DE102021106019A1 - Dry multi-plate clutch - Google Patents
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Abstract
Trockene Lamellenkupplung (1) mit einer gemeinsamen Drehachse (2), zumindest umfassend mindestens eine koaxial zu der Drehachse (2) angeordnete, ringförmige Innenlamelle (3), die mit einem Innenlamellenträger (4) gegenüber einer Umfangsrichtung (5) über eine Innenverzahnung (6) formschlüssig verbindbar ist, sowie mindestens eine koaxial zu der Drehachse (2) angeordnete, ringförmige Außenlamelle (7), die mit einem Außenlamellenträger (8) gegenüber der Umfangsrichtung (5) über eine Außenverzahnung (9) formschlüssig verbindbar ist, wobei über einander kontaktierende Seitenflächen (10) der mindestens einen Innenlamelle (3) und der mindestens einen Außenlamelle (7) eine gegenüber der Umfangsrichtung (5) reibschlüssige Verbindung ausbildbar ist.Dry disk clutch (1) with a common axis of rotation (2), at least comprising at least one annular inner disk (3) arranged coaxially to the axis of rotation (2) and connected to an inner disk carrier (4) opposite a circumferential direction (5) via internal teeth (6 ) can be positively connected, as well as at least one ring-shaped outer disk (7) arranged coaxially to the axis of rotation (2), which can be positively connected to an outer disk carrier (8) opposite the circumferential direction (5) via external teeth (9), with contacting Side surfaces (10) of the at least one inner disc (3) and the at least one outer disc (7) can be formed with a frictional connection in relation to the circumferential direction (5).
Description
Die Erfindung betrifft eine trockene Lamellenkupplung, insbesondere für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs.The invention relates to a dry multi-plate clutch, in particular for a drive train of a motor vehicle.
Die trockene Lamellenkupplung wird insbesondere als Lamellenrutschkupplung zur Begrenzung von zu übertragenden Drehmomenten eingesetzt.The dry multi-plate clutch is used in particular as a multi-plate slip clutch to limit the torques to be transmitted.
Aus dem Stand der Technik sind Torsionsschwingungsdämpfer bekannt, welche in einem Antriebsstrang, beispielsweise in einem Kraftfahrzeug, eingesetzt werden, um die Auswirkungen von Drehmomentschwankungen zu mildern. Die Antriebsstränge von Kraftfahrzeugen müssen zudem vor Drehmomentüberhöhungen geschützt werden und aufgrund des steigenden Elektrifizierungsgrads der Antriebsstränge von Kraftfahrzeugen ist deren Empfindlichkeit für solche Drehmomentüberhöhungen erhöht. Dafür ist ein Drehmomentbegrenzer, z. B. die hier beschriebene trockene Lamellenkupplung, in den Torsionsschwingungsdämpfer integriert. Weiterhin umfasst der Torsionsschwingungsdämpfer einen Dämpfer für Drehmomentschwankungen. Bei den Torsionsschwingungsdämpfern mit einem Nabenflansch tritt ein erhöhter Verschleiß der Schraubendruckfedern auf, welcher erst zur Verschlechterung der Performance des Dämpfers (Lärm) und zum Schluss zum Bruch der Schraubendruckfeder führt. Um den Verschleiß zu verringern, werden Mehrnabenflansche mit zwei oder mehr Flanschen eingesetzt. Dies hat den Vorteil, dass die Druckenden der Schraubendruckfedern ausschließlich an den Flanschen ansetzen und die Seitenbleche über die Flansche drehmomentübertragend verbunden sind, beispielsweise mittels Bolzen. Zudem sind die Schraubendruckfedern mittels der Flansche führbar. Bei Drehmomenteinschlägen von der Getriebeseite her ist die Belastung der Schraubendruckfedern beziehungsweise der Flansche verringerbar, indem das Massenträgheitsmoment von der Nabe für die Getriebeeingangswelle des Antriebsstrangs bis zu dem Drehmomentbegrenzer verringert wird.Torsional vibration dampers are known from the prior art, which are used in a drive train, for example in a motor vehicle, in order to mitigate the effects of torque fluctuations. The drive trains of motor vehicles must also be protected against excessive torque, and due to the increasing degree of electrification of the drive trains of motor vehicles, their sensitivity to such excessive torque is increased. A torque limiter, e.g. B. the dry multi-plate clutch described here, integrated into the torsional vibration damper. Furthermore, the torsional vibration damper includes a damper for torque fluctuations. In the case of torsional vibration dampers with a hub flange, there is increased wear on the helical compression springs, which first leads to a deterioration in the performance of the damper (noise) and finally to the helical compression spring breaking. To reduce wear, multi-hub flanges with two or more flanges are used. This has the advantage that the pressure ends of the helical compression springs attach exclusively to the flanges and the side plates are connected in a torque-transmitting manner via the flanges, for example by means of bolts. In addition, the helical compression springs can be guided by means of the flanges. In the event of torque impacts from the transmission side, the load on the helical compression springs or the flanges can be reduced by reducing the mass moment of inertia from the hub for the transmission input shaft of the drive train to the torque limiter.
Aus der
Eine z. B. als Drehmomentbegrenzer eingesetzte trockene Lamellenkupplung umfasst zumindest eine gemeinsame Drehachse, mindestens eine koaxial zu der Drehachse angeordnete, ringförmige Innenlamelle, die mit einem Innenlamellenträger gegenüber einer Umfangsrichtung über eine Innenverzahnung formschlüssig verbindbar ist, sowie mindestens eine koaxial zu der Drehachse angeordnete, ringförmige Außenlamelle, die mit einem Außenlamellenträger gegenüber der Umfangsrichtung über eine Außenverzahnung formschlüssig verbindbar ist. Über einander kontaktierende Seitenflächen der mindestens einen Innenlamelle und der mindestens einen Außenlamelle ist eine gegenüber der Umfangsrichtung reibschlüssige Verbindung ausbildbar. Über diese reibschlüssige Verbindung kann ein Drehmoment zwischen den Lamellenträgern übertragen werden, wobei bei einem zu hohen Drehmoment die Lamellen gegenüber einander verdrehbar sind. Eine von Innenlamelle und Außenlamelle ist ausschließlich aus einem nichtmetallischen Belagmaterial ausgeführt.a z. B. dry multi-plate clutch used as a torque limiter comprises at least one common axis of rotation, at least one annular inner disk arranged coaxially to the axis of rotation, which can be positively connected to an inner disk carrier in relation to a circumferential direction via internal teeth, and at least one annular outer disk arranged coaxially to the axis of rotation, which can be positively connected to an outer disk carrier in relation to the circumferential direction via external teeth. A connection that is frictionally engaged with respect to the circumferential direction can be formed via mutually contacting side surfaces of the at least one inner disk and the at least one outer disk. Torque can be transmitted between the disk carriers via this frictional connection, with the disks being able to rotate in relation to one another if the torque is too high. One of the inner disc and the outer disc is made exclusively from a non-metallic lining material.
Bei derartigen Lamellen, die insbesondere überwiegend aus organischen Bestandteilen aufgebaute Belagmaterialien umfassen (es können lediglich verstärkende Zusatzmaterialien, z. B. metallischen Fasern wie z. B. Kupferfäden in den organischen Bestandteilen verteilt angeordnet sein) bzw. ausschließlich aus Belagmaterial ausgeführt sind (sogenanntes Vollbelagmaterial), können an der Verzahnung infolge der Wechselbelastung Zahnbrüche auftreten. Diese können z. B. aufgrund von Zahnteilungsfehlern entstehen, also aufgrund unregelmäßig voneinander beabstandeten Zähnen der Verzahnung. Diese Zahnteilungsfehler werden durch indifferente Schwindungsmaße des regelmäßig inhomogenen Belagmaterials verursacht. Die Zahnteilungsfehler führen dazu, dass die Zähne der Verzahnung nicht gemeinsam mit der Gegenverzahnung des jeweiligen Lamellenträgers im Eingriff sind (also nicht alle Zähne eine ungefähr gleich große Kraft übertragen), so dass eine Überlastung der wenigen tragenden Zähne auftreten kann.In the case of such lamellas, which in particular comprise covering materials made up predominantly of organic components (only additional reinforcing materials, e.g. metallic fibers such as copper threads, for example, can be arranged distributed in the organic components) or are made exclusively of covering material (so-called full covering material ), tooth fractures can occur on the toothing as a result of alternating loads. These can e.g. B. arise due to tooth pitch errors, so due to irregularly spaced teeth of the toothing. These tooth pitch errors are caused by indifferent degrees of shrinkage of the regularly inhomogeneous lining material. The tooth pitch errors mean that the teeth of the toothing are not engaged together with the counter-toothing of the respective disc carrier (i.e. not all teeth transmit approximately the same force), so that the few supporting teeth can be overloaded.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die eingangs geschilderten Probleme zumindest teilweise zu lindern. Insbesondere soll eine trockene Lamellenkupplung vorgeschlagen werden, bei der möglichst alle Zähne gemeinsam im Eingriff sind, so dass eine lokale Überbelastung einzelner Zähne verhindert wird.Proceeding from this, the object of the present invention is to at least partially alleviate the problems described at the outset. In particular, a dry multi-plate clutch is to be proposed in which, if possible, all of the teeth are engaged together so that local overloading of individual teeth is prevented.
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 independent claim 1. Further advantageous refinements of the invention are specified in the dependent claims. The features listed individually in the dependent claims can be combined with one another in a technologically meaningful manner and can define further refinements of the invention. In addition, the features specified in the claims are specified and explained in more detail in the description, with further preferred configurations of the invention being presented.
Es wird eine trockene Lamellenkupplung mit einer gemeinsamen Drehachse vorgeschlagen. Die Lamellenkupplung umfasst zumindest
- • mindestens eine koaxial zu der Drehachse angeordnete, ringförmige Innenlamelle, die mit einem Innenlamellenträger gegenüber einer Umfangsrichtung über eine Innenverzahnung formschlüssig verbindbar ist, sowie
- • mindestens eine koaxial zu der Drehachse angeordnete, ringförmige Außenlamelle, die mit einem Außenlamellenträger gegenüber der Umfangsrichtung über eine Außenverzahnung formschlüssig verbindbar ist.
- • at least one ring-shaped inner disk arranged coaxially to the axis of rotation, which can be positively connected to an inner disk carrier in relation to a circumferential direction via internal teeth, and
- • at least one ring-shaped outer disk arranged coaxially to the axis of rotation, which can be positively connected to an outer disk carrier in relation to the circumferential direction via external teeth.
Über einander kontaktierende Seitenflächen der mindestens einen Innenlamelle und der mindestens einen Außenlamelle ist eine gegenüber der Umfangsrichtung reibschlüssige Verbindung ausbildbar. Eine von der mindestens einen Innenlamelle und der mindestens einen Außenlamelle ist ausschließlich aus einem nichtmetallischen Belagmaterial ausgeführt und weist entlang der Drehachse eine (im Wesentlichen - also außerhalb der Querschnittsverjüngungen - konstante) Belagdicke auf. Das Belagmaterial weist zumindest zwischen zwei zueinander entlang der Umfangrichtung benachbart angeordneten Zähnen der Verzahnung eine Querschnittsverjüngung der Belagdicke auf. Die Querschnittsverjüngung erstreckt sich von einer Innenumfangsfläche des Belagmaterials bis hin zu einer Außenumfangsfläche. Im Bereich der Querschnittsverjüngung beträgt eine minimale Belagdicke höchstens 50 % einer außerhalb der Querschnittsverjüngung vorliegenden maximalen Belagdicke des Belagmaterials.A connection that is frictionally engaged with respect to the circumferential direction can be formed via mutually contacting side surfaces of the at least one inner disk and the at least one outer disk. One of the at least one inner disk and the at least one outer disk is made exclusively from a non-metallic lining material and has a (essentially—ie outside of the cross-sectional reductions—constant) lining thickness along the axis of rotation. The lining material has a cross-sectional tapering of the lining thickness at least between two teeth of the toothing arranged adjacent to one another along the circumferential direction. The cross-sectional taper extends from an inner peripheral surface of the lining material to an outer peripheral surface. In the area of the cross-sectional reduction, a minimum covering thickness is at most 50% of a maximum covering thickness of the covering material outside of the cross-sectional reduction.
Die Lamellenkupplung wird insbesondere in einem Torsionsschwingungsdämpfer eingesetzt. Der Torsionsschwingungsdämpfer ist insbesondere dazu eingerichtet, in einem Antriebstrang, bevorzugt in einem elektrifizierten Antriebstrang, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, Torsionsschwingungen und Drehmomentüberhöhungen zu mildern. Der Torsionsschwingungsdämpfer umfasst zum Dämpfen von Torsionsschwingungen z. B. einen Mehrflanschdämpfer, welcher zwei oder mehr Flansche umfasst, oftmals als Nabenflansche bezeichnet. Diese Flansche sind mittels Energiespeicherelementen, beispielsweise Schraubendruckfedern oder Bogenfedern, zueinander elastisch vorgespannt, sodass ein Drehmoment von einem Flansch auf den anderen Flansch einzig mittels des Energiespeicherelements übertragbar ist. Ein (Naben-) Flansch ist z. B. motorseitig angeordnet und unmittelbar zur Aufnahme eines motorseitigen Drehmoments eingerichtet. Auf der gegenüberliegenden Seite ist z. B. ein getriebeseitiger (Naben-) Flansch vorgesehen, welcher mit einer Nabe zum Verbinden mit einer Getriebeeingangswelle unmittelbar drehmomentübertragend verbunden ist. Zwischen diesen beiden Nabenflanschen ist zumindest ein (Mittel-) Flansch vorgesehen, welcher allein über ein jeweils zumindest ein nabenflanschseitiges Energiespeicherelement mit den beiden Nabenflanschen einzig elastisch verbunden ist. Die beiden Nabenflansche sind nicht unmittelbar miteinander in einem drehmomentübertragenden Kontakt.The multi-plate clutch is used in particular in a torsional vibration damper. The torsional vibration damper is set up in particular to mitigate torsional vibrations and excessive torque in a drive train, preferably in an electrified drive train, in particular of a motor vehicle. The torsional vibration damper includes for damping torsional vibrations z. B. a multi-flange damper, which includes two or more flanges, often referred to as hub flanges. These flanges are elastically prestressed relative to one another by means of energy storage elements, for example helical compression springs or arc springs, so that a torque can be transmitted from one flange to the other flange solely by means of the energy storage element. A (hub) flange is z. B. arranged on the engine side and set up directly for receiving an engine-side torque. On the opposite side z. B. a transmission-side (hub) flange is provided, which is directly torque-transmittingly connected to a hub for connection to a transmission input shaft. At least one (middle) flange is provided between these two hub flanges, which is only elastically connected to the two hub flanges via at least one energy storage element on the hub flange side. The two hub flanges are not directly in torque-transmitting contact with one another.
Die Lamellenkupplung ist insbesondere als eine Drehmomentbegrenzereinheit vorgesehen, welche zum Übertragen eines vorbestimmten maximalen Drehmoments eingerichtet ist und bei einem anliegenden Drehmoment oberhalb des vorbestimmten maximalen Drehmoments (Drehmomentüberhöhung) öffnet. Somit kann höchstens dieses maximal übertragbare Drehmoment auf die jeweils andere Seite der Drehmomentbegrenzereinheit übertragen werden.The multi-plate clutch is provided in particular as a torque limiter unit, which is set up to transmit a predetermined maximum torque and opens when a torque is applied that is above the predetermined maximum torque (torque excess). Thus, at most this maximum transmittable torque can be transmitted to the respective other side of the torque limiter unit.
Die Drehmomentbegrenzereinheit kann z. B. getriebeseitig angeordnet sein, so dass der Mehrflanschdämpfer nicht mit einem Drehmoment oberhalb des maximal übertragbaren Drehmoments belastet wird. Somit ist der Mehrflanschdämpfer vor einer solchen (Verschleiß verursachenden) Belastung geschützt. Die Drehmomentbegrenzereinheit kann hier zwischen einer Innennabe (z. B. der Innenlamellenträger) und einer Außennabe (z. B. der Außenlamellenträger angeordnet sein, wobei die Innennabe unmittelbar mit einer Getriebeeingangswelle oder einem weiteren Zwischenelement (wie beispielsweise einer Kupplung oder einem Zweimassenschwungrad) mit der Getriebeeingangswelle verbunden ist. Die Außennabe kann dazu eingerichtet sein, dass der Mehrflanschdämpfer unmittelbar mit dieser Außennabe in drehmomentübertragenden Kontakt steht.The torque limiter unit can e.g. B. be arranged on the transmission side, so that the multi-flange damper is not loaded with a torque above the maximum transmissible torque. Thus, the multi-flange damper is protected from such a load (causing wear). The torque limiter unit can be arranged between an inner hub (e.g. the inner disk carrier) and an outer hub (e.g. the outer disk carrier), with the inner hub being directly connected to a transmission input shaft or another intermediate element (such as a clutch or a dual-mass flywheel) with the The outer hub can be set up so that the multi-flange damper is in direct torque-transmitting contact with this outer hub.
Zwischen der Außennabe und der Innennabe kann die Drehmomentbegrenzereinheit vorgesehen sein. Bei der als Lamellenbegrenzer mit Außenlamellen und Innenlamellen ausgeführten Lamellenkupplung sind die Außenlamellen in der Außennabe und die Innenlamellen in der Innennabe eingehängt.The torque limiter unit can be provided between the outer hub and the inner hub. In the multi-plate clutch designed as a multi-plate limiter with outer and inner plates, the outer plates are hooked into the outer hub and the inner plates are hooked into the inner hub.
Insbesondere sind die Außenlamellen als Reibbeläge (also ausschließlich aus nichtmetallischem Belagmaterial bestehend) und die Innenlamellen als die metallischen (beispielsweise Stahl-) Lamellen, bevorzugt ohne Reibbeläge, ausgeführt.In particular, the outer disks are designed as friction linings (that is to say consisting exclusively of non-metallic lining material) and the inner disks are designed as metallic (for example steel) disks, preferably without friction linings.
Die Lamellenkupplung ist insbesondere eine trockene Lamellenkupplung, ist also nicht für einen Einsatz als Nasskupplung (bei der die Lamellen in einem Ölbad angeordnet sind) ausgelegt.The multi-plate clutch is in particular a dry multi-plate clutch, so it is not designed for use as a wet clutch (in which the plates are arranged in an oil bath).
Die Lamellenkupplung umfasst insbesondere eine Mehrzahl von Innenlamellen und Außenlamellen, die entlang der Drehachse abwechselnd nebeneinander angeordnet sind und einander über Seitenflächen kontaktieren. Die Außenlamellen oder die Innenlamellen sind vollständig aus dem nichtmetallischen Belagmaterial und die anderen, also die Innenlamellen oder Außenlamellen, sind als metallische Lamellen, insbesondere ohne Belagmaterial, also ohne Reibbelag, ausgeführt.In particular, the multi-plate clutch comprises a plurality of inner plates and outer plates, which are arranged alternately next to one another along the axis of rotation and contact one another via side surfaces. The outer discs or the inner discs are made entirely of non-metallic lining material and the others, i.e. the inner discs or outer discs, are made of metal cal slats, in particular without lining material, ie without friction lining executed.
Die Lamellen sind miteinander gegenüber einer sich entlang der Drehachse erstreckenden axialen Richtung vorgespannt, so dass insbesondere ständig eine reibschlüssige Verbindung zwischen den Lamellen ausgebildet wird. Die Vorspannung ist insbesondere derart eingestellt, dass Drehmomente nur bis zu einem maximalen Drehmoment zwischen den Lamellen übertragen werden. Bei Überschreiten des maximalen Drehmoments rutschen die Lamellen durch.The lamellae are pretensioned with one another in relation to an axial direction extending along the axis of rotation, so that in particular a frictional connection is constantly formed between the lamellae. In particular, the preload is adjusted in such a way that torques are only transmitted up to a maximum torque between the disks. If the maximum torque is exceeded, the slats slip.
Die Verzahnungen umfassen insbesondere entlang der Umfangsrichtung gleichmäßig voneinander beabstandete Zähne, die sich bevorzugt parallel zu der Drehachse erstrecken.In particular, the toothings comprise teeth which are spaced apart from one another uniformly along the circumferential direction and which preferably extend parallel to the axis of rotation.
Das Belagmaterial, also die Innenlamellen oder die Außenlamellen (die mindestens eine oder alle der Mehrzahl) weist zumindest oder bei allen Zähnen jeweils zwischen zwei zueinander entlang der Umfangrichtung benachbart angeordneten Zähnen der Verzahnung eine Querschnittsverjüngung der Belagdicke auf. Die Querschnittsverjüngung erstreckt sich von einer Innenumfangsfläche des Belagmaterials bis hin zu einer Außenumfangsfläche. Im Bereich der Querschnittsverjüngung beträgt eine minimale Belagdicke höchstens 50 % einer außerhalb der Querschnittsverjüngung vorliegenden maximalen Belagdicke des Belagmaterials.The lining material, i.e. the inner disks or the outer disks (at least one or all of the plurality) has a cross-sectional tapering of the lining thickness at least or in the case of all teeth in each case between two teeth of the toothing arranged adjacent to one another along the circumferential direction. The cross-sectional taper extends from an inner peripheral surface of the lining material to an outer peripheral surface. In the area of the cross-sectional reduction, a minimum covering thickness is at most 50% of a maximum covering thickness of the covering material outside of the cross-sectional reduction.
Die Querschnittsverjüngung erzeugt insbesondere eine Weichheit, also eine Verformbarkeit des Belagmaterials sowohl gegenüber der Umfangsrichtung als auch gegenüber der axialen Richtung. Diese Weichheit ermöglicht einen Ausgleich einer unregelmäßigen Zahnteilung der Verzahnung als auch eine gleichmäßige Anlage der jeweiligen Zahnflanke des Belagmaterials an einer Gegenverzahnung des jeweiligen Lamellenträgers. Damit kann eine homogene Verteilung der Pressung über alle Zähne und insbesondere auch über die Kontaktfläche jedes Zahns mit der Gegenverzahnung erreicht werden. Die konstruktiv erzeugte Weichheit kann insbesondere eine sonst fehlende Elastizität des Belagmaterials selbst kompensieren und ermöglicht eine bessere Kraftverteilung zwischen den Zähnen der einander kontaktierenden Verzahnungen, so dass mehrere Zähne oder sogar alle Zähne an der jeweiligen Gegenverzahnung anliegen können.In particular, the narrowing of the cross section creates a softness, that is to say a deformability of the covering material both in relation to the circumferential direction and in relation to the axial direction. This softness enables an irregular tooth pitch of the toothing to be compensated for, as well as a uniform contact of the respective tooth flank of the lining material on a counter-toothing of the respective disk carrier. A homogeneous distribution of the pressure across all teeth and in particular also across the contact surface of each tooth with the counter-toothing can thus be achieved. The constructively produced softness can in particular compensate for an otherwise lacking elasticity of the lining material itself and enables a better distribution of force between the teeth of the toothings that are in contact with one another, so that several teeth or even all teeth can bear against the respective counter-toothing.
Insbesondere wird durch die Querschnittsverjüngung ein Anreißen des Belagmaterials (also eine zumindest teilweise Querschnittsverjüngung auf null) ermöglicht, so dass durch so erhöhte Bewegungsfreiheit der dann vorliegenden Kreisringsegmente des Belagmaterials auch größere Teilungsfehler der Zahnteilung (z. B. bis zu 0,1 Millimeter) ausgeglichen werden können.In particular, the narrowing of the cross section enables the lining material to be scribed (i.e. an at least partial narrowing of the cross section to zero), so that the increased freedom of movement of the then existing circular ring segments of the lining material also compensates for larger pitch errors in the tooth pitch (e.g. up to 0.1 millimeters). can become.
Insbesondere beträgt die minimale Belagdicke höchstens 40 %, bevorzugt höchstens 30 %, besonders bevorzugt höchstens 20 % oder sogar höchstens 10 % der maximalen Belagdicke. Insbesondere kann die Querschnittsverjüngung auch zumindest teilweise (also nicht entlang der gesamten Querschnittsverjüngung, sondern nur in Teilbereichen zwischen der Innenumfangsfläche und der Außenumfangsfläche) auf null reduziert sein.In particular, the minimum covering thickness is at most 40%, preferably at most 30%, particularly preferably at most 20% or even at most 10% of the maximum covering thickness. In particular, the cross-sectional taper can also be reduced to zero at least partially (ie not along the entire cross-sectional taper, but only in partial areas between the inner peripheral surface and the outer peripheral surface).
Insbesondere ist die minimale Belagdicke entlang der jeweiligen Querschnittsverjüngung, also ausgehend von der Innenumfangsfläche bis hin zur Außenumfangsfläche, mit einer konstanten Belagdicke ausgeführt.In particular, the minimum lining thickness is designed with a constant lining thickness along the respective cross-sectional taper, ie starting from the inner peripheral surface to the outer peripheral surface.
Die Querschnittsverjüngung kann durch eine Verquetschung des Belagmaterials (also eine Umformung), durch eine materialentfernende Bearbeitung des Belagmaterials oder im Rahmen einer Urformung (z. B. durch Vergießen des Belagmaterials) hergestellt sein.The narrowing of the cross section can be produced by squeezing the lining material (ie forming), by processing the lining material to remove material, or as part of a primary shaping (e.g. by casting the lining material).
Insbesondere ist die Querschnittsverjüngung durch eine, auf nur einer Seitenfläche der aus dem Belagmaterial ausgeführten Lamelle angeordnete, Nut ausgebildet.In particular, the narrowing of the cross section is formed by a groove arranged on only one side surface of the lamella made of the covering material.
Eine Nut ist insbesondere ein quaderförmiger Kanal an der Seitenfläche des Belagmaterials, der sich von der Innenumfangsfläche bis hin zur Außenumfangsfläche erstreckt, insbesondere zumindest entlang der radialen Richtung, ggf. mit Anteilen in der Umfangsrichtung.A groove is in particular a cuboid channel on the side surface of the lining material, which extends from the inner peripheral surface to the outer peripheral surface, in particular at least along the radial direction, possibly with portions in the peripheral direction.
Insbesondere ist die Querschnittsverjüngung durch jeweils eine, auf jeder Seitenfläche der Lamelle angeordnete, Nut ausgebildet.In particular, the narrowing of the cross section is formed by a respective groove arranged on each side surface of the lamella.
Insbesondere sind die auf den unterschiedlichen Seitenflächen einander gegenüberliegend angeordneten Nuten jeweils gleich ausgebildet. Insbesondere ist die auf einer der beiden Seitenflächen des ringförmigen Belagmaterials angeordnete Querschnittsverjüngung, vorzugsweise Nut, bezüglich einer durch das Belagmaterial verlaufenden Radialebene spiegelsymmetrisch zur auf der anderen der beiden Seitenflächen des ringförmigen Belagmaterials angeordnete Querschnittsverjüngung, vorzugsweise Nut.In particular, the grooves arranged opposite one another on the different side faces are each of the same design. In particular, the cross-sectional reduction, preferably groove, arranged on one of the two side surfaces of the annular lining material is mirror-symmetrical with respect to a radial plane running through the lining material to the cross-sectional reduction, preferably groove, arranged on the other of the two side surfaces of the annular lining material.
Insbesondere liegt zwischen allen jeweils benachbart zueinander angeordneten Zähnen jeweils eine Querschnittsverjüngung, vorzugsweise Nut, vor, die insbesondere in radialer Richtung verläuft.In particular, there is a narrowing of the cross section, preferably a groove, between all of the teeth arranged adjacent to one another, which in particular runs in the radial direction.
Insbesondere umfasst die aus Belagmaterial ausgeführte Lamelle mindestens zehn Zähne.In particular, the lamella made of lining material comprises at least ten teeth.
Insbesondere umfasst die aus Belagmaterial ausgeführte Lamelle höchstens zwanzig Zähne.In particular, the lamella made of lining material comprises at most twenty teeth.
Insbesondere umfasst die aus Belagmaterial ausgeführte Lamelle genau sechszehn Zähne.In particular, the lamella made of lining material has exactly sixteen teeth.
Es wird weiter ein Antriebsstrang vorgeschlagen, der zumindest eine Antriebseinheit mit einer Antriebswelle, einen von der Antriebseinheit über die Antriebswelle antreibbaren Verbraucher (z. B. ein Rad) und dazwischen die beschriebenen Lamellenkupplung, insbesondere als Bestandteil eines Torsionsschwingungsdämpfers, umfasst. Der Verbraucher ist mit der Antriebswelle über die Lamellenkupplung zum Übertragen von Drehmomenten und dabei auf ein Maximaldrehmoment reibschlüssig begrenzbar verbindbar bzw. dauerhaft verbunden.A drive train is also proposed, which comprises at least one drive unit with a drive shaft, a consumer (e.g. a wheel) that can be driven by the drive unit via the drive shaft, and in between the described multi-plate clutch, in particular as part of a torsional vibration damper. The consumer can be connected or permanently connected to the drive shaft via the multi-disc clutch for transmitting torques and can be limited to a maximum torque by friction.
Der Antriebsstrang umfasst insbesondere eine elektrische Antriebsmaschine als Antriebseinheit, welche mit dem zumindest einen Verbraucher, beispielsweise in einem Kraftfahrzeug die Vortriebsräder, drehmomentübertragend, bevorzugt trennbar, verbunden ist. Mittels des Torsionsschwingungsdämpfers ist die elektrische Antriebsmaschine vor einer (verbraucherseitigen) Drehmomentüberhöhung geschützt und eine (zumindest verbraucherseitig induzierte) Drehmomentschwankung kann gedämpft werden, so dass die empfindliche elektrische Antriebsmaschine ausreichend geschützt ist. Ein Innenlamellenträger ist insbesondere verbraucherseitig und ein Außenlamellenträger, und/oder ein Mehrflanschdämpfer des Torsionsschwingungsdämpfers, ist motorseitig angeordnet.The drive train comprises in particular an electric drive machine as a drive unit, which is connected to the at least one consumer, for example the drive wheels in a motor vehicle, in a torque-transmitting, preferably separable, manner. By means of the torsional vibration damper, the electric drive machine is protected from a (consumer-side) excess torque and a (at least consumer-side induced) torque fluctuation can be damped, so that the sensitive electric drive machine is adequately protected. An inner disk carrier is in particular on the consumer side and an outer disk carrier and/or a multi-flange damper of the torsional vibration damper is arranged on the engine side.
Es wird weiter ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, zumindest umfassend den beschriebenen Antriebsstrang sowie mindestens ein von dem Antriebsstrang antreibbares Rad.A motor vehicle is also proposed, at least comprising the drive train described and at least one wheel that can be driven by the drive train.
Die Ausführungen zu der Lamellenkupplung gelten insbesondere für den Antriebsstrang und das Kraftfahrzeug und jeweils umgekehrt.The statements regarding the multi-plate clutch apply in particular to the drive train and the motor vehicle 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. 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.The use of indefinite articles (“a”, “an”, “an” and “an”), particularly in the claims and the description reflecting them, is to be understood as such and not as a numeral. Correspondingly introduced terms or components are to be understood in such a way that they are present at least once and in particular can also be present several times. 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 Kraftfahrzeug mit einem Antriebsstrang in einer Seitenansicht im Schnitt; -
2 : eine Lamellenkupplung in einer perspektivischen Ansicht, teilweise im Schnitt; -
3 : ein Belagmaterial mit gleichmäßiger Belastung der Zähne, in einer Seitenansicht; -
4 : ein Belagmaterial mit ungleichmäßiger Belastung der Zähne, in einer Seitenansicht; -
5 : einen Ausschnitt eines Belagmaterials in einer Seitenansicht; und -
6 :den Ausschnitt nach 5 in einer Draufsicht.
-
1 : a motor vehicle with a drive train in a side view in section; -
2 : a multi-plate clutch in a perspective view, partially in section; -
3 : a covering material with even load on the teeth, in a side view; -
4 : a covering material with uneven loading of the teeth, in a side view; -
5 : a section of a covering material in a side view; and -
6 : the snippet after5 in a top view.
Der Antriebsstrang 19 umfasst eine Antriebseinheit 20 mit einer Antriebswelle 21, einen von der Antriebseinheit 20 über die Antriebswelle 21 antreibbaren Verbraucher 22 (das Rad 24) und dazwischen die beschriebenen Lamellenkupplung 1, die als Bestandteil eines Torsionsschwingungsdämpfers 25 ausgeführt ist.The
Mittels des Torsionsschwingungsdämpfers 25 ist die Antriebseinheit 20 vor einer (verbraucherseitigen) Drehmomentüberhöhung geschützt, wobei eine (zumindest verbraucherseitig induzierte) Drehmomentschwankung gedämpft wird. Ein Innenlamellenträger 4 ist verbraucherseitig und ein Außenlamellenträger 8 bzw. ein Mehrflanschdämpfer 26 des Torsionsschwingungsdämpfers 25, ist motorseitig angeordnet.By means of the
Der Torsionsschwingungsdämpfer 25 umfasst einen Mehrflanschdämpfer 26 und eine zentral angeordnete Lamellenkupplung 1 als Drehmomentbegrenzereinheit. Die Lamellenkupplung 1 ist zwischen einem Innenlamellenträger 4 und einem Außenlamellenträger 8 angeordnet. Die Lamellenkupplung 1 umfasst ein Lamellenpaket mit einer Mehrzahl von Innenlamellen 3 und Außenlamellen 7. Die Außenlamellen 7 sind in dem Außenlamellenträger 8 und die Innenlamellen 3 in dem Innenlamellenträger 4 eingehängt, wobei die Außenlamellen 7 als Belagmaterialien 11, also als Reibbeläge, und die Innenlamellen 3 als Metall-Lamellen (beispielsweise aus Stahl) ausgebildet sind.The
Die Lamellenkupplung 1 weist eine Drehachse 2 sowie eine Mehrzahl koaxial zu der Drehachse 2 angeordnete, ringförmige Innenlamellen 3, die mit einem Innenlamellenträger 4 gegenüber einer Umfangsrichtung 5 über eine Innenverzahnung 6 formschlüssig verbunden sind, und eine Mehrzahl koaxial zu der Drehachse 2 angeordnete, ringförmige Außenlamellen 7, die mit einem Außenlamellenträger 8 gegenüber der Umfangsrichtung 5 über eine Außenverzahnung 9 formschlüssig verbindbar sind, auf.The multi-plate clutch 1 has an axis of
Über einander kontaktierende Seitenflächen 10 der Innenlamellen 3 und der Außenlamellen 7 sind gegenüber der Umfangsrichtung 5 reibschlüssige Verbindungen ausgebildet. Die Außenlamellen 7 sind ausschließlich aus einem nichtmetallischen Belagmaterial 11 ausgeführt und weisen entlang der Drehachse 2 eine im Wesentlichen - also außerhalb der Querschnittsverjüngungen 15 - konstante Belagdicke 12, 13 auf. Das Belagmaterial 11 weist zwischen jeweils zwei zueinander entlang der Umfangrichtung 5 benachbart angeordneten Zähnen 14 der Außenverzahnung 9 eine Querschnittsverjüngung 15 der Belagdicke 12, 13 auf. Die Querschnittsverjüngung 15 erstreckt sich von einer Innenumfangsfläche 16 des Belagmaterials 11 bis hin zu einer Außenumfangsfläche 17. Im Bereich der Querschnittsverjüngung 15 beträgt eine minimale Belagdicke 12 höchstens 50 % einer außerhalb der Querschnittsverjüngung 15 vorliegenden maximalen Belagdicke 13 des Belagmaterials 11 (siehe
Die Außenlamellen 7 sind als Reibbeläge (also ausschließlich aus nichtmetallischem Belagmaterial 11 bestehend) und die Innenlamellen 3 als die metallischen (beispielsweise Stahl-) Lamellen ohne Reibbeläge ausgeführt.The
Die Lamellen 3, 7 sind miteinander gegenüber einer sich entlang der Drehachse 2 erstreckenden axialen Richtung durch eine Tellerfeder 27 vorgespannt, so dass ständig eine reibschlüssige Verbindung zwischen den Lamellen 3, 7 ausgebildet wird. Die Vorspannung ist derart eingestellt, dass Drehmomente nur bis zu einem maximalen Drehmoment zwischen den Lamellen 3, 7 übertragen werden. Bei Überschreiten des maximalen Drehmoments rutschen die Lamellen 3, 7 durch.The
Die Verzahnungen 6, 9 umfassen entlang der Umfangsrichtung 5 gleichmäßig voneinander beabstandete Zähne 14, die sich parallel zu der Drehachse 2 erstrecken.The
Das Belagmaterial 11, also die Außenlamellen 7, weist jeweils bei allen Zähnen 14 jeweils zwischen zwei zueinander entlang der Umfangrichtung 5 benachbart angeordneten Zähnen 14 der Außenverzahnung 9 eine Querschnittsverjüngung 15 der Belagdicke 12, 13 auf. Die Querschnittsverjüngung 15 erstreckt sich von einer Innenumfangsfläche 16 des Belagmaterials 11 bis hin zu einer Außenumfangsfläche 17. Die Querschnittsverjüngung 15 erzeugt eine Weichheit, also eine Verformbarkeit des Belagmaterials 11 sowohl gegenüber der Umfangsrichtung 5 als auch gegenüber der axialen Richtung (entlang der Drehachse 2). Diese Weichheit ermöglicht einen Ausgleich einer unregelmäßigen Zahnteilung der Außenverzahnung 9 als auch eine gleichmäßige Anlage der jeweiligen Zahnflanke des Belagmaterials 11 an der Gegenverzahnung des Außenlamellenträgers 8. Damit kann eine homogene Verteilung der Pressung über alle Zähne 14 und auch über die Kontaktfläche jedes Zahns 14 mit der Gegenverzahnung erreicht werden. Die konstruktiv erzeugte Weichheit kann eine sonst fehlende Elastizität des Belagmaterials 11 selbst kompensieren und ermöglicht eine bessere Kraftverteilung zwischen den Zähnen 14 der einander kontaktierenden Verzahnungen 9, so dass alle Zähne 14 (siehe
Die minimale Belagdicke 12 ist entlang der jeweiligen Querschnittsverjüngung 15, also ausgehend von der Innenumfangsfläche 16 bis hin zur Außenumfangsfläche 17, mit einer konstanten Belagdicke 12 ausgeführt. Die Querschnittsverjüngung 15 ist durch jeweils eine, auf jeder Seitenfläche 10 der Außenlamelle 7 angeordnete, Nut 18 ausgebildet. Die auf den unterschiedlichen Seitenflächen 10 einander gegenüberliegend angeordneten Nuten 18 sind jeweils gleich ausgebildet. The
Insbesondere ist die auf einer der beiden Seitenflächen 10 des ringförmigen Belagmaterials 11 angeordnete Querschnittsverjüngung 15, vorzugsweise Nut 18, bezüglich einer durch das Belagmaterial 11 verlaufenden Radialebene spiegelsymmetrisch zur auf der anderen der beiden Seitenflächen 10 des ringförmigen Belagmaterials 11 angeordnete Querschnittsverjüngung 15, vorzugsweise Nut 18.In particular, the
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Lamellenkupplungmulti-plate clutch
- 22
- Drehachseaxis of rotation
- 33
- Innenlamelleinner slat
- 44
- Innenlamellenträgerinner disc carrier
- 55
- Umfangsrichtungcircumferential direction
- 66
- Innenverzahnunginternal teeth
- 77
- Außenlamelleouter lamella
- 88th
- Außenlamellenträgerouter disc carrier
- 99
- Außenverzahnungexternal teeth
- 1010
- Seitenflächeside face
- 1111
- Belagmaterialcovering material
- 1212
- minimale Belagdickeminimum lining thickness
- 1313
- maximal Belagdickemaximum lining thickness
- 1414
- ZahnTooth
- 1515
- Querschnittsverjüngungtaper
- 1616
- Innenumfangsflächeinner peripheral surface
- 1717
- Außenumfangsflächeouter peripheral surface
- 1818
- Nutgroove
- 1919
- Antriebsstrangpowertrain
- 2020
- Antriebseinheitdrive unit
- 2121
- Antriebswelledrive shaft
- 2222
- Verbraucherconsumer
- 2323
- Kraftfahrzeugmotor vehicle
- 2424
- Radwheel
- 2525
- Torsionsschwingungsdämpfertorsional vibration damper
- 2626
- Mehrflanschdämpfermulti-flange damper
- 2727
- Tellerfederdisc spring
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
- DE 102020108380 [0004]DE 102020108380 [0004]
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-
2021
- 2021-03-12 DE DE102021106019.2A patent/DE102021106019A1/en not_active Ceased
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