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Die Erfindung betrifft eine Reibkupplung für eine elektrische Antriebsmaschine mit einer Rotationsachse, eine Getriebeeinheit mit einer solchen Reibkupplung für eine elektrische Antriebsmaschine, einen elektrifizierten Antriebsstrang mit einer solchen Getriebeeinheit für ein Kraftfahrzeug, sowie ein Kraftfahrzeug mit einem solchen elektrifizierten Antriebsstrang.
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Aus dem Stand der Technik sind Reibkupplungen in vielfachen Ausführungsformen zum trennbaren und schlupfend-regelbaren Übertragen eines Drehmoments bekannt. Oftmals ist der vorhandene Bauraum sehr begrenzt und es werden (de-) montierbare Lösungen gesucht, welche in dem verfügbaren Bauraum einsetzbar sind. Beispielsweise bei einer elektrischen Antriebsmaschine eines elektrifizierten oder hybridisierten Kraftfahrzeugs soll die elektrischen Antriebsmaschine nicht einzig über eine feste Übersetzungsstufe mit dem Abtrieb verbunden sein, sondern es soll ein zweiter Gang zugeschaltet werden können, um mit vorhandener Motordrehzahl eine größere Fahrzeuggeschwindigkeit realisieren zu können. Dazu ist eine Lastschaltkupplung erforderlich. Hier ist aber nur ein sehr begrenzter radialer Bauraum vorhanden. Die Größe und Ausführungsform muss dementsprechend minimal gehalten werden.
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Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zumindest teilweise zu überwinden. Die erfindungsgemäßen Merkmale ergeben sich aus den unabhängigen Ansprüchen, zu denen vorteilhafte Ausgestaltungen 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 für eine elektrische Antriebsmaschine mit einer Rotationsachse, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:
- - ein Reibpaket in einer normal-offenen Konfiguration;
- - eine Gegenplatte zum Aufnehmen einer axialen Anpresskraft; und
- - einen Kupplungsdeckel, welcher axial-fixiert mit der Gegenplatte verbunden ist und an welchem das Reibpaket axial abgestützt ist,
wobei der Kupplungsdeckel in Umlaufrichtung eine Mehrzahl von einstückigen Segmenten aufweist.
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Die Reibkupplung ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass jedes der Segmente einen reibpaket-seitigen ersten Flansch zum Verbinden mit dem Reibpaket und einen gegenplatten-seitigen zweiten Flansch zum Verbinden mit der Gegenplatte aufweist.
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Es wird im Folgenden auf die genannte Rotationsachse Bezug genommen, wenn ohne explizit anderen Hinweis die axiale Richtung, radiale Richtung oder die Umlaufrichtung und entsprechende Begriffe verwendet werden. In der vorhergehenden und nachfolgenden Beschreibung verwendete Ordinalzahlen dienen, sofern nicht explizit auf das Gegenteilige hingewiesen wird, lediglich der eindeutigen Unterscheidbarkeit und geben keine Reihenfolge oder Rangfolge der bezeichneten Komponenten wieder. Eine Ordinalzahl größer eins bedingt nicht, dass zwangsläufig eine weitere derartige Komponente vorhanden sein muss.
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Die Reibkupplung beziehungsweise das Reibpaket ist in der bekannten Ausführungsform als normal-offene Konfiguration ausgeführt. Das heißt, ein Drehmoment wird ohne externe Betätigungskraft nicht über das Reibpaket geleitet. Erst wenn das Reibpaket von einer externen Betätigungskraft eingerückt wird, ist ein Drehmoment über das Reibpaket leitbar. Das heißt, die Reibkupplung ist im unbetätigten Zustand geöffnet und wird im Lastfall durch ein Einrücksystem (auch Betätigungseinrichtung genannt) zugedrückt, um das gewünschte Drehmoment zu übertragen, also die Reibkupplung geschlossen. Das Reibpaket gemäß dieser Definition umfasst also je nach konkreter Ausführungsform zudem eine Hebelfeder oder ein gleichwirkendes Stellelement, mittels welchem das Reibpaket zentral (bei der Rotationsachse) betätigbar, aber die Anpresskraft mit einem möglichst großen Wirkdurchmesser und/oder beim mittleren Radius des Reibrings in das Reibpaket einleitbar ist.
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Die normal-offene Konfiguration hat den Vorteil, dass im Vergleich zu einer normal-geschlossenen Konfiguration (mit beispielsweise einer Membranfeder) kleinere (axiale) Einrückwege realisiert werden können, und damit diese Konfiguration axial kürzer baut.
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Bei der Anwendung in einer elektrischen Antriebsmaschine wird die Reibkupplung erst ab Fahrgeschwindigkeiten von beispielsweise mehr als 150 km/h [einhundertfünfzig Kilometer pro Stunde] benötigt, so dass in den meisten Situationen mittels des Reibpaketes kein Drehmoment übertragen und damit keine Betätigungskraft in das Reibpaket eingeleitet werden muss. Die Reibkupplung kann dann geöffnet bleiben.
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Die normal-offene Konfiguration hat bei einer Ausführungsform mit Hebelfeder weiterhin den Vorteil, dass der Auflagedurchmesser der Hebelfeder sehr weit außen an dem Kupplungsdeckel positionierbar ist. Dadurch werden Steifigkeitsverluste in dem Reibpaket minimal gehalten.
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Die Reibkupplung umfasst weiterhin eine Gegenplatte zum Aufnehmen einer axialen Anpresskraft. Die Gegenplatte bildet beispielsweise zugleich ein Schwungrad mit einer entsprechend großen Schwungmasse sowie mit einer großen thermischen Masse zur Aufnahme der schlupfend als Abwärme dissipierten Energie des zu übertragenden (Eingangs-) Drehmoments.
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Die Funktionskomponenten für das Übertragen eines Drehmoments, zumindest das Reibpaket, sind in einem Kupplungsdeckel eingehaust. Dieser Kupplungsdeckel ist axial-fixiert mit der Gegenplatte verbunden, beispielsweise für eine oftmals geforderte Demontierbarkeit verschraubt oder vernietet. Das Reibpaket ist axial an dem Kupplungsdeckel abgestützt, sodass also die Reaktionskraft beim Einrücken des Reibpakets und/oder eine (vorgehaltene) Ausrückkraft, beispielsweise mittels zumindest einer Blattfeder, von dem Kupplungsdeckel aufgenommen werden.
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Hier ist nun vorgeschlagen, dass der Kupplungsdeckel in Umlaufrichtung eine Mehrzahl von einstückigen Segmenten aufweist und ein solches Segment jeweils einen reibpaket-seitigen ersten Flansch zum Verbinden mit dem Reibpaket und jeweils einen gegenplatten-seitigen zweiten Flansch zum Verbinden mit der Gegenplatte aufweist.
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Damit ist es möglich, den Kupplungsdeckel beziehungsweise die jeweiligen Segmente als einstückige (axial wirkende) Klammer auszuführen, also mit einem ersten Flansch mit radialer Ausdehnung nach radial-innen zum Abstützen des Reibpakets und einen zweiten Flansch mit radialer Ausdehnung nach radial-innen zum Verbinden mit der Gegenplatte. Die beiden Flansche sind mittels einer Zylinderwandung mit axialer Ausdehnung, bevorzugt geschlossen und in Form eines Zylindermantelsegments, kraftübertragend fest miteinander verbunden.
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Die Segmentierung des Kupplungsdeckels erlaubt eine einfache Montierbarkeit und zwar innerhalb des geringen verfügbaren Bauraums. Weiterhin ergibt sich der Vorteil, dass bei einer Ausführungsform des Kupplungsdeckels aus einem Blechmaterial die einzelnen Segmente mit einem geringerem Anteil an Verschnitt fertigbar ist, als dies bei einer in Umfangsrichtung geschlossenen Bauform möglich ist; denn bei einer solchen in Umfangsrichtung geschlossenen Bauform eines Kupplungsdeckels muss das Zentrum für die Wellen und/oder externe Betätigungseinrichtung ausgeschnitten werden, während solch ein Verschnitt bei der Fertigung von Segmenten entfällt.
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Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform der Reibkupplung vorgeschlagen, dass der erste Flansch der Segmente jeweils mittels zumindest eines Deckelniets mittels zumindest eines Axialvorspannmittels mit dem Reibpaket verbunden ist.
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Bei dieser Ausführungsform ist vorgeschlagen, dass der erste (reibpaket-seitige) Flansch eines Segments jeweils mittels zumindest eines, bevorzugt mittels eines einzigen, Deckelniets mit einem Axialvorspannmittel verbunden ist. Ein solches Axialvorspannmittel ist beispielsweise eine Blattfeder beziehungsweise ein Blattfederpaket. Das Axialvorspannmittel wiederum ist mit dem Reibpaket beziehungsweise der Anpressplatte des Reibpakets verbunden. Bevorzugt ist das Axialvorspannmittel mit der Anpressplatte ebenfalls vernietet.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird zunächst das Axialvorspannmittel mit der Anpressplatte des Reibpakets vernietet, anschließend die deckelseitig des Axialvorspannmittels anzuordnenden Deckelniete vorpositioniert, gegebenenfalls mit einer Abstandshülse, und die Hebelfeder auf den Deckelnieten positioniert. Beispielsweise weisen die Deckelniete anpressplatten-seitig einen fertigen (flachen) Nietkopf auf und ihr Deformationsende weist axial weg von der Anpressplatte. Daraufhin werden die Segmente über die Deckelniete geführt und der gegenplatten-seitige zweite Flansch axial (gesehen von dem Reibpaket) hinter die Gegenplatte geschwenkt. Anschließend wird der zweite Flansch mit der Gegenplatte (für eine Drehmomentübertragung) verbunden und davor oder danach der vorpositionierte Deckelniet für die gewünschte Nietverbindung umgeformt. Anschließend ist das jeweilige Segment des Kupplungsdeckels mit dem Axialvorspannelement vernietet und mit der Gegenplatte drehmomentsteif und axial positioniert verbunden.
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Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform der Reibkupplung vorgeschlagen, dass die Gegenplatte als Reibelement des Reibpakets mit einem reibpaket-seitigen Reibbereich ausgeführt ist, wobei der zweite Flansch der Segmente des Kupplungsdeckels in radialer Überlappung mit dem Reibbereich der Gegenplatte mit der Gegenplatte verbunden ist.
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Bei dieser Ausführungsform ist die Gegenplatte zugleich als Gegenreibelement für eine zwischen einer Anpressplatte und der Gegenplatte angeordnete Reibscheibe eingerichtet, wobei die Reibscheibe, bevorzugt beidseitig, mit Reibbelägen versehen ist. In einer Ausführungsform ist eine Mehrzahl von Reibscheiben und dafür eine korrespondierende Anzahl von Zwischenplatten (axial bewegbar und von den Abmessungen ähnlich der Anpressplatte) in dem Reibpaket vorgesehen. Für eine axial besonders kurze Ausführungsform ist allein eine einzige Reibscheibe vorgesehen, welche zwischen der Anpressplatte und der Gegenplatte zum jeweils reibschlüssigen Übertragen eines Drehmoments eingerichtet ist. Bei einer konventionellen Reibkupplung ist der Kupplungsdeckel und/oder eine Blattfederung (Axialvorspannmittel) der Anpressplatte des Reibpakets mittels Verschraubungsbohrungen in einem Bereich radial außerhalb des Reibbereichs der Gegenplatte axial an der Gegenplatte befestigt. Damit bauen solche konventionellen Reibkupplungen radial sehr groß.
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Aufgrund der geschilderten bauraumtechnischen Verhältnisse ist hier vorgeschlagen, dass der radial außenliegende Verschraubungsbereich entfällt. Eine entsprechende Verbindung ist radial innerhalb des Reibbereichs der Gegenplatte und also auch radial innerhalb des korrespondierenden (meist gleich großen) Reibbereichs der Anpressplatte untergebracht. Damit ist also eine radiale Überlappung mit dem Reibbereich gebildet.
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Bevorzugt ist dabei das Reibpaket und der Kupplungsdeckel auch noch mit der Gegenplatte montierbar und demontierbar, wenn das Reibpaket bereits fest mit der Welle, beispielsweise der elektrischen Antriebsmaschine und/oder des (Übersetzungs-) Getriebes, verbunden ist.
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Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform der Reibkupplung vorgeschlagen, dass die Segmente einzig an der Gegenplatte axial fixiert sind, und bevorzugt auf Stoß gegeneinander drehmomentabgestützt sind.
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Bei dieser Ausführungsform sind die Segmente axial untereinander nicht miteinander verbunden, sondern einzig an der Gegenplatte befestigt. Damit ist eine einfache Montierbarkeit der Segmente im Vergleich zu einer Ausführungsform mit untereinander verbundenen Segmenten geschaffen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Segmente zudem in Umlaufrichtung auf Stoß zueinander angeordnet und so zum Übertragen eines Drehmoments auf das jeweils benachbarte Segment eingerichtet. Bevorzugt sind die Segmente frei von einer Verbindung untereinander, also ist kein weiteres Verbindungsmittel zwischen den Segmenten vorgesehen. Damit wird radialer Bauraum gewonnen und/oder die Struktur der Segmente ist damit sehr einfach. Es hat sich gezeigt, dass für viele Anwendungen infolge des Steifigkeitszuwachses infolge der axialen Einstückigkeit von dem ersten Flansch, der Zylinderwandung des Kupplungsdeckels und dem zweiten Flansch für die meisten Anwendungen die Steifigkeit derart ausreichend ist, dass ein solcher Kupplungsdeckel auch für hohe Drehmomente, wie sie beispielsweise in einem elektrifizierten Antrieb eines Kraftfahrzeugs vorkommen, ohne weiteres einsetzbar ist. Eine versteifendes Element in Umfangsrichtung zur Sicherung gegen die Zentrifugalwirkung ist für viele Anwendungen nicht notwendig. Alternativ ist für sehr hohe Drehzahlen ein oder eine Mehrzahl von Versteifungsringen vorgesehen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Getriebeeinheit für eine elektrische Antriebsmaschine vorgeschlagen, aufweisend eine Reibkupplung nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung und ein Schaltgetriebe mit einem ersten Übersetzungsgang und mit einem zweiten Übersetzungsgang, wobei in einem geöffneten Zustand der Reibkupplung einzig der erste Übersetzungsgang drehmomentübertragend geschaltet ist und in einem geschlossenen Zustand der Reibkupplung der zweite Übersetzungsgang drehmomentübertragend zugeschaltet ist.
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Bei dieser Ausführungsform ist die Reibkupplung nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung für den Einsatz bei einer elektrischen Antriebsmaschine eingerichtet, bevorzugt in einem elektrifizierten oder hybridisierten Kraftfahrzeug. Die Reibkupplung ist mit einem Schaltgetriebe verbunden und bildet so eine Getriebeeinheit. Im Gegensatz zu Anwendungen mit Verbrennungskraftmaschine, in denen es erforderlich ist, die Verbrennungskraftmaschine von einem Getriebe vollständig abkoppeln zu können, ist hier im geöffneten Zustand der Reibkupplung ein Drehmoment über den ersten Übersetzungsgang geführt und in einem geschlossenen Zustand der zweite Übersetzungsgang drehmomentübertragend zugeschaltet. Die Übersetzungsgänge unterscheiden sich voneinander durch ihr jeweiliges Übersetzungsverhältnis und sind beispielsweise mittels Stirnradgetrieben gebildet, bevorzugt für eine geringe axiale Bauraumforderung mittels Planetenwälzgetrieben. Im Drehmomentübertragungsstrang hinter den Übersetzungsgängen ist eine Abtriebswelle, beispielsweise bei einem Kraftfahrzeug zunächst ein Differential und/oder eine feste (End-) Übersetzungsstufe, als Verbraucher des reibkupplungsseitig bereitgestellten Drehmoments vorgesehen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein elektrifizierter Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:
- - eine elektrische Antriebsmaschine;
- - zumindest einen Verbraucher; und
- - einen Getriebestrang zum Übertragen eines Drehmoments zwischen der elektrischen Antriebsmaschine und dem zumindest einen Verbraucher,
wobei der Getriebestrang eine Reibkupplung nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung oder eine Getriebeeinheit nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung umfasst.
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Der hier vorgeschlagene elektrifizierte Antriebstrang weist einen Getriebestrang mit einer elektrischen Antriebsmaschine auf. Der zumindest eine Verbraucher, beispielsweise bei einem Kraftfahrzeug die Antriebsräder für den Vortrieb des Kraftfahrzeugs, ist in dieser Ausführungsform von der elektrischen Antriebsmaschine mittels des Getriebestrangs mit einem Drehmoment versorgbar. Auch ist umgekehrt zu dem beschriebenen Hauptzustand ein von dem Verbraucher eingebrachtes Drehmoment auf die elektrische Antriebsmaschine (Generatorbetrieb und/oder Motorbremsen) möglich. Die hier vorgeschlagene Reibkupplung beziehungsweise die Getriebeeinheit kennzeichnet sich durch eine sehr geringe Baugröße der Reibkupplung sowie eine einfache Montierbarkeit und Demontierbarkeit. Zugleich sind die Fertigungskosten gering und die Massenträgheit und der Materialaufwand gering.
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In einer Ausführungsform eines elektrifizierten Antriebsstrangs ist zudem eine Verbrennungskraftmaschine vorgesehen, also ein Hybrid-Antriebsstrang gebildet. Die elektrische Antriebsmaschine ist dabei die einzige Antriebsmaschine zum Bereitstellen eines mechanisch-nutzbaren Drehmoments und die Verbrennungskraftmaschine ist seriell geschaltet, also als Range-Extender mitsamt einer (unter Umständen zusätzlichen Lichtmaschine oder einem Motor-Generator) zum Aufladen eines Akkumulators (Batterie) eingerichtet. Alternativ ist die Verbrennungskraftmaschine parallel geschaltet und über einen weiteren Getriebestrang zum Vortrieb mit den Antriebsrädern (zuschaltbar oder dauerhaft) drehmomentübertragend verbunden. Dieser weitere Getriebestrang umfasst unter Umständen eine weitere elektrische Maschine, beispielsweise als Motor-Generator zum Erzeugen elektrischer Energie und zum Abgeben eines unterstützenden Drehmoments (Boosten).
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, aufweisend einen elektrifizierten Antriebsstrang nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung und zumindest ein Antriebsrad, wobei das zumindest eine Antriebsrad zu einem Zeitpunkt mittels der elektrischen Antriebsmaschine mit einem Drehmoment versorgbar ist.
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Der axiale und/oder radiale Bauraum ist gerade bei Kraftfahrzeugen mit elektrifiziertem Antriebsstrang aufgrund des großen Akkumulators für eine geforderte Reichweite besonders gering und es ist daher besonders vorteilhaft, einen elektrifizierten Antriebsstrang kleiner Baugröße zu verwenden.
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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. Bei dem hier vorgeschlagenen Kraftfahrzeug mit dem oben beschriebenen elektrifizierten Antriebsstrang ist für die Reibkupplung in dem ersten Getriebestrang nur ein sehr geringer Bauraum erforderlich. Damit ist der Einsatz eines Schaltgetriebes und eines zweiten Übersetzungsstrangs zumindest teilweise kompensierbar.
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In einer alternativen Ausführungsform des Kraftfahrzeugs ist der Antriebsstrang hybridisiert, also eine Verbrennungskraftmaschine vorgesehen, welche für den Vortrieb (paralleler Hybrid-Antriebsstrang) oder einzig als Range-Extender (serieller Hybrid-Antriebsstrang) zum Aufladen eines Akkumulators eingesetzt ist.
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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 Ka+ oder Renault Clio. Bekannte Voll-Hybride in der Kleinwagenklasse sind der BMW i3, der Audi A3 e-tron oder der Toyota Yaris Hybrid. Bekannte voll-elektrische Kraftfahrzeuge sind der Tesla Model S, der Audi e-tron (2018) oder der Porsche Taycan.
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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
- 1: eine Reibkupplung in Schnittansicht;
- 2: die Reibkupplung in perspektivischer Ansicht; und
- 3: ein elektrifizierter Antriebsstrang in einem Kraftfahrzeug.
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In 1 ist eine Reibkupplung 1 in einer perspektivischen Schnittansicht gezeigt, welche in 2 in einer perspektivischen Ansicht gezeigt ist. Die Komponenten der Reibkupplung 1 sind um eine zentrale Rotationsachse 3 rotierbar. Eine Reibscheibe 28 ist wie bei einer konventionellen Reibkupplung mitsamt einer zentralen Welle, beispielsweise einer Getriebeeingangswelle 32, relativ zu einem Kupplungsdeckel 6, einer Gegenplatte 5 und übrigen Komponenten eines Reibpakets 4 rotierbar, wenn das Reibpaket 4 nicht verpresst ist. Das Reibpaket 4 umfasst hier als Reibpartner eine Anpressplatte 27 und die besagte Reibscheibe 30. Die hier gezeigte Reibscheibe 30 weist in konventioneller Weise beidseitig jeweils einen Reibbelag und dazwischen (optional) eine Belagfederung auf. Zum Betätigen umfasst das Reibpaket 4 (optional) eine Hebelfeder 29, welche an der Anpressplatte 27, hier über einen Nockenring, und antagonistisch radial möglichst weit außen an dem Kupplungsdeckel 6 abgestützt ist. Eine Betätigungseinrichtung (hier nicht gezeigt) wirkt zentral auf die Laschen der Hebelfeder 29, sodass deren (externe) Betätigungskraft um das vorliegende Hebelverhältnis übersetzt in eine Anpresskraft auf die Anpressplatte 27 umgesetzt wird. Die Gegenplatte 5, welche bevorzugt auch ein Schwungrad bildet, bildet das Widerlager für die Anpresskraft, sodass die Reibscheibe 30 zwischen der Anpressplatte 27 und der Gegenplatte 5 axial verpressbar ist, und in einem verpressten Zustand zur reibschlüssigen Drehmomentübertragung eingerichtet ist. Abgestimmt auf die Reibscheibe 30 ist ein Reibbereich 15 an der Gegenplatte 5 gebildet, beispielsweise mit gesondert bearbeiteter Oberfläche oder einfach als (ringförmiger) radialer Überscheidungsbereich der Reibscheibe 30 und der Gegenplatte 5. Ein Drehmoment ist somit von der Gegenplatte 5 beziehungsweise dem Kupplungsdeckel 6 auf die zentrale Welle 32 reibschlüssig übertragbar. Wenn das Reibpaket 4 hingegen nicht verpresst ist, wird bei dieser Konfiguration mittels eines Axialvorspannmittels 14, hier ausgeführt als (drei) Blattfederpakete, ein minimaler axialer Abhub der Reibpartner (Anpressplatte 27, Reibscheibe 30 und Gegenplatte 5) sichergestellt. Die Blattfederpakete des Axialvorspannmittels 14 sind hier jeweils mittels eines Plattenniets 30 mit der Anpressplatte 27 axial fixiert und mittels eines Deckelniets 13 (mithilfe einer Abstandshülse 33 definiert beabstandet) mit dem Kupplungsdeckel 6 axial fixiert. Damit ist eine axiale Vorspannkraft entgegen einer (externen) Betätigungskraft vorgehalten.
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Hier ist nun der Kupplungsdeckel 6 in Umlaufrichtung 7 in ein erstes Segment 8, ein zweites Segment 9 und ein drittes Segment 10 (vergleiche 2) unterteilt. Die separaten Segmente 8, 9 und 10 weisen jeweils einen (reibpaket-seitigen) ersten Flansch 11 und einen (gegenplatten-seitigen) zweiten Flansch 12 (vergleiche 2) auf. Das Reibpaket 4 ist mittels der Deckelniete 13 mit dem ersten Flansch 11 dauerhaft drehmomentübertragend verbunden, hier (optional) mit jeweils einem Deckelniet 13 pro Segment 8, 9, 10 (vergleiche 1). Die Gegenplatte 5 ist mittels zumindest einer Deckelschraube 31, hier (optional) zwei pro Segment 8, 9 und 10, mit dem zweiten Flansch 12 drehmomentsteif verbunden. Die Segmente 8, 9 und 10 sind hier beispielsweise in drei gleich große Abschnitte des Kupplungsdeckels 6, also in Segmente von 120° [einhundertzwanzig Grad], aufgeteilt. Dies bietet sich für viele Anwendungen hinsichtlich der Auswuchtung und der erforderlichen Eigenschaften des Axialvorspannmittels 14 an, ist aber auch anders wählbar.
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Bei der gezeigten Ausführungsform ist bei dem Kupplungsdeckel 6 kein Flansch mit einer Ausdehnung nach radial außen notwendig, weder für das Axialvorspannmittel 14, noch für das Reibpaket 4, noch für die Verbindung mit der Gegenplatte 5. Gleiches gilt für die hier aufgezählten Komponenten. Damit ist die radiale Ausdehnung der Reibkupplung 1 besonders gering. Zugleich ist der benötigte axiale Bauraum nicht oder nicht wesentlich vergrößert.
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In 3 ist rein schematisch ein Kraftfahrzeug 21 mit einem elektrifizierten Antriebsstrang 20 von oben gezeigt. Hierbei ist beispielsweise eine elektrische (Haupt-) Antriebsmaschine 2 mit einer Reibkupplung 1 gemäß einer hier beschriebenen Ausführungsform und (optional bei einem parallelen Hybrid-Antriebsstrang) eine zusätzliche (Antriebs-) Verbrennungskraftmaschine 22 gezeigt. Die Reibkupplung 1 ist aber auch in einem rein elektrischen Antriebsstrang 20, beispielsweise nur dem ersten Getriebestrang 25 (vergleiche unten) oder bei einem seriellen Hybrid-Antriebsstrang (beispielsweise mit der Verbrennungskraftmaschine 22 als reiner Range-Extender) einsetzbar. In einer anderen Ausführungsform bildet die Verbrennungskraftmaschine 22 allein oder zusammen mit einer weiteren elektrischen Maschine (nicht dargestellt) einen zu der (elektrischen) Antriebsmaschine 2 gleichwertigen Antrieb oder sogar den Hauptantrieb des Kraftfahrzeugs 21.
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Die Reibkupplung 1 ist in einem (ersten) Getriebestrang 25 zwischen der Antriebsmaschine 2 und dem Verbraucher, hier vereinfacht dargestellt als linkes Antriebsrad 23 und rechtes Antriebsrad 24, zwischengeschaltet. Das Drehmoment der Antriebsmaschine 2 wird somit in einem offenen Zustand der Reibkupplung 1 über einen ersten Übersetzungsgang 18 eines Schaltgetriebes 17 geleitet. In einem geschlossenen Zustand (Reibpaket 4 verpresst, vergleiche 1) wird das Drehmoment über einen zweiten Übersetzungsgang 19 zu den Antriebsrädern 23, 24 geleitet. Die Reibkupplung 1 und das Schaltgetriebe 17 bilden so Teil einer Getriebeeinheit 16 des (ersten) Getriebestrangs 25. Ein Drehmoment der (optionalen) Verbrennungskraftmaschine 22 wird in hier nicht näher erläuterter Weise mittels eines weiteren (zweiten) Getriebestrangs 26 zu den Antriebsrädern 23, 24 geleitet. In der gezeigten Konfiguration ist der elektrifizierte Antriebsstrang 20 in Hauptfahrtrichtung (darstellungsgemäß nach links) entlang der Längsachse 35 vor der Fahrerkabine 34 angeordnet und zudem als Vorderachsantrieb dargestellt. Es sind auch andere Konfigurationen möglich, wie beispielsweise ein Heckantrieb mit Anordnung des elektrifizierten Antriebsstrangs 20 vor oder hinter der Fahrerkabine 34. Weiterhin ist eine koaxiale Anordnung der (elektrischen) Antriebsmaschine 2 zu der Abtriebswelle der Antriebsräder 23, 24 einsetzbar.
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Die hier vorgeschlagene Reibkupplung ist unter geringster Bauraumforderung einfach montierbar und demontierbar.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Reibkupplung
- 2
- elektrische Antriebsmaschine
- 3
- Rotationsachse
- 4
- Reibpaket
- 5
- Gegenplatte
- 6
- Kupplungsdeckel
- 7
- Umlaufrichtung
- 8
- erstes Segment
- 9
- zweites Segment
- 10
- drittes Segment
- 11
- erster Flansch
- 12
- zweiter Flansch
- 13
- Deckelniet
- 14
- Axialvorspannmittel
- 15
- Reibbereich
- 16
- Getriebeeinheit
- 17
- Schaltgetriebe
- 18
- erster Übersetzungsgang
- 19
- zweiter Übersetzungsgang
- 20
- elektrifizierter Antriebsstrang
- 21
- Kraftfahrzeug
- 22
- Verbrennungskraftmaschine
- 23
- linkes Antriebsrad
- 24
- rechtes Antriebsrad
- 25
- erster Getriebestrang
- 26
- zweiter Getriebestrang
- 27
- Anpressplatte
- 28
- Reibscheibe
- 29
- Hebelfeder
- 30
- Plattenniet
- 31
- Deckelschraube
- 32
- Getriebeeingangswelle
- 33
- Abstandshülse
- 34
- Fahrerkabine
- 35
- Längsachse
