DE102020114798B3 - Friction clutch for the frictional and positive transmission of torque - Google Patents
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Abstract
Reibkupplung (1), insbesondere für einen Antriebsstrang (2) eines Kraftfahrzeugs (3), mit einer sich entlang einer axialen Richtung (4) erstreckenden Drehachse (5), umfassend mindestens eine, mit einer Ausgangsseite (6) der Reibkupplung (1) verbundene, Kupplungsscheibe (7) und eine, mit einer Eingangsseite (8) der Reibkupplung (1) verbundene, Gegendruckplatte (9), die entlang der axialen Richtung (4) zur Herstellung einer reibschlüssigen ersten Verbindung (10) zwischen ihnen relativ zueinander verlagerbar sind, wobei die Ausgangsseite (6) eine Nabe (11) umfasst; wobei die Kupplungsscheibe (7) zumindest ein erstes Teil (12) und ein zweites Teil (13) umfasst, die durch ein Schaltmittel (14) entlang der axialen Richtung (4) relativ zueinander verlagerbar sind, wobei das erste Teil (12) die erste Verbindung (10) ausbildet, wobei das zweite Teil (13) über das Schaltmittel (14) mit der Nabe (11) verbunden ist; wobei das zweite Teil (13) durch das Schaltmittel (14) entlang der axialen Richtung (4) relativ zu der Gegendruckplatte (9) verlagerbar ist zur schaltbaren Ausbildung einer formschlüssigen zweiten Verbindung (15) zwischen dem zweiten Teil (13) und der Gegendruckplatte (9).Friction clutch (1), in particular for a drive train (2) of a motor vehicle (3), with an axis of rotation (5) extending along an axial direction (4), comprising at least one connected to an output side (6) of the friction clutch (1) , Clutch disc (7) and a counter-pressure plate (9) connected to an input side (8) of the friction clutch (1), which can be displaced relative to one another along the axial direction (4) to produce a frictional first connection (10) between them, wherein the output side (6) comprises a hub (11); wherein the clutch disc (7) comprises at least a first part (12) and a second part (13) which can be displaced relative to one another by a switching means (14) along the axial direction (4), the first part (12) being the first Forms connection (10), the second part (13) being connected to the hub (11) via the switching means (14); wherein the second part (13) can be displaced by the switching means (14) along the axial direction (4) relative to the counter pressure plate (9) for the switchable formation of a form-fitting second connection (15) between the second part (13) and the counter pressure plate ( 9).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Reibkupplung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, insbesondere für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, die eine reib- und formschlüssige Übertragung für hohe Drehmomente erlaubt.The present invention relates to a friction clutch according to the preamble of
Aus der
Aus der älteren, nicht vorveröffentlichten
Aus der
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten Probleme zumindest teilweise zu überwinden und insbesondere eine Reibkupplung anzugeben, bei der sowohl für Lamellenkupplungen als auch für Mehrscheibenkupplungen für hohe Drehmomente eine reib- und formschlüssige Übertragung von Drehmoment möglich ist, wobei die formschlüssige Verbindung sicher herstellbar ist.The present invention is based on the object of at least partially overcoming the problems known from the prior art and, in particular, of specifying a friction clutch in which a frictional and positive transmission of torque is possible for both multi-plate clutches and multi-plate clutches for high torques, whereby the positive connection can be reliably established.
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.This object is achieved with the features of
Es wird eine Reibkupplung vorgeschlagen, insbesondere für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs. Die Reibkupplung weist eine sich entlang einer axialen Richtung erstreckende Drehachse auf und umfasst mindestens eine, mit einer Ausgangsseite der Reibkupplung verbundene, Kupplungsscheibe und eine, mit einer Eingangsseite der Reibkupplung verbundene, Gegendruckplatte. Die Gegendruckplatte und die Kupplungsscheibe sind entlang der axialen Richtung zur Herstellung einer zwischen ihnen ausgebildeten reibschlüssigen ersten Verbindung relativ zueinander verlagerbar. Die Ausgangsseite umfasst eine Nabe. Die Kupplungsscheibe umfasst zumindest ein erstes Teil und ein zweites Teil, die durch ein Schaltmittel entlang der axialen Richtung relativ zueinander verlagerbar sind. Das erste Teil bildet die erste Verbindung aus. Das zweite Teil ist über das Schaltmittel mit der Nabe verbunden. Das zweite Teil ist durch das Schaltmittel entlang der axialen Richtung relativ zu der Gegendruckplatte verlagerbar zur schaltbaren Ausbildung einer formschlüssigen zweiten Verbindung zwischen dem zweiten Teil und der Gegendruckplatte.A friction clutch is proposed, in particular for a drive train of a motor vehicle. The friction clutch has an axis of rotation extending along an axial direction and comprises at least one clutch disc connected to an output side of the friction clutch and a counter-pressure plate connected to an input side of the friction clutch. The counter-pressure plate and the clutch disk can be displaced relative to one another along the axial direction in order to produce a frictional first connection formed between them. The output side includes a hub. The clutch disk comprises at least a first part and a second part, which can be displaced relative to one another along the axial direction by a switching means. The first part forms the first connection. The second part is connected to the hub via the switching means. The second part can be displaced by the switching means along the axial direction relative to the counter-pressure plate for the switchable formation of a form-fitting second connection between the second part and the counter-pressure plate.
Bei der Reibkupplung kann es sich sowohl um eine Ein- oder Mehrscheibenkupplung als auch eine Lamellenkupplung handeln. Im Falle einer Einscheibenkupplung weist die Reibkupplung zur Ausbildung der ersten Verbindung nur die Kupplungsscheibe und die Gegendruckplatte auf. Insbesondere kann eine weitere Gegendruckplatte vorgesehen sein, so dass die Kupplungsscheibe zwischen den Gegendruckplatten zur Ausbildung der ersten Verbindung klemmbar ist. Zumindest eine der Gegendruckplatten ist dabei insbesondere als entlang der axialen Richtung gegenüber der anderen (ortsfest angeordneten) Gegendruckplatte verlagerbare Anpressplatte ausgeführt.The friction clutch can be either a single-disc or multiple-disc clutch or a multi-disc clutch. In the case of a single-disk clutch, the friction clutch has only the clutch disk and the counter-pressure plate to form the first connection. In particular, a further counter-pressure plate can be provided so that the clutch disc can be clamped between the counter-pressure plates to form the first connection. At least one of the counter-pressure plates is designed in particular as a pressure plate that can be displaced along the axial direction relative to the other (stationary) counter-pressure plate.
Im Falle einer Mehrscheibenkupplung ist mindestens eine weitere Kupplungsscheibe und mindestens eine z. B. als Zwischenplatte ausgeführte Gegendruckplatte vorgesehen. Im Falle einer Lamellenkupplung ist mindestens eine Außenlamelle und mindestens eine Innenlamelle vorgesehen, die die mindestens eine Gegendruckplatte und die mindestens eine Kupplungsscheibe ersetzen.In the case of a multi-disc clutch, at least one further clutch disc and at least one z. B. designed as an intermediate plate provided counter pressure plate. In the case of a multi-disc clutch, at least one outer disc and at least one inner disc are provided, which replace the at least one counter-pressure plate and the at least one clutch disc.
Zur Herstellung der ersten Verbindung wird die mindestens eine Kupplungsscheibe und die Gegendruckplatte gegeneinander gepresst. Hierzu ist eine übliche Betätigungseinrichtung ausgebildet, die beispielsweise aus einem Drucktopf mit entsprechendem hydraulischen Betätigungszylinder oder aus einer hydraulisch betätigten Hebelfeder bestehen. Eine Betätigung kann auch mechanisch oder elektromotorisch erfolgen.To establish the first connection, the at least one clutch disc and the counter-pressure plate are pressed against one another. For this purpose, a conventional actuating device is designed, which consists, for example, of a pressure pot with a corresponding hydraulic actuating cylinder or of a hydraulically actuated lever spring. It can also be actuated mechanically or by an electric motor.
Ein Drehmoment kann sowohl über die Eingangsseite als auch die Ausgangsseite in die Reibkupplung übertragen werden. Zur Übertragung von Drehmoment über die Reibkupplung wird die Eingangsseite mit der Ausgangsseite zumindest über die erste Verbindung und ggf. zusätzlich über die zweite Verbindung verbunden. Die formschlüssig wirkende zweite Verbindung ermöglicht die Übertragung von hohen Drehmomenten.A torque can be transmitted into the friction clutch via the input side as well as the output side. To transmit torque via the friction clutch, the input side is connected to the output side at least via the first connection and, if necessary, additionally via the second connection. The form-fitting one second connection enables the transmission of high torques.
Insbesondere kann über die hier vorgeschlagene Reibkupplung ein Drehmoment von mindestens 700 Nm [Newtonmeter], bevorzugt mindestens 800 Nm oder sogar mindestens 900 Nm übertragen werden. Selbstverständlich kann die Reibkupplung auch für geringere Drehmomente verwendet werden.In particular, a torque of at least 700 Nm [Newton meters], preferably at least 800 Nm or even at least 900 Nm, can be transmitted via the friction clutch proposed here. Of course, the friction clutch can also be used for lower torques.
Insbesondere ist dabei ein Reibradius, der den größten Radius zwischen Drehachse und der ersten Verbindung bezeichnet, von weniger als 180 Millimetern, insbesondere von weniger als 170 Millimeter erforderlich.In particular, a friction radius, which designates the largest radius between the axis of rotation and the first connection, of less than 180 millimeters, in particular less than 170 millimeters, is required.
Insbesondere sind zur Ausbildung der zweiten Verbindung nur geringe in der axialen Richtung wirkende Kräfte von zwischen 4 und 10 kN [Kilonewton] erforderlich.In particular, only small forces acting in the axial direction of between 4 and 10 kN [kilonewtons] are required to form the second connection.
Damit kann durch die vorgeschlagene Reibkupplung eine Übertragung von hohen Drehmomenten bei gleichzeitig kompakter Bauform realisiert werden.In this way, the proposed friction clutch can be used to transmit high torques with a compact design at the same time.
Bei der hier vorgeschlagenen Reibkupplung erfolgt die Herstellung der zweiten Verbindung durch die Verlagerung des zweiten Teils gegenüber der Nabe. Dabei ist die Nabe insbesondere ortsfest gegenüber der Umgebung, z. B. ortsfest an einer Welle angeordnet. Damit wird vermieden, dass die Nabe durch Verschiebereibung an einer Verlagerung gehindert wird, so dass, wie bei bekannten Reibkupplungen, die Herstellung der zweiten Verbindung zumindest behindert werden würde. Die Nabe kann aber auch verschiebbar an einer Welle angeordnet sein.In the friction clutch proposed here, the second connection is established by moving the second part relative to the hub. The hub is in particular stationary with respect to the environment, for. B. fixedly arranged on a shaft. This avoids the hub being prevented from being displaced by sliding friction, so that, as in the case of known friction clutches, the establishment of the second connection would at least be hindered. The hub can, however, also be arranged displaceably on a shaft.
Insbesondere ist das zweite Teil der Kupplungsscheibe nur über zumindest einen Teil des Schaltmittels mit der Nabe verbunden. Weiter ist das zweite Teil gegenüber der Umfangsrichtung formschlüssig mit dem ersten Teil, dabei aber in der axialen Richtung verlagerbar gegenüber dem ersten Teil angeordnet. Über das Schaltmittel ist das zweite Teil auch entlang der axialen Richtung gegenüber der Nabe verlagerbar. Dabei wirken insbesondere ausschließlich Federkräfte der Verlagerung des zweiten Teils in der axialen Richtung entgegen.In particular, the second part of the clutch disc is only connected to the hub via at least part of the switching means. Furthermore, the second part is positively connected to the first part with respect to the circumferential direction, but is arranged so as to be displaceable in the axial direction with respect to the first part. The second part can also be displaced along the axial direction with respect to the hub via the switching means. In particular, only spring forces counteract the displacement of the second part in the axial direction.
Das erste Teil und das zweite Teil sind gegenüber der axialen Richtung insbesondere miteinander verbunden, z. B. formschlüssig, dabei aber verlagerbar miteinander verbunden.The first part and the second part are in particular connected to one another with respect to the axial direction, e.g. B. positively, but connected to one another in a displaceable manner.
Eine zwischen Nabe und einer Welle auftretende Verschiebereibung muss bei der vorgeschlagenen Reibkupplung insbesondere nicht überwunden werden, da die zweite Verbindung nicht über die Nabe, sondern über das zweite Teil hergestellt wird. Das Auftreten einer gegenüber der axialen Richtung wirkenden Verschiebereibung wird bei der vorgeschlagenen Reibkupplung insbesondere vollständig vermieden (z. B. wenn die Nabe an der Welle ortsfest angeordnet ist).Sliding friction occurring between the hub and a shaft does not have to be overcome in the proposed friction clutch, in particular, since the second connection is not established via the hub but via the second part. The occurrence of sliding friction acting in relation to the axial direction is in particular completely avoided in the proposed friction clutch (for example if the hub is arranged in a stationary manner on the shaft).
Das Schaltmittel stellt die zweite Verbindung erst bei Überschreiten eines in einer ersten Umfangsrichtung wirkenden Grenzdrehmomentes her.The switching means establishes the second connection only when a limit torque acting in a first circumferential direction is exceeded.
Die Reibkupplung überträgt also bei einem in der Umfangsrichtung wirkenden Drehmoment unterhalb des Grenzdrehmomentes das Drehmoment ausschließlich reibschlüssig (ausschließlich über die erste Verbindung) und bei Überschreiten des Grenzdrehmomentes reibschlüssig (über die erste Verbindung) und formschlüssig (zusätzlich über die zweite Verbindung). Wird das (beim Schließen und Öffnen der Reibkupplung bzw. der zweiten Verbindung ggf. unterschiedliche) Grenzdrehmoment wieder unterschritten, löst sich die formschlüssige zweite Verbindung und die Übertragung erfolgt wieder rein reibschlüssig nur über die erste Verbindung.When the torque acting in the circumferential direction is below the limit torque, the friction clutch transmits the torque exclusively by frictional engagement (exclusively via the first connection) and when the limit torque is exceeded frictionally (via the first connection) and positively (additionally via the second connection). If the limit torque (possibly different when closing and opening the friction clutch or the second connection) is again undershot, the form-fitting second connection is released and the transmission is again purely frictionally only via the first connection.
Die das Grenzdrehmoment definierenden Schaltdrehmomente sind insbesondere abhängig von den inneren Federkräften bzw. der inneren Reibung der verwendeten Schaltmittel, z. B. einer Blattfeder bzw. einer Tellerfeder.The switching torques defining the limit torque are particularly dependent on the internal spring forces or the internal friction of the switching means used, e.g. B. a leaf spring or a plate spring.
Insbesondere wird die formschlüssige zweite Verbindung nur dann hergestellt, wenn die Reibkupplung in einem Zugbetrieb (ein positives Drehmoment wird von der Eingangsseite auf die Ausgangsseite übertragen) betrieben wird. Bei einem Schubbetrieb (ein positives Drehmoment wird von der Ausgangsseite auf die Eingangsseite übertragen) wird die zweite Verbindung insbesondere nicht hergestellt.In particular, the positive second connection is only established when the friction clutch is operated in a pulling mode (a positive torque is transmitted from the input side to the output side). In the case of overrun operation (a positive torque is transmitted from the output side to the input side), the second connection is in particular not established.
Insbesondere umfasst das Schaltmittel zumindest eine Tellerfeder, die sich gegenüber der axialen Richtung einerseits an dem zweiten Teil und andererseits an der Nabe abstützt, wobei die Tellerfeder das Grenzdrehmoment definiert.In particular, the switching means comprises at least one disc spring which is supported on the one hand on the second part and on the other hand on the hub in relation to the axial direction, the disc spring defining the limit torque.
Die Tellerfeder erstreckt sich insbesondere ringförmig um die Drehachse. Die Tellerfeder wirkt einer Verlagerung des zweiten Teils entlang der axialen Richtung gegenüber der Nabe entgegen.The plate spring extends in particular in a ring around the axis of rotation. The plate spring counteracts a displacement of the second part along the axial direction with respect to the hub.
Insbesondere ist die Tellerfeder in einem kraftfreien ersten Zustand der Reibkupplung zwischen dem zweiten Teil und der Nabe vorgespannt angeordnet.In particular, in a force-free first state of the friction clutch, the plate spring is arranged preloaded between the second part and the hub.
Die Tellerfeder ist insbesondere mit einem ausgeprägten Hoch- und Tiefpunkt ausgelegt, so dass sie, bei Überschreiten einer bestimmten in der axialen Richtung wirkenden Kraft, die einem bestimmten an der Reibkupplung anliegenden Drehmoment (dem Grenzdrehmoment) entspricht, einen relativ großen Weg entlang der axialen Richtung zurücklegt. Eine Kennlinie der Tellerfeder mit ausgeprägtem Hoch- und Tiefpunkt erzeugt je nach Kennlinienlänge den gewünschten, relativ großen, Weg zum Schalten der zweiten Verbindung. Damit vor Erreichen des Grenzdrehmoments ein möglichst nur geringer oder sogar kein Weg in der axialen Richtung zurückgelegt werden kann, kann die Tellerfeder, z. B. über Anschläge, vorgespannt angeordnet sein.The plate spring is designed in particular with a pronounced high and low point, so that when a certain force acting in the axial direction is exceeded, the one corresponds to a certain torque applied to the friction clutch (the limit torque), travels a relatively large distance along the axial direction. Depending on the length of the characteristic curve, a characteristic curve of the disc spring with a pronounced high and low point generates the desired, relatively large path for switching the second connection. So that before reaching the limit torque as little or no distance as possible can be covered in the axial direction, the disc spring, z. B. be arranged biased via stops.
Der bei Überschreiten des Grenzdrehmoments bis zur Herstellung der formschlüssigen zweiten Verbindung zurückzulegende große Weg wird dazu genutzt, die zweite Verbindung sicher herzustellen. Sollten sich z. B. die, die zweite Verbindung bildenden Verzahnungen nicht direkt finden, liegt eine in der axialen Richtung wirkende Kraft an, die dafür sorgt, dass eine weitere Relativdrehung gegenüber der Umfangsrichtung erfolgen kann und über eine Anschrägung der Zähne der Verzahnungen die zweite Verbindung sukzessive hergestellt werden kann.The long distance to be covered when the limit torque is exceeded until the positive second connection is established is used to reliably establish the second connection. Should z. If, for example, the teeth forming the second connection cannot be found directly, there is a force acting in the axial direction, which ensures that a further relative rotation with respect to the circumferential direction can take place and the second connection is successively established via a bevel of the teeth of the teeth can.
Insbesondere umfasst das Schaltmittel zumindest eine Blattfeder, die sich zumindest entlang einer Umfangsrichtung und entlang der axialen Richtung erstreckt und mit einem ersten Ende an der Nabe und mit einem zweiten Ende an dem zweiten Teil befestigt ist. Insbesondere sind mehrere Blattfedern vorgesehen, die entlang der Umfangsrichtung nebeneinander angeordnet sind.In particular, the switching means comprises at least one leaf spring which extends at least along a circumferential direction and along the axial direction and is fastened with a first end to the hub and with a second end to the second part. In particular, several leaf springs are provided, which are arranged next to one another along the circumferential direction.
Insbesondere erstreckt sich die mindestens eine Blattfeder zwischen den beiden Enden einerseits entlang der Umfangsrichtung und andererseits entlang der axialen Richtung, so dass die Blattfeder bei Anliegen eines Drehmoments (im Zugbetrieb der Reibkupplung) eine drehmomentabhängige und in der axialen Richtung wirkende Schaltkraft auf das zweite Teil ausübt. Alternativ zur Blattfeder umfasst das Schaltmittel eine Rampe bzw. eine Rampenvorrichtung oder ein Gewinde, durch die bzw. das ebenfalls eine drehmomentabhängige in der axialen Richtung wirkende Schaltkraft erzeugt werden kann. Die Schaltkraft ermöglicht eine Verlagerung des zweiten Teils gegenüber dem ersten Teil, gegenüber der Nabe und gegenüber der Gegenpressplatte, so dass die zweite Verbindung schaltbar herstellbar und wieder lösbar ist.In particular, the at least one leaf spring extends between the two ends, on the one hand in the circumferential direction and on the other hand in the axial direction, so that the leaf spring exerts a torque-dependent shifting force acting in the axial direction on the second part when a torque is applied (in pulling operation of the friction clutch) . As an alternative to the leaf spring, the switching means comprises a ramp or a ramp device or a thread, by means of which a torque-dependent switching force acting in the axial direction can also be generated. The switching force enables the second part to be shifted relative to the first part, relative to the hub and relative to the counterpressure plate, so that the second connection can be made switchable and can be released again.
In allen Varianten (Blattfeder und Rampe bzw. Gewinde) ermöglicht eine Neigung (der Blattfeder oder der Rampe bzw. des Gewindes) gegenüber der Umfangsrichtung, also ein Verlauf auch in der axialen Richtung, die Erzeugung einer drehmomentabhängigen Kraft in der axialen Richtung, die letztendlich zum Herstellen der formschlüssigen zweiten Verbindung zwischen dem zweiten Teil und der Gegenpressplatte bzw. der Eingangsseite und der Ausgangsseite führt. Eine Rampe bzw. ein Gewinde ist aber insbesondere nicht selbsthaltend. Bei einer selbsthaltenden Ausgestaltung (z. B. Blattfeder) bleibt die formschlüssige zweite Verbindung so lange im Eingriff bis ein Schubmoment entsprechender Größe anliegt.In all variants (leaf spring and ramp or thread) an inclination (of the leaf spring or the ramp or the thread) in relation to the circumferential direction, i.e. a course in the axial direction as well, enables a torque-dependent force to be generated in the axial direction, which ultimately leads to the establishment of the form-fitting second connection between the second part and the counterpressure plate or the input side and the output side. In particular, however, a ramp or a thread is not self-retaining. In the case of a self-retaining configuration (e.g. leaf spring), the form-fitting second connection remains in engagement until a thrust torque of a corresponding magnitude is applied.
Zur genauen Definition des Grenzdrehmomentes ist bevorzugt die Tellerfeder (oder eine Blattfeder, die gegenüber der Tellerfeder nahezu reibungsfrei arbeitet) ausgebildet, die eine Gegenkraft entgegen der Schaltrichtung auf das zweite Teil aufbringt. Überschreitet die Schaltkraft die Gegenkraft, wird das zweite Teil in der axialen Richtung, in der die Schaltkraft wirkt, verlagert. Da die Schaltkraft drehmomentabhängig ist, kann so das Grenzdrehmoment definiert werden. Sinkt die Schaltkraft, bis sie betragsmäßig kleiner als die Gegenkraft ist, wird das zweite Teil wieder verlagert, so dass die formschlüssige Übertragung von Drehmoment beendet wird.For the exact definition of the limit torque, the plate spring (or a leaf spring that works almost frictionlessly with respect to the plate spring) is preferably designed, which applies a counterforce against the switching direction on the second part. If the shifting force exceeds the counterforce, the second part is displaced in the axial direction in which the shifting force acts. Since the shifting force depends on the torque, the limit torque can be defined in this way. If the shifting force falls until it is smaller than the counterforce in terms of magnitude, the second part is shifted again, so that the positive transmission of torque is ended.
Insbesondere sind das erste Teil und das zweite Teil über ein Federblech gegenüber einer Umfangsrichtung formschlüssig und entlang der axialen Richtung relativ zueinander verlagerbar miteinander verbunden. Damit kann über die Kupplungsscheibe ein in der Umfangsrichtung wirkendes Drehmoment übertragen werden, wobei die Verlagerung des zweiten Teils gegenüber dem ersten Teil entlang der axialen Richtung ermöglicht ist.In particular, the first part and the second part are connected to one another in a form-fitting manner with respect to a circumferential direction and displaceable relative to one another along the axial direction via a spring plate. In this way, a torque acting in the circumferential direction can be transmitted via the clutch disc, the displacement of the second part in relation to the first part along the axial direction being made possible.
Insbesondere ist die zweite Verbindung über eine erste Verzahnung der Gegendruckplatte und eine zweite Verzahnung des zweiten Teils herstellbar. Insbesondere können die Verzahnungen nach Art eines Freilaufs zusammenwirken, so dass nur in einer Richtung ein Drehmoment über die Verzahnungen übertragbar ist. Alternativ können die Verzahnungen aber auch so ausgeführt sein, dass in jeder Richtung ein Drehmoment übertragbar ist.In particular, the second connection can be established via a first toothing of the counter-pressure plate and a second toothing of the second part. In particular, the teeth can interact in the manner of a freewheel, so that a torque can only be transmitted via the teeth in one direction. Alternatively, the teeth can also be designed so that a torque can be transmitted in each direction.
Die Verzahnungen sind, wenn das Grenzdrehmoment nicht überschritten ist, entlang der axialen Richtung voneinander beabstandet angeordnet. Erst wenn das Grenzdrehmoment überschritten ist, geraten die Verzahnungen miteinander in Eingriff und bilden die zweite Verbindung aus. Dabei können die Verzahnungen jeweils an in die axiale Richtung weisenden Oberflächen oder an in die radiale Richtung weisenden Oberflächen ausgebildet sein. Bevorzugt ist die Ausbildung an in die axiale Richtung weisenden Oberflächen, da so ein sukzessiver Aufbau der zweiten Verbindung zumindest einfacher realisierbar ist.If the limit torque is not exceeded, the toothings are arranged at a distance from one another along the axial direction. Only when the limit torque is exceeded do the gears mesh with one another and form the second connection. The toothings can each be formed on surfaces pointing in the axial direction or on surfaces pointing in the radial direction. The formation on surfaces pointing in the axial direction is preferred, since in this way a successive construction of the second connection can be implemented at least more easily.
Insbesondere stützt sich das zweite Teil in einem kraftfreien ersten Zustand der Reibkupplung über einen ersten Anschlag gegenüber der axialen Richtung an der Nabe ab. Damit kann insbesondere eine Vorspannung der Tellerfeder im kraftfreien ersten Zustand eingestellt werden.In particular, in a force-free first state of the friction clutch, the second part is supported on the hub via a first stop relative to the axial direction. So that in particular a bias of the disc spring can be set in the force-free first state.
Insbesondere weist die Nabe einen Flansch auf, der sich entlang einer radialen Richtung in das zweite Teil hinein erstreckt, wobei an einer, in die axiale Richtung weisenden ersten Stirnseite des Flansches mindestens eine, das Schaltmittel bildende, Blattfeder und an einer der ersten Stirnseite gegenüberliegenden zweiten Stirnseite eine, das Schaltmittel bildende, Tellerfeder angeordnet ist.
Insbesondere überlappen das erste Teil und das zweite Teil einander gegenüber der axialen Richtung. Bevorzugt ist das zweite Teil gegenüber der axialen Richtung zwischen der Gegenpressplatte und der ersten Verzahnung auf der einen Seite und dem Federblech auf der anderen Seite angeordnet.In particular, the hub has a flange which extends along a radial direction into the second part, with at least one leaf spring forming the switching means on a first end face of the flange pointing in the axial direction and a second one opposite the first end face End face a plate spring forming the switching means is arranged.
In particular, the first part and the second part overlap each other in relation to the axial direction. The second part is preferably arranged opposite the axial direction between the counterpressure plate and the first toothing on one side and the spring plate on the other side.
Insbesondere weist das zweite Teil einen ringförmigen Hohlraum auf, in den sich der Flansch der Nabe hinein erstreckt. Der Hohlraum wird gegenüber der axialen Richtung durch eine erste Stirnwand und eine zweite Stirnwand begrenzt. Zwischen der ersten Stirnwand und dem Flansch der Nabe ist die Tellerfeder angeordnet. Zwischen dem Flansch der Nabe und der zweiten Stirnwand ist die mindestens eine Blattfeder angeordnet. Das erste Ende der Blattfeder ist an der ersten Stirnseite des Flansches und das zweite Ende der Blattfeder an der zweiten Stirnwand des Hohlraums befestigt.In particular, the second part has an annular cavity into which the flange of the hub extends. The cavity is delimited in relation to the axial direction by a first end wall and a second end wall. The disc spring is arranged between the first end wall and the flange of the hub. The at least one leaf spring is arranged between the flange of the hub and the second end wall. The first end of the leaf spring is attached to the first end face of the flange and the second end of the leaf spring is attached to the second end wall of the cavity.
An der zweiten Stirnwand oder an einer Außenumfangsfläche, in jedem Fall außerhalb des Hohlraums, ist die zweite Verzahnung ausgebildet, die mit der ersten Verzahnung der Gegenpressplatte zusammenwirkt.The second toothing, which interacts with the first toothing of the counterpressure plate, is formed on the second end wall or on an outer circumferential surface, in any case outside the cavity.
Bei der vorgeschlagenen Reibkupplung ist das zweite Teil insbesondere durch mindestens eine (vorgewellte) Blattfeder mit der Nabe verbunden. Durch den Anstellwinkel der Blattfeder entsteht bei einer Drehmomentbelastung eine in der axialen Richtung wirkende Kraft, welche das zweite Teil und dessen zweite Verzahnung in Eingriff mit der Gegendruckplatte und der ersten Verzahnung bewegen kann. Dem entgegen wirken insbesondere eine Tellerfeder und ein Federblech, wobei das Federblech für die Drehmomentübertragung zwischen Reibbelag bzw. dem ersten Teil und dem zweiten Teil verantwortlich ist. Das Federblech ist insbesondere gegenüber der axialen Richtung weich (also leicht verformbar) ausgeführt, hat eine geringe Federkonstante und lässt damit eine Verlagerung des zweiten Teils entlang der axialen Richtung ohne große Gegenkraft zu. Die Tellerfeder ist mit einem ausgeprägten Hoch- und Tiefpunkt so ausgelegt, dass sie, bei einer bestimmten Axialkraft, welche einem bestimmten Drehmoment (dem Grenzdrehmoment) entspricht, einen relativ großen Weg entlang der axialen Richtung zurücklegt. Damit vor Erreichen des Grenzdrehmoments kein Weg zurückgelegt werden kann, wird die Tellerfeder mithilfe mindestens eines Anschlags insbesondere vorgespannt.In the proposed friction clutch, the second part is connected to the hub in particular by at least one (pre-corrugated) leaf spring. The angle of attack of the leaf spring creates a force acting in the axial direction when a torque load is applied, which force can move the second part and its second toothing into engagement with the counter-pressure plate and the first toothing. This is counteracted in particular by a plate spring and a spring plate, the spring plate being responsible for the torque transmission between the friction lining or the first part and the second part. In particular, the spring plate is designed to be soft (that is, easily deformable) with respect to the axial direction, has a low spring constant and thus allows the second part to be displaced along the axial direction without a large counterforce. The disc spring is designed with a pronounced high and low point in such a way that it covers a relatively large distance along the axial direction at a certain axial force, which corresponds to a certain torque (the limit torque). So that no distance can be covered before the limit torque is reached, the disc spring is particularly preloaded with the aid of at least one stop.
Im Zugbetrieb arbeitet die Reibkupplung insbesondere bis zu dem definierten (und durch die Auswahl der Tellerfeder vorbestimmbaren) Grenzdrehmoment über die erste Verbindung (also über Reibschluss), bis die zweite Verbindung (also der Formschluss) dazugeschaltet wird, der die Drehmomentkapazität erheblich erhöht. Dieses Zuschalten der zweiten Verbindung erfolgt insbesondere ausschließlich durch Drehmoment aus einem Antriebsstrang (also nicht über eine gesonderte Betätigungseinrichtung). Alle Reibverluste im Umschaltmechanismus stellen nur minimale Verluste der Antriebsleistung für die kurze Zeit des Zuschaltens dar. Insbesondere realisiert die Reibkupplung die beschriebene Funktion (also das Zuschalten der zweiten Verbindung) nur in einer Drehmomentrichtung (Zugbetrieb), da sich die zusätzlich erzeugte Axialkraft in der anderen Drehmomentrichtung (Schubbetrieb) über den Anschlag abstützt bzw. eine Verlagerung des zweiten Teils entlang der axialen Richtung weg von der Gegenpressplatte bzw. von der ersten Verzahnung bewirkt. Somit wird im Schubbetrieb insbesondere nur über die erste Verbindung ein Drehmoment übertragen.In pulling mode, the friction clutch works in particular up to the defined limit torque (which can be predetermined by the selection of the disc spring) via the first connection (i.e. via frictional engagement) until the second connection (i.e. the form fit) is added, which significantly increases the torque capacity. This connection of the second connection takes place in particular exclusively by torque from a drive train (that is, not via a separate actuating device). All friction losses in the switching mechanism represent only minimal losses of drive power for the short time it is switched on. In particular, the friction clutch realizes the function described (i.e. switching on the second connection) only in one torque direction (pulling operation), since the additionally generated axial force is in the other Torque direction (thrust operation) is supported via the stop or causes a displacement of the second part along the axial direction away from the counter pressure plate or from the first toothing. Thus, in overrun mode, a torque is transmitted in particular only via the first connection.
Es wird weiter eine Reibkupplungsanordnung vorgeschlagen, zumindest umfassend die beschrieben Reibkupplung sowie eine Welle, die sich entlang der axialen Richtung erstreckt, wobei die Nabe der Reibkupplung gegenüber der axialen Richtung insbesondere ortsfest an der Welle angeordnet ist. Die Nabe kann insbesondere auch verschiebbar an der Welle angeordnet sein.A friction clutch arrangement is also proposed, at least comprising the described friction clutch and a shaft which extends along the axial direction, the hub of the friction clutch being arranged in particular stationary on the shaft opposite the axial direction. The hub can in particular also be arranged displaceably on the shaft.
Die vorgeschlagene Reibkupplung kann insbesondere zur schaltbaren Verbindung einer Antriebseinheit mit einem Getriebe oder zur schaltbaren Verbindung von mehreren Antriebseinheiten (z. B. Verbrennungskraftmaschine, elektrische Maschinen, Generatoren, etc.) eingesetzt werden.The proposed friction clutch can in particular be used for the switchable connection of a drive unit with a transmission or for the switchable connection of several drive units (e.g. internal combustion engine, electrical machines, generators, etc.).
In einer Konfiguration, bei welcher die Reibkupplung mit einer Antriebswelle einer Antriebseinheit lösbar verbunden ist, wird diese Reibkupplung auch als K0 [Kupplung-Null] bezeichnet. In einer Konfiguration, bei welcher die Reibkupplung mit einer Getriebewelle lösbar verbunden ist, wird diese Reibkupplung auch als K1 [Kupplung-Eins] bezeichnet.In a configuration in which the friction clutch is detachably connected to a drive shaft of a drive unit, this friction clutch is also referred to as K0 [clutch zero]. In a configuration in which the friction clutch is detachably connected to a transmission shaft, this friction clutch is also referred to as K1 [clutch one].
Es wird also ein Antriebsstrang vorgeschlagen, zumindest umfassend eine Antriebseinheit und die beschriebene Reibkupplung. Hierbei wird die Reibkupplung insbesondere als Trennkupplung (oder KO-Kupplung eingesetzt).A drive train is therefore proposed, at least comprising a drive unit and the described friction clutch. Here, the friction clutch is used in particular as a separating clutch (or KO clutch).
Die für die Reibkupplung offenbarten Details und Vorteile lassen sich auf den Antriebsstrang und die Reibkupplungsanordnung übertragen und anwenden und umgekehrt.The details and advantages disclosed for the friction clutch can be applied to the drive train and the friction clutch arrangement and vice versa.
Die Verwendung unbestimmter Artikel („ein“, „eine“, „einer“ und „eines“), insbesondere in den Patentansprüchen und der diese wiedergebenden Beschreibung, ist als solche und nicht als Zahlwort zu verstehen. Entsprechend damit eingeführte Begriffe bzw. Komponenten sind somit so zu verstehen, dass diese mindestens einmal vorhanden sind und insbesondere aber auch mehrfach vorhanden sein können.The use of indefinite articles (“a”, “an”, “an” and “an”), especially in the patent claims and the description reproducing them, is to be understood as such and not as a numerical word. The terms or components introduced in this way are therefore to be understood in such a way that they are present at least once and in particular can also be present several times.
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. Soweit ein Bauteil mehrfach vorkommen kann („mindestens ein“), kann die Beschreibung zu einem dieser Bauteile für alle oder ein Teil der Mehrzahl dieser Bauteile gleichermaßen gelten, dies ist aber nicht zwingend.As a precaution, it should be noted that the numerals used here (“first”, “second”, ...) primarily (only) serve to differentiate between several similar objects, sizes or processes, so in particular no dependency and / or sequence of these objects, sizes or prescribe processes to each other. Should a dependency and / or sequence be required, this is explicitly stated here or it is obvious to the person skilled in the art when studying the specifically described embodiment. If a component can occur several times (“at least one”), the description of one of these components can apply equally to all or part of the majority of these components, but this is not mandatory.
Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der beiliegenden Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die angeführten 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 zu kombinieren. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Es zeigen:
-
1 : ein erstes Beispiel eines Kraftfahrzeugs mit einer Reibkupplung; -
2 : ein zweites Beispiel eines Kraftfahrzeugs mit einer Reibkupplung; -
3 : eine Reibkupplung in einem ersten Zustand in perspektivischer Ansicht; -
4 : dieReibkupplung nach 3 nach Überschreiten eines Grenzdrehmoments in perspektivischer Ansicht; -
5 : dieReibkupplung nach 3 in perspektivischer Ansicht im Schnitt; -
6 : ein Diagramm mit einer Kennlinie der Tellerfeder der Reibkupplung nach3 bis 5 ; -
7 : dieReibkupplung nach 4 in perspektivischer Ansicht im Schnitt; und -
8 : ein Diagramm mit einer Kennlinie der Tellerfeder der Reibkupplung nach3 bis 5 und 7 .
-
1 : a first example of a motor vehicle with a friction clutch; -
2 : a second example of a motor vehicle with a friction clutch; -
3 : a friction clutch in a first state in a perspective view; -
4th : the friction clutch after3 after exceeding a limit torque in a perspective view; -
5 : the friction clutch after3 in a perspective view in section; -
6th : a diagram with a characteristic curve of the disc spring of the friction clutch according to3 to5 ; -
7th : the friction clutch after4th in a perspective view in section; and -
8th : a diagram with a characteristic curve of the disc spring of the friction clutch according to3 to5 and7th .
In den Diagrammen ist auf der vertikalen Achse die Kraft
Die Reibkupplung
Zur Herstellung der ersten Verbindung
Ein Drehmoment kann sowohl über die Eingangsseite
Bei der hier vorgeschlagenen Reibkupplung
Das zweite Teil
Das Schaltmittel
Die Reibkupplung
Die formschlüssige zweite Verbindung
Das Schaltmittel
Die Tellerfeder
Die Tellerfeder
Die Tellerfeder
Der bei Überschreiten des Grenzdrehmoments
Das Schaltmittel
Zur genauen Definition des Grenzdrehmomentes
Das erste Teil
Die zweite Verbindung
Die Verzahnungen
Das zweite Teil
Die Nabe
Das erste Teil
Das zweite Teil
An der zweiten Stirnwand
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- ReibkupplungFriction clutch
- 22
- AntriebsstrangPowertrain
- 33
- KraftfahrzeugMotor vehicle
- 44th
- axiale Richtungaxial direction
- 55
- DrehachseAxis of rotation
- 66th
- AusgangsseiteExit page
- 77th
- KupplungsscheibeClutch disc
- 88th
- EingangsseiteEntry page
- 99
- GegendruckplatteCounter pressure plate
- 1010
- erste Verbindungfirst connection
- 1111
- Nabehub
- 1212th
- erstes Teilfirst part
- 1313th
- zweites Teilsecond part
- 1414th
- SchaltmittelSwitching means
- 1515th
- zweite Verbindungsecond connection
- 1616
- erste Umfangsrichtungfirst circumferential direction
- 1717th
- GrenzdrehmomentLimit torque
- 1818th
- TellerfederDisc spring
- 1919th
- BlattfederLeaf spring
- 2020th
- UmfangsrichtungCircumferential direction
- 2121
- erstes Endefirst end
- 2222nd
- zweites Endesecond end
- 2323
- FederblechSpring plate
- 2424
- erste Verzahnungfirst toothing
- 2525th
- zweite Verzahnungsecond toothing
- 2626th
- erster Anschlagfirst stop
- 2727
- Flanschflange
- 2828
- radiale Richtungradial direction
- 2929
- erste Stirnseitefirst face
- 3030th
- zweite Stirnseitesecond face
- 3131
- Hohlraumcavity
- 3232
- erste Stirnwandfirst front wall
- 3333
- zweite Stirnwandsecond front wall
- 3434
- AntriebseinheitDrive unit
- 3535
- Getriebetransmission
- 3636
- Radwheel
- 3737
- HybridmodulHybrid module
- 3838
- ElektroantriebElectric drive
- 3939
- erster Zustandfirst state
- 4040
- Kennliniecurve
- 4141
- Kraftforce
- 4242
- Wegpath
- 4343
- erste Kurvefirst turn
- 4444
- zweite Kurvesecond curve
- 4545
- ReibungskupplungsanordnungFriction clutch assembly
- 4646
- Wellewave
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-
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---|---|---|---|
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R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final |