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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Drehmomentbegrenzungsvorrichtung, insbesondere für einen hybriden Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs.
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Es wird als bekannt angesehen, dass Drehmomentbegrenzungsvorrichtungen in hybridisierten Antriebsstränge zwischen dem Verbrennungsmotor und der Getriebeeingangswelle bzw. einem Hybridmodul angeordnet sind.
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Die Drehmomentbegrenzungsvorrichtung hat die Aufgabe, die Getriebeeingangswelle und weitere mit der Getriebeeingangswelle verbundene Komponenten des Antriebsstrangs vor Überlastungen zu schützen. Diese Überlastungen können auftreten, wenn Drehmomentspitzen zwischen dem Verbrennungsmotor und der Getriebeeingangswelle auftreten. Dabei arbeiten Drehmomentbegrenzungsvorrichtungen reibschlüssig. Sollte die auf die Lamellen und Reibbeläge wirkende Klemmkraft nicht ausreichend sein, um das über einen bestimmten Grenzwert steigende Drehmoment zu übertragen, so rutschen die Lamellen und die Reibbeläge durch. Fällt das Drehmoment wieder unter den bestimmten Grenzwert, wird die Relativverdrehung zwischen Lamellen und Reibbelägen unterbunden, und das Drehmoment wird wieder komplett übertragen.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Drehmomentbegrenzungsvorrichtung anzugeben, die möglichst einfach aufgebaut und zu montieren ist.
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Erfindungsgemäß gelöst wird diese Aufgabe durch eine Drehmomentbegrenzungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, mit einer in axialer Richtung der Drehmomentbegrenzungsvorrichtung ortsfesten Gegendruckplatte, einem mit der Gegendruckplatte in einem Verbindungsbereich, der in radialer Richtung der Drehmomentbegrenzungsvorrichtung außen angeordnet ist, fest verbundenen Klemmring, der in radialer Richtung innen einen Kragenbereich aufweist, durch den mittels einer eingestellten Klemmkraft eine Reibscheibe reibschlüssig zwischen der Gegendruckplatte und dem Klemmring geklemmt ist, wobei in radialer Richtung innerhalb des Verbindungsbereichs ein Torsionsschwingungsdämpfer angeordnet ist, dessen Nabe ausgangsseitig mit einer Getriebeeingangswelle verbindbar ist, wobei der Torsionsschwingungsdämpfer eingangsseitig eine getriebeseitige Seitenscheibe und eine mit dieser fest verbundene, gegendruckplattenseitige Seitenscheibe aufweist.
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Da die Reibscheibe in die getriebeseitige Seitenscheibe übergeht, ist die Drehmomentbegrenzungsvorrichtung einfach aufgebaut und zu montieren.
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Vorzugsweise ist die Reibscheibe einteilig mit der getriebeseitigen Seitenscheibe ausgebildet, wodurch sich Aufbau und Montage weiter vereinfachen.
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Es ist von Vorteil, wenn in axialer Richtung zwischen der getriebeseitigen Seitenscheibe und der gegendruckplattenseitigen Seitenscheiben zumindest ein Zwischenflansch im Momentenfluss zwischen einer durch die Seitenscheiben beaufschlagbaren Federeinrichtung und der Nabe angeordnet ist. Auch hierdurch wird ein einfacher Aufbau ermöglicht.
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Vorzugsweise erstreckt sich die Reibscheibe in radialer Richtung, vorzugsweise mittels eines Konusabschnitts, zwischen dem Kragenbereich des Klemmrings und dem Zwischenflansch hindurch, wodurch sich Aufbau und Montage weiter vereinfachen.
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Vorzugsweise ist der Konusabschnitt in Umfangsrichtung der Drehmomentbegrenzungsvorrichtung gelocht.
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Weiterhin vorzugsweise ist die Reibscheibe als Blechbauteil ausgebildet. Auch hierdurch wird ein einfacher Aufbau ermöglicht.
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Es ist von Vorteil, wenn eine erste Reibpaarung durch direkte Anlage der Reibscheibe an der Gegendruckplatte ausgebildet ist, und wenn eine zweite Reibpaarung durch direkte Anlage der Reibscheibe am Kragenbereich des Klemmrings ausgebildet ist. Auch hierdurch werden ein einfacher Aufbau und eine einfache Montage ermöglicht.
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Vorzugsweise ist der Kragenbereich des Klemmrings als geschlossener Kragenbereich ausgebildet.
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Alternativ ist es von Vorteil, wenn der Kragenbereich des Klemmrings als zungenförmiger Kragenbereich ausgebildet ist.
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Vorzugsweise ist der Torsionsschwingungsdämpfer als Zweiflanschdämpfer mit einem getriebeseitigen Zwischenflansch und einem gegendruckplattenseitigen Zwischenflansch ausgebildet. Auch hierdurch wird ein einfacher Aufbau ermöglicht.
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den zugehörigen Figuren näher erläutert. In diesen zeigen:
- 1: ein Ausführungsbeispiel einer Drehmomentbegrenzungsvorrichtung mit Reibscheibe und Klemmring, wobei die Reibscheibe in die getriebeseitige Seitenscheibe des im Momentenfluss nachgelagerten Torsionsschwingungsdämpfer übergeht, in einer Schnittansicht,
- 2: die Drehmomentbegrenzungsvorrichtung aus 1 in einer perspektivischen Ansicht,
- 3: die Drehmomentbegrenzungsvorrichtung aus 1 in einer Explosionsansicht, um die Zusammenbaureihenfolge darzustellen,
- 4: die Reibscheibe der Drehmomentbegrenzungsvorrichtung aus 1 in einer Detailansicht,
- 5: der Klemmring der Drehmomentbegrenzungsvorrichtung aus 1 in einer Detailansicht, und
- 6: ein alternativer Klemmring für die Drehmomentbegrenzungsvorrichtung aus 1 in einer Detailansicht.
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Die 1 bis 6 betreffen Ausführungsbeispiele von Drehmomentbegrenzungsvorrichtungen 1, die insbesondere in hybridisierten Antriebssträngen von Kraftfahrzeugen zum Einsatz kommen können. Merkmale, die in der nachfolgenden Beschreibung nicht als erfindungswesentlich gekennzeichnet sind, sind als optional zu verstehen.
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Mit Bezug auf die 1 bis 3 wird nachfolgend ein Ausführungsbeispiel der gesamten Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 1, insbesondere für einen hybriden Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, erläutert. Die Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 1 weist eine in axialer Richtung A der Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 1 ortsfeste Gegendruckplatte 4 auf. Bei der Gegendruckplatte 4 kann es sich beispielsweise um ein Einmassenschwungrad oder um die Sekundärmasse eines Zweimassenschwungrads handeln. Die Gegendruckplatte 4 ist über ihren Anbindungsbereich 5 auf der Eingangsseite drehfest mittels einer Kurbelwellenverschraubung 3 an einer Kurbelwelle 2 eines Verbrennungsmotors des Kraftfahrzeugs angebunden.
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Ferner weist die Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 1 einen Klemmring 7 auf. Der Klemmring 7 ist in einem Verbindungsbereich, der in radialer Richtung R der Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 1 außen angeordnet ist, mittels in Umfangsrichtung U der Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 1 verteilt angeordneten Klemmschrauben 9 fest mit der Gegendruckplatte 4 verbunden. In radialer Richtung R innen weist der Klemmring 7 einen Kragenbereich 8 auf, durch den mittels einer eingestellten Klemmkraft F eine Reibscheibe 6 reibschlüssig zwischen der Gegendruckplatte 4 und dem Klemmring 7 geklemmt ist.
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Vor der Montage des Klemmrings 7 wird der Kragenbereich 8 des Klemmrings 7 derart verformt, dass nach der Montage des Klemmrings 7 die durch den Kragenbereich 8 des Klemmrings 7 auf die Reibscheibe 6 aufgebrachte Klemmkraft F ausreicht, um das gewünschte Drehmoment reibschlüssig zu übertragen. Wenn dieses Drehmoment überschritten wird, wird der Reibschluss aufgehoben, so dass die Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 1 durchrutscht. Daher wird die Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 1 auch als Rutschkupplung bezeichnet.
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In radialer Richtung R innerhalb des Verbindungsbereichs von Druckplatte 4 und Klemmring 7, d.h. in radialer Richtung R innerhalb der Klemmschrauben 9, ist ein Torsionsschwingungsdämpfer 13 angeordnet. Eine Nabe 14 des Torsionsschwingungsdämpfers 13 ist ausgangsseitig mit einer Getriebeeingangswelle 15 verbindbar. Hierzu weist die Nabe 14 beispielsweise eine in radialer Richtung R innenliegende Steckverzahnung auf.
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Eingangsseitig weist der Torsionsschwingungsdämpfer 13 eine getriebeseitige Seitenscheibe 16 und eine mit dieser fest verbundene, gegendruckplattenseitige Seitenscheibe 17 auf. Die gegendruckplattenseitige Seitenscheibe 17 ist in axialer Richtung A gegenüber der getriebeseitigen Seitenscheibe 16 angeordnet. Beide Seitenscheiben 16, 17 sind beispielsweise über Abstandsbolzen 22 fest miteinander verbunden, insbesondere vernietet.
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In axialer Richtung A zwischen der getriebeseitigen Seitenscheibe 16 und der gegendruckplattenseitigen Seitenscheiben 17 ist zumindest ein Zwischenflansch 18, 19 im Momentenfluss zwischen einer durch die Seitenscheiben 16, 17 beaufschlagbaren Federeinrichtung 20, vorzugsweise Schraubenfedern, und der Nabe 14 angeordnet. Dabei ist der Torsionsschwingungsdämpfer 13 vorzugsweise als Zweiflanschdämpfer mit einem getriebeseitigen Zwischenflansch 18 und einem gegendruckplattenseitigen Zwischenflansch 19 ausgebildet.
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Die Nabe 14 ist mit einer Außenverzahnung versehen, durch die die Nabe 14 mit dem getriebeseitigen Zwischenflansch 18 und dem gegendruckplattenseitigen Zwischenflansch 19 drehfest verbindbar ist. Die Zwischenflansche 18, 19 erstrecken sich in radialer Richtung R. Durch Lagereinrichtungen sind die beiden eingangsseitigen Seitenscheiben 16, 17 relativ zu den im Momentenfluss nachgelagerten Zwischenflanschen 18, 19 gegen die Federwirkung der Federeinrichtung 20 begrenzt verdrehbar. Der Verdrehwinkel ist durch Abstandsbolzen 22 begrenzt, die an den Seitenscheiben 16, 17 befestigt sind und sich durch die Zwischenflansche 18, 19 in axialer Richtung A hindurch erstrecken. Vorzugsweise ist in radialer Richtung R zwischen der Federeinrichtung 20 und der Nabe 14 eine Hystereseeinrichtung 21 angeordnet.
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Vorzugsweise sind die Zwischenflansche 18, 19 als umgekehrt zueinander montierte Gleichteile ausgebildet, die abhängig vom Zug- und Schubbetrieb im Momentenfluss des Torsionsschwingungsdämpfers 13 liegen. Die Zwischenflansche 18, 19 weisen Innenverzahnungen auf, die in die Außenverzahnung der Nabe 14 eingreifen. In Umfangsrichtung U zwischen der Innenverzahnung des getriebeseitigen Zwischenflansches 18 und der Außenverzahnung der Nabe 14, sowie zwischen der Innenverzahnung des gegendruckplattenseitigen Zwischenflansches 19 und der Außenverzahnung der Nabe 14 ist jeweils ein definiertes Spiel vorgesehen. Durch das Spiel ist der zug- und schubseitige Verdrehwinkel der Zwischenflansche 18, 19 relativ zur Nabe 14 begrenzt.
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Die Reibscheibe 6 geht in die getriebeseitige Seitenscheibe 16 über. Insbesondere ist die Reibscheibe 6 einteilig mit der getriebeseitigen Seitenscheibe 16 ausgebildet. Die Reibscheibe 6 erstreckt sich in radialer Richtung R, vorzugsweise mittels eines Konusabschnitts, zwischen dem Kragenbereich 8 des Klemmrings 7 und dem Zwischenflansch bzw. den Zwischenflanschen 18, 19 hindurch.
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Mit Bezug auf 3 wird nachfolgend die Zusammenbaureihenfolge der Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 1 beim Fahrzeughersteller oder in einem Reparaturbetrieb erläutert. Zuerst wird die Gegendruckplatte 4 über ihren Anbindungsbereich 5 unter Ausbildung der Kurbelwellenverschraubung 3 mit der Kurbelwelle 2 des Kraftfahrzeugs verschraubt. Mit Hilfe eines von der Getriebeseite, vorzugsweise in die Kurbelwelle 2 eingeschobenen, Zentrierdorns 28 wird der Torsionsschwingungsdämpfer 13 relativ zur Gegendruckplatte 4 positioniert. Somit benötigt der Torsionsschwingungsdämpfer 13 keine Durchgriffsmöglichkeiten, um die Kurbelwellenverschraubung 3 zu erreichen, da diese Verschraubung bereits vor der Montage de Torsionsschwingungsdämpfers 13 erfolgt ist.
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Über Zentrierstifte 10 wird der Klemmring 7 relativ zur Gegendruckplatte 4 positioniert und anschließend mittels der Klemmschrauben 9 verschraubt, wobei zwischen der Gegendruckplatte 4 und der Reibscheibe 6 eine erste Reibpaarung 11 und zwischen der Reibscheibe 6 und dem Kragenbereich 8 des Klemmrings 7 eine zweite Reibpaarung 12 ausgebildet werden. Anschließend wird der Zentrierdorn 28 entfernt.
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In 4 ist die Reibscheibe 6 im Detail dargestellt. Die Reibscheibe 6 ist vorzugsweise aus Stahlblech gestanzt, geformt und nach Bedarf thermisch behandelt und/oder einer Oberflächenbearbeitung unterzogen. Reibflächen der Reibscheibe 6 können zwecks besserem Reibverhalten mit Reibmaterial beschichtet sein, oder Reibbeläge können aufgeklebt oder angenietet sein. Es ist jedoch auch möglich, dass die erste Reibpaarung 11 durch direkte Anlage der Reibscheibe 6 an der Gegendruckplatte 4 ausgebildet ist, und dass die zweite Reibpaarung 12 durch direkte Anlage der Reibscheibe 6 am Kragenbereich 8 des Klemmrings 7 ausgebildet ist.
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Der Konusabschnitt der Reibscheibe 6 ist in radialer Richtung R innerhalb der Reibflächen ausgebildet und kann in Umfangsrichtung U gelocht sein, wodurch das Trägheitsmoment des Torsionsschwingungsdämpfers 1 verringert werden kann. In radialer Richtung R innerhalb des Konusabschnitts weist die Reibscheibe 6 als getriebeseitige Seitenscheibe Federfenster 25 zur Aufnahme der Federeinrichtung 20 auf.
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In 5 ist der Klemmring 7 im Detail dargestellt. In seinem Außenbereich ist der Verbindungsbereich des Klemmrings 7 vorgesehen. Klemmlöcher 24 zur Durchführung der Klemmschrauben 9 sind in Umfangsrichtung U verteilt im Verbindungsbereich ausgebildet. Dazwischen sind Zentrierlöcher, vorzugsweise als sich in radialer Richtung R erstreckende Langlöcher, zur Aufnahme der gegendruckplattenseitigen Zentrierstifte 10 bei der Montage vorgesehen.
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Der Klemmring 7 ist vorzugsweise aus Federstahlblech gestanzt, geformt und nach Bedarf thermisch behandelt und/oder einer Oberflächenbearbeitung unterzogen. Der Kragenbereich 8 des Klemmrings 7 ist als geschlossener Kragenbereich 26 ausgebildet.
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In 6 ist ein alternativer Klemmring 7 für die Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 1 im Detail dargestellt. Der Kragenbereich 8 des Klemmrings 7 ist als zungenförmiger Kragenbereich 27 ausgebildet, d.h. in Umfangsrichtung U verteilt ausgebildete Schlitze, die sich in radialer Richtung R erstrecken, verringern die Steifigkeit des Kragenbereichs 8.
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Die vorangegangenen Ausführungsbeispiele betreffen eine Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 1 für einen hybriden Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, mit einer in axialer Richtung Ader Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 1 ortsfesten Gegendruckplatte 4, einem mit der Gegendruckplatte 4 in einem Verbindungsbereich, der in radialer Richtung R der Drehmomentbegrenzungsvorrichtung 1 außen angeordnet ist, fest verbundenen Klemmring 7, der in radialer Richtung R innen einen Kragenbereich 8 aufweist, durch den mittels einer eingestellten Klemmkraft F eine Reibscheibe 6 reibschlüssig zwischen der Gegendruckplatte 4 und dem Klemmring 7 geklemmt ist, wobei in radialer Richtung R innerhalb des Verbindungsbereichs ein Torsionsschwingungsdämpfer 13 angeordnet ist, dessen Nabe 14 ausgangsseitig mit einer Getriebeeingangswelle 15 verbindbar ist, wobei der Torsionsschwingungsdämpfer 13 eingangsseitig eine getriebeseitige Seitenscheibe 16 und eine mit dieser fest verbundene, gegendruckplattenseitige Seitenscheibe 17 aufweist, wobei die Reibscheibe 6 in die getriebeseitige Seitenscheibe 16 übergeht.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Drehmomentbegrenzungsvorrichtung
- 2
- Kurbelwelle
- 3
- Kurbelwellenverschraubung
- 4
- Gegendruckplatte
- 5
- Anbindungsbereich
- 6
- Reibscheibe
- 7
- Klemmring
- 8
- Kragenbereich
- 9
- Klemmschraube
- 10
- Zentrierstift
- 11
- erste Reibpaarung
- 12
- zweite Reibpaarung
- 13
- Torsionsschwingungsdämpfer
- 14
- Nabe
- 15
- Getriebeeingangswelle
- 16
- getriebeseitige Seitenscheibe
- 17
- gegendruckplattenseitige Seitenscheibe
- 18
- getriebeseitiger Zwischenflansch
- 19
- gegendruckplattenseitiger Zwischenflansch
- 20
- Federeinrichtung
- 21
- Hystereseeinrichtung
- 22
- Abstandsbolzen
- 23
- Zentrierloch
- 24
- Klemmloch
- 25
- Federfenster
- 26
- geschlossener Kragenbereich
- 27
- zungenförmiger Kragenbereich
- 28
- Zentrierdorn
- A
- axiale Richtung
- F
- Klemmkraft
- R
- radiale Richtung
- U
- Umfangsrichtung
