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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Drehmomentbegrenzer zum Begrenzen des zu übertragenden Drehmoments in einem Antriebsstrang beispielsweise eines Kraftfahrzeugs.
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Beispielsweise aus der
EP 1 176 339 A1 ist ein Drehmomentbegrenzer bekannt, der eine Reibplatte umfasst, die zwischen zwei Reibbelägen liegt. Die Tellerfeder übt dabei eine Kraft von bis zu mehreren Tausend Newton aus. Die Tellerfeder und die entsprechende Kraft wird dabei in Abhängigkeit von der Drehmomentgrenze gewählt, bei deren Überschreiten Schlupf zwischen den Reibbelägen und der Reibplatte erzeugt und somit das Drehmoment begrenzt wird.
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Liegen Geometriefehler vor, sind also beispielsweise die Reibbeläge, Reibplatte und/oder die Tellerfeder nicht vollsymmetrisch, ergibt sich eine in Umfangsrichtung ungleichmäßige Anpresskraft, die zu Problemen bei der Definition der Drehmomentgrenze und zu einem ungleichmäßigen Verschleiß des Drehmomentbegrenzers führt. Zudem sind die bekannten Drehmomentbegrenzer aus einer Vielzahl von Teilen aufgebaut.
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Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten Probleme zumindest teilweise zu überwinden und insbesondere einen Drehmomentbegrenzer anzugeben, bei dem die Verteilung der Anpresskraft verbessert ist.
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Diese Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängig formulierten Ansprüchen angegeben. Die in den abhängig formulierten Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus werden die in den Ansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt werden.
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Der erfindungsgemäße Drehmomentbegrenzer, insbesondere für einen Antriebsstrang, insbesondere eines Kraftfahrzeugen, ist um eine Drehachse rotierbar, umfasst zwei Seitenelemente, die in Richtung der Drehachse voneinander beabstandet sind und an den einander zugewandten Innenseiten jeweils einen Reibbelag aufweisen, wobei in Richtung der Drehachse zwischen den Reibbelägen eine Reibplatte ausgebildet ist, die mindestens ein Federelement aufweist, das eine Presskraft in Richtung der Drehachse auf die Reibbeläge ausübt.
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Das mindestens eine Federelement ist bevorzugt rotationszyklisch. Die Reibplatte wird bevorzugt drehfest mit einem Schwungkrad einer Verbrennungskraftmaschine verbunden, beispielsweise vernietet, so dass die Reibplatte zwei Funktionen, nämlich die vollständige Übertragung des Drehmoments aus einer Verbrennungskraftmaschine und die Aufbringung der Presskraft, erfüllt. Der Drehmomentbegrenzer ist so ausgebildet, dass beim Überschreiten eines oberen Grenzwertes des Drehmoments die Presskraft nicht mehr ausreicht und Schlupf zwischen Reibplatte und Reibbelägen einsetzt. Dadurch wird das Durchschlagen von Drehmomentspitzen verhindert, die insbesondere in Kraftfahrzeugen mit Hybrid-Antrieb Schäden zur Folge haben können.
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Bevorzugt ist die die Reibplatte einteilig ausgebildet, beispielsweise wird das mindestens eine Federelement durch eine Verformung aus einer neutralen Ebene der Reibplatte gebildet, die senkrecht zur Drehachse liegt. Bevorzugt ist eine solche Ausgestaltung, wenn das mindestens eine Federelement einen vollständigen Kreisring bildet. Eine solche Ausgestaltung der Reibplatte ist einfach herstellbar.
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Alternativ ist es bevorzugt, dass die Reibplatte mindestens ein Federelement umfasst, welches als Kreisringsegment ausgebildet ist. Dies hat den Vorteil, dass die Gestaltungsfreiheit bei der Auslegung der Reibplatte vergrößert wird.
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Alternativ ist es auch bevorzugt, dass die Reibplatte mehrteilig ausgebildet ist. Besonders bevorzugt ist in diesem Zusammenhang, dass die Reibplatte eine Grundplatte umfasst, die in Richtung der Drehachse von zwei Wellscheiben als Federelementen umgeben ist, die drehfest mit der Grundplatte verbunden, bevorzugt vernietet, sind.
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Bevorzugt ist weiterhin ein mehrteiliger Aufbau der Reibplatte, bei der diese mindestens eine Grundplatte umfasst, die mindestens ein Federelement umfasst, welches als Kreisringsegment ausgebildet ist. Ein mehrteiliger Aufbau aus mindestens einer Grundplatte mit Kreisringsegmenten als Federelemente kann beispielsweise einteilig erfolgen, wobei mehrere, insbesondere zwei, Grundplatten zur Reibplatte montiert werden, beispielsweise miteinander vernietet werden. Weiterhin ist es möglich, an eine Grundplatte kreisringsegmentförmige Federelemente drehfest an der Grundplatte zu befestigen, beispielsweise durch Vernieten. Hierbei können die Federelemente einlagig oder zweilagig ausgeführt werden.
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Bevorzugt ist eine Ausgestaltung, bei der die Reibplatte aus zwei Grundplatten ausgebildet ist, die jeweils mindestens ein Federelement umfassen, welches als ein Kreisringsegment ausgebildet ist.
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Weiterhin wird ein Antriebsstrang vorgeschlagen, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem Drehmomentbegrenzer nach der vorliegenden Erfindung, bei dem ein mit einer Abtriebswelle verbundenes Schwungrad ausgebildet ist, welches drehfest mit der Reibplatte verbunden ist.
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Die für den Drehmomentbegrenzer offenbarten Details und Vorteile lassen sich auf den Antriebsstrang übertragen und anwenden und umgekehrt.
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Vorsorglich sei angemerkt, dass die hier verwendeten Zahlwörter („erste“, „zweite“,...) vorrangig (nur) zur Unterscheidung von mehreren gleichartigen Gegenständen, Größen oder Prozessen dienen, also insbesondere keine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge dieser Gegenstände, Größen oder Prozesse zueinander zwingend vorgeben. Sollte eine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge erforderlich sein, ist dies hier explizit angegeben oder es ergibt sich offensichtlich für den Fachmann beim Studium der konkret beschriebenen Ausgestaltung.
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Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die gezeigten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung und/oder Figuren zu kombinieren. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Gegenstände, so dass ggf. Erläuterungen aus anderen Figuren ergänzend herangezogen werden können. Es zeigen:
- 1: einen Teilschnitt eines an einem Schwungrad montierten Drehmomentbegrenzers;
- 2 - 4: ein erstes Beispiel einer Reibplatte eines Drehmomentbegrenzers in verschiedenen Ansichten;
- 5 - 7: ein zweites Beispiel einer Reibplatte eines Drehmomentbegrenzers in verschiedenen Ansichten;
- 8 - 9: ein drittes Beispiel einer Reibplatte eines Drehmomentbegrenzers in verschiedenen Ansichten;
- 10-14: ein viertes Beispiel einer Reibplatte eines Drehmomentbegrenzers in verschiedenen Ansichten; und
- 15-20: ein fünftes Beispiel einer Reibplatte eines Drehmomentbegrenzers in verschiedenen Ansichten.
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1 zeigt eine Ansicht eines Drehmomentbegrenzers 1, der an einem Schwungrad 2 eines Antriebsstrangs 3 eines Kraftfahrzeuges montiert ist. Das Schwungrad 2 ist drehfest mit einer Welle verbunden, die im Betrieb um eine Drehachse 18 rotiert. Der Drehmomentbegrenzer 1 weist eine Reibplatte 4 auf, die zwischen den Reibbelägen 5 zweier Seitenelemente 6, die aus Blech ausgebildet sind, liegen. Die Reibbeläge 5 sind dabei an den einander zugewandten Innenseiten 19 der Seitenelemente 6 ausgebildet. Im montierten Zustand sind die Seitenelemente 6 über die Reibbeläge 5 reibschlüssig mit der Reibplatte 4 verbunden, die mit dem Schwungrad 2 drehfest verbunden ist, so dass im Betrieb Drehmoment vom Schwungrad 2 über den Drehmomentbegrenzer 1 übertragbar ist. Die Reibplatte 4 weist dabei mindestens ein integriertes Federelement auf, durch welches eine Presskraft auf die Reibbeläge 5 ausgeübt wird. Hierdurch kann auf eine Tellerfeder verzichtet werden. Durch die Presskraft wird ein maximales Drehmoment definiert, bei dessen Überschreiten Schlupf zwischen den Reibbelägen 5 und der Reibplatte 4 einsetzt. Die Ausbildung der Reibplatte wird im Folgenden anhand mehrerer Beispiele erläutert.
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Die 2 bis 4 zeigen ein Beispiel einer aus Blech ausgebildeten Reibplatte 4 in verschiedenen Ansichten. Die 3 und 4 zeigen dabei die entsprechend in 2 gekennzeichneten Schnitte. Die Reibplatte 4 ist einteilig ausgebildet und weist einen Innenbereich 7 und einen radial außerhalb des Innenbereichs 7 gebildeten Außenbereich 8 auf. Innenbereich 7 du Außenbereich 8 sind dabei kreisringförmig ausgebildet. Der Außenbereich 8 weist mehrere Verbindungsbereiche 9 auf, die hier als Öffnungen gebildet sind, die eine Verbindung mit dem Schwungrad 2 ermöglichen. Der Innenbereich 7 umfasst zwei Federelemente 10, die im verbauten Zustand eine Presskraft auf die Reibbeläge 5 ausübt. Die Federelemente 10 sind dabei durch Verformung des Innenbereichs 7 aus der Ebene des Außenbereichs 8 heraus gebildet. Die Federelemente 10 wirken dabei als Blattfedern. Im verbauten Zustand sind die Federelemente 10 an die Reibbeläge 5 gepresst. Die Federelemente 10 sind rotationszyklisch ausgebildet.
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5 bis 7 zeigen ein zweites Beispiel einer aus Blech ausgebildeten Reibplatte 4 in verschiedenen Ansichten. Die 6 und 7 zeigen dabei die entsprechend in 5 gekennzeichneten Schnitte. Es sollen hier nur die Unterschiede zum ersten Beispiel beschrieben werden, im Übrigen wird auf die zum ersten Beispiel gemachten Ausführungen verwiesen. Auch im zweiten Beispiel ist die Reibplatte 4 einteilig ausgebildet, jedoch ist der Außenbereich 8 nicht kreisringförmig, sondern vielmehr aus einer Vielzahl von Laschen 11 gebildet, in denen die Verbindungsbereiche 9 ausgebildet sind. Hierdurch wird die Herstellung der Reibplatte 4 vereinfacht.
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8 und 9 zeigen ein drittes Beispiel einer Reibplatte 4 in verschiedenen Ansichten. 8 stellt dabei eine Draufsicht und 9 eine Seitenansicht dar. Es sollen hier nur die Unterschiede zum ersten Beispiel beschrieben werden, im Übrigen wird auf die zum ersten Beispiel gemachten Ausführungen verwiesen. Die Reibplatte 4 ist mehrteilig ausgeführt. Die Reibplatte 4 umfasst eine Grundplatte 12, mit der beidseitig zwei Wellscheiben 13 verbunden sind. Die Wellscheiben 13 sind dabei mit Nieten 14 an der Grundplatte 12 befestigt. Die Wellscheiben 13 bilden dabei Federelemente 10. Die Höhe der Wellscheiben 13 ist dabei so groß gewählt, dass im verbauten Zustand die Nieten 14 nicht in Kontakt mit den Reibbelägen 5 kommen.
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10 bis 14 zeigen ein drittes Beispiel einer Reibplatte 4 in verschiedenen Ausführungen und Ansichten. Die Reibplatte 4 ist aus einer Grundplatte 12 (10 bis 12) oder aus zwei Grundplatten 12 (13 und 14) aufgebaut, die aufeinander gelegt und miteinander verbunden werden. Die Grundplatten 12 weisen keinen kreisringförmigen Innenbereich 7 auf, vielmehr ist der Innenbereich 7 aus Kreisringsegmenten 15 aufgebaut, die keinen vollständigen Kreisring bilden. 10 zeigt eine Draufsicht einer Grundplatte 12, die 11 zeigt den in 10 als „A-A“ gekennzeichneten Schnitt der Grundplatte 12, während die 12 den in 10 als „B-B“ gekennzeichneten Schnitt der Grundplatte 12 zeigt. Die Federelementen 10 weisen eine Konturierung 16 in Umfangsrichtung auf, die zur Ausbildung einer Presskraft im montierten Zustand auf die Reibbeläge 5 führt. Die Konturierungen 16 sind da bei so gewählt, dass keine Kante auf die Reibbeläge 5 berührt, da dies zu Ungleichförmigkeiten im Schlupffall und zu einer möglichen ungleichmäßigen Abnutzung führt.
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13 zeigt den in 10 als „A-A“ gekennzeichneten Schnitt der Reibplatte 4 bestehend aus zwei miteinander verbundenen Grundplatten 12, 14 den in 10 mit „B-B“ gekennzeichneten Schnitt der Reibplatte 4 bestehend aus zwei miteinander verbundenen Grundplatten 12, deren Federelemente 10 mit Konturierungen 16 im montierten Zustand des Drehmomentbegrenzers 1 eine Presskraft auf die Reibbeläge 5 aufbringen können. Im übrigen wird auf die Beschreibung zu den anderen Beispielen der Reibplatte 4 verwiesen.
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15 bis 20 zeigen ein fünftes Beispiel einer Reibplatte 4, die ähnlich aufgebaut ist wie das vierte Beispiel der Reibplatte 4. Auch hier sind die Federelemente 10 als Kreisringsegmente 15 ausgebildet, die keinen vollständigen Kreisring bilden. Jedoch ist die Reibplatte mehrteilig ausgebildet. Eine den Außenbereich 8 bildende Grundplatte 17 ist mit einzelnen Federelementen 10 drehfest verbunden, beispielsweise durch Niete 14 verbunden. Hierbei können die Federelemente 10 als Einzelsegmente (16, 17, 18) oder als Doppelsegmente (19, 20) ausgebildet sein Im Falle der Doppelsegmente liegen die Federelemente 10 in Richtung der Drehachse übereinander. 16 zeigt dabei den Schnitt „A-A“ aus 15 für Einzelsegmente, 17 den Schnitt „C-C“ aus 15 für Einzelsegmente. 18 zeigt den Schnitt „A-A“ aus 15 für Doppelsegmente, 19 zeigt den Schnitt „B-B“ aus 15 für Doppelsegmente und 20 den Schnitt „C-C“ aus 15 für Doppelsegmente. Im übrigen wird auf die Beschreibung zum vierten Beispiel verwiesen.
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In dem hier vorgeschlagenen Drehmomentbegrenzer 1 erfüllt die Reibplatte 4 zwei Funktionen: Einerseits wird das volle Drehmoment vom Schwungrad 2 über die Reibplatte 4 übertragen, andererseits sorgen die Federelemente 10 der Reibplatte 4 für das Aufbringen der Presskraft, mit der die Reibplatte 4 gegen die Reibbeläge 5 und damit die Seitenelemente 6 gepresst wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Drehmomentbegrenzer
- 2
- Schwungrad
- 3
- Antriebsstrang
- 4
- Reibplatte
- 5
- Reibbelag
- 6
- Seitenelement
- 7
- Innenbereich
- 8
- Außenbereich
- 9
- Verbindungsbereiche
- 10
- Federelement
- 11
- Lasche
- 12
- Grundplatte
- 13
- Wellscheibe
- 14
- Niet
- 15
- Kreisringsegment
- 16
- Konturierung
- 17
- Grundplatte
- 18
- Drehachse
- 19
- Innenseite
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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