WO2021244698A1

WO2021244698A1 - Reibkupplung zur reib- und formschlüssigen übertragung von drehmoment

Info

Publication number: WO2021244698A1
Application number: PCT/DE2021/100403
Authority: WO
Inventors: Pascal Seifermann; Christoph Raber
Original assignee: Schaeffler Technologies AG & Co. KG
Priority date: 2020-06-04
Filing date: 2021-05-04
Publication date: 2021-12-09
Also published as: EP4162169A1; DE102020114798B3; CN115398112A

Abstract

Reibkupplung (1), insbesondere für einen Antriebsstrang (2) eines Kraftfahrzeugs (3), mit einer sich entlang einer axialen Richtung (4) erstreckenden Drehachse (5), umfassend mindestens eine, mit einer Ausgangsseite (6) der Reibkupplung (1) verbundene, Kupplungsscheibe (7) und eine, mit einer Eingangsseite (8) der Reibkupplung (1) verbundene, Gegendruckplatte (9), die entlang der axialen Richtung (4) zur Herstellung einer reibschlüssigen ersten Verbindung (10) zwischen ihnen relativ zueinander verlagerbar sind, wobei die Ausgangsseite (6) eine Nabe (11) umfasst; wobei die Kupplungsscheibe (7) zumindest ein erstes Teil (12) und ein zweites Teil (13) umfasst, die durch ein Schaltmittel (14) entlang der axialen Richtung (4) relativ zueinander verlagerbar sind, wobei das erste Teil (12) die erste Verbindung (10) ausbildet, wobei das zweite Teil (13) über das Schaltmittel (14) mit der Nabe (11) verbunden ist; wobei das zweite Teil (13) durch das Schaltmittel (14) entlang der axialen Richtung (4) relativ zu der Gegendruckplatte (9) verlagerbar ist zur schaltbaren Ausbildung einer formschlüssigen zweiten Verbindung (15) zwischen dem zweiten Teil (13) und der Gegendruckplatte (9).

Description

Reibkupplung zur reib- und formschlüssiqen Übertragung von Drehmoment

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Reibkupplung, insbesondere für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, die eine reib- und formschlüssige Übertragung für hohe Drehmomente erlaubt.

Aus der DE 102018 122385.4 ist eine Lamellenkupplung bekannt, bei der Drehmoment zum einen, wie bei Lamellenkupplungen üblich, reibschlüssig übertragbar, zum anderen aber eine formschlüssige Verbindung zur Übertragung von Drehmoment zuschaltbar ist. Die dort angewendete Lösung ist jedoch lediglich für Lamellenkupplungen anwendbar.

Aus der älteren, nicht vorveröffentlichten DE 102020 104023.7 ist eine Reibkupplung bekannt, bei der ein Drehmoment ebenfalls reibschlüssig und in Abhängigkeit von einem Schub- oder Zugbetrieb auch formschlüssig übertragbar ist. Zur Ausbildung der formschlüssigen Verbindung muss eine Nabe entlang einer Welle verlagert werden. Die Verlagerung der Nabe kann unter Drehmomenteinwirkung durch eine der Verlagerung entgegenwirkende Verschiebereibung jedoch behindert werden.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten Probleme zumindest teilweise zu überwinden und insbesondere eine Reibkupplung anzugeben, bei der sowohl für Lamellenkupplungen als auch für Mehrscheibenkupplungen für hohe Drehmomente eine reib- und formschlüssige Übertragung von Drehmoment möglich ist, wobei die formschlüssige Verbindung sicher herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängig formulierten Ansprüchen angegeben. Die in den abhängig formulierten Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus werden die in den Ansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt werden.

Es wird eine Reibkupplung vorgeschlagen, insbesondere für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs. Die Reibkupplung weist eine sich entlang einer axialen Richtung erstreckende Drehachse auf und umfasst mindestens eine, mit einer Ausgangsseite der Reibkupplung verbundene, Kupplungsscheibe und eine, mit einer Eingangsseite der Reibkupplung verbundene, Gegendruckplatte. Die Gegendruckplatte und die Kupplungsscheibe sind entlang der axialen Richtung zur Herstellung einer zwischen ihnen ausgebildeten reibschlüssigen ersten Verbindung relativ zueinander verlagerbar. Die Ausgangsseite umfasst eine Nabe. Die Kupplungsscheibe umfasst zumindest ein erstes Teil und ein zweites Teil, die durch ein Schaltmittel entlang der axialen Richtung relativ zueinander verlagerbar sind. Das erste Teil bildet die erste Verbindung aus. Das zweite Teil ist über das Schaltmittel mit der Nabe verbunden.

Das zweite Teil ist durch das Schaltmittel entlang der axialen Richtung relativ zu der Gegendruckplatte verlagerbar zur schaltbaren Ausbildung einer formschlüssigen zweiten Verbindung zwischen dem zweiten Teil und der Gegendruckplatte.

Bei der Reibkupplung kann es sich sowohl um eine Ein- oder Mehrscheibenkupplung als auch eine Lamellenkupplung handeln. Im Falle einer Einscheibenkupplung weist die Reibkupplung zur Ausbildung der ersten Verbindung nur die Kupplungsscheibe und die Gegendruckplatte auf. Insbesondere kann eine weitere Gegendruckplatte vorgesehen sein, so dass die Kupplungsscheibe zwischen den Gegendruckplatten zur Ausbildung der ersten Verbindung klemmbar ist. Zumindest eine der Gegendruckplatten ist dabei insbesondere als entlang der axialen Richtung gegenüber der anderen (ortsfest angeordneten) Gegendruckplatte verlagerbare Anpressplatte ausgeführt.

Im Falle einer Mehrscheibenkupplung ist mindestens eine weitere Kupplungsscheibe und mindestens eine z. B. als Zwischenplatte ausgeführte Gegendruckplatte vorgesehen. Im Falle einer Lamellenkupplung ist mindestens eine Außenlamelle und mindestens eine Innenlamelle vorgesehen, die die mindestens eine Gegendruckplatte und die mindestens eine Kupplungsscheibe ersetzen. Zur Herstellung der ersten Verbindung wird die mindestens eine Kupplungsscheibe und die Gegendruckplatte gegeneinander gepresst. Hierzu ist eine übliche Betätigungseinrichtung ausgebildet, die beispielsweise aus einem Drucktopf mit entsprechendem hydraulischen Betätigungszylinder oder aus einer hydraulisch betätigten Hebelfeder bestehen. Eine Betätigung kann auch mechanisch oder elektromotorisch erfolgen.

Ein Drehmoment kann sowohl über die Eingangsseite als auch die Ausgangsseite in die Reibkupplung übertragen werden. Zur Übertragung von Drehmoment über die Reibkupplung wird die Eingangsseite mit der Ausgangsseite zumindest über die erste Verbindung und ggf. zusätzlich über die zweite Verbindung verbunden. Die formschlüssig wirkende zweite Verbindung ermöglicht die Übertragung von hohen Drehmomenten.

Insbesondere kann über die hier vorgeschlagene Reibkupplung ein Drehmoment von mindestens 700 Nm [Newtonmeter], bevorzugt mindestens 800 Nm oder sogar mindestens 900 Nm übertragen werden. Selbstverständlich kann die Reibkupplung auch für geringere Drehmomente verwendet werden.

Insbesondere ist dabei ein Reibradius, der den größten Radius zwischen Drehachse und der ersten Verbindung bezeichnet, von weniger als 180 Millimetern, insbesondere von weniger als 170 Millimeter erforderlich.

Insbesondere sind zur Ausbildung der zweiten Verbindung nur geringe in der axialen Richtung wirkende Kräfte von zwischen 4 und 10 kN [Kilonewton] erforderlich.

Damit kann durch die vorgeschlagene Reibkupplung eine Übertragung von hohen Drehmomenten bei gleichzeitig kompakter Bauform realisiert werden.

Bei der hier vorgeschlagenen Reibkupplung erfolgt die Herstellung der zweiten Verbindung durch die Verlagerung des zweiten Teils gegenüber der Nabe. Dabei ist die Nabe insbesondere ortsfest gegenüber der Umgebung, z. B. ortsfest an einer Welle angeordnet. Damit wird vermieden, dass die Nabe durch Verschiebereibung an einer Verlagerung gehindert wird, so dass, wie bei bekannten Reibkupplungen, die Herstellung der zweiten Verbindung zumindest behindert werden würde. Die Nabe kann aber auch verschiebbar an einer Welle angeordnet sein.

Insbesondere ist das zweite Teil der Kupplungsscheibe nur über zumindest einen Teil des Schaltmittels mit der Nabe verbunden. Weiter ist das zweite Teil gegenüber der Umfangsrichtung formschlüssig mit dem ersten Teil, dabei aber in der axialen Richtung verlagerbar gegenüber dem ersten Teil angeordnet. Über das Schaltmittel ist das zweite Teil auch entlang der axialen Richtung gegenüber der Nabe verlagerbar. Dabei wirken insbesondere ausschließlich Federkräfte der Verlagerung des zweiten Teils in der axialen Richtung entgegen.

Das erste Teil und das zweite Teil sind gegenüber der axialen Richtung insbesondere miteinander verbunden, z. B. formschlüssig, dabei aber verlagerbar miteinander verbunden.

Eine zwischen Nabe und einer Welle auftretende Verschiebereibung muss bei der vorgeschlagenen Reibkupplung insbesondere nicht überwunden werden, da die zweite Verbindung nicht über die Nabe, sondern über das zweite Teil hergestellt wird. Das Auftreten einer gegenüber der axialen Richtung wirkenden Verschiebereibung wird bei der vorgeschlagenen Reibkupplung insbesondere vollständig vermieden (z.

B. wenn die Nabe an der Welle ortsfest angeordnet ist).

Insbesondere stellt das Schaltmittel die zweite Verbindung erst bei Überschreiten eines in einer ersten Umfangsrichtung wirkenden Grenzdrehmomentes her.

Die Reibkupplung überträgt also bei einem in der Umfangsrichtung wirkenden Drehmoment unterhalb des Grenzdrehmomentes das Drehmoment ausschließlich reibschlüssig (ausschließlich über die erste Verbindung) und bei Überschreiten des Grenzdrehmomentes reibschlüssig (über die erste Verbindung) und formschlüssig (zusätzlich über die zweite Verbindung). Wird das (beim Schließen und Öffnen der Reibkupplung bzw. der zweiten Verbindung ggf. unterschiedliche) Grenzdrehmoment wieder unterschritten, löst sich die formschlüssige zweite Verbindung und die Übertragung erfolgt wieder rein reibschlüssig nur über die erste Verbindung. Die das Grenzdrehmoment definierenden Schaltdrehmomente sind insbesondere abhängig von den inneren Federkräften bzw. der inneren Reibung der verwendeten Schaltmittel, z. B. einer Blattfeder bzw. einer Tellerfeder.

Insbesondere wird die formschlüssige zweite Verbindung nur dann hergestellt, wenn die Reibkupplung in einem Zugbetrieb (ein positives Drehmoment wird von der Eingangsseite auf die Ausgangsseite übertragen) betrieben wird. Bei einem Schubbetrieb (ein positives Drehmoment wird von der Ausgangsseite auf die Eingangsseite übertragen) wird die zweite Verbindung insbesondere nicht hergestellt.

Insbesondere umfasst das Schaltmittel zumindest eine Tellerfeder, die sich gegenüber der axialen Richtung einerseits an dem zweiten Teil und andererseits an der Nabe abstützt, wobei die Tellerfeder das Grenzdrehmoment definiert.

Die Tellerfeder erstreckt sich insbesondere ringförmig um die Drehachse. Die Tellerfeder wirkt einer Verlagerung des zweiten Teils entlang der axialen Richtung gegenüber der Nabe entgegen.

Insbesondere ist die Tellerfeder in einem kraftfreien ersten Zustand der Reibkupplung zwischen dem zweiten Teil und der Nabe vorgespannt angeordnet.

Die Tellerfeder ist insbesondere mit einem ausgeprägten Hoch- und Tiefpunkt ausgelegt, so dass sie, bei Überschreiten einer bestimmten in der axialen Richtung wirkenden Kraft, die einem bestimmten an der Reibkupplung anliegenden Drehmoment (dem Grenzdrehmoment) entspricht, einen relativ großen Weg entlang der axialen Richtung zurücklegt. Eine Kennlinie der Tellerfeder mit ausgeprägtem Hoch- und Tiefpunkt erzeugt je nach Kennlinienlänge den gewünschten, relativ großen, Weg zum Schalten der zweiten Verbindung. Damit vor Erreichen des Grenzdrehmoments ein möglichst nur geringer oder sogar kein Weg in der axialen Richtung zurückgelegt werden kann, kann die Tellerfeder, z. B. über Anschläge, vorgespannt angeordnet sein.

Der bei Überschreiten des Grenzdrehmoments bis zur Herstellung der formschlüssigen zweiten Verbindung zurückzulegende große Weg wird dazu genutzt, die zweite Verbindung sicher herzustellen. Sollten sich z. B. die, die zweite Verbindung bildenden Verzahnungen nicht direkt finden, liegt eine in der axialen Richtung wirkende Kraft an, die dafür sorgt, dass eine weitere Relativdrehung gegenüber der Umfangsrichtung erfolgen kann und über eine Anschrägung der Zähne der Verzahnungen die zweite Verbindung sukzessive hergestellt werden kann.

Insbesondere umfasst das Schaltmittel zumindest eine Blattfeder, die sich zumindest entlang einer Umfangsrichtung und entlang der axialen Richtung erstreckt und mit einem ersten Ende an der Nabe und mit einem zweiten Ende an dem zweiten Teil befestigt ist. Insbesondere sind mehrere Blattfedern vorgesehen, die entlang der Umfangsrichtung nebeneinander angeordnet sind.

Insbesondere erstreckt sich die mindestens eine Blattfeder zwischen den beiden Enden einerseits entlang der Umfangsrichtung und andererseits entlang der axialen Richtung, so dass die Blattfeder bei Anliegen eines Drehmoments (im Zugbetrieb der Reibkupplung) eine drehmomentabhängige und in der axialen Richtung wirkende Schaltkraft auf das zweite Teil ausübt. Alternativ zur Blattfeder umfasst das Schaltmittel eine Rampe bzw. eine Rampenvorrichtung oder ein Gewinde, durch die bzw. das ebenfalls eine drehmomentabhängige in der axialen Richtung wirkende Schaltkraft erzeugt werden kann. Die Schaltkraft ermöglicht eine Verlagerung des zweiten Teils gegenüber dem ersten Teil, gegenüber der Nabe und gegenüber der Gegenpressplatte, so dass die zweite Verbindung schaltbar herstellbar und wieder lösbar ist.

In allen Varianten (Blattfeder und Rampe bzw. Gewinde) ermöglicht eine Neigung (der Blattfeder oder der Rampe bzw. des Gewindes) gegenüber der Umfangsrichtung, also ein Verlauf auch in der axialen Richtung, die Erzeugung einer drehmomentabhängigen Kraft in der axialen Richtung, die letztendlich zum Herstellen der formschlüssigen zweiten Verbindung zwischen dem zweiten Teil und der Gegenpressplatte bzw. der Eingangsseite und der Ausgangsseite führt. Eine Rampe bzw. ein Gewinde ist aber insbesondere nicht selbsthaltend. Bei einer selbsthaltenden Ausgestaltung (z. B. Blattfeder) bleibt die formschlüssige zweite Verbindung so lange im Eingriff bis ein Schubmoment entsprechender Größe anliegt. Zur genauen Definition des Grenzdrehmomentes ist bevorzugt die Tellerfeder (oder eine Blattfeder, die gegenüber der Tellerfeder nahezu reibungsfrei arbeitet) ausgebildet, die eine Gegenkraft entgegen der Schaltrichtung auf das zweite Teil aufbringt. Überschreitet die Schaltkraft die Gegenkraft, wird das zweite Teil in der axialen Richtung, in der die Schaltkraft wirkt, verlagert. Da die Schaltkraft drehmomentabhängig ist, kann so das Grenzdrehmoment definiert werden. Sinkt die Schaltkraft, bis sie betragsmäßig kleiner als die Gegenkraft ist, wird das zweite Teil wieder verlagert, so dass die formschlüssige Übertragung von Drehmoment beendet wird.

Insbesondere sind das erste Teil und das zweite Teil über ein Federblech gegenüber einer Umfangsrichtung formschlüssig und entlang der axialen Richtung relativ zueinander verlagerbar miteinander verbunden. Damit kann über die Kupplungsscheibe ein in der Umfangsrichtung wirkendes Drehmoment übertragen werden, wobei die Verlagerung des zweiten Teils gegenüber dem ersten Teil entlang der axialen Richtung ermöglicht ist.

Insbesondere ist die zweite Verbindung über eine erste Verzahnung der Gegendruckplatte und eine zweite Verzahnung des zweiten Teils herstellbar. Insbesondere können die Verzahnungen nach Art eines Freilaufs Zusammenwirken, so dass nur in einer Richtung ein Drehmoment über die Verzahnungen übertragbar ist. Alternativ können die Verzahnungen aber auch so ausgeführt sein, dass in jeder Richtung ein Drehmoment übertragbar ist.

Die Verzahnungen sind, wenn das Grenzdrehmoment nicht überschritten ist, entlang der axialen Richtung voneinander beabstandet angeordnet. Erst wenn das Grenzdrehmoment überschritten ist, geraten die Verzahnungen miteinander in Eingriff und bilden die zweite Verbindung aus. Dabei können die Verzahnungen jeweils an in die axiale Richtung weisenden Oberflächen oder an in die radiale Richtung weisenden Oberflächen ausgebildet sein. Bevorzugt ist die Ausbildung an in die axiale Richtung weisenden Oberflächen, da so ein sukzessiver Aufbau der zweiten Verbindung zumindest einfacher realisierbar ist. Insbesondere stützt sich das zweite Teil in einem kraftfreien ersten Zustand der Reibkupplung über einen ersten Anschlag gegenüber der axialen Richtung an der Nabe ab. Damit kann insbesondere eine Vorspannung der Tellerfeder im kraftfreien ersten Zustand eingestellt werden.

Insbesondere weist die Nabe einen Flansch auf, der sich entlang einer radialen Richtung in das zweite Teil hinein erstreckt, wobei an einer, in die axiale Richtung weisenden ersten Stirnseite des Flansches mindestens eine, das Schaltmittel bildende, Blattfeder und an einer der ersten Stirnseite gegenüberliegenden zweiten Stirnseite eine, das Schaltmittel bildende, Tellerfeder angeordnet ist.

Insbesondere überlappen das erste Teil und das zweite Teil einander gegenüber der axialen Richtung. Bevorzugt ist das zweite Teil gegenüber der axialen Richtung zwischen der Gegenpressplatte und der ersten Verzahnung auf der einen Seite und dem Federblech auf der anderen Seite angeordnet.

Insbesondere weist das zweite Teil einen ringförmigen Flohlraum auf, in den sich der Flansch der Nabe hinein erstreckt. Der Flohlraum wird gegenüber der axialen Richtung durch eine erste Stirnwand und eine zweite Stirnwand begrenzt. Zwischen der ersten Stirnwand und dem Flansch der Nabe ist die Tellerfeder angeordnet. Zwischen dem Flansch der Nabe und der zweiten Stirnwand ist die mindestens eine Blattfeder angeordnet. Das erste Ende der Blattfeder ist an der ersten Stirnseite des Flansches und das zweite Ende der Blattfeder an der zweiten Stirnwand des Flohlraums befestigt.

An der zweiten Stirnwand oder an einer Außenumfangsfläche, in jedem Fall außerhalb des Flohlraums, ist die zweite Verzahnung ausgebildet, die mit der ersten Verzahnung der Gegenpressplatte zusammenwirkt.

Bei der vorgeschlagenen Reibkupplung ist das zweite Teil insbesondere durch mindestens eine (vorgewellte) Blattfeder mit der Nabe verbunden. Durch den Anstellwinkel der Blattfeder entsteht bei einer Drehmomentbelastung eine in der axialen Richtung wirkende Kraft, welche das zweite Teil und dessen zweite Verzahnung in Eingriff mit der Gegendruckplatte und der ersten Verzahnung bewegen kann. Dem entgegen wirken insbesondere eine Tellerfeder und ein Federblech, wobei das Federblech für die Drehmomentübertragung zwischen Reibbelag bzw. dem ersten Teil und dem zweiten Teil verantwortlich ist. Das Federblech ist insbesondere gegenüber der axialen Richtung weich (also leicht verformbar) ausgeführt, hat eine geringe Federkonstante und lässt damit eine Verlagerung des zweiten Teils entlang der axialen Richtung ohne große Gegenkraft zu. Die Tellerfeder ist mit einem ausgeprägten Floch- und Tiefpunkt so ausgelegt, dass sie, bei einer bestimmten Axialkraft, welche einem bestimmten Drehmoment (dem Grenzdrehmoment) entspricht, einen relativ großen Weg entlang der axialen Richtung zurücklegt. Damit vor Erreichen des Grenzdrehmoments kein Weg zurückgelegt werden kann, wird die Tellerfeder mithilfe mindestens eines Anschlags insbesondere vorgespannt.

Im Zugbetrieb arbeitet die Reibkupplung insbesondere bis zu dem definierten (und durch die Auswahl der Tellerfeder vorbestimmbaren) Grenzdrehmoment über die erste Verbindung (also über Reibschluss), bis die zweite Verbindung (also der Formschluss) dazugeschaltet wird, der die Drehmomentkapazität erheblich erhöht. Dieses Zuschalten der zweiten Verbindung erfolgt insbesondere ausschließlich durch Drehmoment aus einem Antriebsstrang (also nicht über eine gesonderte Betätigungseinrichtung). Alle Reibverluste im Umschaltmechanismus stellen nur minimale Verluste der Antriebsleistung für die kurze Zeit des Zuschaltens dar. Insbesondere realisiert die Reibkupplung die beschriebene Funktion (also das Zuschalten der zweiten Verbindung) nur in einer Drehmomentrichtung (Zugbetrieb), da sich die zusätzlich erzeugte Axialkraft in der anderen Drehmomentrichtung (Schubbetrieb) über den Anschlag abstützt bzw. eine Verlagerung des zweiten Teils entlang der axialen Richtung weg von der Gegenpressplatte bzw. von der ersten Verzahnung bewirkt. Somit wird im Schubbetrieb insbesondere nur über die erste Verbindung ein Drehmoment übertragen.

Es wird weiter eine Reibkupplungsanordnung vorgeschlagen, zumindest umfassend die beschrieben Reibkupplung sowie eine Welle, die sich entlang der axialen Richtung erstreckt, wobei die Nabe der Reibkupplung gegenüber der axialen Richtung insbesondere ortsfest an der Welle angeordnet ist. Die Nabe kann insbesondere auch verschiebbar an der Welle angeordnet sein. Die vorgeschlagene Reibkupplung kann insbesondere zur schaltbaren Verbindung einer Antriebseinheit mit einem Getriebe oder zur schaltbaren Verbindung von mehreren Antriebseinheiten (z. B. Verbrennungskraftmaschine, elektrische Maschinen, Generatoren, etc.) eingesetzt werden.

In einer Konfiguration, bei welcher die Reibkupplung mit einer Antriebswelle einer Antriebseinheit lösbar verbunden ist, wird diese Reibkupplung auch als K0 [Kupplung-Null] bezeichnet. In einer Konfiguration, bei welcher die Reibkupplung mit einer Getriebewelle lösbar verbunden ist, wird diese Reibkupplung auch als K1 [Kupplung-Eins] bezeichnet.

Es wird also ein Antriebsstrang vorgeschlagen, zumindest umfassend eine Antriebseinheit und die beschriebene Reibkupplung. Hierbei wird die Reibkupplung insbesondere als Trennkupplung (oder K0-Kupplung eingesetzt).

Die für die Reibkupplung offenbarten Details und Vorteile lassen sich auf den Antriebsstrang und die Reibkupplungsanordnung übertragen und anwenden und umgekehrt.

Die Verwendung unbestimmter Artikel („ein“, „eine“, „einer“ und „eines“), insbesondere in den Patentansprüchen und der diese wiedergebenden Beschreibung, ist als solche und nicht als Zahlwort zu verstehen. Entsprechend damit eingeführte Begriffe bzw. Komponenten sind somit so zu verstehen, dass diese mindestens einmal vorhanden sind und insbesondere aber auch mehrfach vorhanden sein können.

Vorsorglich sei angemerkt, dass die hier verwendeten Zahlwörter („erste“, „zweite“, ...) vorrangig (nur) zur Unterscheidung von mehreren gleichartigen Gegenständen, Größen oder Prozessen dienen, also insbesondere keine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge dieser Gegenstände, Größen oder Prozesse zueinander zwingend vorgeben. Sollte eine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge erforderlich sein, ist dies hier explizit angegeben oder es ergibt sich offensichtlich für den Fachmann beim Studium der konkret beschriebenen Ausgestaltung. Soweit ein Bauteil mehrfach Vorkommen kann („mindestens ein“), kann die Beschreibung zu einem dieser Bauteile für alle oder ein Teil der Mehrzahl dieser Bauteile gleichermaßen gelten, dies ist aber nicht zwingend.

Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der beiliegenden Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die angeführten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung zu kombinieren. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Es zeigen:

Fig. 1 : ein erstes Beispiel eines Kraftfahrzeugs mit einer Reibkupplung;

Fig. 2: ein zweites Beispiel eines Kraftfahrzeugs mit einer Reibkupplung;

Fig. 3: eine Reibkupplung in einem ersten Zustand in perspektivischer Ansicht;

Fig. 4: die Reibkupplung nach Fig. 3 nach Überschreiten eines

Grenzdrehmoments in perspektivischer Ansicht;

Fig. 5: die Reibkupplung nach Fig. 3 in perspektivischer Ansicht im Schnitt;

Fig. 6: ein Diagramm mit einer Kennlinie der Tellerfeder der Reibkupplung nach

Fig. 3 bis 5;

Fig. 7: die Reibkupplung nach Fig. 4 in perspektivischer Ansicht im Schnitt; und

Fig. 8: ein Diagramm mit einer Kennlinie der Tellerfeder der Reibkupplung nach

Fig. 3 bis 5 und 7.

Fig. 1 zeigt ein erstes Beispiel eines Kraftfahrzeugs 3 mit einer Reibkupplung 1 und einem Antriebsstrang 2. Dieser umfasst eine Antriebseinheit 34, hier eine Verbrennungskraftmaschine, eine Reibkupplung 1, ein Getriebe 35 und mindestens ein angetriebenes Rad 36. Ein Drehmoment kann so von der Antriebseinheit 34 erzeugt und über die Reibkupplung 1 und das Getriebe 35 auf das mindestens eine angetriebene Rad 36 übertragen werden. Die Reibkupplung 1 ist Bestandteil einer Reibungskupplungsanordnung 45, bei der die Nabe 11 der Reibkupplung 1 gegenüber der axialen Richtung 4 ortsfest an einer Welle 46 angeordnet sein kann. Die Eingangsseite 8 ist drehfest mit der Antriebseinheit 34, die Ausgangsseite 6 drehfest mit dem Getriebe 35 verbunden.

Fig. 2 zeigt ein zweites Beispiel eines Kraftfahrzeugs 3 mit einer Reibkupplung 1 und einem Antriebsstrang 2. Die als Verbrennungskraftmaschine ausgebildete Antriebseinheit 34 ist mit einem Hybridmodul 37 verbunden, das neben der Reibkupplung 1 auch einen Elektroantrieb 38 umfasst. Das Hybridmodul 37 ist dabei mit einem Getriebe 35 und das Getriebe 35 mit mindestens einem angetriebenen Rad 36 verbunden. Der Elektroantrieb 38 ist dauerhaft mit dem Getriebe 35 gekoppelt. Die Antriebseinheit 34 kann über die Reibkupplung 1 an- und abgekoppelt werden.

Fig. 3 zeigt eine Reibkupplung 1 in einem ersten Zustand 39 in perspektivischer Ansicht. Fig. 4 zeigt die Reibkupplung 1 nach Fig. 3 nach Überschreiten eines Grenzdrehmoments 17 in perspektivischer Ansicht. Fig. 5 zeigt die Reibkupplung 1 nach Fig. 3 in perspektivischer Ansicht im Schnitt. Fig. 6 zeigt ein Diagramm mit einer Kennlinie 40 der Tellerfeder 18 der Reibkupplung 1 nach Fig. 3 bis 5. Fig. 7 zeigt die Reibkupplung 1 nach Fig. 4 in perspektivischer Ansicht im Schnitt. Fig. 8 zeigt ein Diagramm mit einer Kennlinie 40 der Tellerfeder 18 der Reibkupplung 1 nach Fig. 3 bis 5 und 7. Die Fig. 3 bis 8 werden im Folgenden gemeinsam beschrieben. Auf die Ausführungen zu Fig. 1 und 2 wird verwiesen.

In den Diagrammen ist auf der vertikalen Achse die Kraft 41 und auf der horizontalen Achse der Weg 42 aufgetragen. In den Diagrammen ist jeweils die Kennlinie 40 der Tellerfeder 18 dargestellt. Die Tellerfeder 18 ist vorgespannt angeordnet, so dass zunächst eine große Kraft 41, das Grenzdrehmoment 17, zur Überwindung eines geringen Wegs 42 erforderlich ist (siehe Fig. 6). Wird das Grenzdrehmoment 17 überschritten ist nur noch eine geringe Kraft 41 zur Überwindung eines großen Wegs 42 bis zum Herstellen der zweiten Verbindung 15 erforderlich (siehe Fig. 8). In den Diagrammen zeigt die erste Kurve 43 jeweils die in der axialen Richtung 4 wirkende und aus dem anliegenden Drehmoment resultierende Kraft 41. Die zweite Kurve 44 zeigt die durch das Federblech 23 reduzierte, in der axialen Richtung 4 tatsächlich wirkende Kraft 41.

Die Reibkupplung 1 weist eine sich entlang einer axialen Richtung 4 erstreckende Drehachse 5 auf und umfasst eine, mit einer Ausgangsseite 6 der Reibkupplung 1 verbundene, Kupplungsscheibe 7 und eine, mit einer Eingangsseite 8 der Reibkupplung 1 verbundene, Gegendruckplatte 9. Die Gegendruckplatte 9 und die Kupplungsscheibe 7 sind entlang der axialen Richtung 4 zur Herstellung einer zwischen ihnen ausgebildeten reibschlüssigen ersten Verbindung 10 relativ zueinander verlagerbar. Die Ausgangsseite 6 umfasst eine Nabe 11. Die Kupplungsscheibe 7 umfasst ein erstes Teil 12 und ein zweites Teil 13, die durch ein Schaltmittel 14 entlang der axialen Richtung 4 relativ zueinander verlagerbar sind.

Das erste Teil 12 bildet die erste Verbindung 10 aus. Das zweite Teil 13 ist über das Schaltmittel 14 mit der Nabe 11 verbunden. Das zweite Teil 13 ist durch das Schaltmittel 14 entlang der axialen Richtung 4 relativ zu der Gegendruckplatte 9 verlagerbar zur schaltbaren Ausbildung einer formschlüssigen zweiten Verbindung 15 zwischen dem zweiten Teil 13 und der Gegendruckplatte 9.

Zur Herstellung der ersten Verbindung 10 werden die Kupplungsscheibe 7 und die Gegendruckplatte 9 gegeneinander gepresst. Hierzu ist eine übliche Betätigungseinrichtung (nicht dargestellt) ausgebildet, die beispielsweise aus einem Drucktopf mit entsprechendem hydraulischen Betätigungszylinder oder aus einer hydraulisch betätigten Hebelfeder bestehen. Eine Betätigung kann auch mechanisch oder elektromotorisch erfolgen.

Ein Drehmoment kann sowohl über die Eingangsseite 8 als auch die Ausgangsseite 6 in die Reibkupplung 1 übertragen werden. Zur Übertragung von Drehmoment über die Reibkupplung 1 wird die Eingangsseite 8 mit der Ausgangsseite 6 zumindest über die erste Verbindung 10 und ggf. zusätzlich über die zweite Verbindung 15 verbunden.

Bei der hier vorgeschlagenen Reibkupplung 1 erfolgt die Herstellung der zweiten Verbindung 15 durch die Verlagerung des zweiten Teils 13 gegenüber der Nabe 11. Dabei kann die Nabe 11 ortsfest gegenüber der Umgebung, z. B. ortsfest an einer Welle 46 (siehe Fig. 1) angeordnet sein.

Das zweite Teil 13 der Kupplungsscheibe 7 ist nur über einen Teil des Schaltmittels 14, die Blattfedern 19, mit der Nabe 11 verbunden. Weiter ist das zweite Teil 13 gegenüber der Umfangsrichtung 20 formschlüssig mit dem ersten Teil 12, dabei aber in der axialen Richtung 4 verlagerbar gegenüber dem ersten Teil 12 angeordnet. Über das Schaltmittel 14 ist das zweite Teil 13 auch entlang der axialen Richtung 4 gegenüber der Nabe 11 verlagerbar. Dabei wirken ausschließlich Federkräfte der Verlagerung des zweiten Teils 13 in der axialen Richtung 4 entgegen.

Das Schaltmittel 14 stellt die zweite Verbindung 15 erst bei Überschreiten eines in einer ersten Umfangsrichtung 16 wirkenden Grenzdrehmomentes 17 her.

Die Reibkupplung 1 überträgt also bei einem in der Umfangsrichtung 20 wirkenden Drehmoment unterhalb des Grenzdrehmomentes 17 das Drehmoment ausschließlich reibschlüssig (ausschließlich über die erste Verbindung 10, z. B. gemäß Fig. 3 und 5) und bei Überschreiten des Grenzdrehmomentes 17 reibschlüssig (über die erste Verbindung 10) und formschlüssig (zusätzlich über die zweite Verbindung 15, z. B. gemäß Fig. 4 und 7). Wird das Grenzdrehmoment 17 wieder unterschritten, löst sich die formschlüssige zweite Verbindung 15 und die Übertragung erfolgt wieder rein reibschlüssig nur über die erste Verbindung 10.

Die formschlüssige zweite Verbindung 15 wird nur dann hergestellt, wenn die Reibkupplung 1 in einem Zugbetrieb (ein positives Drehmoment wird von der Eingangsseite 8 auf die Ausgangsseite 6 übertragen) betrieben wird. Bei einem Schubbetrieb (ein positives Drehmoment wird von der Ausgangsseite 6 auf die Eingangsseite 8 übertragen) wird die zweite Verbindung 15 nicht hergestellt.

Das Schaltmittel 14 umfasst eine Tellerfeder 18, die sich gegenüber der axialen Richtung 4 einerseits an dem zweiten Teil 13 (hier an der ersten Stirnwand 32 des zweiten Teils 13) und andererseits an der Nabe 11 abstützt, wobei die Tellerfeder 18 das Grenzdrehmoment 17 definiert. Die Tellerfeder 18 erstreckt sich ringförmig um die Drehachse 5. Die Tellerfeder 18 wirkt einer Verlagerung des zweiten Teils 13 entlang der axialen Richtung 4 gegenüber der Nabe 11 entgegen.

Die Tellerfeder 18 ist in einem kraftfreien ersten Zustand 39 der Reibkupplung 1 (z. B. Fig. 3 und 5) zwischen dem zweiten Teil 13 und der Nabe 11 vorgespannt angeordnet.

Die Tellerfeder 18 ist mit einem ausgeprägten Hoch- und Tiefpunkt ausgelegt, so dass sie, bei Überschreiten einer bestimmten in der axialen Richtung 4 wirkenden Kraft 41 , die einem bestimmten an der Reibkupplung 1 anliegenden Drehmoment (dem Grenzdrehmoment 17) entspricht, einen relativ großen Weg 42 entlang der axialen Richtung 4 (siehe Diagramm in Fig. 8) zurücklegt. Eine Kennlinie 40 der Tellerfeder 18 mit ausgeprägtem Hoch- und Tiefpunkt erzeugt je nach Kennlinienlänge den gewünschten, relativ großen, Weg 42 zum Schalten der zweiten Verbindung 15. Damit vor Erreichen des Grenzdrehmoments 17 ein möglichst nur geringer oder sogar kein Weg 42 in der axialen Richtung 4 zurückgelegt werden kann (siehe Fig. 6), kann die Tellerfeder 18, z. B. über Anschläge, vorgespannt angeordnet sein.

Der bei Überschreiten des Grenzdrehmoments 17 bis zur Herstellung der formschlüssigen zweiten Verbindung 15 zurückzulegende große Weg 42 wird dazu genutzt, die zweite Verbindung 15 sicher herzustellen. Sollten sich z. B. die, die zweite Verbindung 15 bildenden Verzahnungen 24, 25 nicht direkt finden, liegt eine in der axialen Richtung 4 wirkende Kraft 41 an, die dafür sorgt, dass eine weitere Relativdrehung gegenüber der Umfangsrichtung 20 (z. B. hervorgerufen durch das nicht zu übertragende Drehmoment) erfolgen kann und über eine Anschrägung der Zähne der Verzahnungen 24, 25 (siehe Fig. 5) die zweite Verbindung 15 sukzessive hergestellt werden kann.

Das Schaltmittel 14 umfasst Blattfedern 19, die sich entlang einer Umfangsrichtung 20 und entlang der axialen Richtung 4 erstrecken und mit einem ersten Ende 21 an der Nabe 11 und mit einem zweiten Ende 22 an dem zweiten Teil 13 befestigt sind. Es sind mehrere Blattfedern 19 vorgesehen, die entlang der Umfangsrichtung 20 nebeneinander angeordnet sind. Zur genauen Definition des Grenzdrehmomentes 17 ist die Tellerfeder 18 ausgebildet, die eine Gegenkraft entgegen der Schaltrichtung auf das zweite Teil 13 aufbringt. Überschreitet die Schaltkraft die Gegenkraft, wird das zweite Teil 13 in der axialen Richtung 4, in der die Schaltkraft wirkt, verlagert. Da die Schaltkraft drehmomentabhängig ist, kann so das Grenzdrehmoment 17 definiert werden. Sinkt die Schaltkraft, bis sie betragsmäßig kleiner als die Gegenkraft bzw. die Kraft 41 ist, wird das zweite Teil 13 wieder verlagert, so dass die formschlüssige Übertragung von Drehmoment über die zweite Verbindung 15 beendet wird.

Das erste Teil 12 und das zweite Teil 13 sind über ein Federblech 23 gegenüber einer Umfangsrichtung 20 formschlüssig und entlang der axialen Richtung 4 relativ zueinander verlagerbar miteinander verbunden. Damit kann über die Kupplungsscheibe 7 ein in der Umfangsrichtung 20 wirkendes Drehmoment übertragen werden, wobei die Verlagerung des zweiten Teils 13 gegenüber dem ersten Teil 12 entlang der axialen Richtung 4 ermöglicht ist.

Die zweite Verbindung 15 ist über eine erste Verzahnung 24 der Gegendruckplatte 9 und eine zweite Verzahnung 25 des zweiten Teils 13 herstellbar. Die Verzahnungen 24, 25 wirken nach Art eines Freilaufs zusammen, so dass nur in einer Richtung ein Drehmoment über die Verzahnungen 24, 25 übertragbar ist.

Die Verzahnungen 24, 25 sind, wenn das Grenzdrehmoment 17 nicht überschritten ist, entlang der axialen Richtung 4 voneinander beabstandet angeordnet (siehe Fig.

5). Erst wenn das Grenzdrehmoment 17 überschritten ist, geraten die Verzahnungen 24, 25 miteinander in Eingriff und bilden die zweite Verbindung 15 aus. Dabei sind die Verzahnungen 24, 25 jeweils an in die axiale Richtung 4 weisenden Oberflächen ausgebildet.

Das zweite Teil 13 stützt sich in einem kraftfreien ersten Zustand 39 der Reibkupplung 1 über einen ersten Anschlag 26 gegenüber der axialen Richtung 4 an der Nabe 11 ab. Damit kann eine Vorspannung der Tellerfeder 18 im kraftfreien ersten Zustand 39 eingestellt werden. Die Nabe 11 weist einen Flansch 27 auf, der sich entlang einer radialen Richtung 28 in das zweite Teil 13 hinein erstreckt, wobei an einer, in die axiale Richtung 4 weisenden ersten Stirnseite 29 des Flansches 27 die, das Schaltmittel 14 bildenden, Blattfedern 19 angeordnet sind und an einer der ersten Stirnseite 29 gegenüberliegenden zweiten Stirnseite 30 eine, das Schaltmittel 14 bildende, Tellerfeder 18 angeordnet ist

Das erste Teil 12 und das zweite Teil 13 überlappen einander gegenüber der axialen Richtung 4. Das zweite Teil 13 ist gegenüber der axialen Richtung 4 zwischen der Gegenpressplatte 9 und der ersten Verzahnung 24 auf der einen Seite und dem Federblech 23 auf der anderen Seite angeordnet. Das zweite Teil 13 ist in der radialen Richtung 28 innerhalb des ersten Teils 12 angeordnet.

Das zweite Teil 13 weist einen ringförmigen Flohlraum 31 auf, in den sich der Flansch 27 der Nabe 11 hinein erstreckt. Der Flohlraum 31 wird gegenüber der axialen Richtung 4 durch eine erste Stirnwand 32 und eine zweite Stirnwand 33 begrenzt. Zwischen der ersten Stirnwand 32 und dem Flansch 27 der Nabe 11 ist die Tellerfeder 18 angeordnet. Zwischen dem Flansch 27 der Nabe 11 und der zweiten Stirnwand 33 sind die Blattfedern 19 angeordnet. Das erste Ende 21 jeder Blattfeder 19 ist an der ersten Stirnseite 29 des Flansches 27 und das zweite Ende 22 jeder Blattfeder 19 an der zweiten Stirnwand 33 des Flohlraums 31 befestigt.

An der zweiten Stirnwand 33, außerhalb des Flohlraums 31 , ist die zweite Verzahnung 25 ausgebildet, die mit der ersten Verzahnung 24 der Gegenpressplatte 9 zusammenwirkt.

Bezuqszeichenliste

1 Reibkupplung

2 Antriebsstrang

3 Kraftfahrzeug

4 axiale Richtung

5 Drehachse

6 Ausgangsseite

7 Kupplungsscheibe

8 Eingangsseite

9 Gegendruckplatte

10 erste Verbindung

11 Nabe

12 erstes Teil

13 zweites Teil

14 Schaltmittel

15 zweite Verbindung

16 erste Umfangsrichtung

17 Grenzdrehmoment

18 Tellerfeder

19 Blattfeder

20 Umfangsrichtung

21 erstes Ende

22 zweites Ende

23 Federblech

24 erste Verzahnung

25 zweite Verzahnung

26 erster Anschlag

27 Flansch

28 radiale Richtung

29 erste Stirnseite

30 zweite Stirnseite

31 Flohlraum 32 erste Stirnwand

33 zweite Stirnwand

34 Antriebseinheit

35 Getriebe

36 Rad

37 Hybridmodul

38 Elektroantrieb

39 erster Zustand

40 Kennlinie

41 Kraft

42 Weg

43 erste Kurve

44 zweite Kurve

45 Reibungskupplungsanordnung

46 Welle

Claims

Patentansprüche

1. Reibkupplung (1 ), insbesondere für einen Antriebsstrang (2) eines Kraftfahrzeugs (3), mit einer sich entlang einer axialen Richtung (4) erstreckenden Drehachse (5), umfassend mindestens eine, mit einer Ausgangsseite (6) der Reibkupplung (1) verbundene, Kupplungsscheibe (7) und eine, mit einer Eingangsseite (8) der Reibkupplung (1) verbundene, Gegendruckplatte (9), die entlang der axialen Richtung (4) zur Herstellung einer reibschlüssigen ersten Verbindung (10) zwischen ihnen relativ zueinander verlagerbar sind, wobei die Ausgangsseite (6) eine Nabe (11) umfasst; wobei die Kupplungsscheibe (7) zumindest ein erstes Teil (12) und ein zweites Teil (13) umfasst, die durch ein Schaltmittel (14) entlang der axialen Richtung (4) relativ zueinander verlagerbar sind, wobei das erste Teil (12) die erste Verbindung (10) ausbildet, wobei das zweite Teil (13) über das Schaltmittel (14) mit der Nabe (11) verbunden ist; wobei das zweite Teil (13) durch das Schaltmittel (14) entlang der axialen Richtung (4) relativ zu der Gegendruckplatte (9) verlagerbar ist zur schaltbaren Ausbildung einer formschlüssigen zweiten Verbindung (15) zwischen dem zweiten Teil (13) und der Gegendruckplatte (9).

2. Reibkupplung (1) nach Anspruch 1, wobei das Schaltmittel (14) die zweite Verbindung (15) erst bei Überschreiten eines in einer ersten Umfangsrichtung (16) wirkenden Grenzdrehmomentes (17) herstellt.

3. Reibkupplung (1) nach Anspruch 2, wobei das Schaltmittel (14) zumindest eine Tellerfeder (18) umfasst, die sich gegenüber der axialen Richtung (4) einerseits an dem zweiten Teil (13) und andererseits an der Nabe (11) abstützt, wobei die Tellerfeder (18) das Grenzdrehmoment (17) definiert.

4. Reibkupplung (1 ) nach Anspruch 3, wobei die Tellerfeder (18) in einem kraftfreien ersten Zustand (39) der Reibkupplung (1) zwischen dem zweiten Teil (13) und der Nabe (11) vorgespannt angeordnet ist.

5. Reibkupplung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Schaltmittel (14) zumindest eine Blattfeder (19) umfasst, die sich zumindest entlang einer Umfangsrichtung (16, 20) und entlang der axialen Richtung (4) erstreckt und mit einem ersten Ende (21 ) an der Nabe (11 ) und mit einem zweiten Ende (22) an dem zweiten Teil (13) befestigt ist.

6. Reibkupplung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Teil (12) und das zweite Teil (13) über ein Federblech (23) gegenüber einer Umfangsrichtung (20) formschlüssig und entlang der axialen Richtung (4) relativ zueinander verlagerbar miteinander verbunden sind.

7. Reibkupplung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Verbindung (15) über eine erste Verzahnung (24) der Gegendruckplatte (9) und eine zweite Verzahnung (25) des zweiten Teils (13) herstellbar ist.

8. Reibkupplung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich das zweite Teil (13) in einem kraftfreien ersten Zustand (39) der Reibkupplung (1) über einen ersten Anschlag (26) gegenüber der axialen Richtung (4) an der Nabe (11) abstützt.

9. Reibkupplung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Nabe (11) einen Flansch (27) aufweist, der sich entlang einer radialen Richtung (28) in das zweite Teil (13) hinein erstreckt, wobei an einer, in die axiale Richtung (4) weisenden ersten Stirnseite (29) des Flansches (27) mindestens eine, das Schaltmittel (14) bildende, Blattfeder (19) und an einer der ersten Stirnseite (29) gegenüberliegenden zweiten Stirnseite (30) eine, das Schaltmittel (14) bildende, Tellerfeder (18) angeordnet ist.

10. Reibkupplungsanordnung (45), umfassend eine Reibkupplung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche sowie eine Welle (46), die sich entlang der axialen Richtung (4) erstreckt, wobei die Nabe (11) gegenüber der axialen Richtung (4) ortsfest an der Welle (46) angeordnet ist.