WO2022184204A1 - Normal-ausgerückte reibungskupplung mit selbstverstärkung; sowie antriebsstrang - Google Patents

Normal-ausgerückte reibungskupplung mit selbstverstärkung; sowie antriebsstrang Download PDF

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WO2022184204A1
WO2022184204A1 PCT/DE2022/100106 DE2022100106W WO2022184204A1 WO 2022184204 A1 WO2022184204 A1 WO 2022184204A1 DE 2022100106 W DE2022100106 W DE 2022100106W WO 2022184204 A1 WO2022184204 A1 WO 2022184204A1
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friction clutch
spring
clutch
leaf spring
pressure plate
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Christoph Raber
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Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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    • F16D2300/00—Special features for couplings or clutches
    • F16D2300/14—Clutches which are normally open, i.e. not engaged in released state

Definitions

  • the invention relates to a self-energizing friction clutch for a drive train of a motor vehicle, such as a car, truck, bus or other commercial vehicle, with a clutch cover, a pressure plate that can be displaced in an axial direction relative to the clutch cover, a pressure plate that acts on an axial position of the pressure plate plate spring, a first leaf spring unit that couples the clutch cover to spring tongues of the plate spring, and a second leaf spring unit that couples the spring tongues to the pressure plate, the two leaf spring units being designed in such a way that when the friction clutch is engaged in traction operation, one is in an operating state with the pressure plate rotationally coupled internal combustion engine, the friction clutch also acts on the spring tongues engaging force and in an overrun mode of the internal combustion engine, the friction clutch disengaging force acts on the spring tongues.
  • a motor vehicle such as a car, truck, bus or other commercial vehicle
  • the friction clutch is also implemented in a normally disengaged manner and one is used to adjust the plate spring has a hydraulic actuating device, the actuating device being designed in such a way that, starting from an unpressurized state, it brings the friction clutch from its disengaged position into its engaged position by applying a compressive force to the spring tongues.
  • the friction clutch is kept as simple as possible, since centrifugal force compensation units can be dispensed with, since the actuating device (/a slave cylinder of the actuating device) can be smaller because of the lower engagement force in the outer diameter. This also enables a compact structure.
  • the actuating device has a slave cylinder with a piston which is arranged radially inside the spring tongues and is connected to the spring tongues in a non-slip manner. This enables the actuating device to be attached in a particularly space-saving manner.
  • the actuating device is thus preferably equipped with a slave cylinder running concentrically to a central axis of rotation of the friction clutch.
  • the function of the actuating device is kept as simple as possible.
  • the actuating device is therefore preferably designed to rotate with the clutch cover.
  • the actuator structure is kept as simple as possible.
  • the actuating device is connected in a standing/fixed manner to a housing fixed to the vehicle frame and, for example, by means of an additional release bearing between the piston and the disk spring. This in turn simplifies the hydraulic connection of the slave cylinder.
  • the first leaf spring unit has at least one first leaf spring, which at least one first leaf spring is (only) axially connected at a first end via a connecting piece to the spring tongues, this is connected to the Tel lerfeder in a low-wear and robust manner.
  • the structure of the first leaf spring unit is also kept as simple as possible.
  • the second leaf spring unit has at least one second leaf spring, which at least one second leaf spring is (only) axially connected to a first end via the connecting piece with the spring tongues.
  • the at least one second leaf spring is also preferably attached with a second end to the pressure plate. This also enables a further simplification of the structure of the friction clutch.
  • the connecting piece has a first disk and a second disk connected to the first disk (axially fixed and non-rotatable), with the spring tongues being accommodated axially (and more preferably non-rotatably) between the first disk and the second disk, the wear is as low as possible Coupling between the spring tongues and the slave cylinder realized.
  • the disc spring can also be pivoted via the connecting piece to move the pressure plate, so that compact actuation is possible.
  • a pivot point about which the disk spring is accommodated/supported such that it can pivot is preferably arranged radially inside or outside of a pressure plate cam which is in contact with the disk spring, so that the installation space is used even more intensively.
  • the friction clutch is advantageously designed as a single-plate clutch, which further promotes an axially compact installation space.
  • the invention relates to a hybrid drive train for a motor vehicle, with a friction clutch according to the invention according to one of the embodiments described above and an electric machine operatively connected to a (second) clutch component of the friction clutch.
  • a friction clutch with self-energizing as a normally disengaged, pressed single-plate clutch, in particular a K0 clutch for coupling and decoupling an internal combustion engine to and from a hybrid drive train.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a friction clutch according to a preferred embodiment of the invention, wherein the structure of the friction clutch and its coupling to an electric machine of a hybrid drive train can be seen, and the friction clutch is in a disengaged/open position,
  • Fig. 2 shows a longitudinal sectional view of the friction clutch according to the invention according to Fig. 1, the friction clutch being in an engaged/closed position
  • FIG 3 shows a longitudinal sectional view of the friction clutch according to FIG 4 shows a longitudinal sectional representation of the friction clutch according to FIG. 2, the forces acting in traction operation of a connected operational state of the combustion engine and reinforcing engagement/closing being shown.
  • a structure of the friction clutch 1 according to the invention is shown according to a preferred embodiment be.
  • the friction clutch 1 is designed as a self-energizing friction clutch 1 .
  • the Rei environment clutch 1 is designed as a single disc clutch, d. H. equipped with a single clutch disc 21.
  • the friction clutch 1 is also designed as a dry-running friction clutch 1 .
  • the friction clutch 1 is part of a hybrid drive train 25 in its preferred area of application.
  • the friction clutch 1 is a K0 clutch, i.e. a clutch which is used to disconnect or connect an internal combustion engine 9, which is only indicated schematically with regard to its position, to a further shaft 26, such as a transmission input shaft, of the drive train 25.
  • axial, radial and circumferential The directional information used in the present case, axial, radial and circumferential, is to be interpreted in relation to a central axis of rotation 19 of the friction clutch 1 . Accordingly, the term axial/axial direction is a direction along the axis of rotation 19, the radial/radial direction is a direction perpendicular to the axis of rotation 19 and the circumferential direction is a direction along a circular line concentric with the axis of rotation 19.
  • a first clutch component 22 of the friction clutch 1 consists in particular of the clutch disc 21.
  • This clutch disc 21 is directly connected in the present exemplary embodiment to an input shaft 24 which is connected to the internal combustion engine 9 in a rotationally fixed manner.
  • a second clutch component 23 of the friction clutch 1 has a clutch cover 2 and the counter-pressure plate 27 connected thereto in a rotationally test manner.
  • Clutch cover 2 and counter-pressure plate 27 are firmly connected to one another at a radially outer edge 28 .
  • the clutch cover 2 extends radially inwards from this edge 28 in a substantially disk-shaped manner.
  • clutch cover 2 is a relative to this axially displaceable pressure plate 3 taken rotationally test coupled.
  • the clutch disc 21 is in turn located axially between a plate area 29 of the counter-pressure plate 27 and the pressure plate 3.
  • the second clutch component 23 is further connected to the shaft 26 with the interposition of a vibration damper 30 .
  • a disk spring 4 is also provided for actuating/displacing the pressure plate 3 relative to the clutch cover 2, i.e. for switching the friction clutch 1 between an open/disengaged position and a closed/engaged position.
  • the disk spring 4 which is used in the usual way as a flexible spring, rests with its outer force edge 31 (continuously surrounding in the circumferential direction) on the pressure plate 3 , namely in the region of a plurality of pressure plate cams 32 .
  • a plurality of spring tongues 6 arranged uniformly in the circumferential direction extend from the force edge 31 in the radial direction inwards away.
  • the disk spring 4 is used in the usual way as an engagement or disengagement element for the friction clutch 1 and for generating static contact pressure and thus for the immediate shifting of the pressure plate 3 between the engaged and disengaged positions.
  • a connecting piece 12 axially accommodates all of the spring tongues 6, which connecting piece 12 is operatively connected to an actuating device 5, as explained in more detail below.
  • To one axial side of the spring tongues 6 is a first disc 15 and to the other axial side of the spring tongues 6 a second disc 16 of the connecting piece 12 is arranged, so that the spring tongues 6 are supported axially directly between the two discs 15, 16. While the disengaged position of the friction clutch 1 is illustrated in FIG. 1, the engaged position of the friction clutch 1 is illustrated in FIG. It can be seen in FIG. 1 that the pressure plate 3 is spaced apart from the clutch disk 21 in the disengaged position and is arranged without torque transmission and is connected to the clutch disk 21 in a friction-locked manner in FIG. 2 in the engaged position.
  • the pressure plate 3 is coupled to the clutch cover 2 by means of two leaf spring units 7, 8, i.e. it is non-rotatably connected to the clutch cover 2 and is axially displaceable relative to it.
  • a first leaf spring unit 7 is the leaf spring unit that axially connects the clutch cover 2 to the spring tongues 6 via the connecting piece 12 .
  • a second leaf spring unit 8 is the leaf spring unit that axially connects the pressure plate 3 to the spring tongues 6 via the connecting piece 12 .
  • the first leaf spring unit 7 and the second leaf spring unit 8 each have a number of leaf springs 10, 13 distributed in the circumferential direction, which are kept here as a package. In this way, a plurality of first leaf spring assemblies 33 distributed uniformly in the circumferential direction are provided in the first leaf spring unit 7 and a plurality of second leaf spring assemblies 34 distributed uniformly in the circumferential direction are provided in the second leaf spring unit 8 .
  • Each first leaf spring 10 of the first leaf spring unit 7 is fastened to the connecting piece 12, namely the first disc 15 of the connecting piece 12, with a first end 11a and fastened to the clutch cover 2 with a second end 11b.
  • Each second leaf spring 13 of the second leaf spring unit 8 has a first end 14a attached to the connecting piece 12, namely the second disc 16 of the connecting piece 12, and has a second end 14b fastened to the pressure plate 3.
  • the leaf spring units 7, 8 are therefore in this embodiment indirectly (via the connector 12) with the spring tongues 6 axially / verbun in the axial direction.
  • the leaf spring units 7, 8 are used to bias the pressure plate 3 in the engaged position of the friction clutch 1.
  • the leaf spring units 7, 8 are used in such a way that they are in a traction mode of the internal combustion engine 9, as illustrated in connection with Fig. 4 (accelerating torque is transmitted via the clutch disc 21 and from there to the pressure plate 3 and the counter-pressure plate 27 ), a force engaging the friction clutch 1 (corresponding to the first arrow 35) on the spring tongues 6 of the plate springs 4, and in overrun operation of the internal combustion engine 9, as illustrated in connection with FIG and counter-pressure plate 27 driven), a force disengaging the friction clutch 1 (corresponding to the second arrow 36) on the spring tongues 6 of the disk spring 4 amplify.
  • Each (first) leaf spring 10 of the first leaf spring unit 7 extends from the first end 11a toward the second end 11b along a circumferential direction.
  • Each (second) leaf spring 13 of the second leaf spring unit 8 also extends from the first end 14a towards the second end 14b along the first circumferential direction. However, it can be seen that the first leaf springs 10 are inclined in the opposite direction to the second leaf springs 13 .
  • leaf springs 10, 13 of both leaf spring units 7, 8 are connected to the respective disk 15 or 16 at their first ends 11a and 14a via a riveted connection 41.
  • the two ends 11b and 14b of the respective leaf springs 10, 13 are also connected to the clutch cover 2 or the pressure plate 3 via a rivet connection 41.
  • the axial forces generated by the leaf spring units 7, 8 thus act in the same axial direction and press the friction clutch 1 further, ie exert a self-reinforcing force in the engagement direction.
  • the axial forces generated by the leaf spring units 7, 8 also act in the same direction and open the friction clutch 1, ie the friction clutch 1 disengages.
  • the present friction clutch 1 is a normally-disengaged clutch, which further has a pressing actuator 5 .
  • the actuating device 5 is a hydraulic actuating device 5 and is designed concentrically to the axis of rotation 19 .
  • the actuating device 5 has a slave cylinder 17, which is typically further connected by means of a hydraulic control.
  • the slave cylinder 17 has a guide body 20 .
  • the guide body 20 is firmly anchored in the clutch cover 2 and is therefore non-rotatably/rotatably connected to it.
  • the guide body 20 forms a hydraulic housing at least in sections and also forms a pressure chamber 38 with a piston 18 that is displaceably mounted on the guide body 20 .
  • the piston 18 can be displaced between a position corresponding to the disengaged position and a position corresponding to the engaged position.
  • the piston 18, as can also be seen clearly, is connected to the connecting piece 12 in a non-displaceable manner.
  • the two first and second disks 15, 16 are accommodated/fixed radially from the outside on a sleeve area 37 of the piston 18.
  • the piston 18 is therefore arranged radially inside the disc spring 4 and is coupled to the spring tongues 6 in an axially fixed manner via the connecting piece 12 .
  • the friction clutch 1 is in an unpressurized state of the actuating device 5 (FIG. 1) in its disengaged position and in a pressurized state of the actuating apparatus 5 (FIG. 1) compared to the unpressurized state in its engaged position.
  • the friction clutch 1 is consequently pressed closed by the actuating device 5/the piston 18.
  • the slave cylinder 17 with its guide body 20 is further connected in a rotationally fixed manner to a housing supported fixedly on the vehicle frame.
  • the piston 18 is then more preferably connected to the spring tongues 6/the connecting piece 12 via a release bearing (roller bearing).
  • an electric machine 40 is coupled to the second clutch component 23 , forming a hybrid drive train 25 .
  • a rotor 39 of this electric machine 40 formed as an internal rotor is connected to the counter-pressure plate 27 and the clutch cover 2 in a rotationally fixed manner.
  • the existing friction clutch 1 is used as a so-called separating clutch / K0 clutch.
  • a self-reinforcing clutch (friction clutch 1) is implemented, in which the existing transmission ratio is additionally used for reinforcement.
  • the translation is used by further pressing the clutch in the pulling direction via the tongues (spring tongues 6) and in the pushing direction the clutch is disengaged via the tongues.
  • This additional tensile or compressive force is implemented using the principle of leaf spring reinforcement.
  • the clotting conditions amplification angle of the leaf springs 10, 13 are thereby compensated by the translation ratio of the clutch.
  • Such a pressed clutch with ampli effect system is particularly well suited for pressure control.
  • additional softness would have to be provided between the releaser (piston 18) and the clutch (clutch cover 2), since the tongues cover a certain distance during the reinforcement.
  • the axial forces generated by the leaf spring assemblies act in the same direction and continue to press the clutch closed.
  • the thrust direction the axial forces generated by the leaf spring assemblies act in the same direction and open the clutch.
  • the angle of the leaf springs that is as equal as possible is advantageous in order to keep the relative paths of the two leaf spring assemblies as equal as possible.
  • the opposite arrangement makes it possible to keep the cumulative path close to zero. This means that there is no tension between the leaf springs.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine selbstverstärkende Reibungskupplung (1) für einen Antriebsstrang (25) eines Kraftfahrzeuges, mit einem Kupplungsdeckel (2), einer in einer axialen Richtung relativ zu dem Kupplungsdeckel (2) verlagerbaren Anpressplatte (3), einer auf eine axiale Position der Anpressplatte (3) einwirkenden Tellerfeder (4), einer, den Kupplungsdeckel (2) mit Federzungen (6) der Tellerfeder (4) koppelnden, ersten Blattfedereinheit (7) und einer, die Federzungen (6) mit der Anpressplatte (3) koppelnden, zweiten Blattfedereinheit (8), wobei die beiden Blattfedereinheiten (7, 8) derart ausgebildet sind, dass bei eingerückter Reibungskupplung (1) in einem Zugbetrieb eines in einem Betriebszustand mit der Anpressplatte (3) rotatorisch gekoppelten Verbrennungsmotors (9) eine die Reibungskupplung (1) zusätzlich einrückende Kraft auf die Federzungen (6) wirkt und in einem Schubbetrieb des Verbrennungsmotors (9) eine die Reibungskupplung (1) ausrückende Kraft auf die Federzungen (6) wirkt, wobei die Reibungskupplung (1) ferner normal-ausgerückt umgesetzt ist und eine zur Verstellung der Tellerfeder (4) eingesetzte hydraulische Betätigungseinrichtung (5) aufweist, wobei die Betätigungseinrichtung (5) derart ausgebildet ist, dass sie ausgehend von einem drucklosen Zustand durch Aufbringen einer Druckkraft auf die Federzungen (6) die Reibungskupplung (1) von ihrer ausgerückten Stellung in ihre eingerückte Stellung verbringt. Auch betrifft die Erfindung einen Hybridantriebsstrang (25) mit dieser Reibungskupplung (1).

Description

Normal-ausqerückte Reibungskupplung mit Selbstverstärkunq; sowie Antriebsstranq
Die Erfindung betrifft eine selbstverstärkende Reibungskupplung für einen Antriebs strang eines Kraftfahrzeuges, wie eines Pkws, Lkws, Busses oder sonstigen Nutzfahr zeuges, mit einem Kupplungsdeckel, einer in einer axialen Richtung relativ zu dem Kupplungsdeckel verlagerbaren Anpressplatte, einer auf eine axiale Position der An pressplatte einwirkenden Tellerfeder, einer, den Kupplungsdeckel mit Federzungen der Tellerfeder koppelnden, ersten Blattfedereinheit und einer, die Federzungen mit der Anpressplatte koppelnden, zweiten Blattfedereinheit, wobei die beiden Blattfeder einheiten derart ausgebildet sind, dass bei eingerückter Reibungskupplung in einem Zugbetrieb eines in einem Betriebszustand mit der Anpressplatte rotatorisch gekop pelten Verbrennungsmotors eine die Reibungskupplung zusätzlich einrückende Kraft auf die Federzungen wirkt und in einem Schubbetrieb des Verbrennungsmotors eine die Reibungskupplung ausrückende Kraft auf die Federzungen wirkt.
Gattungsgemäße Reibungskupplungen sind bspw. aus der DE 10 2018 113 555 A1 bekannt. H ierin ist eine selbstverstärkende Reibungskupplung mit Nachstelleinrich tung offenbart.
Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Ausführungen hat es sich jedoch her ausgestellt, dass die zur Kupplungsbetätigung eingesetzten Einrichtungen relativ auf wändig ausgestaltet sind. Bspw. beim Einsatz von hydraulischen Systemen ist darauf zu achten, dass eine Kompensation der im Betrieb auftretenden Fliehkräfte verlässlich stattfindet, was jedoch separate Kompensationseinheiten und folglich zusätzlichen Bauraum beansprucht.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine selbstverstärkende Rei bungskupplung zur Verfügung zu stellen, die im Aufbau möglichst einfach und kom pakt umgesetzt ist.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Reibungskupplung ferner nor- mal-ausgerückt umgesetzt ist und eine zur Verstellung der Tellerfeder eingesetzte hydraulische Betätigungseinrichtung aufweist, wobei die Betätigungseinrichtung derart ausgebildet ist, dass sie ausgehend von einem drucklosen Zustand durch Aufbringen einer Druckkraft auf die Federzungen die Reibungskupplung von ihrer ausgerückten Stellung in ihre eingerückte Stellung verbringt.
Durch Vorsehen einer solchen hydraulischen Betätigungseinrichtung wird die Rei bungskupplung möglichst einfach gehalten, da auf Fliehkraftkompensationseinheiten verzichtet werden kann, da die Betätigungseinrichtung (/ ein Nehmerzylinder der Betä tigungseinrichtung) wegen der geringeren Einrückkraft im Außendurchmesser kleiner ausfallen kann. Dies ermöglicht auch einen kompakten Aufbau.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind mit den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.
Demnach ist es weiterhin von Vorteil, wenn die Betätigungseinrichtung einen Neh merzylinder mit einem radial innerhalb der Federzungen angeordneten sowie ver schiebefest mit den Federzungen verbundenen Kolben aufweist. Dies ermöglicht eine besonders bauraumsparende Anbringung der Betätigungseinrichtung. Die Betäti gungseinrichtung ist somit bevorzugt mit einem zu einer zentralen Drehachse der Rei bungskupplung konzentrisch ausgeführten Nehmerzylinder ausgestattet.
Ist der Kolben entlang einer Drehachse der Anpressplatte verschiebbar geführt, wird die Betätigungseinrichtung in ihrer Funktion möglichst einfach gehalten.
Demnach ist es auch vorteilhaft, wenn ein den Kolben aufnehmender Führungskörper des Nehmerzylinders an dem Kupplungsdeckel befestigt ist. Damit wird der Aufbau der Betätigungseinrichtung weiter vereinfacht.
Die Betätigungseinrichtung ist folglich bevorzugt mit dem Kupplungsdeckel mitdre hend ausgebildet. Dadurch wird die Betätigungseinrichtung im Aufbau möglichst ein fach gehalten. Alternativ hierzu ist es gemäß einer weiteren Ausführungsform auch von Vorteil, wenn die Betätigungseinrichtung stehend / fest mit einem fahrzeugrah menfesten Gehäuse verbunden ist und etwa mittels eines zusätzlichen Ausrücklagers zwischen dem Kolben und der Tellerfeder ausgestattet ist. Dadurch wird der hydrauli sche Anschluss des Nehmerzylinders wiederum vereinfacht.
Weist die erste Blattfedereinheit zumindest eine erste Blattfeder auf, welche zumin dest eine erste Blattfeder mit einem ersten Ende über ein Verbindungsstück mit den Federzungen (nur) axial verbunden ist, ist diese verschleißarm und robust mit der Tel lerfeder verbunden.
Ist die zumindest eine erste Blattfeder mit einem zweiten Ende an dem Kupplungsde ckel angebracht, ist die erste Blattfedereinheit ebenfalls im Aufbau möglichst einfach gehalten.
Demnach ist es ebenso vorteilhaft, wenn die zweite Blattfedereinheit zumindest eine zweite Blattfeder aufweist, welche zumindest eine zweite Blattfeder mit einem ersten Ende über das Verbindungsstück mit den Federzungen (nur) axial verbunden ist.
Weiter bevorzugt ist demnach auch die zumindest eine zweite Blattfeder mit einem zweiten Ende an der Anpressplatte angebracht. Dies ermöglicht ebenfalls eine weitere Vereinfachung Aufbaus der Reibungskupplung.
Wenn das Verbindungsstück eine erste Scheibe und eine, mit der ersten Scheibe (axi alfest und drehfest) verbundene, zweite Scheibe aufweist, wobei die Federzungen axial (und weiter bevorzugt drehfest) zwischen der ersten Scheibe und der zweiten Scheibe aufgenommen sind, ist eine möglichst verschleißarme Koppelung zwischen den Federzungen und dem Nehmerzylinder realisiert.
Die Tellerfeder ist weiterhin zum Verlagern der Anpressplatte über das Verbindungs stück verschwenkbar, sodass eine kompakte Betätigung ermöglicht wird.
Ein Schwenkpunkt, um den die Tellerfeder versschwenkbar aufgenommen/gelagert ist, ist bevorzugt radial innerhalb oder außerhalb einer mit der Tellerfeder in Kontakt befindlichen Anpressplattennocke angeordnet, sodass der Bauraum noch intensiver genutzt wird. Die Reibungskupplung ist vorteilhafterweise als eine Einscheibenkupplung ausgebil det, was einen axial kompakten Bauraum weiter begünstigt.
Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Hybridantriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, mit einer erfindungsgemäßen Reibungskupplung nach einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen und einer mit einem (zweiten) Kupplungsbestandteil der Rei bungskupplung wirkverbundenen elektrischen Maschine.
In anderen Worten ausgedrückt, wird somit erfindungsgemäß vorgeschlagen, eine Reibungskupplung mit Selbstverstärkung als eine normal-ausgerückte, zugedrückte Einscheibenkupplung, insbesondere einer K0-Kupplung zum Ankoppeln und Abkop peln eines Verbrennungsmotors an einen und von einem hybriden Antriebsstrang, ein zusetzen.
Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Längsschnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Reibungskupplung nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, wobei der Aufbau der Rei bungskupplung und dessen Koppelung an eine elektrische Maschine eines hybriden Antriebsstranges zu erkennen ist, und wobei sich die Reibungs kupplung in einer ausgerückten / geöffneten Stellung befindet,
Fig. 2 eine Längsschnittdarstellung der erfindungsgemäßen Reibungskupplung nach Fig. 1 , wobei sich die Reibungskupplung in einer eingerückten / ge schlossenen Stellung befindet,
Fig. 3 eine Längsschnittdarstellung der Reibungskupplung nach Fig. 2, wobei nun die in einem Schubbetrieb eines im Betriebszustand angeschlossenen Ver brennungsmotors wirkenden, ein Ausrücken / Öffnen verstärkenden Kräfte eingezeichnet sind, sowie Fig. 4 eine Längsschnittdarstellung der Reibungskupplung nach Fig. 2, wobei nun die in einem Zugbetrieb eines im Betriebszustand angeschlossenen Ver brennungsmotors wirkenden, ein Einrücken / Schließen verstärkenden Kräfte eingezeichnet sind.
Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Ver ständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen ver sehen.
In Fig. 1 ist ein Aufbau der erfindungsgemäßen Reibungskupplung 1 nach einem be vorzugten Ausführungsbeispiel gezeigt. Die Reibungskupplung 1 ist, wie nachfolgend näher erläutert, als selbstverstärkende Reibungskupplung 1 ausgebildet. Die Rei bungskupplung 1 ist als eine Einscheibenkupplung ausgeführt, d. h. mit einer einzigen Kupplungsscheibe 21 ausgestattet. Die Reibungskupplung 1 ist ferner als eine trocken laufende Reibungskupplung 1 ausgestaltet.
Des Weiteren ist in Figur 1 zu erkennen, dass die Reibungskupplung 1 in Ihrem bevor zugten Einsatzbereich Bestandteil eines hybriden Antriebsstranges 25 ist. Die Rei bungskupplung 1 ist gemäß Figur 1 eine K0-Kupplung, d.h. eine Kupplung, die zum Abtrennen bzw. Anbinden eines lediglich hinsichtlich seiner Position schematisch an gedeuteten Verbrennungsmotors 9 an eine weitere Welle 26, wie eine Getriebeein gangswelle, des Antriebsstranges 25 dient.
Die gegenständlich verwendeten Richtungsangaben axial, radial und Umfangsrichtung sind in Bezug auf eine zentrale Drehachse 19 der Reibungskupplung 1 zu deuten. Demnach ist unter axial / axiale Richtung eine Richtung entlang der Drehachse 19, unter radial / radialer Richtung eine Richtung senkrecht zu der Drehachse 19 und un ter Umfangsrichtung eine Richtung entlang einer konzentrisch zur Drehachse 19 ver laufenden Kreislinie zu verstehen.
Ein erster Kupplungsbestandteil 22 der Reibungskupplung 1 besteht insbesondere aus der Kupplungsscheibe 21. Diese Kupplungsscheibe 21 ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel unmittelbar mit einer mit dem Verbrennungsmotor 9 weiter dreh fest verbundenen Eingangswelle 24 verbunden. Ein zweiter Kupplungsbestandteil 23 der Reibungskupplung 1 weist einen Kupplungs deckel 2 sowie die damit drehtest verbundene Gegendruckplatte 27 auf. Kupplungs deckel 2 und Gegendruckplatte 27 sind an einem radial außenliegenden Rand 28 fest miteinander verbunden. Der Kupplungsdeckel 2 erstreckt sich von diesem Rand 28 aus im Wesentlichen scheibenförmigen radial nach innen.
Ferner ist mit dem Kupplungsdeckel 2 eine relativ zu diesem axial verschiebbar aufge nommene Anpressplatte 3 drehtest gekoppelt. Die Kupplungsscheibe 21 befindet sich wiederum axial zwischen einem Plattenbereich 29 der Gegendruckplatte 27 und der Anpressplatte 3.
Der zweite Kupplungsbestandteil 23 ist in dieser Ausführung, unter Zwischenschal tung eines Schwingungsdämpfers 30, mit der Welle 26 weiter verbunden.
Ferner ist zur Betätigung / Verschiebung der Anpressplatte 3 relativ zum Kupplungs deckel 2, d.h. zum Umschalten der Reibungskupplung 1 zwischen einer geöffneten / ausgerückten Stellung und einer geschlossenen / eingerückten Stellung, eine Tellerfe der 4 vorhanden. Die auf übliche Weise als Flebelfeder dienende Tellerfeder 4 liegt mit ihrem äußeren (in Umfangsrichtung durchgängig umlaufenden) Kraftrand 31 axial an der Anpressplatte 3, nämlich im Bereich mehrerer Anpressplattennocken 32, an. Von dem Kraftrand 31 aus erstrecken sich mehrere in Umfangsrichtung gleichmäßig ver teilt angeordnete Federzungen 6 in radialer Richtung nach innen weg. Die Tellerfeder 4 dient auf übliche Weise als Ein- bzw. Ausrückelement für die Reibungskupplung 1 sowie zur statischen Anpresskrafterzeugung und somit zum unmittelbaren Verschie ben der Anpressplatte 3 zwischen der eingerückten und ausgerückten Stellung.
Es ist ferner zu erkennen, dass ein Verbindungsstück 12 die Gesamtheit an Federzun gen 6 axial aufnimmt, welches Verbindungsstück 12, wie nachfolgend näher erläutert mit einer Betätigungseinrichtung 5 wirkverbunden ist. Zu einer axialen Seite der Fe derzungen 6 ist eine erste Scheibe 15 und zu der anderen axialen Seite der Feder zungen 6 ist eine zweite Scheibe 16 des Verbindungsstücks 12 angeordnet, sodass die Federzungen 6 direkt axial zwischen den beiden Scheiben 15, 16 abgestützt sind. Während in Figur 1 die ausgerückte Stellung der Reibungskupplung 1 veranschaulicht ist, ist in Figur 2 die eingerückte Stellung der Reibungskupplung 1 dargestellt. Es ist in Figur 1 zu erkennen, dass die Anpressplatte 3 in der ausgerückten Stellung beab- standet und drehmomentübertragungsfrei zu der Kupplungsscheibe 21 angeordnet ist und in Figur 2 in der eingerückten Stellung reibkraftschlüssig mit der Kupplungs scheibe 21 verbunden ist.
Die Anpressplatte 3 ist mittels zweier Blattfedereinheiten 7, 8 mit dem Kupplungsde ckel 2 gekoppelt, d.h. drehfest mit dem Kupplungsdeckel 2 verbunden sowie axial re lativ zu diesem verschieblich. Eine erste Blattfedereinheit 7 ist jene Blattfedereinheit, die den Kupplungsdeckel 2 über das Verbindungsstück 12 mit den Federzungen 6 axial verbindet. Eine zweite Blattfedereinheit 8 ist jene Blattfedereinheit, die die An pressplatte 3 über das Verbindungsstück 12 mit den Federzungen 6 axial verbindet.
Die erste Blattfedereinheit 7 sowie die zweite Blattfedereinheit 8 weisen jeweils meh rere in Umfangsrichtung verteilt angeordnete Blattfedern 10, 13 auf, die hier paket weise vorgehalten sind. Auf diese Weise sind in der ersten Blattfedereinheit 7 mehrere in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilte erste Blattfederpakete 33 vorgesehen und in der zweiten Blattfedereinheit 8 mehrere in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilte zweite Blattfederpakete 34 vorgesehen.
Jede erste Blattfeder 10 der ersten Blattfedereinheit 7 ist mit einem ersten Ende 11a an dem Verbindungsstück 12, nämlich der ersten Scheibe 15 des Verbindungsstückes 12, befestigt und mit einem zweiten Ende 11b an dem Kupplungsdeckel 2 befestigt.
Jede zweite Blattfeder 13 der zweiten Blattfedereinheit 8 ist mit einem ersten Ende 14a an dem Verbindungsstück 12, nämlich der zweiten Scheibe 16 des Verbindungs stückes 12, befestigt und mit einem zweiten Ende 14b an der Anpressplatte 3 befes tigt.
Die Blattfedereinheiten 7, 8 sind daher in diesem Ausführungsbeispiel mittelbar (über das Verbindungsstück 12) mit den Federzungen 6 axial / in axialer Richtung verbun den. Die Blattfedereinheiten 7, 8 dienen zur Vorspannung der Anpressplatte 3 in der eingerückten Stellung der Reibungskupplung 1. Zudem ermöglichen die Blattfederein heiten 7, 8 in der ausgerückten Stellung der Reibungskupplung 1 , dass die Anpress platte 3 drehmomentübertragungsfrei relativ zu der Kupplungsscheibe 21 angeordnet ist.
Die Blattfedereinheiten 7, 8 sind derart eingesetzt, dass sie in einem Zugbetrieb des Verbrennungsmotors 9, wie er in Verbindung mit Fig. 4 veranschaulicht ist (beschleu nigendes Drehmoment wird über die Kupplungsscheibe 21 und von dort auf die An pressplatte 3 und die Gegendruckplatte 27 übertragen), eine die Reibungskupplung 1 einrückende Kraft (entsprechend erstem Pfeil 35) auf die Federzungen 6 der Tellerfe der 4 verstärken, und in einem Schubbetrieb des Verbrennungsmotors 9, wie er in Verbindung mit Fig. 3 veranschaulicht ist (Kupplungsscheibe 21 wird von Kupplungs deckel 2 und Gegendruckplatte 27 angetrieben), eine die Reibungskupplung 1 ausrü ckende Kraft (entsprechend zweitem Pfeil 36) auf die Federzungen 6 der Tellerfeder 4 verstärken.
Jede (erste) Blattfeder 10 der ersten Blattfedereinheit 7 erstreckt sich von dem ersten Ende 11a hin zu dem zweiten Ende 11b entlang einer Umfangsrichtung. Auch jede (zweite) Blattfeder 13 der zweiten Blattfedereinheit 8 erstreckt sich von dem ersten Ende 14a hin zu dem zweiten Ende 14b entlang der ersten Umfangsrichtung. Es ist jedoch erkennbar, dass die ersten Blattfedern 10 entgegengesetzt zu den zweiten Blattfedern 13 geneigt sind.
Es sei zudem darauf hingewiesen, dass die Blattfedern 10, 13 beider Blattfedereinhei ten 7, 8 seitens ihrer ersten Enden 11a und 14a jeweils über eine Nietverbindung 41 mit der jeweiligen Scheibe 15 oder 16 verbunden sind. Auch die Anbindung der zwei tens Enden 11b und 14b der jeweiligen Blattfeder 10, 13 an dem Kupplungsdeckel 2 oder der Anpressplatte3 erfolgt über eine Nietverbindung 41.
Im Zugbetrieb wirken die erzeugten Axialkräfte der Blattfedereinheiten 7, 8 somit in die gleiche axiale Richtung und drücken die Reibungskupplung 1 weiter zu, d.h. üben eine selbstverstärkende Kraft in Einrückrichtung aus. Im Schubbetrieb wirken die erzeugten Axialkräfte der Blattfedereinheiten 7, 8 ebenfalls in die gleiche Richtung und ziehen die Reibungskupplung 1 auf, d.h. rücken die Reibungskupplung 1 aus. Die vorliegende Reibungskupplung 1 ist eine normal-ausgerückte Kupplung, die ferner über eine zudrückende Betätigungseinrichtung 5 verfügt. Die Betätigungseinrichtung 5 ist erfindungsgemäß eine hydraulische Betätigungseinrichtung 5 und konzentrisch zur Drehachse 19 ausgebildet.
Wie etwa mit Figur 1 gut zu erkennen ist, weist die Betätigungseinrichtung 5 einen Nehmerzylinder 17 auf, der auf typische Weise mittels einer Hydrauliksteuerung weiter verbunden ist. Der Nehmerzylinder 17 weist einen Führungskörper 20 auf. Der Füh rungskörper 20 ist fest in dem Kupplungsdeckel 2 verankert und somit drehfest / mit drehend mit diesem verbunden.
Der Führungskörper 20 bildet zumindest abschnittsweise ein Hydraulikgehäuse und bildet ferner mit einem verschiebbar an dem Führungskörper 20 gelagerten Kolben 18 einen Druckraum 38 aus. In Abhängigkeit eines hydraulischen Druckes innerhalb des Druckraums 38 ist der Kolben 18 zwischen einer mit der ausgerückten Stellung kor respondierenden Stellung und einer mit der eingerückten Stellung korrespondierenden Stellung verschiebbar.
Der Kolben 18, wie weiter gut zu erkennen, ist mit dem Verbindungsstück 12 unmittel bar verschiebefest verbunden. Hierzu sind die beiden ersten und zweiten Schreiben 15, 16 radial von außen auf einem Hülsenbereich 37 des Kolbens 18 aufgenommen / fixiert. Mit anderen Worten ausgedrückt, ist somit jener Kolben 18 radial innerhalb der Tellerfeder 4 angeordnet sowie über das Verbindungsstück 12 mit den Federzungen 6 axialfest gekoppelt.
Somit befindet sich die Reibungskupplung 1 in einem drucklosen Zustand der Betäti gungseinrichtung 5 (Fig. 1) in ihrer ausgerückten Stellung und in einem gegenüber dem drucklosen Zustand mit Druck beaufschlagten Zustand der Betätigungseinrich tung 5 (Fig. 1) in ihrer eingerückten Stellung. Die Reibungskupplung 1 wird folglich durch die Betätigungseinrichtung 5 / den Kolben 18 zugedrückt. ln einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführung ist der Nehmerzylinder 17 mit sei nem Führungskörper 20 drehfest mit einem fahrzeugrahmenfest abgestützten Ge häuse weiter verbunden. Dann ist der Kolben 18 weiter bevorzugt über ein Ausrückla ger (Wälzlager) mit den Federzungen 6 / dem Verbindungsstück 12 verbunden.
Zurückkommend auf Figur 1 ist ferner zu erkennen, dass mit dem zweiten Kupplungs bestandteil 23, unter Ausbildung eines hybriden Antriebsstrangs 25, eine elektrische Maschine 40 gekoppelt ist. Insbesondere ist ein Rotor 39 dieser als Innenläufer aus gebildeten elektrischen Maschine 40 drehfest mit der Gegendruckplatte 27 sowie dem Kupplungsdeckel 2 verbunden. Somit ist die vorhandene Reibungskupplung 1 als so genannte Trennkupplung / K0-Kupplung eingesetzt.
In anderen Worten ausgedrückt, wird erfindungsgemäß eine selbstverstärkende Kupp lung (Reibungskupplung 1 ) umgesetzt, bei der das vorhandene Übersetzungsverhält nis zusätzlich zur Verstärkung genutzt wird. Die Übersetzung wird genutzt, indem in Zugrichtung die Kupplung über die Zungen (Federzungen 6) weiter zugedrückt und in Schubrichtung die Kupplung über die Zungen ausgerückt wird. Diese zusätzliche Zug- bzw. Druckkraft wird über das Prinzip der Blattfederverstärkung realisiert. Die gerin gen Verstärkungswinkel der Blattfedern 10, 13 werden dabei durch das Übersetzungs verhältnis der Kupplung kompensiert. Eine solche zugedrückte Kupplung mit Verstär kungssystem ist besonders gut geeignet für eine Druckregelung. Für eine alternative Weg-Regelung wäre eine zusätzliche Weichheit zwischen Ausrücker (Kolben 18) und Kupplung (Kupplungsdeckel 2) vorzusehen, da die Zungen während der Verstärkung einen gewissen Weg zurücklegen.
In der konstruktiven Umsetzung gibt es ein Druckstück (Scheiben 15, 16) unter- und oberhalb der Flebelfeder (Tellerfeder 4). Die Anpressplatte 3 leitet ihr Drehmoment über (zweite) Blattfedern 13 in das unterhalb der Flebelfeder liegende Druckstück (zweite Scheibe 16) ein. Das Drehmoment wird über die Nietköpfe der ersten Blattfe dervernietung in das andere Druckstück (erste Scheibe 15) eingeleitet. Dieses Druck stück ist über ein weiteres Blattfederpaket (erstes Blattfederpaket 33) am Deckel (Kupplungsdeckel 2) befestigt. Beide Druckstücke sind in der Drehmitte über das zusätzliche Bauteil axial über eine lösbare Verbindung verbunden. Der Momentenschluss der beiden Druckstücke könnte auch über das zusätzliche Bauteil erfolgen. Die Blattfederwinkel sind so gewählt, dass sie möglichst gleich und entgegengesetzt wirken. In Zugrichtung wirken die erzeugten Axialkräfte der Blattfederpakete in die gleiche Richtung und drücken die Kupplung weiter zu. In Schubrichtung wirken die er zeugten Axialkräfte der Blattfederpakete in die gleiche Richtung und ziehen die Kupp lung auf. Der möglichst gleiche Winkel der Blattfedern ist von Vorteil, um die Relativ- wege der beiden Blattfederpakete möglichst gleich zu halten. Die entgegengesetzte Anordnung ermöglicht den Summenweg nahe Null zu halten. Dadurch entsteht keine Verspannung zwischen den Blattfedern.
Bezuqszeichenliste Reibungskupplung Kupplungsdeckel Anpressplatte Tellerfeder Betätigungseinrichtung erste Blattfedereinheit zweite Blattfedereinheit Verbrennungsmotor erste Blattfeder a erstes Ende der ersten Blattfeder b zweites Ende der ersten Blattfeder Verbindungsstück zweite Blattfeder a erstes Ende der zweiten Blattfeder b zweites Ende der zweiten Blattfeder erste Scheibe zweite Scheibe Nehmerzylinder Kolben Drehachse Führungskörper Kupplungsscheibe erster Kupplungsbestandteil zweiter Kupplungsbestandteil Eingangswelle Antriebsstrang Welle Gegendruckplatte Rand Plattenbereich Schwingungsdämpfer Kraftrand Anpressplattennocke erstes Blattfederpaket zweites Blattfederpaket erster Pfeil zweiter Pfeil Hülsenbereich Druckraum Rotor elektrische Maschine Nietverbindung

Claims

Patentansprüche
1. Selbstverstärkende Reibungskupplung (1 ) für einen Antriebsstrang (25) eines Kraftfahrzeuges, mit einem Kupplungsdeckel (2), einer in einer axialen Richtung relativ zu dem Kupplungsdeckel (2) verlagerbaren Anpressplatte (3), einer auf eine axiale Position der Anpressplatte (3) einwirkenden Tellerfeder (4), einer, den Kupplungsdeckel (2) mit Federzungen (6) der Tellerfeder (4) koppelnden, ersten Blattfedereinheit (7) und einer, die Federzungen (6) mit der Anpressplatte (3) koppelnden, zweiten Blattfedereinheit (8), wobei die beiden Blattfedereinhei ten (7, 8) derart ausgebildet sind, dass bei eingerückter Reibungskupplung (1) in einem Zugbetrieb eines in einem Betriebszustand mit der Anpressplatte (3) rota torisch gekoppelten Verbrennungsmotors (9) eine die Reibungskupplung (1) zu sätzlich einrückende Kraft auf die Federzungen (6) wirkt und in einem Schubbe trieb des Verbrennungsmotors (9) eine die Reibungskupplung (1) ausrückende Kraft auf die Federzungen (6) wirkt, dadurch gekennzeichnet, dass die Rei bungskupplung (1) ferner normal-ausgerückt umgesetzt ist und eine zur Verstel lung der Tellerfeder (4) eingesetzte hydraulische Betätigungseinrichtung (5) auf weist, wobei die Betätigungseinrichtung (5) derart ausgebildet ist, dass sie aus gehend von einem drucklosen Zustand durch Aufbringen einer Druckkraft auf die Federzungen (6) die Reibungskupplung (1) von ihrer ausgerückten Stellung in ihre eingerückte Stellung verbringt.
2. Reibungskupplung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Be tätigungseinrichtung (5) einen Nehmerzylinder (17) mit einem radial innerhalb der Federzungen (6) angeordneten sowie verschiebefest mit den Federzungen (6) verbundenen Kolben (18) aufweist.
3. Reibungskupplung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (18) entlang einer Drehachse (19) der Anpressplatte (3) verschiebbar geführt ist.
4. Reibungskupplung (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein den Kolben (18) aufnehmender Führungskörper (20) des Nehmerzylinders (17) an dem Kupplungsdeckel (2) befestigt ist.
5. Reibungskupplung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich net, dass die erste Blattfedereinheit (7) zumindest eine erste Blattfeder (10) auf weist, welche zumindest eine erste Blattfeder (10) mit einem ersten Ende (11a) über ein Verbindungsstück (12) mit den Federzungen (6) axial verbunden ist.
6. Reibungskupplung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zu mindest eine erste Blattfeder (10) mit einem zweiten Ende (11b) an dem Kupp lungsdeckel (2) angebracht ist.
7. Reibungskupplung (1 ) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsstück (12) eine erste Scheibe (15) und eine, mit der ersten Scheibe (15) verbundene, zweite Scheibe (16) aufweist, wobei die Federzungen (6) axial zwischen der ersten Scheibe (15) und der zweiten Scheibe (16) aufge nommen sind.
8. Reibungskupplung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeich net, dass die zweite Blattfedereinheit (8) zumindest eine zweite Blattfeder (13) aufweist, welche zumindest eine zweite Blattfeder (13) mit einem ersten Ende (14a) über das Verbindungsstück (12) mit den Federzungen (6) axial verbunden ist.
9. Reibungskupplung (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zu mindest eine zweite Blattfeder (13) mit einem zweiten Ende (14b) an der An pressplatte (3) angebracht ist.
10. Flybridantriebsstrang (25) für ein Kraftfahrzeug, mit einer Reibungskupplung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 und einer mit einem Kupplungsbestandteil (23) der Reibungskupplung (1) wirkverbundenen elektrischen Maschine (40).
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