EP1999390A1 - Drehmomentübertragungseinrichtung, die eine radiale verlagerung ermöglicht, sowie eine kupplungsscheibe - Google Patents

Drehmomentübertragungseinrichtung, die eine radiale verlagerung ermöglicht, sowie eine kupplungsscheibe

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Publication number
EP1999390A1
EP1999390A1 EP07711220A EP07711220A EP1999390A1 EP 1999390 A1 EP1999390 A1 EP 1999390A1 EP 07711220 A EP07711220 A EP 07711220A EP 07711220 A EP07711220 A EP 07711220A EP 1999390 A1 EP1999390 A1 EP 1999390A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
transmission device
torque transmission
elastic regions
radially
intermediate element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP07711220A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Oswald Friedmann
René Daikeler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schaeffler Buehl Verwaltungs GmbH
LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Original Assignee
LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG
LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG, LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH filed Critical LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG
Publication of EP1999390A1 publication Critical patent/EP1999390A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D3/00—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive
    • F16D3/02—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive adapted to specific functions
    • F16D3/04—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive adapted to specific functions specially adapted to allow radial displacement, e.g. Oldham couplings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D13/00—Friction clutches
    • F16D13/58—Details
    • F16D13/60—Clutching elements
    • F16D13/64—Clutch-plates; Clutch-lamellae
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D3/00—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive
    • F16D3/50—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive with the coupling parts connected by one or more intermediate members
    • F16D3/60—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive with the coupling parts connected by one or more intermediate members comprising pushing or pulling links attached to both parts
    • F16D3/62—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive with the coupling parts connected by one or more intermediate members comprising pushing or pulling links attached to both parts the links or their attachments being elastic

Definitions

  • the invention relates to a torque transmission device having an input part and an output part, which are each connectable to a rotatable shaft and drivingly coupled via at least one intermediate element, which allows a radial displacement of the two parts.
  • Such torque transmission devices in the form of clutch plates have been proposed for example by DE 10002830 A1.
  • the external toothing of a component engages in the internal toothing of another component, whereby, in order to ensure a certain radial displacement possibility, there is a slight play between the interlocking toothings.
  • the teeth are not uniform over the circumference. Also arises due to an eccentric rotation between the interlocking teeth by the case taking place relative movements wear on the teeth.
  • the present invention has for its object to provide a torque transmission capability between two with a certain eccentricity to each other rotating components, which is robust and wear-free.
  • to compensate for the eccentricity between the axes of rotation serving components should be produced in a particularly simple and cost-effective manner.
  • this is achieved in a torque transmission device of the type mentioned above in that the intermediate element is coupled by means of at least two, the radial displacement enabling radially elastic regions on the one hand to the input part and on the other hand to the output part.
  • the radially elastic regions may be formed by separately manufactured components, which are firmly connected on the one hand to the input part or the output part and on the other hand to the intermediate element.
  • the connections required for this purpose can be designed, for example, as riveted joints and / or welded joints.
  • the radially elastic regions may also be formed at least partially in one piece with the intermediate element and / or the input part and / or the output part.
  • the elastic regions - viewed in the circumferential direction of the torque transmission device - are arranged at least approximately offset by 90 ° to each other about the axis of rotation of the torque transmission device.
  • the areas connecting the input part and the intermediate element on the one hand and the intermediate element and the output part on the other hand can advantageously be designed or arranged symmetrically with respect to the axis of rotation of the torque transmission device.
  • the elastic regions not only allow a radial displacement possibility between the input part and the output part, but also ensure a limited axial movement possibility between these two components.
  • the elastic regions may each be formed at least by a circumferentially facing, bending beam-like portion.
  • These sections can be designed circular arc. However, the sections can also run in the circumferential direction zigzag or wavy or sinusoidal over a certain angular range. It is expedient if the circumferential extent of the bending beam-like sections or of the elastically flexible regions is in the order of magnitude of 30 ° to 60 °.
  • the at least radially elastic regions can be formed by a plurality of such, bending-kenähnliche sections, which can extend in the circumferential direction practically parallel to each other. These bending beam-like portions may be arranged adjacent in the radial direction. It may also be expedient if at least two of the adjacent, bending-beam-like sections are connected to one another, since thereby larger connection areas, for example for the production of riveted joints, arise.
  • the intermediate element can be formed by at least one disk-shaped component.
  • the disc-shaped component can at least two radially opposite have lying, radial sections, of which each extend in both circumferential directions are elastic areas or bending beam-like sections.
  • a plurality of disk-shaped components can be axially stacked on one another. It is expedient if at least two such disk-shaped components are stacked on each other.
  • a multilayer structure of the elastic regions enables a reduction of the stresses occurring in the individual material layers.
  • overall a better elasticity or elastic deformability of the resilient connection between the input part and the output part ensuring elastic regions can be achieved.
  • the at least one disc-like intermediate element forming the elastic regions may have an annular base body from which radial portions or arms, which carry the circumferentially extending, elastic regions, extend.
  • the disc-shaped, the elastic regions forming components can be produced in a simple manner as a stamped component.
  • the operatively coupled to the elastic regions input part and / or output part may be formed like a ring.
  • the output part and the input part can advantageously have radially extending regions which overlap in the radial direction, but are arranged offset from one another in the circumferential direction such that end sections of the elastic regions can be connected to them.
  • the torque transmission device may be formed as a clutch disc, which has a Reibbelagiki with an annular member, which extend from this component radially inwardly directed boom, where radially elastic regions are attached.
  • the clutch disc may further include a hub body supporting radially outwardly directed arms to which radially resilient portions are secured.
  • a designed according to the invention clutch disc can be used in a particularly advantageous manner to compensate for the axial offset between the axis of rotation of a crankshaft of an internal combustion engine and the axis of rotation of a rotatably mounted on the housing of the internal combustion engine rotor of an electric machine.
  • a correspondingly mounted rotor has become known, for example, from DE 43 11 697 A1.
  • the hub body of the clutch disc can be firmly connected to one end of the crankshaft and - A - the friction linings of Reibbeiaglust manners can cooperate with a clutch which is rotatably connected to the rotor of the electric machine.
  • Such a coupling may for example be provided radially inside the rotor or the rotor may be carried by a housing part of the coupling.
  • FIG. 1 shows a view of a torque transmission device designed as a clutch disk
  • Figure 2 is a section along the line AA of Figure 1;
  • Figure 3 is an exploded view of the clutch disc forming components
  • Figure 4 is a schematic representation of a friction clutch comprising a torque transmission system, in which the invention can be used in an advantageous manner and
  • the torque transmitting device shown in Figures 1 to 3 forms a clutch disc 1, which is intended in a known manner for use with a friction clutch.
  • the clutch disc 1 has friction linings 2, which are fastened to a friction lining carrier 3.
  • the friction linings 2 can be connected to the friction lining carrier 3 in a known manner with the interposition of a so-called lining suspension.
  • the friction lining carrier 3 together with at least the friction linings 2, the input part of the clutch disc 1.
  • the output part of the clutch disc 1 is formed by a hub body 4, which has a hub 5 and a radially outwardly extending flange 6 thereof.
  • the hub 5 formed integrally with the flange portion.
  • the hub 5 is intended for receiving on a shaft, wherein for the drive connection, the hub 5 may have an internal toothing, which is engageable with an external toothing of the shaft.
  • the hub body 4 can be rotatably connected to a corresponding shaft in a different manner, for example by means of a welded connection, a screw connection or a connection by means of pins. For some applications, it may also be sufficient for torque transmission when the hub body 4 is pressed onto the corresponding shaft and / or shrunk.
  • input part and output part used have no significance with respect to the direction of the force or torque flow that can be transmitted by means of the clutch disc 1; they merely serve to characterize the corresponding components 3 and 4.
  • an intermediate element 7 consisting of different individual components 8 is provided.
  • the intermediate element 7 here consists of four plate-shaped or disk-shaped components 8 stacked axially one on top of the other.
  • the disk-shaped components 8 are of identical design here.
  • the disc-shaped components 8 have at least in the radial direction elastic or resilient regions 9 and 10, which, as can be seen in particular from Figure 1, are at least approximately offset by 90 ° relative to the axis of rotation 13- of the torque transmitting device 1 in the circumferential direction.
  • each disk-shaped component 8 has two diametrically opposite elastic regions 9 and 10.
  • the elastic regions 9 and 10 thus form two groups, each of which comprises at least two elastic regions 9 and 10 respectively. It can also be seen from FIG. 1 that the diametrically opposite elastic regions 9 and 10 are arranged symmetrically with respect to the axis of rotation 13.
  • the elastic regions 9 and 10 each consist of at least one circumferentially facing, bending beam-like portion 12 and 13, which has spring properties at least in the radial direction.
  • the elastic regions 9 and 10 each have six such bending beam-like sections 11, 12, wherein, as can be seen from Figure 1, the radially outermost and the radially innermost section 11 and 12 are designed to be slightly wider in the radial direction than the intervening elas- tables sections.
  • the elastic portions 9 and the elastic portions 10 have the same number of cantilever-like portions 11 and 12, respectively, and these portions are also formed the same.
  • the elastic regions 9 and 10 may also have a different number of elastic portions 11 and 12, respectively, and the portions 11 may also have a different shape than the portions 12.
  • the disc-shaped components 8 are preferably made of spring steel.
  • the bending beam-like portions 11 and 12 are formed in the circumferential direction arcuate.
  • the bending beam-like portions 11 and 12 may also have a different shape.
  • such resilient portions 11 and 12 may extend in the circumferential direction and zigzag or wave or meandering. It is important for the shaping that the formed regions 11 and 12 have at least one radial elasticity which ensures a certain radial displacement of the friction lining carrier 3 with respect to the hub body 4.
  • the elastic regions 9, 10 or the bending beam-like portions 11, 12 also allow a certain axial displacement between the input part 3 and the output part 4.
  • the radial displaceability of the two components 3 and 4 ensuring elastic regions 9 and 10 can be particularly simple and inexpensively manufactured by punching from a sheet material.
  • the connecting portions 14 form radial wings, which are arranged diametrically opposite and pass radially inward into a common, annular base body 17.
  • the annular input part or the Reibbelagieri 3 has on its inner circumference two radial lugs or arms 18.
  • the output part 4 has on its outer circumference two radial arms or arms 19.
  • the radial arms 19 extend from the flange portion 6 of the hub body 4. From Figure 1 it can be seen that the arms 19 and the arms 18 overlap or overlap in the radial direction, wherein each one arm 18 and an arm 19 are arranged adjacent.
  • the two arms 18 and the two arms 19 are formed with respect to the rotation axis 13 diametrically opposite and symmetrical.
  • the radial arms 18 are provided axially on one side of the intermediate element 7 formed by the disk-shaped components 8, and the arms 19 on the other, axial side of this intermediate element 7.
  • FIG. 1 to 3 shows only one possible structural embodiment of the invention.
  • at least some of the elastic regions 9 and / or 10 or the bending beam-like sections 11 and / or 12 could be integrally formed with the hub body 4 and / or the annular component 3.
  • the elastic regions 9 and / or 10 or The bending beam-like sections 11 and / or 12 may be formed at least partially by separate components, which have a connection with the components 4 and / or 3.
  • the inner annular body 17 is omitted.
  • elastic regions 9 and / or 10 are integrally formed at least with the input part 3 and / or the output part 4, then at least one disc-shaped component 8 or the intermediate element 7 formed by it could be completely eliminated since its function in the component 3 and / or the component 4 is integrated. Due to the construction according to the invention, the input part 3 relative to the output part 4 can be displaced in two mutually perpendicular directions and by superposition of the two possible directions of movement in the radial directions therebetween.
  • Another advantage of a construction according to the invention is that the input part 3 and the output part 4 are always urged or reset in a relative, centric position.
  • the crankshaft 50 of an internal combustion engine is shown schematically.
  • a clutch disc 52 designed according to the invention is attached.
  • the clutch disc 52 is formed as a double lining carrier disc, which has a first lining carrier 53 and a second, relative to the first at least slightly axially displaceable, lining carrier 54.
  • the clutch disc 52 associated friction clutch has in the illustrated embodiment, two pressure plates 55, 56 and two GE genanpressplatten 57, 58. Axially between the two pressure plates 55, 56, a plate spring or a lever member 59 is provided. About the diaphragm spring or the lever member 59, the friction clutch 60 can be opened and closed.
  • the friction clutch 60 bears radially outside a rotor 61 of an electric machine 62, which may be designed as a starter-generator and / or as a drive motor. If the electric machine 62 can be operated as a motor, a hybrid drive of the motor vehicle is also possible.
  • the clutch 60 or the rotor 61 is not mounted on the crankshaft 50, but on a non-rotatable component, which is preferably formed by the housing 63 of an internal combustion engine or a component firmly connected thereto.
  • the required bearing 64 is shown schematically.
  • the stator 65 on the housing 63 of the Internal combustion engine to be attached. Such a mounting of rotor 61 and stator 65 makes it possible to provide a small gap between these two components 61, 65. As a result, it is also possible to precisely center this on the rotor 61 during assembly of the stator 65.
  • rotor 61 and stator 65 can also be mounted or mounted on the transmission side.
  • the assembly can take place directly on the transmission housing or else within the transmission bell, which is bolted to the housing of the internal combustion engine and receives the friction clutch or friction clutches.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Drehmomentübertragungseinrichtung mit einem Eingangsteil und einem Ausgangsteil, die jeweils mit einer drehbaren Weile verbindbar sind und über wenigstens ein Zwischenelement, das eine radiale Verlagerung der beiden Teile ermöglicht, antriebsmäßig gekoppelt sind, wobei das Zwischenelement mittels wenigstens zwei, radiale Verlagerung ermöglichende, radial elastischer Bereichen (9,10) einerseits mit dem Eingangsteil (3) und anderseits mit dem Ausgangsteil (4) gekoppelt ist.

Description

DREHMOMENTÜBERTRAGUNGSEINRICHTUNG, DIE EINE RADIALE VERLAGERUNG ERMÖGLICHT , SOWIE EINE KUPPLUNGSSCHEIBE
Die Erfindung betrifft eine Drehmomentübertragungseinrichtung mit einem Eingangsteil und einem Ausgangsteil, die jeweils mit einer drehbaren Welle verbindbar sind und über wenigstens ein Zwischenelement, das eine radiale Verlagerung der beiden Teile ermöglicht, antriebsmäßig gekoppelt sind.
Derartige Drehmomentübertragungseinrichtungen in Form von Kupplungsscheiben sind beispielsweise durch die DE 10002830 A1 vorgeschlagen worden. Bei derartigen Kupplungsscheiben greift die Außenverzahnung eines Bauteils in die Innenverzahnung eines anderen Bauteils, wobei, um eine gewisse radiale Verlagerungsmöglichkeit zu gewährleisten, zwischen den ineinander greifenden Verzahnungen ein geringes Spiel vorhanden ist. Bei einer radialen Verlagerung der beiden Bauteile liegen jedoch die Verzahnungen über den Umfang nicht gleichmäßig an. Auch entsteht infolge einer exzentrischen Rotation zwischen den ineinander greifenden Verzahnungen durch die dabei erfolgenden Relativbewegungen Verschleiß an den Verzahnungen.
Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine Drehmomentübertragungsmöglichkeit zwischen zwei mit einer gewissen Exzentrizität zueinander drehenden Bauteilen zu schaffen, die robust und verschleißfrei ist. Darüber hinaus sollen die zum Ausgleich der Exzentrizität zwischen den Rotationsachsen dienenden Bauteile in besonders einfacher und kostengünstiger Weise herstellbar sein.
Gemäß der Erfindung wird dies bei einer Drehmomentübertragungseinrichtung der eingangs genannten Art dadurch erzielt, dass das Zwischenelement mittels wenigstens zwei, die radiale Verlagerung ermöglichenden, radial elastischen Bereichen einerseits mit dem Eingangsteil und andererseits mit dem Ausgangsteil gekoppelt ist.
Die radial elastischen Bereiche können dabei durch separat hergestellte Bauteile gebildet sein, die einerseits mit dem Eingangsteil oder dem Ausgangsteil und andererseits mit dem Zwischenelement fest verbunden sind. Die hierfür erforderlichen Verbindungen können beispielsweise als Nietverbindungen und/oder Schweißverbindungen ausgebildet sein. Die radial elastischen Bereiche können jedoch auch zumindest teilweise einstückig mit dem Zwischenelement und/oder dem Eingangsteil und/oder dem Ausgangsteil ausgebildet sein. Besonders zweckmäßig ist es, wenn die elastischen Bereiche - in Umfangsrichtung der Drehmomentübertragungseinrichtung betrachtet - zumindest annähernd um 90° zueinander um die Drehachse der Drehmomentübertragungseinrichtung versetzt angeordnet sind. Die einerseits das Eingangsteil und das Zwischenelement und andererseits das Zwischenelement und das Ausgangsteil verbindenden Bereiche können in vorteilhafter Weise in Bezug auf die Rotationsachse der Drehmomentübertragungseinrichtung symmetrisch ausgebildet bzw. angeordnet sein.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung und Anordnung der elastischen Bereiche zwischen dem Zwischenelement und dem Ausgangsteil sowie Eingangsteil können Eingangsteil und Ausgangsteil in zwei senkrecht zueinander liegende Richtungen relativ zueinander verschoben bzw. bewegt werden. Durch Überlagerung dieser beiden Bewegungsmöglichkeiten kann auch in die zwischen diesen vorhandenen, radialen Richtungen eine Relativbewegung zwischen den beiden Bauteilen erfolgen.
Besonders vorteilhaft kann es sein, wenn die elastischen Bereiche nicht nur eine radiale Verlagerungsmöglichkeit zwischen Eingangsteil und Ausgangsteil ermöglichen, sondern auch eine begrenzte axiale Bewegungsmöglichkeit zwischen diesen beiden Bauteilen gewährleisten.
Die elastischen Bereiche können jeweils zumindest durch einen in Umfangsrichtung weisenden, biegebalkenähnlichen Abschnitt gebildet sein. Diese Abschnitte können dabei kreisbogenförmig ausgestaltet sein. Die Abschnitte können jedoch auch in Umfangsrichtung zickzackförmig oder wellenlinienförmig bzw. sinusartig über einen bestimmten Winkelbereich verlaufen. Zweckmäßig ist es, wenn die umfangsmäßige Erstreckung der biegebalkenähnlichen Abschnitte bzw. der elastisch flexiblen Bereiche in der Größenordnung von 30° bis 60° liegt. Die zumindest radial elastischen Bereiche können durch mehrere derartige, biegebal- kenähnliche Abschnitte gebildet sein, die in Umfangsrichtung praktisch parallel zueinander verlaufen können. Diese biegebalkenähnlichen Abschnitte können in radialer Richtung benachbart angeordnet sein. Auch kann es zweckmäßig sein, wenn zumindest zwei der benachbarten, biegebalkenähnlichen Abschnitte miteinander verbunden sind, da dadurch größere Verbindungsbereiche, zum Beispiel zur Herstellung von Nietverbindungen, entstehen.
In vorteilhafter Weise kann das Zwischenelement durch wenigstens ein scheibenförmiges Bauteil gebildet sein. Das scheibenförmige Bauteil kann dabei zumindest zwei radial gegen- über liegende, radiale Abschnitte besitzen, von denen jeweils in beide Umfangsrichtungen sich elastische Bereiche bzw. biegebalkenähnliche Abschnitte erstrecken. Zur Bildung eines scheibenartigen Zwischenelementes können mehrere scheibenförmige Bauteile axial aufeinander geschichtet werden. Zweckmäßig ist es, wenn wenigstens zwei derartige scheibenförmige Bauteile aufeinander geschichtet werden. Ein mehrschichtiger Aufbau der elastischen Bereiche ermöglicht eine Reduzierung der in den einzelnen Materialschichten auftretenden Spannungen. Darüber hinaus kann insgesamt eine bessere Elastizität bzw. elastische Verformbarkeit der die nachgiebige Verbindung zwischen Eingangsteil und Ausgangsteil gewährleistenden, elastischen Bereiche erzielt werden.
Das die elastischen Bereiche bildende, wenigstens eine scheibenartige Zwischenelement kann einen ringförmigen Grundkörper aufweisen, von dem sich radiale Abschnitte bzw. Arme erstrecken, welche die in Umfangsrichtung verlaufenden, elastischen Bereiche tragen. Die scheibenförmigen, die elastischen Bereiche bildenden Bauteile können in einfacher Weise als Stanzbauteil hergestellt werden.
Das mit den elastischen Bereichen wirkungsmäßig gekoppelte Eingangsteil und/oder Ausgangsteil kann ringartig ausgebildet sein. Das Ausgangsteil und das Eingangsteil können in vorteilhafter Weise radial verlaufende Bereiche besitzen, die sich in radialer Richtung überschneiden, in Umfangsrichtung jedoch derart versetzt zueinander angeordnet sind, dass Endabschnitte der elastischen Bereiche mit diesen verbunden werden können.
In vorteilhafter weise kann die Drehmomentübertragungseinrichtung als Kupplungsscheibe ausgebildet sein, welche einen Reibbelagträger mit einem ringförmigen Bauteil aufweist, wobei von diesem Bauteil radial nach innen gerichtete Ausleger ausgehen, an denen radial elastische Bereiche befestigt sind. Die Kupplungsscheibe kann weiterhin einen Nabenkörper umfassen, der radial nach außen gerichtete Ausleger trägt bzw. bildet, an denen radial elastische Bereiche befestigt sind.
Eine gemäß der Erfindung ausgestaltete Kupplungsscheibe kann in besonders vorteilhafter Weise zum Ausgleich des Achsversatzes zwischen der Rotationsachse einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine und der Rotationsachse eines am Gehäuse der Brennkraftmaschine verdrehbar gelagerten Rotors einer elektrischen Maschine dienen. Ein entsprechend gelagerter Rotor ist beispielsweise durch die DE 43 11 697 A1 bekannt geworden. Der Nabenkörper der Kupplungsscheibe kann dabei mit einem Ende der Kurbelwelle fest verbunden sein und - A - die Reibbeläge des Reibbeiagträgers können mit einer Kupplung zusammenwirken, die mit dem Rotor der elektrischen Maschine drehfest verbunden ist. Eine derartige Kupplung kann beispielsweise radial innerhalb des Rotors vorgesehen sein bzw. der Rotor kann von einem Gehäuseteil der Kupplung getragen sein.
Weitere Vorteile sowie zweckmäßige funktionelle und bauliche Merkmale einer erfindungsgemäß ausgestalteten Drehmomentübertragungseinrichtung werden in Zusammenhang mit der folgenden Figurenbeschreibung näher erläutert.
Es zeigen:
Figur 1 eine Ansicht einer als Kupplungsscheibe ausgebildeten Drehmomentübertragungseinrichtung;
Figur 2 einen Schnitt gemäß der Linie AA der Figur 1 ;
Figur 3 eine Explosionszeichnung der die Kupplungsscheibe bildenden Bauteile;
Figur 4 eine schematische Darstellung eines eine Reibungskupplung umfassenden Drehmomentübertragungssystems, bei dem die Erfindung in vorteilhafter Weise verwendet werden kann und
Die in den Figuren 1 bis 3 dargestellte Drehmomentübertragungseinrichtung bildet eine Kupplungsscheibe 1 , die in bekannter Weise zur Verwendung mit einer Reibungskupplung gedacht ist. Die Kupplungsscheibe 1 besitzt Reibbeläge 2, die an einem Reibbelagträger 3 befestigt sind. Die Reibbeläge 2 können in bekannter Weise unter Zwischenlegung einer so genannten Belagfederung mit dem Reibbelagträger 3 verbunden sein. Für manche Anwendungszwecke kann es jedoch auch vorteilhaft sein, auf eine derartige Belagfederung zu verzichten, so dass dann die beiden Reibbeläge 2, in axialer Richtung betrachtet, praktisch starr zueinander sind.
Der Reibbelagträger 3 bildet gemeinsam mit zumindest den Reibbelägen 2 das Eingangsteil der Kupplungsscheibe 1. Das Ausgangsteil der Kupplungsscheibe 1 ist gebildet durch einen Nabenkörper 4, der eine Nabe 5 sowie einen sich von dieser aus radial nach außen erstreckenden Flanschbereich 6 besitzt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Nabe 5 mit dem Flanschbereich einstückig ausgebildet. Die Nabe 5 ist zur Aufnahme auf einer Welle gedacht, wobei zur antriebsmäßigen Verbindung die Nabe 5 eine Innenverzahnung aufweisen kann, die mit einer Außenverzahnung der Welle in Eingriff bringbar ist. Der Nabenkörper 4 kann mit einer entsprechenden Welle jedoch auf eine andere Art und Weise drehfest verbunden werden, zum Beispiel mittels einer Schweißverbindung, einer Schraubverbindung oder einer Verbindung mittels Stiften. Für manche Anwendungsfälle kann es zur Drehmomentübertragung auch ausreichen, wenn der Nabenkörper 4 auf die entsprechende Welle aufgepresst und/oder aufgeschrumpft wird.
Die verwendeten Begriffe Eingangsteil und Ausgangsteil haben in Bezug auf die Richtung des mittels der Kupplungsscheibe 1 übertragbaren Kraft- bzw. Drehmomentflusses keinerlei Bedeutung, sie dienen lediglich zur Charakterisierung der entsprechenden Bauteile 3 und 4.
Zwischen dem Eingangsteil 3 und dem Ausgangsteil 4 ist ein hier aus verschiedenen einzelnen Bauteilen 8 bestehendes Zwischenelement 7 vorgesehen.
Wie insbesondere aus Figur 3 zu entnehmen ist, besteht das Zwischenelement 7 hier aus vier axial aufeinander geschichteten platten- bzw. scheibenförmigen Bauteilen 8. Die scheibenförmigen Bauteile 8 sind hier identisch ausgebildet. Die scheibenförmigen Bauteile 8 besitzen zumindest in radialer Richtung elastische bzw. federnde Bereiche 9 und 10, die, wie insbesondere aus Figur 1 erkennbar ist, zumindest annähernd um 90° gegenüber der Rotationsachse 13- der Drehmomentübertragungseinrichtung 1 in Umfangsrichtung versetzt angeordnet sind. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel besitzt jedes scheibenförmige Bauteil 8 jeweils zwei sich diametral gegenüber liegende elastische Bereiche 9 und 10. Die elastischen Bereiche 9 und 10 bilden somit zwei Gruppen, von denen jede wenigstens zwei elastische Bereiche 9 bzw. 10 umfasst. Aus Figur 1 ist auch erkennbar, dass die sich diametral gegenüber liegenden elastischen Bereiche 9 bzw. 10 in Bezug auf die Drehachse 13 symmetrisch angeordnet sind.
Die elastischen Bereiche 9 und 10 bestehen jeweils aus wenigstens einem in Umfangsrichtung weisenden, biegebalkenähnlichen Abschnitt 12 bzw. 13, der zumindest in radialer Richtung Federeigenschaften besitzt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel besitzen die elastischen Bereiche 9 und 10 jeweils sechs solcher biegebalkenähnlichen Abschnitte 11, 12, wobei, wie aus Figur 1 erkennbar ist, der radial äußerste und der radial innerste Abschnitt 11 bzw. 12 etwas breiter in radialer Richtung ausgeführt sind, als die dazwischen liegenden elas- tischen Abschnitte. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel besitzen die elastischen Bereiche 9 und die elastischen Bereiche 10 die gleiche Anzahl von biegebalkenähnlichen Abschnitten 11 bzw. 12, und diese Abschnitte sind auch gleich ausgebildet. Die elastischen Bereiche 9 und 10 können jedoch auch eine unterschiedliche Anzahl von elastischen Abschnitten 11 bzw. 12 besitzen und die Abschnitte 11 können auch eine andere Gestalt aufweisen als die Abschnitte 12. Die scheibenförmigen Bauteile 8 sind vorzugsweise aus Federstahl hergestellt.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die biegebalkenähnlichen Abschnitte 11 und 12 in Umfangsrichtung bogenförmig ausgebildet. Die biegebalkenähnlichen Abschnitte 11 und 12 können jedoch auch eine andere Form aufweisen. So können derartige federnde Abschnitte 11 und 12 in Umfangsrichtung auch zickzackförmig oder wellen- bzw. mäanderförmig verlaufen. Wichtig ist für die Formgebung, dass die gebildeten Bereiche 11 und 12 zumindest eine radiale Elastizität besitzen, welche eine gewisse radiale Verlagerung des Reibbelagträgers 3 gegenüber dem Nabenkörper 4 gewährleistet. Die elastischen Bereiche 9, 10 bzw. die biegebalkenähnlichen Abschnitte 11, 12 ermöglichen auch eine gewisse axiale Verlagerung zwischen dem Eingangsteil 3 und dem Ausgangsteil 4. Die eine radiale Verlagerbarkeit der beiden Bauteile 3 und 4 gewährleistenden, elastischen Bereiche 9 und 10 können in besonders einfacher und kostengünstiger Weise durch Ausstanzen aus einem Blechmaterial hergestellt werden.
Wie aus Figur 1 ersichtlich ist, sind jeweils zwei in Umfangsrichtung benachbarte bzw. aufeinander folgende Bereiche 9 und 10 über Abschnitte 14 miteinander verbunden. Die dem Verbindungsabschnitt 14 in Umfangsrichtung entfernten Bereiche der biegebalkenähnlichen Abschnitte 11 und 12 sind ebenfalls über einen radial verlaufenden Abschnitt 15 bzw. 16 miteinander verbunden.
Die Verbindungsabschnitte 14 bilden radiale Flügel, welche diametral gegenüber liegend angeordnet sind und radial innen in einen gemeinsamen, ringförmigen Grundkörper 17 übergehen.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die radialen Abschnitte 14, der ringförmige Grundkörper 17 und die biegebalkenähnlichen Abschnitte 11 bzw. 12, welche ein Bauteil 8 bilden, einstückig ausgebildet. Die einzelnen Funktionen könnten jedoch auch durch getrennt hergestellte, miteinander verbundene Bauteile übernommen werden. Das ringförmige Eingangsteil bzw. der Reibbelagträger 3 besitzt an seinem Innenumfang zwei radiale Nasen bzw. Ausleger 18. Das Ausgangsteil 4 besitzt an seinem Außenumfang zwei radiale Ausleger bzw. Arme 19. Die radialen Arme 19 gehen von dem Flanschbereich 6 des Nabenkörpers 4 aus. Aus Figur 1 ist ersichtlich, dass sich die Arme 19 und die Ausleger 18 in radialer Richtung überlagern bzw. überschneiden, wobei jeweils ein Ausleger 18 und ein Arm 19 benachbart angeordnet sind. Die beiden Ausleger 18 und die beiden Arme 19 sind in Bezug auf die Rotationsachse 13 diametral gegenüber liegend und symmetrisch ausgebildet.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Endbereiche 15 und 16 der elastischen Bereiche 9, 10 bzw. der biegebalkenähnlichen Abschnitte 11, 12 mit den radialen Armen 19 bzw. den Auslegern 18 fest verbunden. Diese Verbindung erfolgt bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel mittels Nietverbindungen 20, 21. Es sind hier jeweils drei übereinander vorgesehene Nietverbindungen 20 und 21 vorhanden.
Wie aus Figur 2 zu entnehmen ist, sind die radialen Ausleger 18 axial auf der einen Seite des durch die scheibenförmigen Bauteile 8 gebildeten Zwischenelementes 7 und die Arme 19 auf der anderen, axialen Seite dieses Zwischenelementes 7 vorgesehen.
Das in den Figuren 1 bis 3 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt lediglich eine mögliche konstruktive Ausgestaltung der Erfindung. In Abwandlung könnten beispielsweise zumindest einige der elastischen Bereiche 9 und/oder 10 bzw. der biegebalkenähnlichen Abschnitte 11 und/oder 12 einstückig ausgebildet sein mit dem Nabenkörper 4 und/oder dem ringförmigen Bauteil 3. Auch könnten die elastischen Bereiche 9 und/oder 10 bzw. die biegebalkenähnlichen Abschnitte 11 und/oder 12 zumindest teilweise durch separate Bauteile gebildet sein, welche mit den Bauteilen 4 und/oder 3 eine Verbindung aufweisen.
Für manche Anwendungsfälle kann es auch vorteilhaft sein, wenn zumindest bei einigen Bauteilen 8 der innere ringförmige Grundkörper 17 entfällt.
Sofern elastische Bereiche 9 und/oder 10 einteilig zumindest mit dem Eingangsteil 3 und/oder dem Ausgangsteil 4 ausgebildet werden, könnte zumindest ein scheibenförmiges Bauteil 8 bzw. das durch diese gebildete Zwischenelement 7 vollkommen entfallen, da dessen Funktion in das Bauteil 3 und/oder das Bauteil 4 integriert ist. Durch den erfindungsgemäßen Aufbau kann das Eingangsteil 3 gegenüber dem Ausgangsteil 4 in zwei senkrecht zueinander liegende Richtungen verlagert werden und durch Überlagerung der beiden möglichen Bewegungsrichtungen auch in die dazwischen vorhandenen, radialen Richtungen.
Ein weiterer Vorteil eines erfindungsgemäßen Aufbaus liegt darin, dass das Eingangsteil 3 und das Ausgangsteil 4 stets in eine relative, zentrische Position gedrängt bzw. zurückgestellt werden.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung wird ein Ausgleich des evtl. vorhandenen Achsversatzes zwischen den Wellen bzw. drehend gelagerten Bauteilen ermöglicht, welche einerseits drehfest mit dem Eingangsteil 3 und andererseits drehfest mit dem Ausgangsteil 4 verbunden bzw. verbindbar sind.
In Figur 4 ist schematisch ein Anwendungsbeispiel für eine Kupplungsscheibe dargestellt, welche eine erfindungsgemäße, radiale Verlagerungsmöglichkeit zwischen Eingangsteil und Ausgangsteil besitzt.
In Figur 4 ist schematisch die Kurbelwelle 50 einer Brennkraftmaschine dargestellt. An dem einen Getriebe zugewandten Ende 51 der Kurbelwelle 50 ist eine entsprechend der Erfindung ausgestaltete Kupplungsscheibe 52 befestigt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Kupplungsscheibe 52 als Doppelbelagträgerscheibe ausgebildet, welche einen ersten Belagträger 53 und einen zweiten, gegenüber dem ersten zumindest geringfügig axial verlagerbaren, Belagträger 54 aufweist. Die der Kupplungsscheibe 52 zugeordnete Reibungskupplung besitzt bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Anpressplatten 55, 56 sowie zwei Ge- genanpressplatten 57, 58. Axial zwischen den beiden Anpressplatten 55, 56 ist eine Tellerfeder oder ein Hebelelement 59 vorgesehen. Über die Tellerfeder bzw. das Hebelelement 59 kann die Reibungskupplung 60 geöffnet und geschlossen werden. Die Reibungskupplung 60 trägt radial außen einen Rotor 61 einer elektrischen Maschine 62, die als Anlasser-Generator und/oder als Antriebsmotor ausgebildet sein kann. Sofern die elektrische Maschine 62 als Motor betrieben werden kann, ist auch ein Hybridantrieb des Kraftfahrzeuges möglich. Die Kupplung 60 bzw. der Rotor 61 ist nicht auf der Kurbelwelle 50 gelagert, sondern auf einem nicht rotierbaren Bauteil, das vorzugsweise durch das Gehäuse 63 einer Brennkraftmaschine bzw. ein mit diesem fest verbundenen Bauteil gebildet ist. Das hierfür erforderliche Lager 64 ist schematisch dargestellt. In vorteilhafter weise kann auch der Stator 65 am Gehäuse 63 der Brennkraftmaschine befestigt sein. Eine derartige Montage von Rotor 61 und Stator 65 ermöglicht es, einen geringen Spalt zwischen diesen beiden Bauteilen 61 , 65 vorzusehen. Dadurch ist auch die Möglichkeit gegeben, bei der Montage des Stators 65 diesen auf den Rotor 61 genau einzuzentrieren.
Gemäß einer Abwandlung können Rotor 61 und Stator 65 auch getriebeseitig gelagert bzw. montiert werden. Dabei kann die Montage unmittelbar am Getriebegehäuse erfolgen oder aber auch innerhalb der Getriebeglocke, welche mit dem Gehäuse der Brennkraftmaschine verschraubt wird und die Reibungskupplung bzw. Reibungskupplungen aufnimmt.
Aufgrund der vor beschriebenen Montage der Reibungskupplung 60 bzw. des Rotors 61 kann es zu einem geringen Mittenversatz zwischen der Rotationsachse der Kurbelwelle 50 und der Rotationsachse des Rotors 61 kommen. Ein derartiger Mittenversatz würde ohne den erfindungsgemäßen Ausgleich zu unerwünschten Radialkräften einerseits in der Kurbelwellenlagerung und andererseits in der Lagerung 64 führen. Derartige Radialkräfte sind insbesondere beim Anwerfen der Brennkraftmaschine mittels der als Anlasser betriebenen, elektrischen Maschine 62 kritisch, da sich bei Startbeginn der Brennkraftmaschine insbesondere das Endlager der Kurbelwelle 50 noch in Mischreibung befindet, da sich noch kein Ölfilm in der Gleitlagerung gebildet hat. Es wäre daher zu erwarten, dass mit der erhöhten Zahl von Startvorgängen bei Hybridbetrieb ein übermäßig hoher Verschleiß insbesondere des Endlagers der Kurbelwelle auftritt.
Bezuqszeichenliste
Kupplungsscheibe
Reibbeläge
Reibbelagträger
Nabenkörper
Nabe
Flanschbereich
Zwischenelement
Bauteile
Elastische Bereiche
Elastische Bereiche
Biegebalkenähnlicher Abschnitt
Biegebalkenähnlicher Abschnitt
Rotationsachse
Verbindungsabschnitt
Radial verlaufender Abschnitt
Radial verlaufender Abschnitt
Ringförmiger Grundkörper
Ausleger
Arme
Nietverbindung
Nietverbindung
Kurbelwelle
Dem Getriebe zugewandtes Ende der Kurbelwelle
Kupplungsscheibe
Belagträger
Belagträger
Anpressplatte
Anpressplatte
Gegenanpressplatte
Gegenanpressplatte
Hebelelement
Reibungskupplung
Rotor
Elektrische Maschine Gehäuse
Lager
Stator

Claims

Patentansprüche
1. Drehmomentübertragungseinrichtung mit einem Eingangsteil und einem Ausgangsteil, die jeweils mit einer drehbaren Welle verbindbar sind und über wenigstens ein Zwischenelement, das eine radiale Verlagerung der beiden Teile ermöglicht, antriebsmäßig gekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenelement mittels wenigstens zwei, die radiale Verlagerung ermöglichende, radial elastischen Bereichen (9, 10) einerseits mit dem Eingangsteil (3) und andererseits mit dem Ausgangsteil (4) gekoppelt ist.
2. Drehmomentübertragungseinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die elastischen Bereiche (9, 10) zumindest annähernd um 90° zueinander um die Drehachse der Drehmomentübertragungseinrichtung versetzt angeordnet sind.
3. Drehmomentübertragungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elastischen Bereiche (9, 10) zwei Gruppen bilden, wobei jede Gruppe wenigstens zwei elastische Bereiche aufweist, die diametral gegenüber liegend angeordnet sind.
4. Drehmomentübertragungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die diametral gegenüber liegenden Bereiche in Bezug auf die Drehachse (13) der Drehmomentübertragungseinrichtung (1) symmetrisch angeordnet sind.
5. Drehmomentübertragungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die elastischen Bereiche (9, 10) jeweils zumindest durch einen in Umfangsrichtung weisenden, biegebalkenähnlichen Abschnitt (11, 12) gebildet sind.
6. Drehmomentübertragungseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die radial elastischen Bereiche (9, 10) jeweils durch mehrere biegebalkenähnliche Abschnitte (11, 12) gebildet sind.
7. Drehmomentübertragungseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die biegebalkenähnlichen Abschnitte (11, 12) in radialer Richtung benachbart angeordnet sind.
8. Drehmomentübertragungseinrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden der biegebalkenähnlichen Bereiche miteinander verbunden sind.
9. Drehmomentübertragungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die radial elastischen Bereiche (9, 10) einteilig mit dem wenigstens einen Zwischenelement (8) ausgebildet sind.
10. Drehmomentübertragungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenelement (8) scheibenartig ausgebildet ist.
11. Drehmomentübertragungseinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das scheibenartige Zwischenelement (8) zumindest zwei radial gegenüber liegende, radiale Abschnitte (14) besitzt, von denen jeweils in beide Umfangsrichtungen sich elastische Bereiche erstrecken.
12. Drehmomentübertragungseinrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die radialen Abschnitte (14) in einen ringförmigen, diese miteinander verbindenden Grundkörper (17) übergehen.
13. Drehmomentübertragungseinrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere scheibenförmige Zwischenelemente (8) axial aufeinander geschichtet sind.
14. Drehmomentübertragungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Eingangsteil und das Ausgangsteil ringartig ausgebildet sind.
15. Drehmomentübertragungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangs- und das Eingangsteil radial verlaufende Bereiche (18, 19) besitzen, an denen die elastischen Bereiche befestigt sind.
16. Drehmomentübertragungseinrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die radialen Bereiche (18, 19) sich radial überschneiden.
17. Drehmomentübertragungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das eine der durch das Eingangsteil (3) und das Ausgangsteil (4) gebildeten Teile einen Reibbelagträger und das andere dieser Teile einen Nabenkörper (4) einer Kraftfahrzeugkupplungsscheibe bilden.
18. Drehmomentübertragungseinrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibbelagträger ein ringförmiges Bauteil (3) umfasst, von dem aus radial nach innen gerichtete Ausleger (18) ausgehen, an denen die radial elastischen Bereiche (9) befestigt sind.
19. Drehmomentübertragungseinrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Nabenkörper (4) radial nach außen gerichtete Ausleger (19) aufweist, an denen radial elastische Bereiche (9) befestigt sind.
20. Drehmomentübertragungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Kupplungsscheibe bildet mit einem Nabenkörper (4) und einer Belagträgerscheibe (3), die über das wenigstens eine Zwischenelement (8) antriebsmäßig gekoppelt sind, wobei der Nabenkörper (4) fest mit der Abtriebswelle eines Motors verbindbar ist und die vom Belagträger (3) getragenen Reibbeläge (2) mit einer Kupplung zusammenwirken, die mit dem Rotor einer elektrischen Maschine drehfest verbunden ist, wobei der Rotor am Gehäuse des Motors oder am mit dem Motorgehäuse verbindbaren Getriebegehäuse konzentrisch zur Abtriebswelle des Motors gelagert ist.
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