-
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Drehmomentbegrenzer, insbesondere für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges.
-
Bekannte Drehmomentbegrenzer weisen eine Reibplatte auf, die zwischen zwei Reibbelägen ausgebildet ist, die wiederum drehfest mit Seitenelementen verbunden sind. Reibplatten und Reibbeläge werden mit einer Presskraft gegeneinander gepresst, um Drehmoment von der Reibplatte über die Reibbeläge auf die Seitenelemente und darüber auf einen Antriebsstrang zu übertragen. Überschreitet das Drehmoment, welches an der Reibplatte anliegt, einen Grenzwert, der durch die Presskraft definiert ist, fangen Reibplatte und Reibbeläge an zu rutschen, so dass solche über dem Grenzwert liegende Drehmomentspitzen nicht übertragen werden. Insbesondere in hybriden Antriebssträngen kann so eine Schädigung des Elektromotors durch Drehmomentspitzen der Verbrennungskraftmaschine verhindert werden.
-
Aus der
EP 1 176 339 A1 ist ein Drehmomentbegrenzer bekannt, bei dem die Presskraft durch eine Tellerfeder erzeugt wird. Dies hat den Nachteil, dass sich beim Vorliegen von Geometriefehlern eine in Umfangsrichtung ungleichmäßige Presskraft ergibt, die die Festlegung des Grenzwertes des Drehmoments erschwert. Dieser Nachteil kann dadurch überwunden werden, dass eine Reibplatte mit integriertem Federelement ausgebildet wird, wie beispielsweise aus der nicht vorveröffentlichten Patentanmeldung
DE 10 2019 119 826.7 bekannt ist. Bei dieser Ausgestaltung ist jedoch die maximale durch das Federelement aufbringbare Presskraft begrenzt.
-
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, der in der Auslegung flexibel ist.
-
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.
-
Der erfindungsgemäße Drehmomentbegrenzer, insbesondere für einen Antriebsstrang, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, ist um eine Drehachse rotierbar, umfasst zwei Seitenelemente, die in Richtung der Drehachse voneinander beabstandet sind und eine in Richtung der Drehachse zwischen den Seitenelementen ausgebildeten Reibplatte, wobei Reibbeläge ausgebildet sind, die lösbar in Reibschluss mit der Reibplatte bringbar sind, wobei durch den Reibschluss eine lösbare Verbindung zwischen den Seitenelementen und der Reibplatte herstellbar ist, wobei die Reibplatte mindestens ein erstes Federelement aufweist, das eine Presskraft in Richtung der Drehachse auf die Reibbeläge ausübt. Einer der Reibbeläge ist drehfest an einer Stützscheibe befestigt, die in Richtung der Drehachse zwischen diesem Reibbelag und einem ersten Seitenelement ausgebildet ist, wobei zwischen dem ersten Seitenelement und der Stützscheibe ein zweites Federelement ausgebildet ist, welches eine Anpresskraft in Richtung der Stützscheibe ausübt.
-
Das mindestens eine erste Federelement ist bevorzugt rotationszyklisch in Bezug auf die Drehachse. Die Reibplatte wird bevorzugt drehfest mit einem Schwungrad 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 Summe der Presskraft und der Anpresskraft 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.
-
Die Kombination aus erstem und zweitem Federelement erlaubt dabei eine hohe Flexibilität der Auslegung, insbesondere unter Berücksichtigung des zur Verfügung stehenden Bauraums. Durch die Kombination des ersten und zweiten Federelementes können auch hohe Grenzwerte des Drehmoments erzielt werden, ohne dass ein großer Bauraum in Richtung der Drehachse notwendig ist.
-
Bevorzugt ist das zweite Federelement als eine Tellerfeder oder ein Federring ausgebildet.
-
Der Einsatz einer Tellerfeder als zweitem Federelement ist vorteilhaft, da eine hohe Anpresskraft bei kleinem Bauraum in Richtung der Drehachse erreicht werden kann. Weiterhin erlaubt eine Tellerfeder eine einfache Definition der Federkennlinie. Ein Federring als zweites Federelement ist einfach herstellbar und erlaub in einfacher Weise die Erhöhung des Grenzwertes des Drehmomentes.
-
Bevorzugt weist das mindestens eine erste Federelement eine Wellung auf, die eine in Bezug auf die Drehachse radiale Ausrichtung aufweist.
-
Bevorzugt ist die die Reibplatte einteilig ausgebildet, beispielsweise wird das mindestens eine erste 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 erste Federelement einen vollständigen Kreisring bildet. Eine solche Ausgestaltung der Reibplatte ist einfach herstellbar.
-
Alternativ ist es bevorzugt, dass die Reibplatte mindestens ein erstes Federelement umfasst, welches als Kreisringsegment ausgebildet ist. Dies hat den Vorteil, dass die Gestaltungsfreiheit bei der Auslegung der Reibplatte vergrößert wird.
-
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 ersten Federelementen umgeben ist, die drehfest mit der Grundplatte verbunden, bevorzugt vernietet, sind. Die Wellscheiben weisen dabei eine Struktur mit Wellungen mit Biegelinien auf, die bevorzugt radial in Bezug auf die Drehachse verlaufen.
-
Bevorzugt ist weiterhin ein mehrteiliger Aufbau der Reibplatte, bei der diese mindestens eine Grundplatte umfasst, die mindestens ein erstes Federelement umfasst, welches als Kreisringsegment ausgebildet ist. Ein mehrteiliger Aufbau aus mindestens einer Grundplatte mit Kreisringsegmenten als erste 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 erste Federelemente drehfest an der Grundplatte zu befestigen, beispielsweise durch Vernieten. Hierbei können die ersten Federelemente einlagig oder zweilagig ausgeführt werden.
-
Bevorzugt ist eine Ausgestaltung, bei der die Reibplatte aus zwei Grundplatten ausgebildet ist, die jeweils mindestens ein erstes Federelement umfassen, welches als ein Kreisringsegment ausgebildet ist.
-
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.
-
Die für den Drehmomentbegrenzer offenbarten Details und Vorteile lassen sich auf den Antriebsstrang übertragen und anwenden und umgekehrt.
-
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.
-
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:
- 1a u. 1b:jeweils einen Teilschnitt eines ersten und zweiten Beispiels 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.
-
1a zeigt eine Ansicht eines ersten Beispiels 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 zwei Seitenelementen 6, die aus Blech ausgebildet sind, liegen. In Richtung der Drehachse 18 zwischen einem ersten Seitenelement 20 der Seitenelemente 6 und der Reibplatte 4 ist weiterhin eine Stützscheibe 21 ausgebildet. An einer Innenseite 19 der Stützscheibe 21, die der Reibplatte 4 zugewandt ist, ist ein Reibbelag 5 ausgebildet, der drehfest mit der Stützscheibe 21 verbunden ist. Ein zweiter Reibbelag 5 ist an einer der Reibplatte 4 zugewandten Innenseite 19 des zweiten Seitenelementes 22 der Seitenelemente 6 ausgebildet und mit diesem drehfest verbunden, so dass ein Reibschluss zwischen den Reibbelägen 5 und der Reibplatte 4 lösbar herstellbar ist.
-
Der Antriebsstrang 3 ist bevorzugt ein hybrider Antriebsstrang mit mindestens einem Elektromotor. Der Drehmomentbegrenzer 1 ist über die Seitenelemente 6 mit einem Dämpfer 27 verbunden, dessen Ausgang mit dem übrigen Antriebsstrang 3 verbunden ist.
-
Die Reibplatte 4 weist mindestens ein integriertes erstes Federelement auf, durch welches eine Presskraft auf die Reibbeläge 5 ausgeübt wird. Weiterhin ist zwischen erstem Seitenelement 20 und der Stützscheibe 21 ein zweites Federelement 23 ausgebildet, welches eine Anpresskraft vom ersten Seitenelement 20 auf die Stützscheibe 21 bewirkt. Im Beispiel aus 1a ist das Federelement 23 als ein Federring 24 ausgebildet.
-
Im montierten Zustand sind die Seitenelemente 6 über die Stützscheibe 21 und 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. Durch die Summe der Presskraft des mindestens einen ersten Federelementes 10 und der Anpresskraft des zweiten Federelementes 23 wird ein maximales Drehmoment definiert, bei dessen Überschreiten Schlupf zwischen den Reibbelägen 5 und der Reibplatte 4 einsetzt, so dass beim Überschreiten dieses Grenzwertes eine Übertragung des Drehmomentes ausgeschlossen ist. Die Ausbildung der Reibplatte 4 wird im Zusammenhang mit den 2 bis 20 anhand mehrerer Beispiele erläutert.
-
1b zeigt eine Ansicht eines zweiten Beispiels eines Drehmomentbegrenzers 1. Es sollen hier nur die Unterschiede zum ersten Beispiel beschrieben werden, im Übrigen wird auf die zum ersten Beispiel gemachten Ausführungen verwiesen. Im Unterschied zum ersten Beispiel ist das zweite Federelement 23 als Tellerfeder 25 ausgebildet. Weiterhin sind weitere Stützscheiben 26 ausgebildet, die drehfest mit der Reibplatte 4 verbunden sind. Durch die weiteren Stützscheiben 26 verbessert sich die Pressung zwischen der Reibplatte 4 und den Reibbelägen 5, da die durch das mindestens eine erste Federelement der Reibplattte 4 aufgebrachte Presskraft auf eine größere Fläche der Reibbeläge 5 übertragen wird.
-
Im montierten Zustand sind die Seitenelemente 6 über die Stützscheibe 21, die Reibbeläge 5 und die weiteren Stützscheiben 26 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. Durch die Summe der Presskraft des mindestens einen ersten Federelementes 10 und der Anpresskraft des zweiten Federelementes 23 wird ein maximales Drehmoment definiert, bei dessen Überschreiten Schlupf zwischen den Reibbelägen 5 und der Reibplatte 4 einsetzt, so dass beim Überschreiten dieses Grenzwertes eine Übertragung des Drehmomentes ausgeschlossen ist. Die Ausbildung der Reibplatte 4 wird im Zusammenhang mit den 2 bis 20 anhand mehrerer Beispiele erläutert.
-
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 erste Federelemente 10, die im verbauten Zustand eine Presskraft auf die Reibbeläge 5 ausübt. Die ersten Federelemente 10 sind dabei durch Verformung des Innenbereichs 7 aus der Ebene des Außenbereichs 8 heraus gebildet. Die ersten Federelemente 10 wirken dabei als Blattfedern. Im verbauten Zustand sind die ersten Federelemente 10 an die Reibbeläge 5 gepresst. Die ersten Federelemente 10 weisen eine Wellung 28 auf, die eine in Bezug auf die Drehachse 18 radiale Ausrichtung aufweist, wie insbesondere 4 zeigt. Die ersten Federelemente 10 sind rotationszyklisch ausgebildet.
-
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.
-
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 erste 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.
-
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 ersten 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. Die Konturierungen 16 sind als Wellungen 28 ausgeführt, die im wesentlichen radial zur Drehachse 18 verlaufen.
-
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 erste 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.
-
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 ersten 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 ersten Federelementen 10 drehfest verbunden, beispielsweise durch Niete 14 verbunden. Hierbei können die ersten Federelemente 10 als Einzelsegmente (16, 17, 18) oder als Doppelsegmente (19, 20) ausgebildet sein Im Falle der Doppelsegmente liegen die ersten 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.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Drehmomentbegrenzer
- 2
- Schwungrad
- 3
- Antriebsstrang
- 4
- Reibplatte
- 5
- Reibbelag
- 6
- Seitenelement
- 7
- Innenbereich
- 8
- Außenbereich
- 9
- Verbindungsbereiche
- 10
- erstes Federelement
- 11
- Lasche
- 12
- Grundplatte
- 13
- Wellscheibe
- 14
- Niet
- 15
- Kreisringsegment
- 16
- Konturierung
- 17
- Grundplatte
- 18
- Drehachse
- 19
- Innenseite
- 20
- erstes Seitenelement
- 21
- Stützscheibe
- 22
- zweites Seitenelement
- 23
- zweites Federelement
- 24
- Federring
- 25
- Tellerfeder
- 26
- Stützscheibe
- 27
- Dämpfer
- 28
- Wellung
-
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
-
- EP 1176339 A1 [0003]
- DE 102019119826 [0003]
