WO2018192610A1 - Reibkupplungseinrichtung, hybridmodul und antriebsstrang für ein kraftfahrzeug - Google Patents

Reibkupplungseinrichtung, hybridmodul und antriebsstrang für ein kraftfahrzeug Download PDF

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Karl-Ludwig Kimmig
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    • F16D2300/22—Vibration damping

Definitions

  • Friction clutch device for a
  • the invention relates to a friction clutch device, a hybrid module with the
  • Friction clutch device and a drive train for a motor vehicle having the friction clutch device according to the invention and / or the hybrid module according to the invention.
  • Friction clutch devices in various embodiments are known from the prior art. Usually they are within
  • a respective friction clutch transmits the torque by means of frictional engagement.
  • Conventional friction clutch devices have a spring device, with which a pressure plate of the friction clutch device is axially displaceable, to a
  • Clutch disc with the pressure plate and an opposite counter-pressure plate to apply a contact pressure, and to transmit such a torque by means of a frictional engagement. It works in most
  • a conventional friction clutch device is shown in FIG. It comprises a common axis of rotation 1 arranged a dual mass flywheel 3 and a first separating clutch 4 and a second separating clutch 5, with which a torque from the dual mass flywheel 3 to a first shaft 54 and a second shaft 55 is transferable.
  • Each of the two separating couplings 4, 5 has one
  • the friction discs 10 shown here each comprise a driver plate 1 1, which is mechanically connected to a respective hub element 13, and arranged on both sides of the driver plate 1 1 friction linings 12.
  • the friction linings 12 have in cooperation with the pressure plates 6 and counter pressure plates 7 Steel on a high static friction coefficient, which makes it possible to frictionally enter a torque on the friction linings 12 and their mechanical connections with the driver plates 1 1 in the hub elements 13.
  • the friction linings 12 can by spring segments with the
  • Driver plates 1 1 riveted or glued.
  • the present invention has the object to provide a cost-effective and durable friction clutch device available, which allows a simple configuration a comfortable switching operation in a motor vehicle.
  • Circumferential direction in the context of the present invention always refer to the axis of rotation of the friction clutch device.
  • the invention relates to a friction clutch device for a drive train of a motor vehicle, comprising at least one friction disk package with two
  • Direction of the friction clutch device for the purpose of frictional clamping of the friction disc package are limited displaced, and wherein a respective friction disc has a friction surface for frictional transmission of torque and an edge region for the positive transmission of torque and both the friction surface and the edge region are realized from a material of the friction disc , which has a coefficient of friction ⁇ ⁇ 0,25;
  • Sheet metal disc or drive plate has, on or on the friction linings
  • the material of the friction lining itself forms the entire friction disc, optionally in layers of different mechanical properties.
  • the coefficient of friction mentioned here refers to a static friction between the material of the friction disc and steel as the material of the friction surfaces of
  • Carrier plates nested axially.
  • Friction clutch device the friction plates can move independently of each other axially.
  • the torque is transmitted from each friction disc by means of frictional engagement with the adjacent plate and via positive engagement via the internal or external teeth on the hub member.
  • the edge region of the friction disc can be arranged for the positive transmission of torque with respect to the friction surface region radially inward or radially outward.
  • the edge region has a Gearing on, which with a corresponding complementarily designed
  • Teeth of an inner disk carrier can interact positively.
  • the edge region has a toothing which is designed with a correspondingly complementary design
  • Teeth of an outer disk carrier can interact positively.
  • the friction clutch device can have a plurality of pressure plates and counter-pressure plates, between which a plurality of friction disk packages are arranged in a corresponding manner, wherein not all of the friction disk packages must necessarily have the same number of friction disks.
  • the pressure plates and counter-pressure plates are arranged in series, so that between end-mounted pressure plates or
  • Torque has a plurality of first form elements and the
  • Friction clutch device further comprises a hub member, which second
  • Forming elements which are configured in its cross-sectional shape substantially complementary to the first mold elements, so that by conditioning the first mold elements on the second mold elements torque between the
  • Friction disc and the hub member can be transmitted, wherein the first mold elements and the second mold elements are configured such that the
  • Reibscale relative to the hub member has a rotational play of at least 0, 1 ° and 0.5 ° maximum.
  • Said cross section refers to a cross section transverse to the axis of rotation of the friction coupling device.
  • the second form elements are designed as toothing, such as, for example, as a splined toothing, which has a toothing in the edge area that is designed to be substantially complementary and realizes the first form elements cooperate rotationally, wherein the two friction discs of Reibusionn- packet can be moved axially along the toothing of the hub member and relative to each other.
  • the advantage of this embodiment is, in particular, that when the clutch is actuated, a relative rotational movement of the friction disks of the friction disk package relative to each other is possible, so that the first form elements of the two
  • Friction discs at installation of torque at different times on the second mold elements come to rest and also in a relative rotational movement between them kinetic energy is converted into friction or heat, so that a strong pulse from the first mold elements to the second mold elements is prevented and consequently Rattling noises are reduced.
  • At least one of the friction disks of a friction disk package can be made corrugated.
  • the corrugated friction disc can have a substantially constant thickness as well
  • the friction disc has a shape deviating from a plane.
  • Friction The advantage of this embodiment is that the friction discs in the friction disc package and possibly in combination with other Reibusionn- packages form a spring-series connection, which causes the coupling in the axial direction has an elasticity, the pulse-free operation and Consequently enables smooth operation.
  • the amplitude of a respective shaft should preferably be 1/25 to 1/10 of the thickness of the friction disk.
  • the amplitude of a shaft of a friction disc having a thickness of 2 mm to 2.5 mm is preferably between 0, 1 mm and 0.2 mm.
  • the outer diameter of such a friction disc is preferably between 120 mm and 200 mm.
  • At least one friction disk of the friction disk package can have a
  • the two layers should have at least one typical friction material for forming a friction lining, but the surface of a friction disk facing away from the respective other friction disk of the friction disk packet or its
  • Friction surface area can be formed by a material having a higher coefficient of static friction (with respect to a pair with steel) and the least possible tendency to self-excited friction vibrations as the surface which faces the respective other friction disc of Reibrangen package. Such a configuration is possible because the torque is not frictionally to be transmitted between the friction discs of Reibfusionn package, but positively over a respective edge region of the friction disc.
  • the friction clutch device according to the invention can as
  • Multiple coupling device in particular as a multiple dry clutch device, be formed with a plurality of disconnect couplings.
  • this multiple clutch device also comprises a plurality of pressure plates and counter-pressure plates axially on the friction disk packets.
  • At least one of the separating couplings is as inventive
  • Friction clutch device formed. According to the invention, it should not be ruled out that the
  • Friction clutch device is designed as a wet multi-plate clutch.
  • a hybrid module which has a friction clutch device according to the invention and an electric machine for generating a driving torque with a rotor, wherein the rotor with the pressure plate and the counter-pressure plate, or with the
  • Friction disc package of the friction clutch device is rotatably firmly connected.
  • the friction clutch is mechanically connected to the drive unit and / or with the drive gear, so that the drive unit with the drive gear by means of the friction clutch is releasably mechanically coupled.
  • the powertrain is configured to be one of a power plant, for
  • Example of an energy conversion machine preferably one
  • a consumer is, for example, a drive wheel of a motor vehicle or an electric generator for providing electrical energy.
  • a recording of an inertial energy introduced, for example, by a drive wheel can also be implemented.
  • the drive wheel then forms the drive unit, wherein its inertial energy by means of the friction clutch to an electric generator for recuperation, ie for the electrical storage of the braking energy, in a suitably equipped drive train is transferable.
  • FIG. 2 a hybrid module according to the invention with an inventive
  • FIG. 3 shows an enlarged detail of the hybrid module shown in FIG. 2
  • FIG. 4 shows a friction disk of a first embodiment in plan view
  • Figure 5 a friction disc of a second embodiment in plan view.
  • the conventional friction clutch device shown in FIG. 1 has already been referred to for explaining the prior art.
  • FIGS. 2 and 3 show a hybrid module 50 according to the invention with a friction clutch device 2 according to the invention, FIG. 3 representing an enlarged section of the hybrid module 50 in the region of the friction clutch device 2.
  • the friction clutch device 2 is designed as a multiple clutch device in the embodiment shown here, which comprises a first separating clutch 4 and a second separating clutch 5.
  • Separating couplings 4,5 are as well as the electric machine 51 of the hybrid module and a first shaft 54 and a second shaft 55 to a common
  • Rotation axis 1 arranged.
  • Friction clutch device 2 are registered and the two shafts 54,55 are fed via the first separating clutch 4 and the second separating clutch 5 as well as via the hub elements 13 assigned to the two trend clutches 4, 5.
  • the construction of the friction clutch device 2 can be seen in particular in FIG. It can be seen that the friction clutch device 2 has the two separating clutches 4, 5. Each of the two separating couplings 4, 5 comprises one each
  • Friction disk packages 40 Pressure plate 6 and a counter-pressure plate 7 arranged therebetween Friction disk packages 40.
  • the pressure plates 6 and counter-pressure plates 7 are axially displaceable and rotationally fixedly guided on toothings 31 of respective outer disk carriers 30.
  • the friction disc packages 40 and their respective first friction disc 41 and second friction disc 42 are connected to teeth 21 of
  • Inner disk carriers 20 axially displaceable and rotationally fixed.
  • intermediate pressure plates 8 are arranged between the individual friction disc packages 40, which simultaneously take over the function of pressure plates and counter-pressure plates in the illustrated row arrangement of the active plates and discs.
  • the friction disks 41, 42 have in the embodiment shown here at their respective inner edge region 44 a toothing 45, which engages in the toothing 21 on the inner disk carrier 20.
  • This toothing 45 on the edge region 44 thus forms the first mold elements 46, which cooperate with the second form elements 22 of the toothing 21 of the inner disk carrier 20 designed as a hub element 13 for transmitting torque.
  • the friction discs 41, 42 Radially outside of the toothing 45 at the edge region 44, the friction discs 41, 42 the friction surface area 43, which in the axial direction to rest on a respective pressure plate 6 or counter-pressure plate 7 or on a
  • FIGS. 4 and 5 show different embodiments of the friction disks 10.
  • the embodiment of a friction disk 10 shown in FIG. 4 has already been discussed in order to explain the friction clutch device 2 shown in FIG.
  • FIG. 5 shows an alternative embodiment of a friction disk 10, in which the edge region 44 having the first shaping elements 46 is the radially outer edge. This means that here the friction surface area 43, that of the frictional
  • Torque transmission is used, is arranged radially within the edge region 44.
  • This variant of a friction disk 10 is used when the arrangement of pressure plates 6, intermediate pressure plates 8 and counter-pressure plates 7 with the Arrangement of the friction disk packages 40 is reversed, so that the Reibusionn- packets 40 are arranged on the outer disk carrier 30 and the plates 6, 7,8 are arranged on the inner disk carrier 20.
  • the variants of the friction disk 10 shown in FIGS. 4 and 5 can also be present in a multi-layer structure. These friction plates can be produced, for example, during lining pressing in a mold and optionally subsequently trimmed or cut or punched.
  • Friction discs 41, 42 are used from friction lining material, which are not rotationally coupled to each other. Characterized in that always two friction plates 41, 42 together form a friction disc package 40 and the two friction plates 41, 42 are rotationally movable in a limited angular range relative to each other, they cause a damping at closure of the respective separating clutch 4,5, since both
  • Friction plates 41, 42 bring at different times their first mold elements 46 into engagement with the second mold elements 22. Because of it
  • the friction plates 41, 42 can be designed to be corrugated, so that together they form spring packages that provide an overall axial elasticity of the respective separating clutch 4, 5.
  • the advantage of the friction clutch device according to the invention lies in particular in the relatively small number of components required and accordingly reduced costs, as well as in the prevention of rattling noises and in the realization of a cumulative axial elasticity.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Reibkupplungseinrichtung, ein Hybridmodul mit der Reibkupplungseinrichtung sowie einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, der die erfindungsgemäße Reibkupplungseinrichtung und/oder das erfindungsgemäße Hybridmodul aufweist. Die Reibkupplungseinrichtung (2) umfasst wenigstens ein Reibscheiben-Paket (40) mit zwei Reibscheiben (41,42) sowie an axial gegenüberliegenden Seiten des jeweiligen Reibscheiben-Pakets (40) eine Anpressplatte (6) und eine Gegendruckplatte (7), wobei die Anpressplatte (6) und/oder die Gegendruckplatte (7) in Bezug zueinander in axialer Richtung der Reibkupplungseinrichtung (2) zwecks reibschlüssiger Klemmung des Reibscheiben-Pakets (40) begrenzt verlagerbar sind, und wobei eine jeweilige Reibscheibe (41,42) einen Reibflächenbereich (43) zur reibschlüssigen Übertragung eines Drehmoments sowie einen Randbereich (44) zur formschlüssigen Übertragung eines Drehmoments aufweist und sowohl der Reibflächenbereich (43) als auch der Randbereich (44) aus einem Material der Reibscheibe (41,42) realisiert sind, welches einen Reibungskoeffizienten μ ≥0,25; insbesondere μ ≥0,3, in einer Materialpaarung mit Stahl aufweist. Der Vorteil der erfindungsgemäßen Reibkupplungseinrichtung liegt insbesondere in der relativ geringen Anzahl von benötigten Bauteilen und dementsprechend reduzierten Kosten, sowie in der Vermeidung von Klappergeräuschen und in der Realisierung einer Summenaxialelastizität.

Description

Reibkupplungseinrichtung, Hybridmodul und Antriebsstrang für ein
Kraftfahrzeug
Die Erfindung betrifft eine Reibkupplungseinrichtung, ein Hybridmodul mit der
Reibkupplungseinrichtung sowie einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, der die erfindungsgemäße Reibkupplungseinrichtung und/oder das erfindungsgemäße Hybridmodul aufweist. Aus dem Stand der Technik sind Reibkupplungseinrichtungen in verschiedensten Ausführungsformen bekannt. Üblicherweise werden sie innerhalb von
Antriebssträngen in Kraftfahrzeuge integriert, um einen Kraftschluss zwischen einem Motor und einem Getriebe des Kraftfahrzeugs beim Gangwechsel zu trennen und zu schließen. Eine jeweilige Reibungskupplung überträgt dabei das Drehmoment mittels Reibschluss.
Übliche Reibkupplungseinrichtungen weisen eine Federeinrichtung auf, mit der eine Anpressplatte der Reibkupplungseinrichtung axial verlagerbar ist, um eine
Kupplungsscheibe mit der Anpressplatte und einer dieser gegenüberliegenden Gegendruckplatte mit einem Anpressdruck zu beauftragen, und derart mittels eines Reibschlusses ein Drehmoment zu übertragen. Dabei wirkt in den meisten
Ausgestaltungen die Kraft der Federeinrichtung in Richtung auf die eingerückte Position der Anpressplatte und dient somit zum Schließen der
Reibkupplungseinrichtung.
Eine herkömmliche Reibkupplungseinrichtung ist in Figur 1 dargestellt. Sie umfasst um eine gemeinsame Rotationsachse 1 angeordnet ein Zweimassenschwungrad 3 sowie eine erste Trennkupplung 4 und eine zweite Trennkupplung 5, mit denen ein Drehmoment vom Zweimassenschwungrad 3 auf eine erste Welle 54 und eine zweite Welle 55 übertragbar ist. Jede der beiden Trennkupplungen 4,5 weist eine
Anpressplatte 6 sowie eine Gegendruckplatte 7 auf. Zwischen einer jeweiligen Anpressplatte 6 und Gegendruckplatte 7 befindet sich wenigstens eine Reibscheibe 10, die bei axialer Kraftbeaufschlagung reibschlüssig ein Drehmoment von der Andruckplatte 6 bzw. Gegendruckplatte 7 auf eine ihr zugeordnete Welle 54,55 überträgt. Die hier dargestellten Reibscheiben 10 umfassen jeweils zentral angeordnet ein Mitnehmerblech 1 1 , welches mechanisch mit einem jeweiligen Nabenelement 13 verbunden ist, sowie beidseitig an dem Mitnehmerblech 1 1 angeordnete Reibbeläge 12. Die Reibbeläge 12 weisen in Zusammenwirkung mit dem Anpressplatten 6 bzw. Gegendruckplatten 7 aus Stahl einen hohen Haftreibungskoeffizienten auf, der es ermöglicht, reibschlüssig ein Drehmoment über die Reibbeläge 12 und deren mechanische Verbindungen mit den Mitnehmerblechen 1 1 in die Nabenelemente 13 einzutragen. Die Reibbeläge 12 können dabei durch Federsegmente mit den
Mitnehmerblechen 1 1 verbunden sein, oder aber auch direkt mit den
Mitnehmerblechen 1 1 vernietet oder verklebt sein.
Ersichtlich ist, dass ein gewisser konstruktiver Aufwand zu betreiben ist, um die Reibscheiben bzw. Reibscheiben-Pakete in axialer Richtung mit einer Elastizität auszugestalten, die einen impulsfreien Kupplungsbetrieb ermöglicht. Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine kostengünstige und langlebige Reibkupplungseinrichtung zur Verfügung zu stellen, die in einfacher Ausgestaltung einen komfortablen Schaltbetrieb in einem Kraftfahrzeug ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße Reibkupplungseinrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen dieser Reibkupplungseinrichtung sind in den Unteransprüchen 2 bis 8 angegeben. Ergänzend werden ein Hybridmodul gemäß Anspruch 9 sowie ein Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges nach Anspruch 10 zur Verfügung gestellt. Die Merkmale der Ansprüche können in jeglicher technisch sinnvollen Art und Weise kombiniert werden, wobei hierzu auch die Erläuterungen aus der nachfolgenden Beschreibung sowie Merkmale aus den Figuren hinzugezogen werden können, die ergänzende Ausgestaltungen der Erfindung umfassen. Die Begriffe axial und
Umfangsrichtung beziehen sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung immer auf die Rotationsachse der Reibkupplungseinrichtung. Die Erfindung betrifft eine Reibkupplungseinrichtung für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, umfassend wenigstens ein Reibscheiben-Paket mit zwei
Reibscheiben sowie an axial gegenüberliegenden Seiten des jeweiligen
Reibscheiben-Pakets eine Anpressplatte und eine Gegendruckplatte, wobei die Anpressplatte und/ oder die Gegendruckplatte in Bezug zueinander in axialer
Richtung der Reibkupplungseinrichtung zwecks reibschlüssiger Klemmung des Reibscheiben-Pakets begrenzt verlagerbar sind, und wobei eine jeweilige Reibscheibe einen Reibflächenbereich zur reibschlüssigen Übertragung eines Drehmoments sowie einen Randbereich zur formschlüssigen Übertragung eines Drehmoments aufweist und sowohl der Reibflächenbereich als auch der Randbereich aus einem Material der Reibscheibe realisiert sind, welches einen Reibungskoeffizienten μ ^0,25;
insbesondere μ >0,3, in einer Materialpaarung mit Stahl aufweist.
Das bedeutet, dass eine jeweilige Reibscheibe keine zentral angeordnete
Blechscheibe bzw. Mitnehmerscheibe aufweist, auf oder an der Reibbeläge
angeordnet sind, sondern das Material des Reibbelags selbst bildet die gesamte Reibscheibe aus, gegebenenfalls in Schichten unterschiedlicher mechanischer Eigenschaften.
Der hier genannte Reibungskoeffizient bezieht sich auf eine Haftreibung zwischen dem Material der Reibscheibe und Stahl als Material der Reibflächen von
Anpressplatte und Gegendruckplatte.
Erfindungsgemäß werden somit die Reibscheiben ohne zusätzliche
Verbindungselemente bzw. ohne zusätzliche Belagsfedersegmente und ohne
Trägerbleche axial geschachtelt. Beim Öffnen bzw. Lüften der
Reibkupplungseinrichtung können sich die Reibscheiben unabhängig voneinander axial verschieben. Das Drehmoment wird von jeder Reibscheibe mittels Reibschluss zur anliegende Platte und über formschlüssig über die Innen-oder Außenverzahnung auf das Nabenelement übertragen.
Der Randbereich der Reibscheibe kann zur formschlüssigen Übertragung eines Drehmoments in Bezug zum Reibflächenbereich radial innen oder radial außen angeordnet sein.
Bei der Ausgestaltung mit der radial inneren Anordnung des Randbereichs zur formschlüssigen Übertragung eines Drehmoments weist der Randbereich eine Verzahnung auf, die mit einer entsprechend komplementär ausgestalteten
Verzahnung eines Innenlamellenträgers formschlüssig zusammenwirken kann.
Bei der Ausgestaltung mit der radial äußeren Anordnung des Randbereichs zur formschlüssigen Übertragung eines Drehmoments weist der Randbereich eine Verzahnung auf, die mit einer entsprechend komplementär ausgestalteten
Verzahnung eines Außenlamellenträgers formschlüssig zusammenwirken kann.
Des Weiteren kann die Reibkupplungseinrichtung mehrere Anpressplatten und Gegendruckplatten aufweisen, zwischen denen in entsprechender Weise mehrere Reibscheiben-Pakete angeordnet sind, wobei nicht zwangsweise alle Reibscheiben- Pakete die gleiche Anzahl der Reibscheiben haben müssen.
In dieser Ausgestaltung sind die Anpressplatten und Gegendruckplatten in Reihe angeordnet, sodass zwischen endseitig angeordneten Anpressplatten bzw.
Gegendruckplatten ausgeführte Platten in der Reihen- Anordnung bei der
Kraftübertragung eine Doppelfunktion als Anpressplatten sowie auch als
Gegendruckplatten aufweisen.
In einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Reibkupplungseinrichtung ist vorgesehen, dass der Randbereich zur formschlüssigen Übertragung eines
Drehmoments mehrere erste Formelemente aufweist und die
Reibkupplungseinrichtung weiterhin ein Nabenelement umfasst, welches zweite
Formelemente aufweist, die in ihrer Querschnittsform im Wesentlichen komplementär zu den ersten Formelementen ausgestaltet sind, sodass durch Anlage der ersten Formelemente an den zweiten Formelementen Drehmoment zwischen der
Reibscheibe und dem Nabenelement übertragen werden kann, wobei die ersten Formelemente und die zweiten Formelemente derart ausgestaltet sind, dass die
Reibscheibe in Bezug zum Nabenelement ein rotatorisches Spiel von mindestens 0, 1 ° und maximal 0,5° hat.
Der genannte Querschnitt bezieht sich auf einen Querschnitt quer zur Rotationsachse der Reibkupplungseinrichtung.
Insbesondere sind die zweiten Formelemente als Verzahnung, wie zum Beispiel als eine Keilwellenverzahnung, ausgebildet, die mit einer im Wesentlichen komplementär ausgestalteten, die ersten Formelemente realisierenden Verzahnung im Randbereich rotatorisch zusammenwirken, wobei die beiden Reibscheiben des Reibscheiben- Pakets axial entlang der Verzahnung des Nabenelements und relativ zueinander verschoben werden können.
Der Vorteil dieser Ausgestaltung liegt insbesondere darin, dass bei Betätigung der Kupplung eine Relativ-Rotationsbewegung der Reibscheiben des Reibscheiben- Pakets zueinander möglich ist, so dass die ersten Formelemente der beiden
Reibscheiben bei Anlage eines Drehmoments zu unterschiedlichen Zeitpunkten an den zweiten Formelementen zur Anlage gelangen und zudem bei einer Relativ- Rotationsbewegung zwischen ihnen Bewegungsenergie in Reibung bzw. Wärme umgesetzt wird, so dass ein starker Impuls von den ersten Formelementen auf die zweiten Formelemente verhindert wird und demzufolge Klappergeräusche gemindert werden.
Aufgrund der Verwendung von zwei Reibscheiben in einem Reibscheiben-Paket ergibt sich außerdem der Vorteil, dass insgesamt die von den ersten Formelementen realisierte Summe der Anpressflächen an den zweiten Formelementen größer ist als bei Verwendung lediglich einer Reibscheibe mit einer theoretisch gleich großen Anpressfläche, da sich die Reibscheiben relativ zueinander verdrehen können und derart Fertigungsungenauigkeiten in den Anpressflächen bzw. an den zweiten
Formelementen besser ausgleichen können.
Weiterhin kann zumindest eine der Reibscheiben eines Reibscheiben-Pakets gewellt ausgeführt sein.
Die gewellte Reibscheibe kann eine im Wesentlichen konstante Dicke sowie
wenigstens einen konvexen Bereich aufweisen, der sich in axialer Richtung von einer Erstreckungsebene der Reibscheibe erstreckt.
Derart weist die Reibscheibe eine von einer Ebene abweichende Form auf.
Vorzugsweise sind bis zu sechs derartiger Wellen am Umfang der Reibscheibe ausgeführt. Diese konvexen Bereiche bzw. Wellen sind vorzugsweise sinus-artig ausgeführt und erstrecken sich somit zu beiden axialen Seiten einer jeweiligen
Reibscheibe. Der Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, dass die Reibscheiben im Reibscheiben-Paket sowie gegebenenfalls in Kombination mit weiteren Reibscheiben- Paketen eine Feder-Reihenschaltung ausbilden, die dazu führt, dass die Kupplung in axialer Richtung eine Elastizität aufweist, die eine Impuls-freie Betätigung und somit einen ruckfreien Betrieb ermöglicht. Die Amplitude einer jeweiligen Welle sollte vorzugsweise 1/25 bis 1/10 der Dicke der Reibscheibe betragen. So ist die Amplitude einer Welle einer Reibscheibe mit einer Dicke von 2 mm bis 2,5 mm vorzugsweise zwischen 0, 1 mm und 0,2 mm. Der Außendurchmesser einer derartigen Reibscheibe beträgt vorzugsweise zwischen 120 mm und 200 mm.
Bei axialer Kraftbeaufschlagung ergibt sich durch die Unebenheiten bzw. Wellen im Kontaktbereich der beiden Reibscheiben eine axiale Elastizität, welche aufsummiert über die gesamte Anzahl von Reibscheiben bei Mehrscheibenkupplungen die üblicherweise notwendige Belagsfederung aus Stahlfedersegmenten ersetzt.
Wenigstens eine Reibscheibe des Reibscheiben-Pakets kann dabei einen
Mehrschicht-Aufbau aufweisen, wobei die einzelnen Schichten im Wesentlichen parallel zur Erstreckungsebene bzw. senkrecht zur Rotationsachse der Reibscheibe ausgebildet sind.
Die beiden Schichten sollten wenigstens ein typisches Reibmaterial zur Ausbildung eines Reibbelages aufweisen, wobei jedoch die der jeweils anderen Reibscheibe des Reibscheiben-Pakets abgewandte Oberfläche einer Reibscheibe bzw. deren
Reibflächenbereich durch ein Material mit einem höheren Haftreibungs-Koeffizienten (in Bezug auf eine Paarung mit Stahl) sowie möglichst geringer Neigung zu selbsterregten Reibschwingungen ausgebildet sein kann als die Oberfläche, die der jeweils anderen Reibscheibe des Reibscheiben-Pakets zugewandt ist. Eine solche Ausgestaltung ist möglich, da das Drehmoment nicht zwischen den Reibscheiben des Reibscheiben-Pakets reibschlüssig zu übertragen ist, sondern formschlüssig über einen jeweiligen Randbereich der Reibscheibe.
Die erfindungsgemäße Reibkupplungseinrichtung kann als
Mehrfachkupplungseinrichtung, insbesondere als Mehrfach- Trockenkupplungseinrichtung, mit mehreren Trennkupplungen ausgebildet sein. In entsprechender Weise umfasst diese Mehrfachkupplungseinrichtung auch mehrere Anpressplatten und Gegendruckplatten axial an den Reibscheiben-Paketen.
Wenigstens eine der Trennkupplungen ist als erfindungsgemäße
Reibkupplungseinrichtung ausgebildet. Erfindungsgemäß soll nicht ausgeschlossen werden, dass die
Reibkupplungseinrichtung als eine nasse Lamellenkupplung ausgeführt ist.
Zur Lösung der Aufgabe wird weiterhin ein Hybridmodul zur Verfügung gestellt, welches eine erfindungsgemäße Reibkupplungseinrichtung sowie eine elektrische Maschine zur Erzeugung eines Antriebsdrehmoments mit einem Rotor aufweist, wobei der Rotor mit der Anpressplatte und der Gegendruckplatte, oder mit dem
Reibscheiben-Paket der Reibkupplungseinrichtung rotatorisch fest verbunden ist. Zudem wird ein Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einer Antriebseinheit und einer erfindungsgemäßen Reibkupplungseinrichtung und/ oder mit einem
erfindungsgemäßen Hybridmodul sowie mit einem Antriebs-Getriebe zur Verfügung gestellt, wobei die Reibkupplungseinrichtung mit der Antriebseinheit und/ oder mit dem Antriebs-Getriebe mechanisch verbunden ist, so dass die Antriebseinheit mit dem Antriebs-Getriebe mittels der Reibkupplungseinrichtung lösbar mechanisch koppelbar ist.
Der Antriebsstrang ist dazu eingerichtet, ein von einem Antriebsaggregat, zum
Beispiel einer Energiewandlungsmaschine, bevorzugt einer
Verbrennungskraftmaschine oder einer elektrischen Antriebsmaschine,
bereitgestelltes und über ihre Abtriebswelle abgegebenes Drehmoment für zumindest einen Verbraucher zuschaltbar und abschaltbar zu übertragen. Ein Verbraucher ist zum Beispiel ein Antriebsrad eines Kraftfahrzeugs oder ein elektrischer Generator zum Bereitstellen von elektrischer Energie. Umgekehrt ist auch eine Aufnahme einer von zum Beispiel einem Antriebsrad eingebrachten Trägheitsenergie umsetzbar. Das Antriebsrad bildet dann das Antriebsaggregat, wobei dessen Trägheitsenergie mittels der Reibkupplung auf einen elektrischen Generator zur Rekuperation, also zur elektrischen Speicherung der Bremsenergie, in einem entsprechend eingerichteten Antriebsstrang übertragbar ist. Die oben beschriebene Erfindung wird nachfolgend vor dem betreffenden technischen Hintergrund unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen, welche bevorzugte Ausgestaltungen zeigen, detailliert erläutert. Die Erfindung wird durch die rein schematischen Zeichnungen in keiner Weise beschränkt, wobei anzumerken ist, dass die in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispiele nicht auf die dargestellten Maße eingeschränkt sind. Es ist dargestellt in Figur 1 : eine herkömmliche Reibkupplungseinrichtung in Schnittansicht,
Figur 2: ein erfindungsgemäßes Hybridmodul mit einer erfindungsgemäßen
Reibkupplungseinrichtung in Schnittansicht,
Figur 3: einen vergrößerten Ausschnitt aus dem in Figur 2 dargestellten Hybridmodul, Figur 4: eine Reibscheibe einer ersten Ausführungsform in Draufsicht, und
Figur 5: eine Reibscheibe einer zweiten Ausführungsform in Draufsicht.
Auf die in Figur 1 dargestellte herkömmliche Reibkupplungseinrichtung wurde bereits zur Erläuterung des Standes der Technik Bezug genommen.
Die Figuren 2 und 3 zeigen ein erfindungsgemäßes Hybridmodul 50 mit einer erfindungsgemäßen Reibkupplungseinrichtung 2, wobei Figur 3 einen vergrößerten Ausschnitt des Hybridmoduls 50 im Bereich der Reibkupplungseinrichtung 2 darstellt.
Zunächst soll der allgemeine Aufbau der Reibkupplungseinrichtung 2 sowie des Hybridmoduls 50 anhand Figur 2 erläutert werden.
Die erfindungsgemäße Reibkupplungseinrichtung 2 ist in der hier dargestellten Ausführungsform als Mehrfachkupplungseinrichtung ausgebildet, die eine erste Trennkupplung 4 sowie eine zweite Trennkupplung 5 umfasst. Die beiden
Trennkupplungen 4,5 sind so wie auch die elektrische Maschine 51 des Hybridmoduls und eine erste Welle 54 sowie eine zweite Welle 55 um eine gemeinsame
Rotationsachse 1 angeordnet.
Über das Zweimassenschwungrad 3 kann Drehmoment in die
Reibkupplungseinrichtung 2 eingetragen werden und über die erste Trennkupplung 4 sowie die zweite Trennkupplung 5 sowie über die den beiden Trendkupplungen 4,5 zugeordnete Nabenelementen 13 den beiden Wellen 54,55 zugeleitet werden.
Der Aufbau der Reibkupplungseinrichtung 2 ist insbesondere in Figur 3 ersichtlich. Es ist erkennbar, dass die Reibkupplungseinrichtung 2 die beiden Trennkupplungen 4,5 aufweist. Eine jede der beiden Trennkupplungen 4,5 umfasst jeweils eine
Anpressplatte 6 sowie eine Gegendruckplatte 7 mit dazwischen angeordneten Reibscheiben-Paketen 40. Die Anpressplatten 6 und Gegendruckplatten 7 sind an Verzahnungen 31 von jeweiligen Außenlamellenträgern 30 axial verschieblich und rotatorisch fest geführt. Die Reibscheiben-Pakete 40 bzw. deren jeweilige erste Reibscheibe 41 und zweite Reibscheibe 42 sind an Verzahnungen 21 von
Innenlamellenträgern 20 axial verschieblich und rotatorisch fest geführt. In der in Figur 3 dargestellten Ausführungsform sind zwischen den einzelnen Reibscheiben-Paketen 40 Zwischendruckplatten 8 angeordnet, die in der dargestellten Reihen-Anordnung der wirksamen Platten und Scheiben gleichzeitig die Funktion von Anpressplatten und Gegendruckplatten übernehmen.
Die Reibscheiben 41 ,42 weisen in der hier dargestellten Ausführungsform an ihrem jeweiligen inneren Randbereich 44 eine Verzahnung 45 auf, die in die Verzahnung 21 am Innenlamellenträger 20 eingreift. Diese Verzahnung 45 am Randbereich 44 bildet somit die ersten Formelemente 46 aus, die mit den zweiten Formelementen 22 der Verzahnung 21 des als Nabenelement 13 ausgeführten Innenlamellenträgers 20 zur Übertragung von Drehmoment zusammenwirken.
Radial außerhalb der Verzahnung 45 am Randbereich 44 weisen die Reibscheiben 41 ,42 den Reibflächenbereich 43 auf, der in axialer Richtung zur Anlage an einer jeweiligen Anpressplatte 6 bzw. Gegendruckplatte 7 oder auch an einer
Zwischendruckplatte 8 gelangt, so dass bei Einleitung einer axialen Kraft auf eine jeweilige Platte und demzufolge auf die Reibscheiben 41 ,42 eine reibschlüssige Mitnahme der Reibscheiben 41 , 42 und demzufolge die Übertragung eines
Drehmomentes möglich ist.
In den Figuren 4 und 5 sind unterschiedliche Ausgestaltungen der Reibscheiben 10 dargestellt. Auf die in Figur 4 dargestellte Ausführungsform einer Reibscheibe 10 ist bereits zur Erläuterung der in Figur 3 dargestellten Reibkupplungseinrichtung 2 eingegangen worden.
Figur 5 zeigt eine alternative Ausgestaltung einer Reibscheibe 10, bei der der die ersten Formelemente 46 aufweisende Randbereich 44 der radial äußere Rand ist. Das bedeutet, dass hier der Reibflächenbereich 43, der der reibschlüssigen
Drehmoment-Übertragung dient, radial innerhalb des Randbereiches 44 angeordnet ist. Diese Variante einer Reibscheibe 10 wird eingesetzt, wenn die Anordnung von Anpressplatten 6, Zwischendruckplatten 8 und Gegendruckplatten 7 mit der Anordnung der Reibscheiben-Pakete 40 vertauscht ist, sodass die Reibscheiben- Pakete 40 am Außenlamellenträger 30 angeordnet sind und die Platten 6, 7,8 am Innenlamellenträger 20 angeordnet sind.
Die in den Figuren 4 und 5 dargestellten Varianten der Reibscheibe 10 können dabei auch in einem Mehrschicht-Aufbau vorliegen. Dabei können diese Reibscheiben zum Beispiel beim Belagpressen in einer Form hergestellt werden und gegebenenfalls nachträglich beschnitten oder ausgeschnitten bzw. gestanzt werden.
Mit der erfindungsgemäßen Reibkupplungseinrichtung 2 ist es somit möglich, ein Drehmoment, welches von einer elektrischen Maschine 51 erzeugt wird, über den mit dem Außenlamellenträger 30 rotatorisch fest verbundenen Rotor 53 der elektrischen Maschine 51 , der gegenüber dem Stator 52 der elektrischen Maschine rotatorisch bewegbar ist, über die Trennkupplungen 4,5 den Wellen 54,55 zuzuleiten.
Die Besonderheit der erfindungsgemäßen Reibkupplungseinrichtung 2 liegt darin, dass statt Mitnehmerblechen 1 1 , wie sie in Figur 1 gezeigt sind, lediglich
Reibscheiben 41 ,42 aus Reibbelag-Material verwendet werden, die nicht rotationsfest miteinander gekoppelt sind. Dadurch, dass immer 2 Reibscheiben 41 ,42 zusammen ein Reibscheiben-Paket 40 ausbilden und die beiden Reibscheiben 41 ,42 in einem begrenzten Winkelbereich rotatorisch relativ zueinander beweglich sind, bewirken sie eine Dämpfung bei Schließung der jeweiligen Trennkupplung 4,5, da beide
Reibscheiben 41 ,42 zu unterschiedlichen Zeitpunkten ihre ersten Formelemente 46 in Eingriff mit den zweiten Formelementen 22 bringen. Aufgrund der dabei
durchgeführten Relativ-Rotationsbewegung und der dabei entstehenden Reibung wird Rotationsenergie kurzzeitig in Wärme umgesetzt, sodass es zu einer Verringerung von Impulsen und demzufolge zur Verringerung oder Vermeidung von
Klappergeräuschen kommt.
Die Reibscheiben 41 ,42 können dabei gewellt ausgeführt sein, sodass sie zusammen Feder-Pakete ausbilden, die insgesamt für eine axiale Elastizität der jeweiligen Trennkupplung 4,5 sorgen.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Reibkupplungseinrichtung liegt insbesondere in der relativ geringen Anzahl von benötigten Bauteilen und dementsprechend reduzierten Kosten, sowie in der Vermeidung von Klappergeräuschen und in der Realisierung einer Summenaxialelastizität. Bezuqszeichenliste
1 Rotationsachse
2 Reibkupplungseinrichtung
3 Zweimassenschwungrad
4 erste Trennkupplung
5 zweite Trennkupplung
6 Anpressplatte
7 Gegendruckplatte
8 Zwischendruckplatten
10 Reibscheibe
1 1 Mitnehmerblech
12 Reibbelag
13 Nabenelement
20 Innenlamellenträger
21 Verzahnung am Innenlamellenträger
22 Zweites Formelement
30 Außenlamellenträger
31 Verzahnung am Außenlamellenträger
40 Reibscheiben-Paket
41 Erste Reibscheibe
42 Zweite Reibscheibe
43 Reibflächenbereich
44 Randbereich
45 Verzahnung am Randbereich
46 erstes Formelement
50 Hybridmodul
51 elektrische Maschine
52 Stator
53 Rotor
54 erste Welle
55 zweite Welle

Claims

Patentansprüche
1 . Reibkupplungseinrichtung (2) für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs,
umfassend wenigstens ein Reibscheiben-Paket (40) mit zwei Reibscheiben
(41 ,42) sowie an axial gegenüberliegenden Seiten des jeweiligen Reibscheiben- Pakets (40) eine Anpressplatte (6) und eine Gegendruckplatte (7), wobei die Anpressplatte (6) und/ oder die Gegendruckplatte (7) in Bezug zueinander in axialer Richtung der Reibkupplungseinrichtung (2) zwecks reibschlüssiger Klemmung des Reibscheiben-Pakets (40) begrenzt verlagerbar sind, und wobei eine jeweilige Reibscheibe (41 ,42) einen Reibflächenbereich (43) zur
reibschlüssigen Übertragung eines Drehmoments sowie einen Randbereich (44) zur formschlüssigen Übertragung eines Drehmoments aufweist und sowohl der Reibflächenbereich (43) als auch der Randbereich (44) aus einem Material der Reibscheibe (41 ,42) realisiert sind, welches einen Reibungskoeffizienten μ ^0,25; insbesondere μ >0,3, in einer Materialpaarung mit Stahl aufweist.
2. Reibkupplungseinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Randbereich (44) zur formschlüssigen Übertragung eines Drehmoments in Bezug zum Reibflächenbereich (43)
i) radial innen oder
ii) radial außen
angeordnet ist.
3. Reibkupplungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass die Reibkupplungseinrichtung (2) mehrere Anpressplatten (6) und Gegendruckplatten (7) aufweist, zwischen denen in entsprechender Weise mehrere Reibscheiben-Pakete (40) angeordnet sind.
4. Reibkupplungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Randbereich (44) zur formschlüssigen Übertragung eines Drehmoments mehrere erste Formelemente (46) aufweist und die Reibkupplungseinrichtung weiterhin ein Nabenelement (13) umfasst, welches zweite Formelemente (22) aufweist, die in ihrer Querschnittsform im wesentlichen komplementär zu den ersten Formelementen (46) ausgestaltet sind, sodass durch Anlage der ersten Formelemente (46) an den zweiten Formelementen (22) Drehmoment zwischen der Reibscheibe (41 ,42) und dem Nabenelement (13) übertragen werden kann, wobei die ersten Formelemente (46) und die zweiten Formelemente (22) derart ausgestaltet sind, dass die Reibscheibe (41 ,42) in Bezug zum Nabenelement (13) ein rotatorisches Spiel von mindestens 0, 1 ° und maximal 0,5° hat.
5. Reibkupplungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Reibscheiben (41 ,42) eines
Reibscheiben-Pakets (40) gewellt ausgeführt ist.
6. Reibkupplungseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die gewellte Reibscheibe (41 ,42) eine im Wesentlichen konstante Dicke sowie wenigstens einen konvexen Bereich aufweist, der sich in axialer Richtung von einer Erstreckungsebene der Reibscheibe (41 ,42) erstreckt.
7. Reibkupplungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Reibscheibe (41 ,42) des Reibscheiben- Pakets (40) einen Mehrschicht-Aufbau aufweist, wobei die einzelnen Schichten im Wesentlichen parallel zur Erstreckungsebene bzw. senkrecht zur Rotationsachse der Reibscheibe (41 ,42) ausgebildet sind.
8. Reibkupplungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese als Mehrfachkupplungseinrichtung, insbesondere als Mehrfach- Trockenkupplungseinrichtung, mit mehreren Trennkupplungen (4,5) ausgebildet ist.
9. Hybridmodul (50), umfassend eine Reibkupplungseinrichtung (2) nach einem der Ansprüche 4 bis 8 sowie eine elektrische Maschine (51 ) zur Erzeugung eines Antriebsdrehmoments mit einem Rotor (53), wobei der Rotor (53) mit der Anpressplatte (6) und der Gegendruckplatte (7), oder mit dem Reibscheiben- Paket (40) rotatorisch fest verbunden ist.
10. Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, mit einer Antriebseinheit und einer
Reibkupplungseinrichtung (2) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 und/ oder mit einem Hybridmodul (50) gemäß Anspruch 9, sowie mit einem Antriebs-Getriebe, wobei die Reibkupplungseinrichtung (2) mit der Antriebseinheit und/ oder mit dem Antriebs-Getriebe mechanisch verbunden ist, so dass die Antriebseinheit mit dem Antriebs-Getriebe mittels der Reibkupplungseinrichtung (2) lösbar mechanisch koppelbar ist.
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