DE102021124303A1

DE102021124303A1 - Multi-plate clutch, in particular for use in a torque limiter

Info

Publication number: DE102021124303A1
Application number: DE102021124303.3A
Authority: DE
Inventors: Radmir Ishmuratov; Shia Jiat Chee; Florian Vogel; Matthias Dannhäuser
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2021-09-21
Filing date: 2021-09-21
Publication date: 2023-03-23

Abstract

Die hier vorgestellte Lamellenkupplung 10 weist als Innenlamellen ausgebildete erste Reibpartner 2, 17 auf, die nabenfrei mit einer Innenwelle 4 rotationsfest verbunden sind. Hierzu weisen die ersten Reibpartner 2, 7 Verzahnungsbereiche 12, 19 auf, die zu einer als Außenverzahnung ausgebildeten ersten Gegenverzahnung 14 der Innenwelle 4 korrespondieren und so eine rotationsfeste Anbindung der ersten Reibpartner 2, 17 an die Innenwelle 4 erlauben. Hierdurch kann auf eine Innennabe verzichtet werden, so dass radial bezogen auf die Rotationsachse 5 Bauraum eingespart werden kann. Die Lamellenkupplung 10 weist weiterhin als Außenlamellen ausgebildete zweite Reibpartner 29 auf, die mit einem Außenlamellenträger 27 verbunden sind und einen Reibverbund 31 mit den ersten Reibpartnern 2, 17, 18 bilden. Die Lamellenkupplung 10 wird bevorzugt als Lamellenrutschkupplung eingesetzt, insbesondere in einer Drehmomentbegrenzereinheit 33, beispielsweise radial innerhalb eines Drehschwingungsdämpfers 24 im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs.The multi-plate clutch 10 presented here has first friction partners 2, 17 designed as inner plates, which are connected in a rotationally fixed manner to an inner shaft 4 without a hub. For this purpose, the first friction partners 2 , 7 have toothing areas 12 , 19 which correspond to a first counter-toothing 14 of the inner shaft 4 designed as an external toothing and thus allow the first friction partners 2 , 17 to be connected to the inner shaft 4 in a rotationally fixed manner. As a result, an inner hub can be dispensed with, so that installation space can be saved radially in relation to the axis of rotation 5 . The multi-plate clutch 10 also has second friction partners 29 embodied as outer disks, which are connected to an outer disk carrier 27 and form a friction connection 31 with the first friction partners 2 , 17 , 18 . The multi-plate clutch 10 is preferably used as a multi-plate slip clutch, in particular in a torque limiter unit 33, for example radially inside a torsional vibration damper 24 in the drive train of a motor vehicle.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lamellenkupplung, insbesondere zum Einsatz im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, bevorzugt als Lamellenrutschkupplung in einem Drehmomentbegrenzer.The present invention relates to a multi-plate clutch, in particular for use in the drive train of a motor vehicle, preferably as a multi-plate slip clutch in a torque limiter.

Lamellenkupplungen werden zur Übertragung von Drehmoment eingesetzt, beispielsweise in Antriebssträngen von Kraftfahrzeugen. Lamellenkupplungen weisen mindestens eine Innenlammelle auf, die mit einer innenliegenden Welle rotationsfest verbunden sind und mindestens eine Außenlamelle, die mit einem außenliegenden Lamellenträger rotationsfest verbunden ist. Üblicherweise umfassen Lamellenkupplungen mindestens drei Lamellen, wobei Außen- und Innenlamellen in Richtung einer Rotationsachse abwechselnd ausgebildet sind. In Reibbereichen der Lamellen wird ein Reibschluss zwischen Außen- und Innenlamellen hergestellt, über den reibschlüssig Drehmoment übertragbar ist. Je nach Ausgestaltung dienen die Lamellenkupplungen beispielsweise als Lamellenrutschkupplungen, bei denen die Lamellen bei Überschreiten eines Grenzdrehmoments, welches über die Reibkoeffizienten der Lamellen, deren Reibfläche und die auf die Lamellen zur Bildung eines Reibverbundes wirkende axiale Kraft definiert wird, zu rutschen beginnen und so verhindern, dass Drehmomentspitzen über die Lamellenrutschkupplung übertragen werden.Multi-plate clutches are used to transmit torque, for example in motor vehicle drive trains. Multi-plate clutches have at least one inner plate, which is connected in a rotationally fixed manner to an inner shaft, and at least one outer plate, which is connected in a rotationally fixed manner to an outer plate carrier. Usually, multi-plate clutches comprise at least three plates, with outer and inner plates being formed alternately in the direction of an axis of rotation. In the friction areas of the discs, a frictional connection is established between the outer and inner discs, via which torque can be transmitted by friction. Depending on the design, the multi-plate clutches serve, for example, as multi-plate slip clutches in which the plates begin to slip when a limit torque is exceeded, which is defined by the coefficients of friction of the plates, their friction surface and the axial force acting on the plates to form a friction bond, and thus prevent that torque peaks are transmitted via the multi-plate slip clutch.

Beispielsweise ist in der älteren, nicht vorveröffentlichten DE 10 2020 108 380.7 eine Lamellenrutschkupplung als Teil einer Drehmomentbegrenzereinheit in einem Torsionsschwingungsdämpfer offenbart. Hier ist die Lamellenrutschkupplung radial innen in dem Torsionsschwingungsdämpfer ausgebildet. Die Lamellenrutschkupplung weist eine Innennabe auf, über die die Innenlamellen rotationsfest mit einer Innenwelle verbunden sind, während die Außenlamellen rotationsfest mit einer Außennabe verbunden sind. Insbesondere dann, wenn der zur Verfügung stehende radiale Bauraum im Inneren eines Schwingungsdämpfers nur klein ist, kann eine solche Ausgestaltung problematisch sein. Insbesondere für hohe zu übertragende Drehmomente kann dies den Einsatz einer radial innenliegenden Drehmomentbegrenzereinheit ausschließen.For example, in the older, not previously published DE 10 2020 108 380.7, a multi-plate slipping clutch is disclosed as part of a torque limiter unit in a torsional vibration damper. Here the multi-plate slip clutch is formed radially on the inside of the torsional vibration damper. The multi-plate slip clutch has an inner hub via which the inner plates are non-rotatably connected to an inner shaft, while the outer plates are non-rotatably connected to an outer hub. In particular, when the available radial installation space inside a vibration damper is only small, such a configuration can be problematic. In particular for high torques to be transmitted, this can rule out the use of a torque limiter unit located radially on the inside.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten Probleme zumindest teilweise zu überwinden. Proceeding from this, the object of the present invention is to at least partially overcome the problems known from the prior art.

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.

Die erfindungsgemäße Lamellenkupplung für ein Kraftfahrzeug zur reibschlüssigen Übertragung eines Drehmomentes zwischen einer um eine Rotationsasche rotierbaren Innenwelle und einem in Bezug auf die Rotationsachse radial außen liegenden Außenlamellenträger umfasst mindestens einen Reibverbund aus mindestens einem ersten Reibpartner und mindestens einem zweiten Reibpartner, die in Richtung der Rotationsachse jeweils abwechselnd angeordnet sind, wobei die ersten Reibpartner mit der Innenwelle und die zweiten Reibpartner mit dem Außenlamellenträger rotationsfest verbunden sind, wobei die ersten Reibpartner und die zweiten Reibpartner jeweils Reibbereiche aufweisen, die reibschlüssig miteinander verbindbar sind. Die Lamellenkupplung zeichnet sich dadurch aus, dass zumindest ein Teil der ersten Reibpartner einen Verzahnungsbereich mit einer ersten Verzahnung zur direkten Verbindung mit einer korrespondierenden ersten Gegenverzahnung der Innenwelle aufweist.The multi-plate clutch according to the invention for a motor vehicle for the frictional transmission of torque between an inner shaft rotatable about an axis of rotation and an outer plate carrier lying radially on the outside in relation to the axis of rotation comprises at least one friction composite of at least one first friction partner and at least one second friction partner, which in the direction of the axis of rotation each are arranged alternately, the first friction partners being non-rotatably connected to the inner shaft and the second friction partners to the outer disk carrier, the first friction partners and the second friction partners each having friction regions which can be connected to one another by friction. The multi-plate clutch is characterized in that at least some of the first friction partners have a toothing area with a first toothing for direct connection to a corresponding first counter-toothing of the inner shaft.

Die ersten Reibpartner können auch als Innenlamellen und die zweiten Reibpartner als Außenlamellen bezeichnet werden. Die Übertragung des Drehmomentes zwischen Innenwelle und Außenlamellenträger kann in beiden Richtungen erfolgen, sowohl von der Innenwelle zum Außenlamellenträger als auch umgekehrt. Bevorzugt ist die Innenwelle eine Getriebeeingangswelle, während der Außenlamellenträger mit einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors verbunden ist, bevorzugt über einen Torsionsschwingungsdämpfer. Die Lamellenkupplung kann dabei schaltbar, das heißt durch eine entsprechende Betätigungseinrichtung öffen- und schließbar, und/oder als Sicherheitslamellenrutschkupplung zur Definition eines maximal zu übertragenden Grenzdrehmoments eingesetzt werden.The first friction partners can also be referred to as inner discs and the second friction partners as outer discs. The torque can be transmitted between the inner shaft and the outer plate carrier in both directions, both from the inner shaft to the outer plate carrier and vice versa. The inner shaft is preferably a transmission input shaft, while the outer disk carrier is connected to a crankshaft of an internal combustion engine, preferably via a torsional vibration damper. The multi-plate clutch can be switched, that is, it can be opened and closed by a corresponding actuating device, and/or used as a safety multi-plate slip clutch to define a maximum limit torque to be transmitted.

Durch die direkte Verbindung der ersten Reibpartner mit der Innenwelle ist es nicht mehr notwendig, eine Innennabe auszubilden, die eine indirekte Verbindung zwischen erstem Reibpartner und Innenwelle vermittelt. Hierdurch wird im Vergleich zu Kupplungen mit einer Innennabe der radial notwendige Bauraum bei gleichen sonstigen Kennwerten kleiner, gleichzeitig reduziert sich im Vergleich zu Lamellenkupplungen mit Innennabe die Masse und auch das Trägheitsmoment. Zudem ist eine entsprechend ausgebildete Lamellenkupplung günstiger als eine Lamellenkupplung mit Innennabe.Due to the direct connection of the first friction partner to the inner shaft, it is no longer necessary to form an inner hub that provides an indirect connection between the first friction partner and the inner shaft. In comparison to clutches with an inner hub, this means that the radially required installation space is smaller with the other characteristic values remaining the same. At the same time, the mass and the moment of inertia are reduced in comparison to multi-plate clutches with an inner hub. In addition, a correspondingly designed multi-plate clutch is cheaper than a multi-plate clutch with an inner hub.

Insbesondere kann die Lamellenkupplung als (Sicherheits-)Lamellenrutschkupplung eingesetzt werden, die die Übertragung von Drehmomentspitzen über einem konstruktiv vorgegebenen Grenzdrehmoment verhindert, in dem die Lamellen beim Überschreiten des Grenzdrehmoments gegeneinander zu rutschen beginnen.In particular, the multi-plate clutch can be used as a (safety) multi-plate slip clutch that prevents the transmission of torque peaks above a design-specified limit torque, in which the plates begin to slip against each other when the limit torque is exceeded.

Bevorzugt weist mindestens einer der ersten Reibpartner einen Verzahnungsbereich mit einer Verzahnungserstreckung in Richtung der Rotationsachse auf, die größer ist als eine Lamellenerstreckung des Reibbereichs des entsprechenden ersten Reibpartners in Richtung der Rotationsachse. Der erste Reibpartner ist also im Querschnitt L-förmig ausgelegt, wobei ein Schenkel des L - der Verzahnungsbereich - mit der ersten Gegenverzahnung der Innenwelle verbunden ist, während der zweite Schenkel des L - der Reibbereich - für die reibschlüssige Übertragung von Drehmoment zu entsprechenden Reibbereichen der zweiten Reibpartner zur Verfügung steht. Die Verlängerung des Verzahnungsbereichs ermöglicht eine Reduktion der Flächenpressung zwischen dem entsprechenden ersten Reibpartner und der Innenwelle. Ist diese zu groß, kann durch eine entsprechende Verlängerung des Verzahnungsbereichs in Richtung der Rotationsachse und die damit erreichte Flächenvergrößerung der Kontaktfläche zwischen der ersten Verzahnung und der ersten Gegenverzahnung eine Verringerung der Flächenpressung erreicht werden. Dadurch können bei der Montage des ersten Reibpartners entstehende Spannungen reduziert werden.Preferably, at least one of the first friction partners has a toothing area with a toothing extension in the direction of the axis of rotation that is greater than a lamella extension of the friction area of the corresponding first friction partner in the direction of the axis of rotation. The first friction partner is therefore L-shaped in cross section, with one leg of the L - the toothing area - being connected to the first counter-toothing of the inner shaft, while the second leg of the L - the friction area - is responsible for the frictional transmission of torque to the corresponding friction areas of the second friction partner is available. The lengthening of the toothing area enables a reduction in the surface pressure between the corresponding first friction partner and the inner shaft. If this is too large, a reduction in the surface pressure can be achieved by a corresponding lengthening of the toothed area in the direction of the axis of rotation and the resulting increase in surface area of the contact surface between the first toothed system and the first counter-toothed system. As a result, stresses arising during assembly of the first friction partner can be reduced.

Bevorzugt weist mindestens ein erster erster Reibpartner einen ersten Verzahnungsbereich mit einer ersten Verzahnungserstreckung in Richtung der Rotationsachse aufweist, die größer ist als eine Lamellenerstreckung des Reibbereichs des entsprechenden ersten ersten Reibpartners in Richtung der Rotationsachse, wobei der erste Verzahnungsbereich eine Außenverzahnung aufweist und mindestens ein zweiter erster Reibpartner ausgebildet ist, der über eine als Innenverzahnung ausgebildete zweite erste Verzahnung mit der Außenverzahnung des Verzahnungsbereichs rotationsfest verbunden ist. Der erste erste Reibpartner ist somit L-förmig ausgebildet und weist einen Schenkel auf, der für die zweiten ersten Reibpartner die Funktion einer Innennabe übernimmt und diese mit der Innenwelle rotationsfest verbindet. Hierdurch kann ein Lamellenpaket aus dem ersten ersten Reibpartner und mindestens einem zweiten ersten Reibpartner gebildet werden, welches vormontiert und dann einfach montiert werden kann, ohne, dass die zweiten ersten Reibpartner verrutschen. So wird die Montage der Lamellenkupplung vereinfacht.Preferably, at least one first first friction partner has a first toothing area with a first toothing extension in the direction of the axis of rotation, which is greater than a lamella extension of the friction area of the corresponding first first friction partner in the direction of the axis of rotation, the first toothing area having external teeth and at least one second first Friction partner is formed, which is non-rotatably connected via a designed as an internal toothing second first toothing with the external toothing of the toothed area. The first first friction partner is thus L-shaped and has a leg which assumes the function of an inner hub for the second first friction partner and connects them to the inner shaft in a rotationally fixed manner. As a result, a disk set can be formed from the first first friction partner and at least one second first friction partner, which can be preassembled and then easily assembled without the second first friction partner slipping. This simplifies the assembly of the multi-plate clutch.

Bevorzugt weist mindestens ein erster Reibpartner einen Verzahnungsbereich mit einer Verzahnungserstreckung in Richtung der Rotationsachse auf, die einer Lamellenerstreckung des Reibbereichs des ersten Reibpartners in Richtung der Rotationsachse entspricht. Der entsprechende erste Reibpartner ist also I-förmig ausgebildet. Entsprechende erste Reibpartner sind einfach herzustellen und zu montieren. I-förmige und L-förmige erste Reibpartner können in vorteilhafter Weise zum Aufbau einer Lamellenkupplung gemeinsam eingesetzt werden.At least one first friction partner preferably has a toothing area with a toothing extension in the direction of the axis of rotation, which corresponds to an extension of the lamellae of the friction area of the first friction partner in the direction of the axis of rotation. The corresponding first friction partner is therefore I-shaped. Corresponding first friction partners are easy to manufacture and assemble. I-shaped and L-shaped first friction partners can advantageously be used together to construct a multi-plate clutch.

Bevorzugt sind zur Herstellung oder zum Lösen einer reibschlüssigen Verbindung zwischen den Reibpartnern die Reibpartner in Richtung der Rotationsachse gegeneinander beweglich. Dies erlaubt ein Einrücken und Ausrücken der Lamellenkupplung, indem erste Reibpartner und zweite Reibpartner relativ zueinander in Richtung der Rotationsachse bewegt werden. Hierdurch können in einem Antriebsstrang eine Antriebswelle wie beispielsweise die Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors, von einer Abtriebswelle, beispielsweise einer Getriebeeingangswelle, voneinander getrennt und miteinander verbunden werden.The friction partners are preferably movable relative to one another in the direction of the axis of rotation in order to establish or release a frictional connection between the friction partners. This allows the multi-plate clutch to be engaged and disengaged by moving the first friction partner and the second friction partner relative to one another in the direction of the axis of rotation. In this way, a drive shaft, such as the crankshaft of an internal combustion engine, can be separated from one another and connected to one another in a drive train, for example, from a driven shaft, for example a transmission input shaft.

Weiterhin wird eine Drehmomentbegrenzereinheit vorgeschlagen, umfassend eine Lamellenkupplung wie hier vorgestellt zur Übertragung von Drehmoment, bei dem die Reibbereiche der ersten Reibpartner und der zweiten Reibpartner zur Definition eines maximal übertragbaren Grenzdrehmoment gegeneinander gepresst werden. Beim Überschreiten des Grenzdrehmoments beginnen die ersten Reibpartner und die zweiten Reibpartner gegeneinander zu rutschen, so dass das das Grenzdrehmoment überschreitende Drehmoment nicht übertragen, sondern in Wärme dissipiert wird.Furthermore, a torque limiter unit is proposed, comprising a multi-plate clutch as presented here for the transmission of torque, in which the friction areas of the first friction partner and the second friction partner are pressed against one another to define a maximum transmittable limit torque. When the limit torque is exceeded, the first friction partners and the second friction partners begin to slip against one another, so that the torque exceeding the limit torque is not transmitted but is dissipated in the form of heat.

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.As a precaution, it should be noted that the numerals used here (“first”, “second”,...) primarily (only) serve to distinguish between several similar objects, sizes or processes, i.e. in particular no dependency and/or sequence of these objects, sizes or make processes mandatory for each other. Should a dependency and/or order be necessary, this is explicitly stated here or it is obvious to the person skilled in the art when studying the specifically described embodiment.

Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die gezeigten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung und/oder Figuren zu kombinieren. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Gegenstände, so dass ggf. Erläuterungen aus anderen Figuren ergänzend herangezogen werden können. Es zeigen:

1: eine als bekannt angenommene Anordnung von Reibpartnern an einer Innenwelle;
2: ein Detail eines ersten Beispiels einer Reibkupplung;
3: ein Detail eines zweiten Beispiels einer Reibkupplung;
4: ein Detail eines dritten Beispiels einer Reibkupplung; und
5: einen Schnitt durch einen Drehschwingungsdämpfer mit einem Beispiel eines Drehmomentbegrenzers mit einer Reibkupplung.

The invention and the technical environment are explained in more detail below with reference to the figures. It should be pointed out that the invention should not be limited by the exemplary embodiments shown. In particular, unless explicitly stated otherwise, it is also possible to extract partial aspects of the facts explained in the figures and to combine them with other components and findings from the present description and/or figures. In particular, it should be noted that the figures and in particular, the proportions shown are only schematic. The same reference symbols designate the same objects, so that explanations from other figures can be used as a supplement if necessary. Show it:

1 : an arrangement of friction partners on an inner shaft that is assumed to be known;
2 : a detail of a first example of a friction clutch;
3 : a detail of a second example of a friction clutch;
4 : a detail of a third example of a friction clutch; and
5 : a section through a torsional vibration damper with an example of a torque limiter with a friction clutch.

1 zeigt schematisch einen als bekannt angenommenen Aufbau einer Reibkupplung 1, die als Lamellenkupplung ausgebildet ist. Zu sehen sind als Innenlamellen ausgebildete erste Reibpartner 2, die über eine Innennabe 3 mit einer Innenwelle 4 verbunden sind. Innenwelle 4, Innennabe 3 und die ersten Reibpartner 2 sind dabei um eine Rotationsachse 5 rotierbar. Die Innenwelle 4 weist dabei eine Außenverzahnung 6 auf, die mit einer Innenverzahnung 7 der Innennabe 3 korrespondiert. Die ersten Reibpartner 2 weisen ebenfalls eine Innenverzahnung 8 auf, die mit einer Außenverzahnung 9 der Innennabe 3 korrespondiert. 1 shows a diagram of a structure of a friction clutch 1 which is assumed to be known and is designed as a multi-plate clutch. First friction partners 2 embodied as inner discs can be seen, which are connected to an inner shaft 4 via an inner hub 3 . Inner shaft 4 , inner hub 3 and the first friction partners 2 can be rotated about an axis of rotation 5 . The inner shaft 4 has an outer toothing 6 which corresponds to an inner toothing 7 of the inner hub 3 . The first friction partners 2 also have an internal toothing 8 which corresponds to an external toothing 9 of the inner hub 3 .

2 zeigt einen Ausschnitt eines ersten Beispiels einer Lamellenkupplung 10 wie hier vorgeschlagen. Die Lamellenkupplung 10 weist als erste Reibpartner 2 bezeichnete Innenlamellen auf, die in Richtung einer Rotationsachse 5 abwechselnd mit hier nicht gezeigten als Außenlamellen ausgebildeten zweiten Reibpartnern ausgebildet sind. Erste Reibpartner 2 und zweite Reibpartner bilden einen Reibverbund, über das, reibschlüssig Drehmoment übertragen werden kann. Die ersten Reibpartner 2 sind dazu mit einer um eine Rotationachse 5 rotierbaren Innenwelle 4 verbunden, die beispielsweise eine Getriebeeingangswelle im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs dar-Die zweiten Reibpartner sind mit einem Außenlamellenträger und, in diesem Fall, über diesen, beispielsweise über einen Dämpfer, mit einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs rotationsfest verbunden. 2 shows a section of a first example of a multi-plate clutch 10 as proposed here. The multi-disk clutch 10 has inner disks, referred to as the first friction partners 2, which are formed in the direction of an axis of rotation 5 alternately with second friction partners, not shown here, designed as outer disks. The first friction partner 2 and the second friction partner form a friction assembly via which torque can be transmitted by friction. For this purpose, the first friction partners 2 are connected to an inner shaft 4 that can be rotated about an axis of rotation 5, which represents, for example, a transmission input shaft in the drive train of a motor vehicle Crankshaft of an internal combustion engine of a motor vehicle rotatably connected.

Die ersten Reibpartner 2 weisen Reibbereiche 11 auf, die reibschlüssig mit korrespondierenden Reibbereichen der zweiten Reibpartner zur reibschlüssigen Übertragung von Drehmoment verbindbar sind. Die ersten Reibpartner 2 weisen jeweils einen Verzahnungsbereich 12 auf. Der Verzahnungsbereich 12 umfasst eine erste Verzahnung 13 zur direkten Verbindung mit einer korrespondierenden ersten Gegenverzahnung 14 der Innenwelle 4. Die ersten Reibpartner 2 sind also nabenfrei direkt an die Innenwelle 4 angebunden. Hierdurch kann in radialer Richtung bezogen auf die Rotationsachse 5 im Vergleich zu Lösungen mit einer Innennabe 3 Bauraum eingespart werden. Eine entsprechende Lamellenkupplung 10 weist also in radialer Richtung bezogen auf die Rotationsachse 5 bei gleichen weiteren Kennwerten eine kleinere radiale Ausdehnung auf als eine entsprechende Reibkupplung 1 nach 1. Gleichzeitig weist die Lamellenkupplung 10 eine Masse und ein Trägheitsmoment auf, welches kleiner als bei der entsprechenden Reibkupplung 1 ist.The first friction partners 2 have friction areas 11 which can be frictionally connected to corresponding friction areas of the second friction partners for the frictional transmission of torque. The first friction partners 2 each have a toothed area 12 . The toothing area 12 comprises a first toothing 13 for direct connection to a corresponding first counter-toothing 14 of the inner shaft 4. The first friction partners 2 are therefore connected directly to the inner shaft 4 without a hub. In this way, installation space can be saved in the radial direction in relation to the axis of rotation 5 in comparison to solutions with an inner hub 3 . A corresponding multi-plate clutch 10 thus has a smaller radial expansion in the radial direction in relation to the axis of rotation 5 than a corresponding friction clutch 1 with the same other characteristic values 1 . At the same time, the multi-plate clutch 10 has a mass and a moment of inertia that is smaller than that of the corresponding friction clutch 1 .

Der Verzahnungsbereich 12 der ersten Reibpartner 2 weist einer Verzahnungserstreckung 15 in Richtung der Rotationsachse 5 auf, die einer Lamellenerstreckung 16 des Reibbereichs 11 des ersten Reibpartners 2 in Richtung der Rotationsachse 5 entspricht. Die ersten Reibpartner 2 in diesem Beispiel sind also I-förmig ausgebildet.The toothed area 12 of the first friction partner 2 has a toothed extent 15 in the direction of the axis of rotation 5 , which corresponds to an extent 16 of the lamellae of the frictional area 11 of the first friction partner 2 in the direction of the axis of rotation 5 . The first friction partners 2 in this example are therefore I-shaped.

3 zeigt ein zweites Beispiel einer Lamellenkupplung 10 im Ausschnitt. Um Wiederholungen zu vermeiden, werden hier nur die Unterschiede zum ersten Beispiel aufgezeigt, ansonsten wird auf die obigen Ausführungen verwiesen. Im Unterschied zum ersten Beispiel weist das zweite Beispiel erste Reibpartner 2 auf, deren Verzahnungsbereich 12 länger ist als der Reibbereich 11 des entsprechenden ersten Reibpartners 2, jeweils betrachtet in Richtung der Rotationsachse 5. Das heißt, die ersten Reibpartner 2 weisen einen L-förmigen Querschnitt auf. Der Verzahnungsbereich 12 eines entsprechend ausgebildeten ersten Reibpartners 2 weist also eine Verzahnungserstreckung 15 in Richtung der Rotationsachse 5 auf, die größer ist als eine Lamellenerstreckung 16 des Reibbereichs 11 in Richtung der Rotationsachse 5. Im Vergleich zu einem entsprechenden ersten Reibpartner 2 mit in Richtung der Rotationsachse 5 kürzerem Verzahnungsbereich sinkt die durch die auf den ersten Reibpartner 2 wirkenden Kräfte erzeugte Flächenpressung. Ist also konstruktiv die Flächenpressung zu groß besteht die Möglichkeit, diese durch eine Vergrößerung der Verzahnungserstreckung zu reduzieren. Hierdurch können bei der Verbindung von erstem Reibpartner 2 durch die Flächenpressung entstehende Spannungen im ersten Reibpartner 2 reduziert werden. 3 shows a second example of a multi-plate clutch 10 in detail. In order to avoid repetition, only the differences from the first example are shown here; otherwise, reference is made to the explanations above. In contrast to the first example, the second example has first friction partners 2 whose toothed area 12 is longer than friction area 11 of the corresponding first friction partner 2, viewed in the direction of rotation axis 5. That is, first friction partners 2 have an L-shaped cross section on. The toothed area 12 of a correspondingly designed first friction partner 2 therefore has a toothed extension 15 in the direction of the axis of rotation 5, which is greater than an extension 16 of the lamellae of the friction area 11 in the direction of the axis of rotation 5. In comparison to a corresponding first friction partner 2 in the direction of the axis of rotation 5 shorter toothing area decreases the surface pressure generated by the forces acting on the first friction partner 2. So if the surface pressure is too high due to the design, it is possible to reduce it by increasing the extent of the toothing. As a result, when the first friction partner 2 is connected, stresses that arise in the first friction partner 2 as a result of the surface pressure can be reduced.

4 zeigt einen Ausschnitt eines dritten Beispiels einer Lamellenkupplung 10. Um Wiederholungen zu vermeiden, werden hier nur die Unterschiede zum ersten und zweiten Beispiel aufgezeigt, ansonsten wird auf die obigen Ausführungen verwiesen. Das vierte Beispiel weist verschiedene Formen von ersten Reibpartnern 2 auf. Ein erster erster Reibpartner 17 ist L-förmig ausgebildet. Er weist einen Reibbereich 11 und einen ersten Verzahnungsbereich 19 auf, der sich über eine erste Verzahnungserstreckung 20 in Richtung der Rotationsachse 5 erstreckt und dessen erste Verzahnung 13 mit der ersten Gegenverzahnung 14 korrespondiert. Somit ist der erste erste Reibpartner 17 direkt mit der Innenwelle 4 rotationsfest verbunden. Weitere zweite erste Reibpartner 18 sind über den ersten Verzahnungsbereich 20 des ersten ersten Reibpartners 17 mit der Innenwelle 4 verbunden. Hierzu weist jeder dieser zweiten ersten Reibpartner 18 einen zweiten Verzahnungsbereich 21 mit einer als Innenverzahnung ausgebildeten zweiten ersten Verzahnung 22, die mit einer Außenverzahnung 23 des ersten Verzahnungsbereichs 20 des ersten ersten Reibpartners 17 kommuniziert. 4 shows a section of a third example of a multi-plate clutch 10. In order to avoid repetition, only the differences from the first and second example are shown here, otherwise reference is made to the above statements. The fourth example has different forms of first friction partners 2 . A first first friction partner 17 is L-shaped. He points one Friction area 11 and a first toothing area 19 which extends over a first toothing extension 20 in the direction of the axis of rotation 5 and whose first toothing 13 corresponds to the first counter-toothing 14 . Thus, the first first friction partner 17 is directly connected to the inner shaft 4 in a rotationally fixed manner. Further second first friction partners 18 are connected to the inner shaft 4 via the first toothed area 20 of the first first friction partner 17 . For this purpose, each of these second first friction partners 18 has a second toothing area 21 with a second first toothing 22 designed as internal toothing, which communicates with an external toothing 23 of the first toothing area 20 of the first first friction partner 17 .

Durch eine Ausbildung der ersten Reibpartner 2 nach dem dritten Beispiel wird die Montage der Lamellenkupplung 10 erleichtert, da vor Montage die zweiten ersten Reibpartner 18 auf dem ersten ersten Reibpartner 17 vormontiert werden können und die Kombination der Reibpartner 17, 18 einfach montiert werden kann, ohne, dass die zweiten ersten Reibpartner 18 vom ersten ersten Reibpartner 17 getrennt werden. In diesem Falle ersetzt der erste Verzahnungsbereich 20 des ersten ersten Reibpartners 17 für die zweiten ersten Reibpartner 18 eine Innennabe.By designing the first friction partner 2 according to the third example, the assembly of the multi-plate clutch 10 is made easier, since the second first friction partner 18 can be preassembled on the first first friction partner 17 before assembly and the combination of the friction partners 17, 18 can be easily assembled without that the second first friction partner 18 are separated from the first first friction partner 17. In this case, the first toothed area 20 of the first first friction partner 17 replaces an inner hub for the second first friction partner 18 .

5 zeigt schematisch einen Ausschnitt eines Drehschwingungsdämpfers 24 zur Reduktion von Drehschwingungen in Antriebssträngen von Kraftfahrzeugen. Der Drehschwingungsdämpfer weist einen Antriebsflansch 25 auf, der rotationsfest mit einer nicht gezeigten Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors verbunden ist und zwei Abtriebsflansche 26, die rotationsfest mit einem Außenlamellenträger 27 der Lamellenkupplung 10 verbunden ist. In Bezug auf die Lamellenkupplung 10 wird, um Wiederholungen zu vermeiden, auf die Ausführungen zu den Beispielen in 2 bis 4 verwiesen. Antriebsflansch 25 und Abtriebsflansch 26 sind relativ zu einander gegen eine Federeinrichtung 28 zur Dämpfung von Drehschwingungen verdrehbar. 5 shows schematically a section of a torsional vibration damper 24 for reducing torsional vibrations in drive trains of motor vehicles. The torsional vibration damper has a drive flange 25 which is non-rotatably connected to a crankshaft (not shown) of an internal combustion engine and two output flanges 26 which are non-rotatably connected to an outer disk carrier 27 of the multi-plate clutch 10 . With regard to the multi-plate clutch 10, in order to avoid repetition, reference is made to the explanations of the examples in 2 until 4 referred. Input flange 25 and output flange 26 can be rotated relative to one another against a spring device 28 for damping torsional vibrations.

Wird das Kraftfahrzeug im Zugbetrieb betrieben, so wird Drehmoment vom Verbrennungsmotor über den Drehschwingungsdämpfer 24 zum Außenlamellenträger 27 übertragen. Mit dem Außenlamellenträger 27 sind zweite Reibpartner 29 rotationsfest verbunden. Die zweiten Reibpartner 29 weisen jeweils einen Reibbereich 30 auf. Erste Reibpartner 17, 18 und zweite Reibpartner 29 sind in Richtung der Rotationsachse 5 abwechselnd angeordnet, so dass die Reibbereiche 11, 30 der Reibpartner 17, 18, 29 überlappen und aneinander anliegen. So bilden erste Reibpartner 17, 18 und zweite Reibpartner 29 einen Reibverbund 31 zur Übertragung von Drehmoment. Erste Reibpartner 17, 18 und zweite Reibpartner 29 werden zur Bildung des Reibverbunds 31 über eine Tellerfeder 32 gegeneinander gepresst. Durch die in Richtung der Rotationsachse 5 auf die Reibpartner 17, 18, 29 aufgebrachte Kraft, die für einen Reibschluss zur Verfügung stehende Fläche der Reibbereiche 11, 30 und die durch die Materialpaarung der ersten Reibpartner 17, 18 und der zweiten Reibpartner 29 definierten Reibkoeffizienten wird ein Grenzdrehmoment definiert. Dies ist das maximale Drehmoment, welches die Lamellenkupplung 10 übertragen kann. Übersteigt das anliegende Drehmoment das Grenzdrehmoment, so beginnen die Reibpartner 17, 18, 29 gegeneinander zu rutschen, also den Reibschluss zwischen den Reibpartnern 17, 18, 29 zumindest teilweise und zumindest zeitweise zu lösen, so dass entsprechende Drehmomentspitzen nicht über die Lamellenkupplung übertragen werden, sondern in Wärme umgewandelt werden. Die Lamellenkupplung 10 ist somit eine Lamellenrutschkupplung, die als eine Drehmomentbegrenzereinheit 33 wirkt.If the motor vehicle is operated in traction mode, torque is transmitted from the internal combustion engine via the torsional vibration damper 24 to the outer disk carrier 27 . Second friction partners 29 are connected in a rotationally fixed manner to the outer disk carrier 27 . The second friction partners 29 each have a friction area 30 . First friction partners 17, 18 and second friction partners 29 are arranged alternately in the direction of the axis of rotation 5, so that the friction areas 11, 30 of the friction partners 17, 18, 29 overlap and rest against one another. First friction partners 17, 18 and second friction partners 29 thus form a friction composite 31 for transmitting torque. First friction partners 17, 18 and second friction partners 29 are pressed against one another via a disk spring 32 to form the friction compound 31 . The force applied to the friction partners 17, 18, 29 in the direction of the axis of rotation 5, the surface of the friction regions 11, 30 available for a frictional connection and the friction coefficients defined by the material pairing of the first friction partners 17, 18 and the second friction partners 29 defines a limit torque. This is the maximum torque that the multi-plate clutch 10 can transmit. If the applied torque exceeds the limit torque, the friction partners 17, 18, 29 begin to slip against one another, i.e. the frictional connection between the friction partners 17, 18, 29 at least partially and at least temporarily loosens, so that corresponding torque peaks are not transmitted via the multi-plate clutch, but converted into heat. The multi-plate clutch 10 is thus a multi-plate slip clutch which acts as a torque limiter unit 33 .

Durch den Einsatz einer nabenfreien Verbindung zwischen ersten Reibpartnern 17, 18 und der Innenwelle 4 ist der für den Einbau der Drehmomentbegrenzereinheit 33 notwendige Bauraum in radialer Richtung bezogen auf die Rotationsachse 5 kleiner als bei Systemen mit einer Innennabe.By using a hub-free connection between the first friction partners 17, 18 and the inner shaft 4, the installation space required for installing the torque limiter unit 33 in the radial direction relative to the axis of rotation 5 is smaller than in systems with an inner hub.

Liegt das zu übertragende Drehmoment unterhalb des Grenzdrehmohments, so wird im Zugbetrieb Drehmoment von der nicht gezeigten Kurbelwelle über den Drehschwingungsdämpfer 24 und die Drehmomentbegrenzereinheit 33 auf die Innenwelle 4 (die Getriebeeingangswelle) übertragen. Im Schubbetrieb erfolgt eine Übertragung von Drehmoment von der Innenwelle 4 (der Getriebeeingangswelle) über den Drehmomentbegrenzer 33 und den Drehschwingungsdämpfer 24 auf die Kurbelwelle.If the torque to be transmitted is below the limit torque, torque is transmitted from the crankshaft (not shown) via the torsional vibration damper 24 and the torque limiter unit 33 to the inner shaft 4 (the transmission input shaft) during traction operation. In overrun mode, torque is transmitted from the inner shaft 4 (the transmission input shaft) via the torque limiter 33 and the torsional vibration damper 24 to the crankshaft.

Die hier vorgestellte Lamellenkupplung 10 weist als Innenlamellen ausgebildete erste Reibpartner 2, 17 auf, die nabenfrei mit einer Innenwelle 4 rotationsfest verbunden sind. Hierzu weisen die ersten Reibpartner 2, 7 Verzahnungsbereiche 12, 19 auf, die zu einer als Außenverzahnung ausgebildeten ersten Gegenverzahnung 14 der Innenwelle 4 korrespondieren und so eine rotationsfeste Anbindung der ersten Reibpartner 2, 17 an die Innenwelle 4 erlauben. Hierdurch kann auf eine Innennabe verzichtet werden, so dass radial bezogen auf die Rotationsachse 5 Bauraum eingespart werden kann. Die Lamellenkupplung 10 weist weiterhin als Außenlamellen ausgebildete zweite Reibpartner 29 auf, die mit einem Außenlamellenträger 27 verbunden sind und einen Reibverbund 31 mit den ersten Reibpartnern 2, 17, 18 bilden. Die Lamellenkupplung 10 wird bevorzugt als Lamellenrutschkupplung eingesetzt, insbesondere in einer Drehmomentbegrenzereinheit 33, beispielsweise radial innerhalb eines Drehschwingungsdämpfers 24 im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs.The multi-plate clutch 10 presented here has first friction partners 2, 17 designed as inner plates, which are connected in a rotationally fixed manner to an inner shaft 4 without a hub. For this purpose, the first friction partners 2 , 7 have toothing areas 12 , 19 which correspond to a first counter-toothing 14 of the inner shaft 4 designed as an external toothing and thus allow the first friction partners 2 , 17 to be connected to the inner shaft 4 in a rotationally fixed manner. As a result, an inner hub can be dispensed with, so that installation space can be saved radially in relation to the axis of rotation 5 . The multi-plate clutch 10 also has second friction partners 29 embodied as outer disks, which are connected to an outer disk carrier 27 and form a friction connection 31 with the first friction partners 2 , 17 , 18 . The multi-plate clutch 10 is preferably used as a multi-plate slip clutch, in particular in a torque limiter unit 33, for example radially within a rotation vibration damper 24 in the drive train of a motor vehicle.

Bezugszeichenlistereference list

11: Reibkupplungfriction clutch
22: Erster ReibpartnerFirst friction partner
33: Innennabeinner hub
44: Innenwelleinner shaft
55: Rotationsachseaxis of rotation
66: Außenverzahnungexternal teeth
77: Innenverzahnunginternal teeth
88th: Innenverzahnunginternal teeth
99: Außenverzahnungexternal teeth
1010: Lamellenkupplungmulti-plate clutch
1111: Reibbereichfriction area
1212: Verzahnungsbereichgear area
1313: Erste VerzahnungFirst gearing
1414: Erste GegenverzahnungFirst counter toothing
1515: Verzahnungserstreckungspline extension
1616: LamellenerstreckungLamella Extension
1717: Erster erster ReibpartnerFirst first friction partner
1818: Zweiter erster ReibpartnerSecond first friction partner
1919: Erster VerzahnungsbereichFirst gear area
2020: Erster VerzahnungserstreckungFirst spline extension
2121: Zweiter VerzahnungsbereichSecond gear area
2222: Zweite erste VerzahnungSecond first toothing
2323: Außenverzahnungexternal teeth
2424: Drehschwingungsdämpfertorsional vibration damper
2525: Antriebsflanschdrive flange
2626: Abtriebsflanschoutput flange
2727: Außenlamellenträgerouter disc carrier
2828: Federeinrichtungspring device
2929: Zweiter ReibpartnerSecond friction partner
3030: Reibbereichfriction area
3131: Reibverbundfriction compound
3232: Tellerfederdisc spring
3333: Drehmomentbegrenzereinheittorque limiter unit

Claims

Disk clutch (10) for a motor vehicle for the frictional transmission of torque between an inner shaft (4) rotatable about an axis of rotation (5) and an outer disk carrier (27) lying radially on the outside in relation to the axis of rotation (5), comprising at least one friction assembly (). at least one first friction partner (2, 17, 18) and at least one second friction partner (29), which are each arranged alternately in the direction of the axis of rotation (5), the first friction partners (2, 17, 18) being connected to the inner shaft (4) and the second friction partners (29) are connected to the outer disk carrier (27) in a rotationally fixed manner, the first friction partners (2, 17, 18) and the second friction partners (29) each having friction regions (11, 30) which can be connected to one another by friction, characterized in that at least some of the first friction partners (2, 17, 18) have a toothing area (12, 19) with a first toothing (13) for direct connection with a corresponding n first counter teeth (14) of the inner shaft (4).

Multi-plate clutch (10) after claim 1 , in which at least one of the first friction partners (2, 17) has a toothing area (12, 19) with a toothing extension (15) in the direction of the axis of rotation (5) which is greater than a lamina extension (16) of the friction area (11) of the corresponding first friction partner (2, 17) in the direction of the axis of rotation (5).

Multi-plate clutch (10) according to one of the preceding claims, in which at least one first first friction partner (17) has a first toothing region (19) with a first toothing extent (20) in the direction of the axis of rotation (5) which is greater than an extent (16 ) of the friction area (11) of the corresponding first first friction partner (17) in the direction of the axis of rotation (5), the first toothed area (19) having external teeth (23) and at least one second first friction partner (18) being formed, which has a second first toothing (22) is non-rotatably connected to the external toothing (23) of the first toothed area (19).

Multi-plate clutch (10) according to one of the preceding claims, in which at least one first friction partner has a toothing area with a toothing extension in the direction of the axis of rotation which corresponds to a lamella extension of the friction area of the first friction partner in the direction of the axis of rotation.

Multi-plate clutch (10) according to one of the preceding claims, in which, in order to establish or release a frictional connection between the friction partners (2, 17, 18, 29), the friction partners (2, 17, 18, 29) move in the direction of the axis of rotation (5) are movable against each other.

Torque limiter unit (33), comprising a multi-plate clutch (10) according to one of the preceding claims for the transmission of torque, in which the friction areas (11, 30) of the first friction partner (2, 17, 18) and the second friction partner (29) to define a maximum transmissible limit torque are pressed against each other.