JP7147057B2 - 電気駆動機械用のスリップクラッチ装置 - Google Patents

Description

本発明は、電気駆動機械用のスリップクラッチ装置、そのようなスリップクラッチ装置を有する駆動トレイン、およびそのような駆動トレインを有する自動車に関する。

駆動車両用の最新の電気モータは、周波数変換機によって制御される。モータ上でほぼ正弦波状の電流曲線を得るために、２０ｋＨｚ［２０キロヘルツ］以上の範囲の高いクロック周波数が使用される。高いクロック周波数および短い切り換え時間のため、ハウジングと回転子との間、ハウジングと巻線との間、ならびに巻線とロータとの間のモータの静電容量は、もはや無視することができない。この容量結合は、モータハウジングと回転子またはシャフトとの間に電圧を発生させる。金属転動体を有する軸受を使用する場合、この電圧は、軸受潤滑ギャップにおいて起こる。軸受電圧が潤滑フィルムの破裂放電電圧を超えた場合に、電気破裂放電が起こる。これは、スパーク浸食につながり、軸受の損傷を、さらには故障を起こし得る。最新の自動車の電気駆動、例えばイーアクスルでは、電気モータが、トランスミッションに直接フランジ固定されるか、さらにはトランスミッションハウジングに一体化される。したがって、モータハウジングからトランスミッションハウジングへの電気接続が存在する。電気モータのシャフトがトランスミッションの入力シャフトに直接接続されているので、電気接続もそこに存在し、よって、そこに配置されたトランスミッションおよび軸受、ならびに個々の歯車の噛合部における転がり接触を通して、寄生電流が存在する。そこでは、これらの電流はまた、軸受および歯車の噛合部のスパーク浸食にもつながる。

従来の内燃エンジンによって駆動される車両とは対照的に、電気自動車は、純粋な駆動動作のための開始要素として摩擦クラッチを必要としない。駆動トルクを駆動機械からトランスミッションへと伝達する機能に加えて、この摩擦クラッチはまた、過負荷が生じた場合にクラッチが滑ることにより車輪によって駆動トレインに導入されるショックトルクが制限されるという利点を有する。スリップクラッチはまた、駆動トレインを保護するために、ハイブリッド車両でもしばしば使用される。しかしながら、車輪によって駆動トレインに導入されるショックトルクまたは過負荷トルクはまた、電気自動車にも存在する。したがって、駆動トレイン全体は、駆動トルクを３～４倍上回り得るこうした高い負荷に対して構成しなければならず、または駆動トレインを保護するために、こうした負荷を制限しなければならない。

その後に発行された独国特許出願公開第１０２０１８１１５０８３Ａ１号は、自動車駆動トレイン用の電気絶縁スリップクラッチおよび自動車駆動トレインを開示している。該文書では、とりわけ、内側プレートキャリアおよび外側プレートキャリアを有する多板クラッチをスリップクラッチとして使用することが提案されており、絶縁ディスクが、外歯付き出力プレートキャリアと出力ハブとの間、すなわち、トランスミッション入力シャフト、スリップクラッチへのシャフト接続部に配設される。そのようなスリップクラッチを図１に示す。該図では、多くの標準的な要素を使用することができ、また、狭い設置空間要件を厳守することができるが、構造が複雑であり、したがって、コストがかかる。

そこから進んで、本発明の目的は、先行技術から知られている欠点を少なくとも部分的に解消することである。本発明による特徴は、独立請求項によってもたらされ、そのための有利な実施形態は、従属請求項に示される。特許請求の範囲の特徴は、任意の技術的に賢明な方式で組み合わせることができ、本発明の追加の実施形態を含む以下の詳細な説明および図からの特徴の説明もまた、この目的のために使用することができる。

本発明は、電気駆動機械用のスリップクラッチ装置に関し、少なくとも以下の構成要素、すなわち、
－入力側と、
－出力側であって、入力側とともに、共通回転軸を中心に回転可能である、出力側と、
－入力側と出力側との間の電気破裂を防止するための電気的な絶縁要素と、
－トルクが制限的に伝達されるように入力側および出力側を互いに接続するスリップクラッチであって、トルクが伝達するように接触領域において互いに摩擦して押圧しあう摩擦ディスクおよびそれに対向する摩擦プレートを有し、絶縁要素を構成するスリップクラッチと、を有する。

スリップクラッチ装置は、少なくとも接触領域を越えて半径方向に延在する絶縁領域において、摩擦ディスクおよび／または摩擦プレートが電気絶縁材料から形成され、絶縁領域は、半径方向にトルクを伝達するための支持構造として構成されることを主に特徴とする。

以下、軸方向、半径方向、または円周方向、および対応する用語が、明らかに別様に支持されることなく使用されている場合は、言及されている回転軸を参照する。

本明細書で提案するスリップクラッチ装置は、過負荷保護機能を有する絶縁要素として、例えば自動車における電気モータとトランスミッションハウジングとの間の狭い設置空間に収まることに注目されたい。半径方向において、この設置空間は、通常は近似的に回転子の直径に対応し、例えば２００ｍｍ［２００ミリメートル］未満である。軸方向において、例えば、モータがトランスミッションに直接ねじ止めされている場合は、モータ軸受とシールまたはトランスミッション入力軸受との間で、最大１５ｍｍ［１５ミリメートル］～３０ｍｍを利用することができる。従来の連続接続シャフトの代わりに、スリップクラッチ装置は、電気駆動機械およびトランスミッションを接続することを意図しており、従来の連続接続シャフトは、２つの部分的なシャフト、例えば、互いに接続されている電気駆動機械の駆動シャフトおよびトランスミッションのトランスミッション入力シャフトに分けられる。スリップクラッチ装置は、例えば、その後に発行された独国特許出願公開第１０２０１８１１５０８３Ａ１号に記載されるように使用され得る。

好適な電気駆動機械は、出力シャフトに対して軸方向に平行であるか、（中空シャフトとしての駆動シャフトと）同軸であるか、または横方向に配設され、かつトランスミッションを介してトルクが伝達するように接続される。トランスミッションは、増速トランスミッションであり、例えば、単純なギア段もしくはトランスミッション、または連続可変ベルトトランスミッション、および／または印加トルクの必要に応じた分配のための差動装置である。電気駆動機械は、例えば自動車のリヤアクスルまたはフロントアクスル上で、すなわち、単一の駆動機械（電気自動車）として、さらなる駆動機械、例えば内燃エンジンに加えて追加的な駆動機械として、または内燃エンジンを支持および／もしくは始動するための始動発電機として、および例えば制動エネルギーの回生による機械的エネルギーの電気エネルギーへの変換のために使用することができる。

スリップクラッチ装置は、入力側を備え、これを介して、トルクを入力することができ、好ましくは、逆に、トルクを電気駆動機械の方向にも受けることができる。この入力側は、電気駆動機械に接続することができる。入力側がスリップクラッチの別個のアセンブリの一部であるか、または別個の（コヒーレントに予め組み立てられた）アセンブリである場合は、入力シャフトハブとして構成される。入力シャフトハブは、物理的に、例えばスプラインによって、もしくはボルトリベットによって、および／または圧力嵌合様態で、例えばねじ接続によって、トルク伝達、好ましくはトルク耐性を有するように、電気駆動機械の駆動シャフトに直接的または間接的に接続することができる。代替的な実施形態では、入力側は、スリップクラッチ自体の、例えば摩擦ディスク自体の構成要素である。

スリップクラッチ装置は、出力側をさらに備え、これを介して、トルクを出力することができ、好ましくは、逆に、トルクを電気駆動機械の方向にも受けることができる。この出力側は、トランスミッションシャフトに接続することができる。出力側がスリップクラッチの別個のアセンブリの一部であるか、または別個の（コヒーレントに予め組み立てられた）アセンブリである場合は、出力シャフトハブとして構成される。出力シャフトハブは、物理的に、例えばスプラインによって、もしくはボルトリベットによって、および／または圧力嵌合様態で、例えばねじ接続によって、トルク伝達、好ましくはトルク耐性を有するように、トランスミッションのトランスミッションシャフトに直接的または間接的に接続することができる。代替的な実施形態では、出力側は、スリップクラッチ自体の、例えば摩擦プレート自体の構成要素である。

入力側、例えば入力シャフトハブおよび出力側、例えば出力シャフトハブは、共通回転軸を中心に回転することができ、１ｍｍ未満［１ミリメートル］、好ましくは最大０．７ｍｍ［７００マイクロメートル］の軸オフセットが、許容範囲内である。

スリップクラッチは、トルクが伝達するように入力側および出力側を互いに接続し、最大伝達可能トルクは、最大設定値、例えば、電気駆動機械によって発生することができる（必要な）最大トルクを１０％［１０パーセント］～２５％超に制限される。これは、入力側と出力側との間の接続部がトルク制限されることを意味する。この制限されたトルクの伝達は、例えば、入力側の、すなわち、トルク伝達、好ましくはトルク耐性を有するように入力側に接続された摩擦ディスク、およびそれに対向する出力側、すなわち、トルク伝達、好ましくはトルク耐性を有するように出力側に接続された摩擦プレートによる、ブレーキディスクおよびブレーキブロックを有するブレーキの様態で作成される。摩擦ディスクおよび／または摩擦プレートは、（軸方向）加圧力が、摩擦接続が接触領域によって形成される方式で、摩擦ディスクおよび摩擦プレートの接触領域を互いに対して導くように、軸方向に移動可能であり、好ましくは変位可能である。したがって、摩擦ディスクおよび摩擦プレートは、押圧力が印加されたときに、トルクが伝達するように互いに摩擦して押圧しあう。この押圧力は、少なくとも使用中に、定義された様態で外部からのプレテンショニングによって印加することができる。例えば、押圧力は、張力付加様態でインサートに取り付けられた圧縮スプリングによって発生する。動作中に印加トルクが最大設定点値よりも大きい場合、軸方向に移動可能な摩擦パートナー、すなわち摩擦ディスクおよび／または摩擦プレートが、軸方向ストロークによって印加押圧力に対して持ち上がり、よって、伝達可能なトルクが減少する。したがって、電気駆動機械は、出力側からの最大設定点値を超える過負荷トルクから保護され、トランスミッションは、電気機械からの最大設定点値を超えるショックトルクから保護される。

以下、スリップクラッチが電気的な絶縁要素を備えることが提案され、電気的な絶縁要素によって、入力側と出力側との間の電気破裂放電を防止する。この目的のために、絶縁要素は、それ自体のインピーダンスおよびスリップクラッチの（より良好な）隣接する導電性構成要素間の距離が、予想した電位が電気破裂放電につながらない大きさになるような方式で構成される。自動車の電気駆動で使用される場合、予想される電位は、例えば、２ｋＶ［２，０００ボルト］～８ｋＶ、好ましくは３ｋＶ～６ｋＶである。このことから、約１ｍｍ［１ミリメートル］～４ｍｍ、例えば２ｍｍ～３ｍｍの空気環境における空隙または距離が必要とされる。

本明細書では、摩擦ディスクおよび／またはスリップクラッチの摩擦プレートが、電気絶縁材料、例えばセラミックまたは電気的に非導電性の（例えば、繊維強化）プラスチックで作製された絶縁領域を含むことを提案する。上述した条件を満たすために、絶縁領域は、絶縁材料を通した、および空気を通した電気破裂放電が確実に防止される接触領域を大幅に越える延長部を伴って形成される。同時に、絶縁領域は、接触領域または摩擦ライニングのための支持構造を形成し、摩擦ライニング（のみ）は、好ましくは電気不導体である。絶縁領域は、半径方向にトルクを伝達するための支持構造として構成される。したがって、絶縁領域は、振動および（低い）散逸損失に関して十分に剛性である十分に高いトルクの伝達用に構成される。したがって、例えば、スリップクラッチは、自動車などのモバイルユニットに必要とされるように、トルクを変化させるように構成しなければならないので、振動およびトルク方向の変化を受ける駆動トレインにおいて高い散逸損失を生じ、絶縁領域として使用される従来のゴム接続部は、除外される。この状況では、過負荷またはショックトルクの存在、したがってスリップクラッチの滑りが、稀な動作状態であること、および他の動作状態の場合、可能な限り少ない損失でトルクを伝達することが目的であることに注目されたい。これは、本開示のスリップクラッチ装置および剛性絶縁領域によって達成され得る。

その後に発行された独国特許出願公開第１０２０１８１１５０８３Ａ１号で開示される絶縁ディスクは、円周方向に、または（軸方向）剪断を介してしかトルクを伝達しない。プレートセット内の多数の摩擦ライニングは、しばしば電気絶縁材料から形成されているが、また、単に円周方向に、または（軸方向）剪断を介してトルクを伝達するようにしか構成されていない。加えて、空隙または導電性材料、例えば鋼から形成された２つの隣接するプレート間の距離は、電気破裂放電を防止するには少なすぎる。加えて、摩擦ライニングは、接触領域を形成、すなわち画定し、したがって、接触領域を越えて延在する絶縁領域を形成しない。したがって、その後に発行された引用文書に開示されている従来のプレートセットは、（電気破裂放電に対して十分な）絶縁特性を伴って構成されていない。

本明細書で提案するスリップクラッチ装置の利点は、設置空間をほとんど必要としない、単純な、すなわち安価な構造の可能性である。加えて、長寿命を達成することができ、破裂放電を全体的に防止することができ、すなわち、中間構成要素の場合にいかなる破裂放電も生じない。これはまた、特に、摺動接触、中間構成要素、またはスパーク浸食に対するそのような中間要素の対応する堅牢な構成によって、（関連する）接地の必要性も排除する。

スリップクラッチ装置の有利な実施形態によれば、トルクを伝達するためのスリップクラッチは、摩擦ディスクおよび摩擦プレートのみからなる。

本明細書で提案する実施形態に代替例として、トルクを伝達するための複数の摩擦ディスクおよび／または摩擦プレートが設けられ、各摩擦ディスクおよび／または摩擦プレートは、電気破裂放電を防止するように、上記に記載したように構成される。この実施形態の利点は、（大まかに、摩擦対の数に対応する）多数のトルクを、狭い放射設置空間内に複数の摩擦対を伴うこの摩擦セットを介して、（大まかに）同じ押圧力で伝達することができることである。

一実施形態によれば、トルクを伝達するためのスリップクラッチは、上記に記載したように摩擦ディスクおよび摩擦プレートのみを、すなわち、接触領域の上に単一の（共通の）摩擦対を形成する、単一の摩擦ディスクのみおよび単一の摩擦プレートのみからなる。構造は、特に単純であり、軸方向の設置空間をほとんど必要としない。摩擦ディスクおよび摩擦プレートの好適な（厚い）構成によって、高い押圧力を印加されることができ、それによって、摩擦係合様態で高いトルクを伝達することができる。これは、受動スリップクラッチであるので、押圧力を、例えばクラッチによってギア比を変化させるために、能動的に開口および閉鎖するための摩擦クラッチの押圧力よりもかなり高くなるように構成することができる。

スリップクラッチ装置の有利な実施形態によれば、摩擦ディスクおよび／または摩擦プレートは、全体に電気絶縁材料から形成される。

この実施形態では、電気絶縁材料からの摩擦ディスクまたは摩擦プレートの製造は、例えば射出成形によるプラスチック（例えば、１Ｋ）の場合に、または焼結によるセラミックの場合に、特に単純である。加えて、一方の導電構成要素から他方のスリップクラッチまたはスリップクラッチ装置へのアーク発生のリスクは、機械的要件および結果として生じる構成要素の厚さまたは（半径方向の）膨張により、本質的に除外される。

スリップクラッチ装置の有利な実施形態によれば、摩擦ディスクおよび摩擦プレートを押圧するために、軸方向作動ディスクばねが設けられる。

ディスクばねは、発生させるまたは維持することができる、非常に高い軸方向力のための軸方向空間をほとんど必要としない。加えて、好適な予負荷があれば、ばね特性曲線の勾配が小さくなり、これは、押圧される摩擦ディスクまたは摩擦プレートの軸ストローク中に、力のわずかな増加しかもたらさない。これは、通常動作のために押圧された構成要素、すなわち摩擦係合トルクトランスミッションを、それらのそれぞれの付加限度の近くに構成することができることを意味する。例えば、過負荷トルクが印加された軸ストロークの場合、（力の増加があまり急ではないため）摩擦面の撓みが過度に増加せず、よって、この状態では、過度の曲がりによる摩擦ディスクと摩擦プレートとの線接触によって、トルクの十分な減少および／または研磨研削が防止される。

スリップクラッチ装置の有利な実施形態によれば、摩擦ディスクが、入力シャフトハブとして形成された入力側と一体形成され、および／または摩擦プレートが、出力シャフトハブとして形成された出力側と一体形成される。

この実施形態では、スリップクラッチ装置の構成要素の数は、その後に発行された独国特許出願公開第１０２０１８１１５０８３Ａ１号による実施形態と比較して、大幅に低減されている。全体的に、この構造は、単純化されており、かつより安価である。入力シャフトハブと摩擦ディスクとの、および／または出力シャフトハブと摩擦プレートとの一体成形構成の場合、例えば、摩擦ライニングが別個に形成されることは除外されない。しかしながら、入力シャフトハブまでの摩擦ディスクの、および／または出力シャフトハブまでの摩擦プレートの半径方向の延長部は、一体成形で構成され、すなわち、トルクの半径方向の伝達が、それぞれのシャフトハブまでの一体成形の摩擦ディスクおよび／または一体成形の摩擦プレートによって達成される。入力シャフトハブおよび／または出力シャフトハブは、特に好ましくは（外側または内側）スプラインによって、好ましくは物理的接続部を備える。

スリップクラッチ装置の有利な実施形態によれば、摩擦ディスクまたは摩擦プレートは、トルク耐性を有するように物理的接続部によって軸方向に移動可能であるように、入力側または出力側に接続される。

この実施形態では、摩擦ディスクが軸方向に固定され、摩擦プレートが軸方向に移動可能であり、例えば変位可能であり、または摩擦プレートが軸方向に固定され、摩擦ディスクが軸方向に移動可能であり、例えば変位可能である。軸方向に移動可能な摩擦パートナー、すなわち摩擦ディスクまたは摩擦プレートは、トルク耐性を有するように物理的にそれぞれの側のみにしか接続されない。

一実施形態では、ダンパまたは吸収器または別の要素が、（軸方向に移動可能な）摩擦パートナーとそれぞれのハブ、すなわち入力シャフトハブまたは出力シャフトハブとの間に間置される。その場合、対象の摩擦パートナーは、直接接続のトルク耐性を有するように、それぞれのハブにのみ接続される。関連する摩擦パートナーは、トルクが伝達するように関連するハブに間接的のみにしか接続されない。この場合、対象の側は、スリップクラッチ装置が予め組み立てられたアセンブリを形成する場合であっても、ハブと同一であるように見えない。

一実施形態では、物理的接続部は、スプラインである。一実施形態では、スプラインは、入力シャフトハブまたは出力シャフトハブの補完的なスプラインに挿入されるように構成されており、対象のハブの補完的なスプラインは、駆動シャフトまたはトランスミッション入力シャフトに接続するように構成される。

一実施形態によれば、摩擦ディスクおよび摩擦プレートを押圧するための上記の記載による一実施形態によれば、ディスクばねは、入力側または出力側で軸方向に支持される。この実施形態では、ディスクばねは、スリップクラッチ装置のアセンブリ内で支持され、したがって顧客が組み立てる必要はない。顧客は、例えば、ＯＥＭ［相手先商標製造会社；自動車分野では、これは、ブランド製造業者（通常、エンドコンシューマに知られている）］のフィッタである。

一実施形態では、ディスクばねは、トルク耐性を有するように互いに接続された構成要素の間に、例えば、入力シャフトハブのフランジと（軸方向に移動可能な）摩擦ディスクとの間に、および／または出力シャフトハブのフランジと（軸方向に移動可能な）摩擦プレートとの間に配設される。

さらなる態様によれば、駆動シャフトを有する電気駆動機械と、トランスミッション入力シャフトおよびトランスミッション出力シャフトを有するトランスミッションと、上記の記載による一実施形態によるスリップクラッチ装置と、を有する、駆動トレインを提案し、駆動シャフトは、スリップクラッチによって電気破裂及び過負荷トルクなくトルクが伝達するようにトランスミッション入力シャフトに接続され、よって、変更および／または可変伝達比を伴うトルクを、トランスミッション出力シャフトを介して駆動車輪に伝達することができる。

駆動トレインは、限定された様態で、すなわち所望の最大設定点値までにのみ、少なくとも１つの駆動車輪に対するその駆動シャフトを介して、電気駆動機械および出力によって提供されるトルクを伝達するように構成される。例示的な駆動車輪は、自動車の少なくとも１つの駆動車輪および／または空気調節ポンプなどの補助ユニットである。反対に、例えば、駆動車輪から慣性エネルギーを受けることも可能である。慣性エネルギーは、電気駆動機械の発電機モードにおけるトルク制限された様態でスリップクラッチ装置によって電気エネルギーに変換され、すなわち、例えば自動車の制動エネルギーが、すなわち、駆動車輪からの直接の電力供給のために、または蓄電のために回生される。さらに、好ましい実施形態では、複数の駆動機械が設けられる。その例は、１つまたは複数の電気駆動機械および少なくとも１つの内燃エンジンからなるハイブリッド駆動装置である。

本明細書で提案するスリップクラッチ装置は、制限された範囲でトルクを伝達するために、特に有利である。スリップクラッチ装置は、軸方向にコンパクトであるので、スリップクラッチ側の（従来設けられる）電気駆動機械の回転子のための回転子軸受を省略することができ、よって、回転子シャフトおよびトランスミッション側のトランスミッション入力シャフトには、単一のローラ軸受のみしか使用することを必要としない。そのようなローラベアリングはまた、スリップクラッチ装置もまた電気破裂放電に対する十分な絶縁材であり、よって、単純な、例えば（純粋な）金属のローラ軸受をトランスミッション側で使用することができるので、安価に実装することもできる。

さらなる態様によれば、上記に記載した実施形態による駆動トレインによって駆動することができる、少なくとも１つの駆動車輪を備える自動車を提案する。

今日では、電気自動車は、大きいエネルギー貯蔵部、例えばリチウムベースの電池を有し、よって、利用可能な設置空間が狭い。加えて、今日では、大部分の電気車両は、例えば距離延長具として追加的な内燃エンジンを備えるハイブリッド車両として装備され、よって、設置空間がさらに低減されている。したがって、特に小型のスリップクラッチ装置を使用することが有利である。類似する問題があてはまるモータ付き二輪車両におけるスリップクラッチ装置の使用が類似している。

上記に記載した駆動トレインは、特に小型のスリップクラッチ装置を有する。同時に、製造が安価であり、安価な従来のローラ軸受をトランスミッション側に使用することができる。

上述した発明は、好ましい実施形態を示す関連する図面を参照して関連する技術的背景に基づいて以下に詳細に説明される。本発明は、純粋に概略的な図面によって決して制限されず、一方で、図面は、寸法的に正確ではなく、比率を定義するのに好適ではないことに留意されたい。

プレートセットを有するスリップクラッチ装置を示す。 一体型絶縁素子を有するスリップクラッチ装置を示す。 一体型絶縁要素を有するスリップクラッチ装置のさらなる一実施形態を示す。 スリップクラッチ装置を有する自動車の駆動トレインを示す。

図１は、例えばその後に発行された独国特許出願公開第１０２０１８１１５０８３Ａ１号に記載されるような従来のスリップクラッチ装置２７を断面で示す。この態様では、この従来のフィードバック装置２７をより深く理解するために、本明細書に提供するより詳細な説明を参照する。本明細書で、駆動シャフト１５（破線で示す）は、入力側３を介して、ここではスプラインによって、出力側４を介して、トランスミッション入力シャフト１７（破線で示す）に、本明細書ではまた、スプラインによっても接続され、電気破裂放電に対して絶縁され、また、トルク制限される。回転軸５の周りのトルクは、プレートセット２９によって提供され、複数の内側プレートが、内側プレートケージ３２に回転可能に固定された様態で懸架され、次に、トルク耐性を有するように出力側４に接続されており、また、外側プレートケージ３３にある複数の外側プレートが、回転可能に固定された様態で懸架され、次に、本明細書ではトルク耐性を有するように入力側３に接続される。プレートセット２９のプレートは、所定の押圧力によってパッケージばね３５によって押圧され、本明細書ではディスクばねとして構成される。この目的のために、パッケージばね３５がカバー３４に対して支持され、カバー３４は、軸方向に、かつ回転可能に外側プレートケージ３３に固定される。絶縁を確実にするために、絶縁ディスク２８が出力側４に設けられ、それを介して、内側プレートケージ３２がトルク伝達様態の出力側４に機械的に接続される。この目的のために、示される実施形態では、代替的にリベットが円周方向に設けられ（したがって、本明細書では明らかに視認できない）、内側プレートケージ３２および絶縁ディスク２８または絶縁ディスク２８および出力側４のいずれかを互いに接続している。この場合、トルクは、必然的に絶縁ディスク２８によって伝達され、それに応じて、絶縁ディスク２８の材料を選択しなければならない。しかしながら、トルクは、円周方向に、かつ剪断を介してのみしか、絶縁ディスク２８から隣接する要素（内側プレートケージ３２および出力側４）に伝達されない。さらに、本明細書で示される構造のため、内側プレートケージ３２とカバー３４の間にカバー絶縁材３１が必要である。加えて、駆動シャフト１５とトランスミッション入力シャフト１７との間にシャフト絶縁材３０が設けられる。この実施形態の利点は、本明細書ではとりわけ多数の標準的な要素が使用され、したがって、この従来のスリップクラッチ装置２７を安価に製造することができることである。原則として、プレートの数は任意であり、またはプレートセットの代わりに、例えば両側に摩擦ライニングが配置された加圧プレートおよび摩擦ディスク、およびカウンタプレートを実装することができる。代替的に、摩擦ディスクを伴わずに、加圧ディスクは、摩擦係合トルクトランスミッションのためのカウンタプレートで押圧することができる。

図２では、スリップクラッチ装置１が、概略断面図で示される。本明細書では、（入力側）スプライン２２を伴う入力シャフトハブとして構成された入力側３、および同様に（出力側）スプライン２３を伴って構成された出力側４が、共通の回転軸５の周囲にトルクが制限的に伝達されるように互いに接続され、互いに電気的に絶縁される。図１のように、入力側３および出力側４は、基本的に可逆的であり、すなわち、入力側３をトランスミッション入力シャフト１７に接続することもでき（図１または図４を参照されたい）、また、出力側をトルク耐性を有するように駆動シャフト１５に接続することもできる（図１または図４を参照されたい）。また、ダンパまたは吸収器などのさらなる中間要素を間置することもできる。

図２による、および入力側３および出力側４の（可逆的な）表記による、スリップクラッチ装置１の例示する実施形態では、入力側３は、本明細書では随意に摩擦ディスク８と一体で形成され、接触領域１０において摩擦プレート９と摩擦係合接触し、したがって、スリップクラッチを形成する。摩擦プレート９は、出力側４とは別個に形成され、また、随意に絶縁スプライン１３によって出力側４の出力側スプライン２３に挿入することによって、それに対して軸方向に変位可能であり、したがって、トルク耐性を有するように出力側４に接続される。この実施形態では、摩擦プレート９は、この随意の実施形態では、摩擦プレート９全体を絶縁材料、例えばセラミックで作製することによって絶縁要素６を形成する。

トルクは、摩擦ディスク８を有する接触領域１０を介して、摩擦係合様態で摩擦プレート９に伝達され、このトルクは、半径方向にスプライン１３に向かって指向され、よって、絶縁要素６は、支持構造として構成される。絶縁領域１１は、両方とも半径方向外方および半径方向内方の両方に（本明細書では、回転軸５まで、または半径方向範囲全体にわたって）広がり、また、（随意に）接触領域１０を越えて軸方向範囲全体に広がる。したがって、この実施形態では、図１による実施形態で必要とされるシャフト絶縁材３０を省略することができる。また、図１による実施形態に示すカバー絶縁材３１も省略される。定義された押圧力について、本明細書ではディスクばね１２が設けられ、これは、本明細書では、トルクを摩擦係合様態で伝達することができ、かつ入力側３と出力側４との間の最大設定値に制限するような方式で、（フランジによって）出力側４とスリップクラッチ７上の摩擦プレート９との間で作用する。入力側３が電気駆動機械２またはその駆動シャフト１５（図４を参照されたい）に接続され、出力側がトランスミッション１６のトランスミッション入力シャフト１７に接続された（図４を参照されたい）場合であっても、例えば制動エネルギーを回生するために、トルクを出力側４から入力側３へと反対方向に伝達することもできることに再度注目するべきである。

明確にするために、図３では、図２に示すスリップクラッチ装置１とほぼ同一の実施形態を例示し、これに関して、図２の説明を参照する。本明細書では、図２による実施形態とは対照的に、図３では、別個の摩擦ライニング３６が摩擦ディスク８上に設けられており、それに応じて、摩擦ライニングを追加的または代替的に摩擦プレート９上に設けることができる。摩擦ライニング３６が設けられているか、または設置空間に依存しないことにかかわらず、接触領域１０の所望の押圧力および達成可能なサイズを、摩擦ライニングの材料がトルクを半径方向に伝達するための支持構造を形成することを必要とすることなく、高い摩擦係数を有する摩擦対に設定することができる。代替的に、または（対応して）加えて、表面構造、例えばラフニングまたはコルゲーションを提供して、摩擦ディスクおよび／または摩擦プレートの摩擦係数を高める。

摩擦ライニング３６を設けるか設けないかにかかわらず、この図における絶縁領域１１は、図２による実施形態よりも大幅に小さくなり、よって、高導電性材料、例えば鋼を半径方向に絶縁領域１１内で使用することができる。絶縁領域１１の材料は、物理的、圧力嵌合、および／または材料嵌合様態で、摩擦プレート９の残部に接続される。本明細書では、また、接触領域１０を介して摩擦係合様態で伝達されるトルクは、絶縁領域１１内で、摩擦プレート９のスプライン１３に向かって半径方向に伝達される。

有利な実施形態では、固定リング３７も設けられ、これは、従来の（高導電性）材料または挿入されたシャフト、例えば駆動シャフト１５（図１または図４を参照されたい）が、摩擦プレート９の導電性領域に近づきすぎること、または動作中の熱膨張により摩擦プレート９に近づきすぎることを防止する、絶縁材料から形成される。代替的な実施形態では、出力側４または入力側３への接続部に向かう１つの領域（本明細書では出力側）のみが、例えばスプライン１３のみが、高導電性材料から形成される。

一実施形態では、摩擦ディスク８は、軸方向に移動可能であり、および／または摩擦プレート９は、軸方向に固定される。

図４では、駆動シャフト１５を有する電気駆動機械２を備え、自動車１９内でトルクが制限的に伝達されるように接続されたスリップクラッチ装置１およびトランスミッション１６をさらに備えている、駆動トレイン１４が概略的に示される。駆動トレイン１４は、本明細書では、左側駆動車輪２０および右側駆動車輪２１を駆動するように、したがって本明細書で駆動車輪を形成するように構成される。駆動トレイン１４は、本明細書では、自動車１９において、縦方向軸２５および前方に配設された運転席２４に対して後方に配設される。電気駆動機械２は、本明細書では、（二部品の）トランスミッション出力シャフト１８に軸方向に平行であり、また、縦方向軸２５に垂直にモータ軸２６と整列される。駆動シャフト１５は、スリップクラッチ装置１によってトルクが制限的に伝達されるようにトランスミッション入力シャフト１７に接続され、したがって、電気駆動機械２はまた、トランスミッション１６の構成要素またはスリップクラッチ装置１の下流に接続された駆動トレイン１４から、すなわち増加した静電容量による破裂放電電圧に対して電気的に絶縁される。トランスミッション１６は、本明細書では、（速度）減速歯車３８および（例えばベベル歯車）差動装置３９とともに、単に概略的に示される。したがって、左側駆動車輪２０および右側駆動車輪２１は、トルク要件に従う（例えば、固定）減速比で、電気駆動機械２によって駆動することができ、よって、自動車１９は、縦方向軸２５に沿って（コーナリング時に少なくとも微分的に）一方向に移動することができる。

本明細書で提案されるスリップクラッチ装置は、狭い設置空間要件および一体型の破裂放電絶縁を有する費用効果的な構造を有する。

１ スリップクラッチ装置
２ 電気駆動機械
３ 入力側
４ 出力側
５ 回転軸
６ 絶縁要素
７ スリップクラッチ
８ 摩擦ディスク
９ 摩擦プレート
１０ 接触領域
１１ 絶縁領域
１２ ディスクばね
１３ 摩擦プレートのスプライン
１４ 駆動トレイン
１５ 駆動シャフト
１６ トランスミッション
１７ トランスミッション入力シャフト
１８ トランスミッション出力シャフト
１９ 自動車
２０ 左側駆動車輪
２１ 右側駆動車輪
２２ 入力側スプライン
２３ 出力側スプライン
２４ 運転席
２５ 縦方向軸
２６ モータ軸
２７ 従来のスリップクラッチ装置
２８ 絶縁ディスク
２９ プレートセット
３０ シャフト絶縁材
３１ カバー絶縁材
３２ 内側プレートケージ
３３ 外側プレートケージ
３４ カバー
３５ パッケージばね
３６ 摩擦ライニング
３７ 固定リング
３８ 減速歯車
３９ 差動装置

Claims (8)

1. 電気駆動機械（２）用のスリップクラッチ装置（１）であって、少なくとも以下の構成要素、すなわち、
   －入力側（３）と、
   －出力側（４）であって、前記入力側（３）とともに、共通回転軸（５）を中心に回転可能である、出力側（４）と、
   －前記入力側（３）と前記出力側（４）との間の電気破裂を防止するための電気的な絶縁要素（６）と、
   －トルクが制限的に伝達されるように前記入力側（３）および前記出力側（４）を互いに接続するスリップクラッチ（７）であって、トルクが伝達するように接触領域（１０）において互いに摩擦して押圧しあう摩擦ディスク（８）およびそれに対向する摩擦プレート（９）を有し、前記絶縁要素（６）を構成するスリップクラッチ（７）と、を備え、
   少なくとも前記接触領域（１０）を越えて半径方向に延在する絶縁領域（１１）において、前記摩擦ディスク（８）および／または前記摩擦プレート（９）が電気絶縁材料から形成され、前記絶縁領域（１１）は、前記半径方向にトルクを伝達するための支持構造として構成されることを特徴とする、スリップクラッチ装置（１）。
2. トルクを伝達するための前記スリップクラッチ（７）が、前記摩擦ディスク（８）および前記摩擦プレート（９）のみからなる、請求項１に記載のスリップクラッチ装置（１）。
3. 前記摩擦ディスク（８）および／または前記摩擦プレート（９）が、全体に電気絶縁材料から形成されている、請求項１または２に記載のスリップクラッチ装置（１）。
4. 前記摩擦ディスク（８）および前記摩擦プレート（９）を押圧するために、軸方向作動ディスクばね（１２）が設けられる、請求項１～３のいずれか一項に記載のスリップクラッチ装置（１）。
5. 前記摩擦ディスク（８）が、入力シャフトハブとして形成された前記入力側（３）と一体形成され、および／または前記摩擦プレート（９）が、出力シャフトハブとして形成された前記出力側（４）と一体形成されている、請求項１～４のいずれか一項に記載のスリップクラッチ装置（１）。
6. 前記摩擦ディスク（８）または前記摩擦プレート（９）が、物理的接続部、好ましくはプラグイン噛部（１３）によって、トルク耐性を有するように、前記入力側（３）または前記出力側（４）に軸方向に移動可能に接続されており、前記軸方向作動ディスクばね（１２）が、前記入力側（３）または前記出力側（４）上で軸方向に支持されている、請求項４に記載のスリップクラッチ装置（１）。
7. 駆動シャフト（１５）、トランスミッション入力シャフト（１７）およびトランスミッション出力シャフト（１８）を備えるトランスミッション（１６）、ならびに請求項１～６のいずれか一項に記載のスリップクラッチ装置（１）を備える電気駆動機械（２）を有する駆動トレイン（１４）であって、前記駆動シャフト（１５）は、前記スリップクラッチ（７）によって電気破裂及び過負荷トルクなくトルクが伝達するように前記トランスミッション入力シャフト（１７）に接続され、よって、変更および／または可変伝達比を伴うトルクを、前記トランスミッション出力シャフト（１８）を介して駆動車輪（２０、２１）に伝達することができる、駆動トレイン（１４）。
8. 請求項７に記載の駆動トレイン（１４）によって駆動することができる、少なくとも１つの駆動車輪（２０、２１）を備える、自動車（１９）。

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