DE102020110147B3

DE102020110147B3 - Reibungskupplung für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102020110147B3
Application number: DE102020110147.3A
Authority: DE
Inventors: Gerd Ahnert
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2020-04-14
Filing date: 2020-04-14
Publication date: 2021-09-09
Anticipated expiration: 2040-04-15

Abstract

Es ist eine Reibungskupplung (10) für einen Antriebsstrang (12) eines Kraftfahrzeugs vorgesehen mit mindestens einer mit einer Eingangswelle (14), insbesondere Antriebselle eines Kraftfahrzeugmotors, drehfest verbindbaren ersten Kupplungsscheibe (18) zum Einleiten eines Drehmoments, mindestens einer mit einer Ausgangswelle (16), insbesondere einer zu einem Kraftfahrzeuggetriebe führenden Welle, drehfest verbindbaren zweiten Kupplungsscheibe (20) zum Ausleiten des Drehmoments und einer mindestens zwei relativ zueinander axial verschiebbare Druckplatten (24) aufweisenden Anpresseinrichtung (22) zum reibschlüssigen Ankoppeln der ersten Kupplungsscheibe (18) und der zweiten Kupplungsscheibe (20) an die Druckplatten (24) im geschlossenen Zustand und zum Abkoppeln der Druckplatten (24) sowohl von der Eingangswelle (14) als auch von der Ausgangswelle (16) im geöffneten Zustand. Durch das Abkoppeln des Massenträgheitsmoments der Druckplatten (24) im geöffneten Zustand der Reibungskupplung (10) kann ein besonders leichtes und komfortables Starten des Antriebsstrangs (12) erreicht werden, so dass ein leichtgängiger Antriebsstrang (12) für ein Kraftfahrzeug ermöglicht ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Reibungskupplung für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, mit deren Hilfe eine Eingangswelle wahlweise mit einer Ausgangswelle drehmomentübertragend gekoppelt werden kann.
Aus DE 10 2017 129 513 A1 ist eine Reibungskupplung bekannt, bei der eine axial feststehende Gegenplatte mit einer Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors über ein Zweimassenschwungrad verbunden ist, während eine zwischen der Gegenplatte und einer axial verlagerbaren Anpressplatte reibschlüssig verpressbare Kupplungsscheibe mit einer Getriebeeingangswelle eines Kraftfahrzeuggetriebes drehfest verbunden ist. Die Kupplungsscheibe ist drehfest aber axial relativ verschiebbar mit der Getriebeeingangswelle gekoppelt, während die Anpressplatte und die Gegenplatte über das Zweimassenschwungrad mit der Antriebswelle gekoppelt sind, so dass die Gegenplatte und die Anpressplatte permanent mit der durch das Zweimassenschwungrad gedämpften Drehzahl der Antriebswelle drehen.
Aus der DE 10 2014 224 968 A1 ist eine Reibungskupplung bekannt, die auf den Oberbegriff des Anspruchs 1 lesbar ist.
Es besteht ein ständiges Bedürfnis, insbesondere bei Kraftfahrzeugen mit einer Start-Stopp-Automatik, nach einem leichtgängigen Antriebsstrang.
Es ist die Aufgabe der Erfindung Maßnahmen aufzuzeigen, die einen leichtgängigen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug ermöglichen.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch eine Reibungskupplung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung angegeben, die jeweils einzeln oder in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können.
Eine Ausführungsform betrifft eine Reibungskupplung für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, mit mindestens einer mit einer Eingangswelle, insbesondere Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors, drehfest verbindbaren ersten Kupplungsscheibe zum Einleiten eines Drehmoments, mindestens einer mit einer Ausgangswelle, insbesondere einer zu einem Kraftfahrzeuggetriebe führenden Welle, drehfest verbindbaren zweiten Kupplungsscheibe zum Ausleiten des Drehmoments und einer mindestens zwei relativ zueinander axial verschiebbare Druckplatten aufweisenden Anpresseinrichtung zum reibschlüssigen Ankoppeln der ersten Kupplungsscheibe und der zweiten Kupplungsscheibe an die Druckplatten im geschlossenen Zustand und zum Abkoppeln der Druckplatten sowohl von der Eingangswelle als auch von der Ausgangswelle im geöffneten Zustand.
Wenn die Reibungskupplung geöffnet ist, sind die Druckplatten der Anpresseinrichtung weder mit der Eingangswelle noch mit der Ausgangswelle drehfest verbunden, so dass das Massenträgheitsmoment der Druckplatten weder zu dem Massenträgheitsmoment der Eingangswelle noch zu dem Massenträgheitsmoment der Ausgangswelle beiträgt. Im Vergleich zu einer Reibungskupplung, bei der die Druckplatten mit der Eingangswelle mitdrehen, ist das an der Eingangswelle angreifende Massenträgheitsmoment der Druckplatte durch das sehr viel kleinere Massenträgheitsmoment der ersten Kupplungsscheibe ersetzt. Die Druckplatte der Anpresseinrichtung sind insbesondere zur Aufnahme und Abfuhr von im Schlupfbetrieb beim Schließen der Reibungskupplung auftretenden Reibungswärme ausgelegt, so dass die Druckplatten eine entsprechend hohe träge Masse und damit ein entsprechend hohes Massenträgheitsmoment aufweisen, um die hierzu erforderliche Wärmekapazität bereitstellen zu können. Im Gegensatz dazu sind die Kupplungsscheiben in der Regel als dünnes Blech ausgestaltet, an dessen Axialseiten im vorgesehenen Reibbereich Reibbeläge befestigt sind. Eine Abfuhr von Reibungswärme über die Kupplungsscheibe ist in der Regel nicht vorgesehen, so dass die Kupplungsscheibe ein erheblich geringeres Massenträgheitsmoment als die jeweilige Druckplatte der Anpresseinrichtung aufweisen kann. Insbesondere ist das Massenträgheitsmoment jeder einzelnen Kupplungsscheibe geringer als jede einzelne an dem jeweiligen Reibbelag der Kupplungsscheibe unmittelbar angreifenden Druckplatte.
Im geöffneten Zustand der Reibungskupplung liefert nur die erste Kupplungsscheibe und eben keine Druckplatte der Anpresseinrichtung einen Beitrag zum eingangsseitigen Massenträgheitsmoment an der Eingangswelle. Aufgrund des geringeren Massenträgheitsmoments kann ein Kraftfahrzeugmotor leichter mit Hilfe eines elektrischen Starters gestartet werden, da der Starter nur ein geringeres Massenträgheitsmoment für den Start des Kraftfahrzeugmotors in Drehung versetzen muss. Insbesondere bei einem Kraftfahrzeug mit Start-Stopp-Automatik kann dadurch die Lebensdauer des Starters verbessert werden. Bei einem Start des Kraftfahrzeugmotors kann der Starter schnell das verbliebene Massenträgheitsmoment überwinden, um den Kraftfahrzeugmotor zu starten. Der Kraftfahrzeugmotor kann danach einen Betriebspunkt ansteuern, in dem ein ausreichend großes Drehmoment erzeugt werden kann, um das Massenträgheitsmoment der Anpresseinrichtung sowie das in Drehmomentrichtung nachfolgenden Massenträgheitsmoments des Antriebsstrangs überwinden zu können, ohne den Kraftfahrzeugmotor abzuwürgen. Der Antriebsstrang kann bei einem Start des Kraftfahrzeugmotors schnell und einfach beschleunigt werden und ist dadurch leichtgängiger und komfortabler. Durch das Abkoppeln des Massenträgheitsmoments der Druckplatten im geöffneten Zustand der Reibungskupplung kann ein besonders leichtes und komfortables Starten des Antriebsstrangs erreicht werden, so dass ein leichtgängiger Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug ermöglicht ist.
Insbesondere ist die Anpresseinrichtung an der Eingangswelle und/oder an der Ausgangswelle und/oder an einem feststehenden Trägerteil, insbesondere Gehäuse, relativ drehbar gelagert und radial und/oder axial abgestützt. Auch wenn die Anpresseinrichtung im geöffneten Zustand der Reibungskupplung weder mit der Eingangswelle noch mit der Ausgangswelle gekoppelt ist, kann die Anpresseinrichtung durch die Lagerung zentriert sein. Die Anpresseinrichtung kann beispielswiese über ein Radialgleitlager axial verschiebbar gelagert sein, so dass nur radiale Kräfte abgestützt werden. Die Anpresseinrichtung kann beispielswiese über ein Wälzlager, insbesondere Rillenkugellager, gelagert sein, so dass sowohl radiale Kräfte als auch axiale Kräfte, insbesondere Betätigungskräfte, abgestützt werden können. Je nachdem inwieweit die Eingangswelle und/oder die Ausgangswelle Axialkräfte aufnehmen kann, kann die Eingangswelle und/oder die Ausgangswelle zur Abstützung von im laufenden Betrieb auftretenden Axialkräften, insbesondere Betätigungskräfte, genutzt werden. Es ist aber auch möglich die Betätigungskraft und/oder sonstige im Betrieb auftretende Axialkräfte an dem Trägerteil beziehungsweise an dem Gehäuse abzustützen, wodurch sich ein interner Kraftfluss realisieren lässt, der die Eingangswelle und die Ausgangswelle vor unnötigen Belastungen schützt.
Vorzugsweise sind mindestens eine erste Kupplungsscheibe und mindestens eine zweite Kupplungsscheibe in einem gemeinsamen Axialbereich zueinander radial geschachtelt angeordnet. Der axiale Bauraumbedarf kann dadurch gering gehalten werden. Die erste Kupplungsscheibe und die zweite Kupplungsscheibe können insbesondere eine im Wesentlichen gleich große Dicke in axialer Richtung der Reibungskupplung aufweisen, wobei die erste Kupplungsscheibe radial innerhalb zu der zweiten Kupplungsscheibe oder die zweite Kupplungsscheibe radial innerhalb zu der ersten Kupplungsscheibe angeordnet sein kann. Wenn mehrere erste Kupplungsscheiben und mehrere zweite Kupplungsscheiben vorgesehen sind, gilt vorzugsweise für jedes in einem gemeinsamen Axialbereich angeordnetes Paar von erster Kupplungsscheibe und zweiter Kupplungsscheibe, dass entweder alle erste Kupplungsscheiben radial innerhalb zu der zugehörigen zweiten Kupplungsscheibe oder alle zweite Kupplungsscheiben radial innerhalb zu der zugehörigen ersten Kupplungsscheibe angeordnet sind, wobei es auch möglich ist, dass in dem einen Paar die erste Kupplungsscheibe radial innerhalb zu der zweiten Kupplungsscheibe und in dem anderen Paar die zweite Kupplungsscheibe radial innerhalb zu der ersten Kupplungsscheibe angeordnet ist. Die radial innere Kupplungsscheibe kann nach radial innen aus dem Reibbereich abstehen und mit einer, insbesondere als Vollwelle ausgestalteten, Welle drehfest gekoppelt sein, während die radial äußere Kupplungsscheibe nach radial außen aus dem Reibbereich absteht und mit einer, insbesondere als Hohlwelle ausgestalteten, Welle oder einem zu dieser Welle führenden Mitnehmerring drehfest gekoppelt ist. Die in axialer Richtung zueinander beabstandeten Druckplatten und/oder die in radialer Richtung zueinander beabstandeten Druckplatten können über ein Führungselement miteinander drehfest gekoppelt sein, das insbesondere in radialer Richtung zwischen der ersten Kupplungsscheibe und der zweiten Kupplungsscheibe in axialer Richtung verläuft.
Besonders bevorzugt sind diese mindestens eine erste Kupplungsscheibe und mindestens eine zweite Kupplungsscheibe zumindest an einer Axialseite an einer für beide Kupplungsscheiben vorgesehene gemeinsamen Druckplatte der Anpresseinrichtung anpressbar. Da damit zumindest eine Druckplatte sowohl als Druckplatte für die erste Kupplungsscheibe als auch als Druckplatte für die zweite Kupplungsscheibe genutzt werden kann, sind die Bauteileanzahl und der Montageaufwand gering gehalten. Vorzugsweise sind die radiale Erstreckung der Reibbeläge der ersten Kupplungsscheibe und die radiale Erstreckung der Reibbeläge der zweiten Kupplungsscheibe derart aneinander angepasst, dass eine Reibfläche an den Axialseiten der ersten Kupplungsscheibe und der zweiten Kupplungsscheibe und/oder der reibungsbedingte Verschleiß in axialer Richtung im Wesentlichen gleich groß sind. Dies ermöglicht es ein Paar Kupplungsscheiben zwischen zwei beide Kupplungsscheiben gleichzeitig überdeckenden Druckplatten zu verpressen. Insbesondere wenn für die erste Kupplungsscheibe und für die zweite Kupplungsscheibe ein ungleicher Verschleiß zu befürchten ist, können zumindest an einer Axialseite jeweils eine Druckplatte nur für die erste Kupplungsscheibe und nur für die zweite Kupplungsscheibe vorgesehen sein.
Die jeweilige Kupplungsscheibe ist zwischen zwei Druckplatten der Anpresseinrichtung reibschlüssig verpressbar, wobei die zwei Druckplatten radial außerhalb zu der jeweiligen Kupplungsscheibe miteinander drehfest und relativ axial verschiebbar verbunden sind, wenn die Kupplungsscheibe von radial innen her in die Anpresseinrichtung hineinragt, und die zwei Druckplatten radial innerhalb zu der jeweiligen Kupplungsscheibe miteinander drehfest und relativ axial verschiebbar verbunden sind, wenn die Kupplungsscheibe von radial außen her in die Anpresseinrichtung hineinragt. Die mechanische Koppelung der in axialer Richtung nachfolgenden Druckplatten kann in einem Radiusbereich erfolgen, in dem ein tangentiales Anstoßen mit der dazwischen vorgesehenen Kupplungsscheibe nicht stattfinden kann. Dadurch kann sicher vermieden werden, dass die Anpresseinrichtung von einer der Kupplungsscheiben mitgedreht wird und das Massenträgheitsmoment der Anpresseinrichtung bei geöffneter Reibungskupplung der mit dieser Kupplungsscheibe drehfest verbundenen Welle zusammenwirkt. Die drehfeste Koppelung der Druckplatten kann beispielsweise über einen axial verlaufenden Führungsbolzen und/oder eine Verzahnung von in axialer Richtung und/oder in radialer Richtung abstehenden Zähnen der miteinander zu koppelnden Druckplatten erfolgen.
Die zwei Druckplatten, insbesondere mindestens drei Druckplatten, sind an einem gemeinsamen Führungselement der Anpresseinrichtung drehfest und axial bewegbar geführt. Die Bauteileanzahl kann dadurch gering gehalten werden. Das Führungselement kann beispielsweise als ein axial verlaufender Führungsbolzen ausgestaltete sein, der auf einem geeignet gewählten Radius an den Kupplungsscheiben vorbei axial durch die Druckplatten hindurch verlaufen kann. Das Führungselement kann auch als eine, insbesondere radial außen vorgesehene, axial verlaufende Führungsschiene ausgestaltete sein, an der die Druckplatten axial verschiebbar, aber drehmomentübertragend eingehängt sein können. Die Führungsschiene kann insbesondere Teil eines die übrige Anpresseinrichtung abdeckenden Gehäuses sein ober mit dem Gehäuse verbunden sein.
Besonders bevorzugt ist nur genau ein von einem Betätigungssystem betätigbares Betätigungselement zum Aufprägen einer Betätigungskraft auf eine axial außen vorgesehene Druckplatte zum Verpressen sämtlicher Druckplatten vorgesehen. Wenn zumindest eine Druckplatte sich über die gesamte radiale Erstreckung der Reibbelage der ersten Kupplungsscheibe und der zweiten Kupplungsscheibe erstreckt, kann diese eine Druckplatte in radialer Richtung geschachtelte Kupplungsscheiben und/oder in axialer Richtung über zwischengeschaltete Druckplatten voneinander beabstandete Kupplungsscheiben gleichzeitig verpressen. Mit der axialen Verlagerung nur einer Druckplatte, die insbesondere an einem der axialen Enden der Anpresseinrichtung vorgesehen ist, kann sowohl die mindestens eine erste Kupplungsscheibe als auch die mindestens eine zweite Kupplungsscheibe reibschlüssig verpresst werden, so dass bereits nur eine Betätigungsaktorik ausreichend ist, um die Reibungskupplung zu betätigen.
In einer weiteren Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die mindestens eine erste Kupplungsscheibe unabhängig, insbesondere zeitlich versetzt, von der mindestens einen zweiten Kupplungsscheibe reibschlüssig verpressbar ist. Dadurch ist es möglich zunächst das Massenträgheitsmoment mit der Eingangswelle zu koppeln, bevor die Ausgangswelle angekoppelt wird, oder zunächst das Massenträgheitsmoment mit der Ausgangswelle zu koppeln, bevor die Eingangswelle angekoppelt wird. Dadurch lässt sich das Betätigungsverhalten der Reibungskupplung weiter anpassen. Beispielsweise kann für den Zugbetrieb ein anderes Betätigungsverhalten als für den Schubbetrieb vorgesehen sein, um durch eine Anpassung des angreifenden Massenträgheitsmoments unterschiedlichen Betriebssituationen des Kraftfahrzeugs gerecht zu werden. Beispielsweise kann in einem Segelbetrieb des Kraftfahrzeugs nur die Eingangswelle abgekoppelt sein, während die Ausgangswelle mit der Anpresseinrichtung gekoppelt bleibt, um auch mit dem Schwung der vor dem Abkoppeln der Antriebswelle mitdrehenden Anpresseinrichtung das Kraftfahrzeug vorwärts zu bewegen.
Insbesondere weist die Anpresseinrichtung eine Rückstellfeder zum automatischen Schließen oder automatischen Öffnen der Reibungskupplung bei einem Wegfall einer Betätigungskraft auf. Mit Hilfe der mindestens einen Rückstellfeder kann die Reibungskupplung als „normally closed“ oder „normally open“ ausgestaltet sein. Die Betätigungskraft zum Betätigen der Reibungskupplung braucht nur dann aufgebracht werden, wenn der durch die Rückstellfeder vorgesehene Schaltzustand der Reibungskupplung verlassen werden soll. Der Betätigungsaufwand ist dadurch gering gehalten.
Eine weitere Ausführungsform betrifft einen Antriebsstrang für eine Kraftfahrzeug mit einer Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors zum Einleiten eines Drehmoments, einer zu einem Kraftfahrzeuggetriebe führenden Welle, insbesondere Getriebeeingangswelle oder Zwischenwelle zum Ankoppeln einer elektrischen Maschine, und einer Reibungskupplung, die wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet sein kann, zum wahlweisen Koppeln der Antriebswelle mit der Welle. Durch das Abkoppeln des Massenträgheitsmoments der Druckplatten im geöffneten Zustand der Reibungskupplung kann ein besonders leichtes und komfortables Starten des Antriebsstrangs erreicht werden, so dass ein leichtgängiger Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug ermöglicht ist.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen:

1: eine schematische Prinzipdarstellung einer Reibungskupplung für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs,
2: eine schematische geschnittene Prinzipdarstellung einer ersten Ausführungsform der Reibungskupplung aus 1,
3: eine schematische geschnittene Prinzipdarstellung einer zweiten Ausführungsform der Reibungskupplung aus 1,
4: eine schematische geschnittene Prinzipdarstellung einer dritten Ausführungsform der Reibungskupplung aus 1,
5: eine schematische geschnittene Prinzipdarstellung einer vierten Ausführungsform der Reibungskupplung aus 1,
6: eine schematische geschnittene Prinzipdarstellung einer fünften Ausführungsform der Reibungskupplung aus 1,
7: eine schematische geschnittene Prinzipdarstellung einer sechsten Ausführungsform der Reibungskupplung aus 1,
8: eine schematische geschnittene Prinzipdarstellung einer siebenten Ausführungsform der Reibungskupplung aus 1,
9: eine schematische geschnittene Prinzipdarstellung einer achten Ausführungsform der Reibungskupplung aus 1,
10: eine schematische geschnittene Prinzipdarstellung einer neunten Ausführungsform der Reibungskupplung aus 1,
11: eine schematische geschnittene Prinzipdarstellung einer zehnten Ausführungsform der Reibungskupplung aus 1,
12: eine schematische geschnittene Prinzipdarstellung einer elften Ausführungsform der Reibungskupplung aus 1,
13: eine schematische geschnittene Prinzipdarstellung einer zwölften Ausführungsform der Reibungskupplung aus 1,
14: eine schematische geschnittene Prinzipdarstellung einer dreizehnten Ausführungsform der Reibungskupplung aus 1,
15: eine schematische geschnittene Prinzipdarstellung einer vierzehnten Ausführungsform der Reibungskupplung aus 1,
16: eine schematische geschnittene Prinzipdarstellung einer fünfzehnten Ausführungsform der Reibungskupplung aus 1 im geschlossenen Zustand,
17: eine schematische geschnittene Prinzipdarstellung der Reibungskupplung aus 16 im geöffneten Zustand,
18: eine schematische geschnittene Prinzipdarstellung einer sechszehnten Ausführungsform der Reibungskupplung aus 1 im geschlossenen Zustand und
19: eine schematische geschnittene Prinzipdarstellung der Reibungskupplung aus 18 im geöffneten Zustand.

Die in 1 dargestellte Reibungskupplung 10 kann für einen Antriebsstrang 12 eines Kraftfahrzeugs verwendet werden. Die Reibungskupplung 10 kann hierbei als Trennkupplung eine als Eingangswelle 14 für die Reibungskupplung 10 dienende Antriebswelle, insbesondere Kurbelwelle, eines Kraftfahrzeugmotors mit einer Ausgangswelle 16 koppeln, bei der es sich um eine Getriebeeingangswelle eines Kraftfahrzeuggetriebes oder eine zu dem Kraftfahrzeuggetriebe führende sonstige Welle, beispielswiese eine Zwischenwelle zur Anbindung einer zum elektrischen Antrieb des Kraftfahrzeugs vorgesehenen elektrischen Maschine, handeln kann. Die Reibungskupplung 10 weist eine erste Kupplungsscheibe 18 auf, die drehfest und insbesondere axial verschiebbar mit der Eingangswelle 14 befestigt ist. Zudem weist die Reibungskupplung 10 eine zweite Kupplungsscheibe 20 auf, die drehfest und insbesondere axial verschiebbar mit der Ausgangswelle 14 befestigt ist. Die Eingangswelle 14 und die Ausgangswelle 16 können mit Hilfe der Reibungskupplung 10 dadurch drehmomentübertragend gekoppelt werden, indem sowohl die erste Kupplungsscheibe 18 als auch die zweite Kupplungsscheibe 20 über eine Anpresseinrichtung 22 reibschlüssig miteinander gekoppelt werden. Die Anpresseinrichtung 22 weist hierzu relativ zueinander axial verlagerbare Druckplatten 24 auf, zwischen denen die Kupplungsscheiben 18, 20 jeweils reibschlüssig verpresst werden können. Die Anpresseinrichtung 22 der Reibungskupplung 10 ist im geöffneten Zustand der Reibungskupplung 10 weder mit der Eingangswelle 14 noch mit der Ausgangswelle 16 gekoppelt, so dass das Massenträgheitsmoment der Anpresseinrichtung 22 mit ihren Druckplatten 24 weder der Eingangswelle 14 noch der Ausgangswelle 16 zuzuschlagen ist und der Antriebsstrang 10 dadurch leichtgängiger ist. Die Reibungskupplung 10 kann als „normally open“ oder „normally closed“ ausgestaltet sein.
Bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel der Reibungskupplung 10 sind die erste Kupplungsscheibe 18 und die zweite Kupplungsscheibe 20 in einem gemeinsamen Axialbereich angeordnet und in radialer Richtung ineinander geschachtelt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die erste Kupplungsscheibe 18 radial innen, beispielsweise über eine Steckverzahnung, drehfest mit der Eingangswelle 14 befestigt, während die zweite Kupplungsscheibe 20 radial außen, beispielswiese über eine Steckverzahnung, drehfest mit der Ausgangswelle 16 befestigt ist. Hierzu kann die Ausgangswelle 16 als Hohlwelle ausgestaltet sein oder einen Mitnehmerring 26 aufweisen, der radial außen mit der zweiten Kupplungsscheibe 20 gekoppelt ist und radial innen fest mit der übrigen Ausgangswelle 16 befestigt ist. Alternativ kann die Reibungskupplung spiegelbildlich aufgebaut sein, so dass die zweite Kupplungsscheibe 20 radial innen drehfest mit der Ausgangswelle 16 befestigt ist, während die erste Kupplungsscheibe 18 radial außen drehfest mit der Eingangswelle 14 und/oder mit dem Mitnehmerring 26 befestigt ist.
In dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist an einer Axialseite der in einem gemeinsamen Axialbereich vorgesehenen Kupplungsscheiben 18, 20 eine gemeinsame Druckplatte 24 vorgesehen, während an der anderen Axialseite für jede Kupplungsscheibe 18, 20 eine separate Druckplatte 24 vorgesehen ist. Die Druckplatten 24 sind über ein, beispielsweise als Führungsbolzen ausgestaltetes, Führungselement 28 drehfest miteinander gekoppelt, so dass es ausreicht, wenn nur eine der Druckplatten 24 über ein Lager 30 gelagert und zentriert ist, um die gesamte Anpresseinrichtung 22 zu lagern und zu zentrieren. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine der Druckplatten 24 und damit die Anpresseinrichtung 22 relativ drehbar an der Eingangswelle 14 gelagert. Es ist aber auch möglich zusätzlich oder alternativ eine Lagerung der Anpresseinrichtung 22 an der Ausgangswelle 16, an einem feststehenden Trägerteil 32, das insbesondere Teil eines die Reibungskupplung 10 abdeckenden Gehäuses 42 ist oder mit diesem Gehäuse 42 verbunden ist, und/oder an einem Betätigungselement 34 einer Betätigungseinrichtung zum Aufbringen einer Betätigungskraft für die Betätigung der Reibungskupplung 10, vorzusehen.
Bei der in 3 dargestellten Ausführungsform der Reibungskupplung 10 ist im Vergleich zu der in 2 dargestellten Ausführungsform der Reibungskupplung 10 ein weiteres Paar Kupplungsscheiben 18, 20 in axialer Richtung in Reihe geschaltet vorgesehen, die mit einer entsprechenden Anzahl von Druckplatten 24 der Anpresseinrichtung 22 reibschlüssig miteinander verpresst werden können. Insbesondere ist an einem axialen Ende der Anpresseinrichtung 22 die mindestens eine Druckplatte 24 axial abgestützt, so dass nur auf die mindestens eine axial verlagerbare Druckplatte 24 an dem anderen axialen Ende der Anpresseinrichtung 22 eine Betätigungskraft von einer Betätigungseinrichtung aufgebracht werden muss, um die Reibungskupplung 10 zu betätigen.
Bei der in 4 dargestellten Ausführungsform der Reibungskupplung 10 sind im Vergleich zu der in 3 dargestellten Ausführungsform der Reibungskupplung 10 die Kupplungsscheiben 18, 20 nur in axialer Richtung hintereinander und nicht in radialer Richtung geschachtelt angeordnet. Dadurch können die Kupplungsscheiben 18, 20 ohne Mitnehmerring 26 radial innen angebunden werden und auch die Anpresseinrichtung 22 radial innen gelagert sein, um den radialen Bauraumbedarf zu reduzieren. Es ist aber auch möglich entweder die erste Kupplungsscheibe 18 oder die zweite Kupplungsscheibe 20 radial außen an dem zugehörigen Mitnehmerring 26 anzubinden, wie in 5 dargestellt ist, oder beide Kupplungsscheiben 18, 20 radial außen an jeweils einem Mitnehmerring 26 anzubinden, wie in 6 dargestellt ist.
Bei der in 7 dargestellten Ausführungsform der Reibungskupplung 10 sind im Vergleich zu der in 4 dargestellten Ausführungsform der Reibungskupplung 10 mehrere in axialer Richtung hintereinander angeordnete erste Kupplungsscheiben 18 und mehrere in axialer Richtung hintereinander angeordnete zweite Kupplungsscheiben 20 vorgesehen, die mit Hilfe entsprechend vieler Druckplatten 24 reibschlüssig miteinander verpresst werden können. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die ersten Kupplungsscheiben 18 und die die zweiten Kupplungsscheiben 20 paketweise in unterschiedlichen axialen Hälften der Anpresseinrichtung 22 vorgesehen.
Insbesondere wenn die ersten Kupplungsscheiben 18 und die zweiten Kupplungsscheiben 20 an unterschiedlichen radialen Seiten angebunden sind, ist es auch möglich die ersten Kupplungsscheiben 18 und die zweiten Kupplungsscheiben 20 abweichend zu der in 7 dargestellten Ausführungsform der Reibungskupplung 10 in axialer Richtung alternierend vorzusehen, wie in 8 dargestellt ist. Insbesondere sind die mehreren radial außen angebundenen ersten Kupplungsscheiben 18 oder zweiten Kupplungsscheiben 20 an einer Führungsschiene 36 drehfest, aber axial verschiebbar eingehängt, wobei die Führungsschiene 36 insbesondere über den Mitnehmerring 26 mit der Eingangswelle 14 beziehungsweise mit der Ausgangswelle 16 drehfest verbunden ist. Die Druckplatten 24 sind hierbei jeweils über das die jeweilige Kupplungsscheibe 18, 20 radial außen oder radial innen umgreifende Führungselement 28 miteinander drehfest gekoppelt.
Bei der in 9 dargestellten Ausführungsform der Reibungskupplung 10 ist im Vergleich zu der in 8 dargestellten Ausführungsform der Reibungskupplung 10 die Anzahl der ersten Kupplungsscheiben 18 und die Anzahl der zweiten Kupplungsscheiben 20 verschieden. Bei der in 10 dargestellten Ausführungsform der Reibungskupplung 10 ist im Vergleich zu der in 9 dargestellten Ausführungsform der Reibungskupplung 10 die Kupplungsscheiben 18, 20 nicht alternierend, sondern paketweise in axialer Richtung hintereinander vorgesehen.
Bei der in 11 dargestellten Ausführungsform der Reibungskupplung 10 ist im Vergleich zu der in 4 dargestellten Ausführungsform der Reibungskupplung 10 die Anpresseinrichtung 22 nicht radial innen an der Eingangswelle 14 gelagert. Stattdessen sind die Druckplatten 24 an einem als Führungsschiene 36 ausgestalteten Führungselement 28 drehfest, aber axial verschiebbar eingehängt. Mit Hilfe eines Sicherungsrings 38 oder sonstigen axial feststehenden Anschlags ist an einem axialen Ende der Anpresseinrichtung 22 eine der Druckplatten 24 axial abgestützt. An dem anderen axialen Ende der Anpresseinrichtung 22 ist ein von einem Betätigungssystem betätigbares Betätigungselement 34 vorgesehen, das im dargestellten Ausführungsbeispiel als eine in der Art einer Tellerfeder ausgestaltete Hebelfeder ausgestaltet ist. Das Betätigungselement 34 ist schwenkbar an einem Gehäuse 42 abgestützt und kann durch eine Änderung ihrer Konizität bei einer radial innen angreifenden Betätigungskraft um einen in Umfangsrichtung verlaufenden Schwenkpunkt verschwenkt werden und hierbei die an dem Betätigungselement 34 anliegende Druckplatte 24 axial verlagern. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Führungselement 28 durch ein Trägerteil 32 des Gehäuses 42 ausgebildet. Das Gehäuse 42 und damit die Anpresseinrichtung 22 ist über ein erstes Wälzlager 44 an der Ausgangswelle 16 radial und axial abgestützt. Über ein zweites Wälzlager 46 kann die Betätigungskraft, beispielsweise eine Ausrückkraft, eingeleitet werden und über das erste Wälzlager 44 an der Ausgangswelle 16 abgestützt werden.
Bei der in 12 dargestellten Ausführungsform der Reibungskupplung 10 ist im Vergleich zu der in 11 dargestellten Ausführungsform der Reibungskupplung 10 das erste Wälzlager 44 durch ein Gleitlager 48 ersetzt, das zwar radiale Kräfte aber keine axialen Kräfte abstützt, so dass die Ausgangswelle 16 nicht die Betätigungskraft abstützen muss. Stattdessen ist das Gehäuse 42 über ein drittes Wälzlager 50 oder Axiallager an dem Betätigungssystem relativ drehbar abgestützt.
Bei der in 13 dargestellten Ausführungsform der Reibungskupplung 10 ist im Vergleich zu der in 11 dargestellten Ausführungsform der Reibungskupplung 10 nicht das Gehäuse 42, sondern eine der Druckplatten 24 über das erste Wälzlager 44 gelagert. Wenn die gelagerte Druckplatte 24 axial verschoben werden soll, kann die Druckplatte 24 zusammen mit dem ersten Wälzlager 44 oder alternativ ohne das erste Wälzlager 44 eine axiale Relativbewegung zu der Ausgangswelle 16 beziehungsweise zu der Eingangswelle 14 ausführen. Wenn die gelagerte Druckplatte 24 axial abgestützt ist und nicht axial verlagert werden soll, kann die gelagerte Druckplatte 24 über das erste Wälzlager 44 axial unbeweglich an der Eingangswelle 14 beziehungsweise der Ausgangswelle 16 gelagert sein, so dass beispielsweise der Sicherungsring 38 eingespart werden kann.
Bei der in 14 dargestellten Ausführungsform der Reibungskupplung 10 sind im Vergleich zu der in 11 dargestellten Ausführungsform der Reibungskupplung 10 die Kupplungsscheiben 18, 20 an unterschiedlichen radialen Seiten angebunden. Zudem sind jeweils zwei in axialer Richtung nachfolgende Anpressplatten 24 über ein Führungselement 28 in Form einer Verzahnung miteinander gekoppelt. Wie in 15 dargestellt ist, können auch mehre erste Kupplungsscheiben 18 und mehrere zweite Kupplungsscheiben 20 in axialer Richtung hintereinander, beispielsweise alternierend oder paketweise, vorgesehen sein. Wie in 16 dargestellt ist, kann zur Lagerung der Anpresseinrichtung 22 vorgesehen sein, dass das Gehäuse 42 über das erste Wälzlager 44 radial und axial abgestützt an der Eingangswelle 14 oder an der Ausgangswelle 16 gelagert ist, während eine der Druckplatten 24, insbesondere die axial feststehende Druckplatte 24, über ein weiteres Lager 52 radial und insbesondere auch axial abgestützt an der Eingangswelle 14 oder an der Ausgangswelle 16 gelagert ist. Wenn die Reibungskupplung 10 von einer Rückstellfeder automatisch geschlossen wird, kann die von der Rückstellfeder aufgebrachte Anpresskraft über das erste Wälzlager 44 und das weitere Lager 52 an der Eingangswelle 14 beziehungsweise an der Ausgangswelle 16 abgestützt werden, wie in 16 dargestellt ist. Wenn das Betätigungssystem zum Öffnen der Reibungskupplung 10 eine Ausrückkraft aufprägt, kann die über das zweite Wälzlager 46 eingeleitete Ausrückkraft über das erste Wälzlager 44 abgestützt werden, wie in 17 dargestellt ist.
Bei der in 18 dargestellten Ausführungsform der Reibungskupplung 10 ist im Vergleich zu der in 16 dargestellten Ausführungsform der Reibungskupplung 10 das Gehäuse 42 zusätzlich über das dritte Wälzlager 50 an dem Betätigungssystem axial abgestützt. Wenn das Betätigungssystem zum Öffnen der Reibungskupplung 10 eine Ausrückkraft aufprägt, kann die über das zweite Wälzlager 46 eingeleitete Ausrückkraft über das dritte Wälzlager 50 abgestützt werden, ohne die Eingangswelle 14 oder die Ausgangswelle 16 zu belasten, wie in 19 dargestellt ist.

Claims

Reibungskupplung für einen Antriebsstrang (12) eines Kraftfahrzeugs, mit mindestens einer mit einer Eingangswelle (14), insbesondere Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors, drehfest verbindbaren ersten Kupplungsscheibe (18) zum Einleiten eines Drehmoments, mindestens einer mit einer Ausgangswelle (16), insbesondere einer zu einem Kraftfahrzeuggetriebe führenden Welle, drehfest verbindbaren zweiten Kupplungsscheibe (20) zum Ausleiten des Drehmoments und einer mindestens zwei relativ zueinander axial verschiebbare Druckplatten (24) aufweisenden Anpresseinrichtung (22) zum reibschlüssigen Ankoppeln der ersten Kupplungsscheibe (18) und der zweiten Kupplungsscheibe (20) an die Druckplatten (24) im geschlossenen Zustand und zum Abkoppeln der Druckplatten (24) sowohl von der Eingangswelle (14) als auch von der Ausgangswelle (16) im geöffneten Zustand, wobei die jeweilige Kupplungsscheibe (18) zwischen zwei Druckplatten (24) der Anpresseinrichtung reibschlüssig verpressbar ist, und die zwei Druckplatten (24) radial außerhalb zu der jeweiligen Kupplungsscheibe (18, 20) miteinander drehfest und relativ axial verschiebbar verbunden sind, wenn die Kupplungsscheibe (18, 20) von radial innen her in die Anpresseinrichtung (22) hineinragt, und die zwei Druckplatten (24) radial innerhalb zu der jeweiligen Kupplungsscheibe (18, 20) miteinander drehfest und relativ axial verschiebbar verbunden sind, wenn die Kupplungsscheibe (18, 20) von radial außen her in die Anpresseinrichtung (22) hineinragt, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Druckplatten (24) an einem gemeinsamen Führungselement (28) der Anpresseinrichtung (22) drehfest und axial bewegbar geführt sind.
Reibungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpresseinrichtung (22) an der Eingangswelle (14) und/oder an der Ausgangswelle (16) und/oder an einem feststehenden Trägerteil (32), insbesondere Gehäuse (42), relativ drehbar gelagert und radial und/oder axial abgestützt ist.
Reibungskupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine erste Kupplungsscheibe (18) und mindestens eine zweite Kupplungsscheibe (20) in einem gemeinsamen Axialbereich zueinander radial geschachtelt angeordnet sind.
Reibungskupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass diese mindestens eine erste Kupplungsscheibe (18) und mindestens eine zweite Kupplungsscheibe (20) zumindest an einer Axialseite an einer für beide Kupplungsscheiben (18, 20) vorgesehene gemeinsamen Druckplatte (24) der Anpresseinrichtung (22) anpressbar sind.
Reibungskupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass nur genau ein von einem Betätigungssystem betätigbares Betätigungselement (34) zum Aufprägen einer Betätigungskraft auf eine axial außen vorgesehene Druckplatte (24) zum Verpressen sämtlicher Druckplatten (24) vorgesehen ist.
Reibungskupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine erste Kupplungsscheibe (18) unabhängig, insbesondere zeitlich versetzt, von der mindestens einen zweiten Kupplungsscheibe (20) reibschlüssig verpressbar ist.
Reibungskupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpresseinrichtung (22) eine Rückstellfeder zum automatischen Schließen oder automatischen Öffnen der Reibungskupplung (10) bei einem Wegfall einer Betätigungskraft aufweist.
Antriebsstrang für eine Kraftfahrzeug mit einer Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors zum Einleiten eines Drehmoments, einer zu einem Kraftfahrzeuggetriebe führenden Welle, insbesondere Getriebeeingangswelle oder Zwischenwelle zum Ankoppeln einer elektrischen Maschine, und einer Reibungskupplung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zum wahlweisen Koppeln der Antriebswelle mit der Welle.