äußere Außenlamelle 3 ist mittels einer axial links außen angeordneten Wellfeder 16 an einem Gehäuse 17 abgestützt. Das Gehäuse 17 weist darüber hinaus einen Anschlag 18 auf, an dem die äußere Außenlamelle 3 bei geschlossener Kupplung 1 anliegt.
-
Die Betätigungseinrichtung 7 zum Betätigen der Kupplung 1 ist hier als ein Rampensystem 19 ausgebildet. Das Rampensystem 19 weist eine Eingangsrampe 20 und eine Ausgangsrampe 21 auf. In zumindest einer der Rampen 20, 21 sind in Umfangsrichtung abschnittsweise (wie in 2 gut zu erkennen ist) Vertiefungen 22 in Form von Rillen 23 eingebracht, in denen ein Kugel (nicht gezeigt) geführt wird. Das Verdrehen der Eingangsrampe 20 führt zu einer axialen Verlagerung der Ausgangsrampe 21, welche hier gleichzeitig die, in 1 in Axialrichtung gesehen, rechte äußere Außenlamelle 3 ausbildet.
-
Durch die Verbindung der Außenlamellen 3 mittels der Wellfedern 9 und das Anbinden dieses Zusammenbaus an das Betätigungssystem 7 kann auf einen Außenlamellenträger bzw. einen äußeren Kupplungskorb verzichtet werden. Dadurch entfällt hier die Verschiebekraft, die bei herkömmlichen Kupplungen infolge der Reibung zwischen dem Kupplungskorb und den Lamellen auftritt und die Kupplung 1 trennt mit einem minimierten Restschleppmoment.
-
Mit Bezug zurück zu 1 ist das Drehmomenteinleitungsbauteil 5 mit einer Dämpfereinheit 24 verbunden und über eine erste Lagereinheit 25 an dem Gehäuse 17 abgestützt. Das Drehmomentausleitungsbauteil 6 ist über eine zweite Lagereinheit 26 an dem Drehmomenteinleitungsbauteil 5 abgestützt, so dass eine relativ Rotation zwischen dem Drehmomenteinleitungsbauteil 5 und dem Drehmomentausleitungsbauteil 6 möglich ist.
-
Die 2 bis 4 zeigen den Zusammenbau der Außenlamellen 3 mit den jeweils zwischen zwei zueinander benachbarten Außenlamellen 3, 3 angeordneten Wellfedern 9 und der als Ausgangsrampe 21 ausgebildeten äußeren Außenlamelle 3 in verschiedenen Ansichten. In jeder der 2 bis 4 ist zu erkennen, dass eine Wellfeder 9 sowohl mit der einen angrenzenden Außenlamelle 3 als auch mit der anderen angrenzenden Außenlamelle 3 vernietet ist. Die Wellfedern 9 sind vorgespannt eingebaut, so dass bei geöffneter Kupplung 1 die zueinander benachbarten Außenlamellen 3 über die Wellfedern 9 zueinander beabstandet werden. Gleichzeitig sorgt die Verbindung (hier in Form einer Vernietung) der Außenlamellen 3 mit den Wellfedern 9 und die Anbindung an die Betätigungseinrichtung 7 (hier ebenfalls in Form einer Vernietung) zu einer eindeutigen Positionierung der Außenlamellen, so dass auf den Außenlamellenträger verzichtet werden kann.
-
In 2 ist an der untersten Wellfeder 9 ein Durchgangsloch 27 zu erkennen, über welches der Zusammenbau, welcher die über die Wellfedern 9 verbundenen Außenlamellen 3 umfasst, drehmomentübertragend mit dem Drehmomenteinleitungsbauteil 5 verbunden wird. Alternativ ist es auch denkbar, dass dieser Zusammenbau über die Wellfeder drehmomentübertragend mit dem Drehmomentausleitungsbauteil 6 verbunden wird.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Kupplung
- 2
- Lamellenkupplung
- 3
- Außenlamellen
- 4
- Innenlamellen
- 5
- Drehmomenteinleitungsbauteil
- 6
- Drehmomentausleitungsbauteil
- 7
- Betätigungseinrichtung
- 8
- Blattfederelement
- 9
- Wellfeder
- 10
- Niet
- 11
- Stahllamelle
- 12
- Reiblamelle
- 13
- Kurbelwelle
- 14
- Nabe
- 15
- Innenlamellenträger
- 16
- Wellfeder
- 17
- Gehäuse
- 18
- Anschlag
- 19
- Ram pensystem
- 20
- Eingangsrampe
- 21
- Ausgangsrampe
- 22
- Vertiefung
- 23
- Rille
- 24
- Dämpfereinheit
- 25
- erste Lagereinheit
- 26
- zweite Lagereinheit
- 27
- Durchgangsloch
-
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
-
- DE 102016219234 A1 [0002]
