WO2023030574A1

WO2023030574A1 - Mehrstufige trennkupplung mit formschlüssig zusammengesetzter mehrteiliger kupplungsscheibe; sowie hybridmodul

Info

Publication number: WO2023030574A1
Application number: PCT/DE2022/100578
Authority: WO
Inventors: László Sarkadi; Marc Finkenzeller; René Daikeler
Original assignee: Schaeffler Technologies AG & Co. KG
Priority date: 2021-09-02
Filing date: 2022-08-09
Publication date: 2023-03-09
Also published as: DE102021122704B3

Abstract

Die Erfindung betrifft eine mehrstufige Trennkupplung (1 ) für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, mit einer ersten Kupplungsstufe (2) und einer, seriell der ersten Kupplungsstufe (2) nach- oder vorgeschalteten, zweiten Kupplungsstufe (3), wobei der ersten Kupplungsstufe (2) eine erste Reibfläche (4) einer Zwischenanpressplatte (6), ein axial relativ zu der Zwischenanpressplatte (6) verschiebbares Anpresselement (7) und eine axial zwischen der Zwischenanpressplatte (6) und dem Anpresselement (7) angeordnete erste Kupplungsscheibe (8) zugeordnet ist und der zweiten Kupplungsstufe (3) eine Gegendruckplatte (9), eine, der ersten Reibfläche (4) axial abgewandte, zweite Reibfläche (5) der Zwischenanpressplatte (6), wobei die Zwischenanpressplatte (6) und die Gegendruckplatte (9) axial relativ zueinander verschiebbar sind, und eine axial zwischen der Zwischenanpressplatte (6) und der Gegendruckplatte (9) angeordnete zweite Kupplungsscheibe (10) zugeordnet ist, und wobei eine der beiden Kupplungsscheiben (8, 10) einen Grundträger (11 ) und zumindest einen, axial relativverschieblich sowie in Umfangsrichtung formschlüssig an dem Grundträger (11 ) aufgenommenen, Reibkörper (12, 13) aufweist. Zudem betrifft die Erfindung ein Hybridmodul (30) mit dieser Trennkupplung (1 ).

Description

Mehrstufige Trennkupplung mit formschlüssiq zusammengesetzter mehrteiliger Kupplungsscheibe; sowie Hybridmodul

Die Erfindung betrifft eine mehrstufige Trennkupplung für einen vorzugsweise hybriden Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, wie eines Pkws, Lkws, Busses oder sonstigen Nutzfahrzeuges. Ferner betrifft die Erfindung ein Hybridmodul aufweisend einen Elektromotor sowie diese mehrstufige Trennkupplung.

Der Anmelderin ist bereits interner Stand der Technik bekannt, der noch nicht veröffentlicht worden ist, und eine Trennkupplung mit mehreren Kupplungsstufen / Schaltstufen betrifft. Die einzelnen Kupplungsstufen werden dabei in Abhängigkeit einer durch ein Betätigungsorgan aufgebrachten Anpresskraft oder in Abhängigkeit eines zurückgelegten Einrückweges / Schließweges des Betätigungsorgans seriell nacheinander geschlossen / eingerückt. Damit sind zwei geschlossene Zustände der Trennkupplung realisierbar, die sich durch ihr maximal übertragbares Drehmoment voneinander unterscheiden. Bei einem Schließen nur einer Kupplungsstufe (auch als halb geschlossener Zustand bezeichnet) kann ein bestimmtes erstes maximales Drehmoment übertragen werden, während bei einem zusätzlichen Schließen der anderen Kupplungsstufe (auch als vollständig geschlossener Zustand bezeichnet) ein zweites maximales Drehmoment übertragen werden kann, das höher als das erste maximale Drehmoment ist.

Bei diesen mehrstufigen / mehrstufig schließbaren Trennkupplungen besteht jedoch insbesondere bei jener Kupplungsstufe, die bei einem Schließvorgang der Trennkupplung als zweites / letztes geschlossen wird, ein relativ großes Lüftspiel. Ein großes Lüftspiel hat zwar prinzipiell den Vorteil, dass keine unerwünschten Schleppmomente in einem geöffneten Zustand der Trennkupplung auftreten sowie eine Tellerfederkraft in dem vollständig geschlossenen Zustand (bei maximaler Momentenübertragung) klein ist; dennoch hat es sich gezeigt, dass es in dem vollständig geschlossenen Zustand unter Umständen zu einem ungewollten Kupplungsrutschen kommen kann. Dies liegt insbesondere an der relativ großen Kupplungsschließzeit, die durch das große Lüftspiel entsteht, was wiederum zu einem Momentenabfall führt.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine mehrstufige Trennkupplung zur Verfügung zu stellen, dessen Funktionssicherheit deutlich gesteigert wird.

Dies wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Mit dem Anspruch 1 ist eine mehrstufige Trennkupplung für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges beansprucht, wobei die Trennkupplung mit einer ersten Kupplungsstufe und einer, seriell der ersten Kupplungsstufe nach- oder vorgeschalteten, zweiten Kupplungsstufe ausgestattet ist. Der ersten Kupplungsstufe ist ferner eine erste Reibfläche einer Zwischenanpressplatte, ein axial relativ zu der Zwischenanpressplatte verschiebbares Anpresselement, etwa in Form einer Anpressplatte oder einer Tellerfeder, und eine axial zwischen der Zwischenanpressplatte und dem Anpresselement angeordnete erste Kupplungsscheibe zugeordnet. Der zweiten Kupplungsstufe ist eine Gegendruckplatte, eine, der ersten Reibfläche axial abgewandte, zweite Reibfläche der Zwischenanpressplatte, wobei die Zwischenanpressplatte und die Gegendruckplatte axial relativ zueinander verschiebbar sind, und eine axial zwischen der Zwi- schenanpressplatte und der Gegendruckplatte angeordnete zweite Kupplungsscheibe zugeordnet. Ferner weist eine der beiden Kupplungsscheiben einen Grundträger und zumindest einen, axial relativverschieblich sowie in Umfangsrichtung formschlüssig (drehfest) an dem Grundträger aufgenommenen, Reibkörper auf.

Durch das Vorsehen des Reibkörpers und dessen Aufnahme an dem Grundträger kann das in dem geöffneten Zustand der entsprechenden Kupplungsstufe vorliegende Lüftspiel möglichst klein ausgebildet werden. Folglich werden die Schließzeit und die Gefahr eines Kupplungsrutschens deutlich reduziert.

Weitergehende vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert. Demnach ist es auch von Vorteil, wenn der Reibkörper gegenüber dem Grundträger verdickt ist, das heißt eine größere axiale Breite / Erstreckung aufweist als der Grundträger. Dadurch wird sichergestellt, dass in dem vollständig geschlossenen Zustand der Trennkupplung ausschließlich der Reibkörper mit den entsprechenden Reibpartnern in Reibkontakt gelangt.

Für eine noch robustere Ausbildung der mehrteiligen Kupplungsscheibe ist es von Vorteil, wenn zumindest ein erster Reibkörper als ein eine Innenverzahnung aufweisender Zahnring umgesetzt ist, welcher Zahnring auf eine Außenverzahnung des Grundträgers formschlüssig aufgesetzt / aufgeschoben ist.

Die Momentenkapazität wird nochmals deutlich gesteigert, wenn der zumindest eine Reibkörper eine erste konische Wirkfläche aufweist, die mit einer komplementär zu ihr ausgebildeten Gegenfläche eines ersten Reibpartners in Anlage bringbar ist.

In diesem Zusammenhang ist es folglich auch zweckmäßig, wenn der zumindest eine Reibkörper eine der ersten konischen Wirkfläche axial abgewandte zweite konische Wirkfläche aufweist, welche zweite konische Wirkfläche mit einer komplementär zu ihr ausgebildeten Gegenfläche eines zweiten Reibpartners in Anlage bringbar ist.

Als vorteilhaft hat es sich zudem herausgestellt, wenn die erste konische Wirkfläche als Bestandteil der zweiten Kupplungsstufe mit einer Gegenfläche der Gegendruckplatte zusammenwirkt und die zweite konische Wirkfläche mit einer Gegenfläche an der Zwischenanpressplatte zusammenwirkt.

Vorteilhaft ist es auch, wenn zumindest ein zweiter Reibkörper blockartig ausgeformt ist und in einem axialen Aufnahmeloch (vorzugsweise als ein axiales Durchgangsloch umgesetzt) des Grundträgers formschlüssig eingeschoben ist. Dadurch lässt sich die mehrteilige Kupplungsscheibe möglichst einfach herstellen. Zur Vergrößerung des übertragbaren Drehmomentes ist es des Weiteren von Vorteil, wenn gar mehrere zweite blockartig ausgeformte Reibkörper in Umfangsrichtung verteilt an dem Grundträger formschlüssig aufgenommen sind. Die Reibkörper sind in verschiedenen Ausführungsbeispielen unterschiedlich ausgeformt, etwa mit einem kreisrunden, einem ovalen oder einem in Umfangsrichtung langgestreckten Querschnitt. Das Aufnahmeloch weist eine Innenkontur / Lochleibung komplementär zu dem Reibkörper auf.

Für eine platzsparende Vorspannung der Zwischenanpressplatte relativ zu der Gegendruckplatte hat es sich auch als vorteilhaft herausgestellt, wenn die zweite Kupplungsstufe eine die Gegendruckplatte und die Zwischenanpressplatte axial voneinander wegdrückende Vorspannfeder aufweist, welche Vorspannfeder über einen durch die Gegendruckplatte hindurchragenden, an der Zwischenanpressplatte befestigten Abstützbolzen an der Zwischenanpressplatte abgestützt ist.

Des Weiteren kann auf einen zusätzlichen Sicherungsring verzichtet werden, wenn die Zwischenanpressplatte mittels einer an einem Stufenbolzen ausgebildeten Radialstufe in einer geöffneten Stellung der zweiten Kupplungsscheibe axial an der Gegendruckplatte abgestützt ist. Der Stufenbolzen ist auf typische Weise wiederum direkt mit der Zwischenanpressplatte verbunden / an dieser befestigt. Dadurch wird der Aufbau weiter vereinfacht.

Insbesondere wird der Aufbau weiter vereinfacht, wenn die Vorspannfeder axial an dem Stufenbolzen unmittelbar abgestützt ist. In dieser Ausführung ist es des Weiteren von Vorteil, wenn die Vorspannfeder eine axial ausgestellte Sicke aufweist, über die sie an dem Stufenbolzen axial anliegt.

Alternativ hierzu ist es jedoch auch von Vorteil, wenn die Vorspannfeder axial zu diesem Stufenbolzen beabstandet ist, wodurch die Tellerfeder einfacher herzustellen ist.

Hinsichtlich der Ausführung der Trennkupplung sei des Weiteren darauf hingewiesen, dass es besonders bevorzugt ist, wenn die zweite Kupplungsstufe in Bezug auf einen Schließvorgang / eine Schließrichtung der Trennkupplung seriell der ersten Kupplungsstufe nachgeschaltet ist.

Alternativ hierzu ist es jedoch auch zweckmäßig, wenn die zweite Kupplungsstufe in Bezug auf den Schließvorgang der Trennkupplung seriell der ersten Kupplungsstufe vorgeschaltet ist.

Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Hybridmodul zum An- und Abkoppeln eines Verbrennungsmotors an einem und von einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, mit einem Elektromotor und einer erfindungsgemäßen nach zumindest einer der zuvor beschriebenen Ausführungen ausgeführten Trennkupplung, wobei die Gegendruckplatte an einem einen Rotor des Elektromotors tragenden oder drehfest mit dem Rotor verbundenen Rotorträger angebracht oder durch diesen Rotorträger unmittelbar (vorzugsweise stoffeinteilig) ausgebildet ist.

Mit anderen Worten ausgedrückt, ist somit erfindungsgemäß eine rotorintegrierte K0- Kupplung (Trennkupplung mit einem Reibschluss und einem Formschluss) mit einer mehrteiligen, vorzugsweise zweiteiligen, Kupplungsscheibe ausgestattet. Ein Teil der zweiteiligen Kupplungsscheibe ist konventionell ausgebildet und arbeitet reibschlüssig, während ein zweiter Teil (Grundträger) formschlüssig arbeitet und mit einer Außenverzahnung ausgestattet ist. Ein Zahnring ist dann mit einer entsprechenden Innenverzahnung ausgestattet, sodass der zweite Teil der Kupplungsscheibe und der Zahnring in axialer Richtung in Eingriff gebracht werden können.

Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert, in welchem Zusammenhang auch verschiedene Ausführungsbeispiel beschrieben sind.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Längsschnittdarstellung eines eine erfindungsgemäße Trennkupplung nach einem ersten Ausführungsbeispiel aufweisenden Hybridmoduls, wobei eine mehrteilige Kupplungsscheibe einer zweiten Kupplungsstufe der Trennkupplung einen auf einem Grundträger formschlüssig aufgenommenen Zahnring aufweist,

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung der in Fig. 1 eingesetzten mehrteiligen Kupplungsscheibe,

Fig. 3 ein schematisches Kraft-Weg-Diagramm eines Schließvorgangs der Trennkupplung nach Fig. 1 ,

Fig. 4 eine Längsschnittdarstellung eines eine erfindungsgemäße Trennkupplung nach einem zweiten Ausführungsbeispiel aufweisenden Hybridmoduls, wobei die mehrteilige Kupplungsscheibe nun über mehrere in Umfangsrichtung verteilt angeordnete, in Aufnahmelöchern des Grundträgers formschlüssig aufgenommene Reibkörper verfügt,

Fig. 5 eine perspektivische Darstellung der in Fig. 4 eingesetzten mehrteiligen Kupplungsscheibe,

Fig. 6 eine Detaildarstellung der in Fig. 4 eingesetzten mehrteiligen Kupplungsscheibe im Bereich eines Reibkörpers,

Fig. 7 eine Längsschnittdarstellung eines eine erfindungsgemäße Trennkupplung nach einem dritten Ausführungsbeispiel aufweisenden Hybridmoduls, wobei im Vergleich zu Fig. 1 der Zahnring konische Wirkflächen aufweist,

Fig. 8 eine perspektivische Darstellung der in Fig. 7 eingesetzten mehrteiligen Kupplungsscheibe,

Fig. 9 eine Längsschnittdarstellung eines eine erfindungsgemäße Trennkupplung nach einem vierten Ausführungsbeispiel aufweisenden Hybridmoduls, wobei im Vergleich zu Fig. 7 ein zur axialen Abstützung einer Zwischenanpressplatte relativ zu einer Gegendruckplatte dienender Stufenbolzen vorhanden ist, Fig. 10 eine Längsschnittdarstellung eines eine erfindungsgemäße Trennkupplung nach einem fünften Ausführungsbeispiel aufweisenden Hybridmoduls, wobei gegenüber Fig. 9 jener Stufenbolzen auch unmittelbar als Abstützelement für eine Vorspannfeder der zweiten Kupplungsstufe dient, sowie

Fig. 11 eine Längsschnittdarstellung eines eine erfindungsgemäße Trennkupplung nach einem sechsten Ausführungsbeispiel aufweisenden Hybridmoduls, wobei die zweite Kupplungsstufe und die erste Kupplungsstufe im Vergleich zur Fig.1 in ihrer Position vertauscht sind sowie eine Tellerfeder der ersten Kupplungsstufe unmittelbar als Reibelement dient.

Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Des Weiteren können prinzipiell die verschiedenen Merkmale der unterschiedlichen Ausführungsbeispiele frei miteinander kombiniert werden.

Mit Fig. 1 ist eine mehrstufige Trennkupplung 1 , die gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel ausgebildet ist, gut zu erkennen. Die Trennkupplung 1 ist in ihrem bevorzugten Einsatzbereich in einem Hybridmodul 30 integriert. Die Trennkupplung 1 dient dabei zum wahlweisen Verbinden einer mit einem Verbrennungsmotor weiter verbundenen Eingangswelle 32 (des Hybridmoduls 30) mit einem Rotor 19 eines Elektromotors 28. Auch der Elektromotor 28 ist unmittelbarer Bestandteil des Hybridmoduls 30.

Die Eingangswelle 32 und der Rotor 29 sind ebenso wie die Bestandteile der Trennkupplung 1 um eine gemeinsame zentrale Drehachse 33 drehbar (/ konzentrisch) angeordnet. Die Eingangswelle 32, der Rotor 29 und die Bestandteile der Trennkupplung 1 sind in einem Gehäuse 34 des Hybridmoduls 30 verdrehbar gelagert.

Es sei darauf hingewiesen, dass die gegenständlich verwendeten Richtungsangaben axial / axiale Richtung, radial / radiale Richtung und Umfangsrichtung auf die zentrale Drehachse 33 bezogen sind. Folglich ist unter axial eine Richtung entlang der Dreh- achse 33, unter radial eine Richtung senkrecht zu der Drehachse 33 und unter Umfangsrichtung eine Richtung entlang einer konzentrisch zu der Drehachse 33 um laufenden Kreislinie zu verstehen.

Die Trennkupplung 1 weist zwei Kupplungsstufen 2, 3 auf. In dem ersten Ausführungsbeispiel ist die erste Kupplungsstufe 2 jene Kupplungsstufe, die bei einem Ein- rückvorgang / Schließvorgang der Trennkupplung 1 seriell vor einer zweiten Kupplungsstufe 3 der Trennkupplung 1 schließt. Die Trennkupplung 1 ist somit von ihrem geöffneten Zustand über einen halb geschlossenen Zustand (erste Kupplungsstufe 2 ist geschlossen, während zweite Kupplungsstufe 3 geöffnet ist), zur Übertragung eines Drehmomentes bis zu einem ersten maximalen Drehmoment, bis hin zu einem vollständig geschlossenen Zustand (erste Kupplungsstufe 2 und zweite Kupplungsstufe 3 sind geschlossen) zur Übertragung eines Drehmomentes bis zu einem zweiten maximalen Drehmoment, das höher als das erste Drehmoment ist, verstellbar / schaltbar.

Die erste Kupplungsstufe 2 weist in dem ersten Ausführungsbeispiel eine, seitens der Eingangswelle 32 angebrachte, erste Kupplungsscheibe 8, ein plattenförmiges An- presselement 7, das als Anpressplatte ausgeführt ist, sowie eine Zwischenanpressplatte 6, genauer gesagt eine erste Reibfläche 4 der Zwischenanpressplatte 6 auf. Zwischenanpressplatte 6 und Anpresselement 7 sind drehfest miteinander verbunden und axial beabstandet zueinander angeordnet, wobei in einem axialen Zwischenraum zwischen der Zwischenanpressplatte 6 und dem Anpresselement 7 die erste Kupplungsscheibe 8 entsprechend angeordnet ist. Das Anpresselement 7 ist axial relativverschieblich zu der Zwischenanpressplatte 6 gelagert. Das Anpresselement 7 ist durch ein Betätigungsorgan, hier aufweisend einen axial verschiebbaren Drucktopf 35, zwischen einer dem geöffneten Zustand der Trennkupplung 1 entsprechenden geöffneten Stellung / und zwei, dem halb geschlossenen Zustand sowie dem vollständig geschlossenen Zustand der Trennkupplung 1 entsprechenden, Verschiebestellungen verschiebbar. Der Drucktopf 35 wird dabei bspw. mittels eines hydraulisch betätigten Kolbens 42 verschoben. Die zweite Kupplungsstufe 3 weist eine zweite Kupplungsscheibe 10 auf, die ebenfalls an der Eingangswelle 32 angebracht ist. Es ist in Fig. 1 zu erkennen, dass die beiden ersten und zweiten Kupplungsscheiben 8, 10 axial beabstandet sind. Die beiden ersten und zweiten Kupplungsscheiben 8, 10 sind an einander axial abgewandten Seiten eines Flanschbereiches 39 der Eingangswelle 32 angebracht. Des Weiteren weist die zweite Kupplungsstufe 3 eine Gegendruckplatte 9 sowie eine zweite Reibfläche 5 der Zwischenanpressplatte 6 auf. Jene zweite Reibfläche 5 liegt der ersten Reibfläche 4 axial gegenüber. Die Gegendruckplatte 9 ist ebenfalls drehfest mit der Zwischenanpressplatte 6 verbunden.

Die Gegendruckplatte 9 ist ferner Bestandteil eines Rotorträgers 31 , der relativ zum Gehäuse 34 drehbar gelagert ist und einen radial außerhalb der Kupplungsscheiben 8, 10 angeordneten Hülsenbereich 36 aufweist, auf dem der Rotor 29 sitzt / drehfest angebracht ist.

Um die zweite Kupplungsstufe 3 selbsttätig zu öffnen, ist eine Vorspannfeder 24 axial zwischen der Gegendruckplatte 9 und der Zwischenanpressplatte 6 eingespannt. Die Vorspannfeder 24 ist als Tellerfeder realisiert und mit einem (axialen) Ende über einen Stützung 37 und einen Sicherungsring 38 an der Gegendruckplatte 9 axial abgestützt und mit einem anderen (axialen) Ende an einem Abstützbolzen 25, der weiter unmittelbar an der Zwischenanpressplatte 6 fixiert ist, abgestützt. Es ist zu erkennen, dass der Abstützbolzen 25 die Gegendruckplatte 9 axial durchdringt.

Erfindungsgemäß ist nun jene zweite Kupplungsscheibe 10 mehrteilig, in dieser Ausführung im Wesentlichen zweiteilig, ausgebildet. Ein Grundträger 11 bildet einen ersten Teil der zweiten Kupplungsscheibe 10 aus, der mit seiner radialen Innenseite unmittelbar an dem Flanschbereich 39 der Eingangswelle 32 befestigt ist. Auf einer radialen Außenseite des Grundträgers 11 ist ein einen (ersten) Reibkörper 12 bildender Zahnring 15 formschlüssig aufgenommen, wie auch in Fig. 2 näher zu erkennen. Bei genauerer Betrachtung ist zu erkennen, dass der Zahnring 15 eine radiale Innenverzahnung 14 aufweist. Mit dieser Innenverzahnung 14 ist der Zahnring 15 in Umfangsrichtung / Drehrichtung fest / drehfest auf einer Außenverzahnung 16 des Grundträgers 11 formschlüssig angeordnet. Jene formschlüssige Verbindung zwischen dem Grundträger 11 und dem Zahnring 15 ist derart umgesetzt, dass der Zahnring 15 zudem in axialer Richtung verschiebbar auf dem Grundträger 11 aufgenommen ist. Ferner, wie in Fig. 1 auch zu erkennen, ist der Zahnring 15 gegenüber dem Grundträger 11 verdickt, das heißt der Zahnring 15 weist eine größere Breite / axiale Erstreckung auf als der Grundträger 11 . Der Grundträger 11 ist vorzugsweise aus einem Stahlblech konstanter Dicke ausgeformt.

Um die Trennkupplung 1 zu schließen, d.h. eine Modulation durchzuführen, wird der Drucktopf 35 betätigt. Dieser Drucktopf 35 übt dabei eine Axialkraft (in Fig. 1 nach links) auf das Anpresselement 7 aus, welche somit wiederum die erste Kupplungsscheibe 8 axial belastet. Die erste Kupplungsscheibe 8 ist axialweich ausgeführt und bewegt sich demzufolge mit dem Anpresselement 7 axial, d.h. in Fig. 1 nach links, bis sie in Anlage mit der Zwischenanpressplatte 6 gerät und diese reibschlüssig in Drehung versetzt. Somit wird die erste Kupplungsstufe 2 geschlossen und die Trennkupplung 1 überträgt ein Drehmoment zwischen der ersten Kupplungsscheibe 8 und der Zwischenanpressplatte 6 sowie der Gegendruckplatte 9.

Wenn nun weiterhin die Axialkraft des Drucktopfs 35 auf das Anpresselement 7 erhöht wird, wird das Paket aus Anpresselement 7, erster Kupplungsscheibe 8 und Zwi- schenanpressplatte 6 weiter hin zur Gegendruckplatte 9 verlagert. In dem ersten Ausführungsbeispiel wird dabei die zweite Kupplungsscheibe 10 reibschlüssig zwischen der Zwischenanpressplatte 6 und der Gegendruckplatte 9 geklemmt.

Mit anderen Worten kann, wie vorstehend erwähnt, bei geschlossener erster Kupplungsstufe 2 das Drehmoment von der Eingangswelle 32 über die erste Kupplungsscheibe 8 auf die Zwischenanpressplatte 6 und auf den Rotorträger 31 als Ausgangsteil übertragen werden. D.h. die Drehmomentübertragung erfolgt über zwei Reibflächenpaarungen, nämlich den Kontaktflächen zwischen dem Anpresselement 7 und der ersten Kupplungsscheibe 8 sowie den Kontaktflächen zwischen der ersten Kupplungsscheibe 8 und der Zwischenanpressplatte 6. Wird zusätzlich zur ersten Kupplungsstufe 2 auch die seriell nachgeschaltete, zweite Kupplungsstufe 3 geschlossen, kann das Drehmoment von der Eingangswelle 32 auch über die zweite Kupplungsscheibe 10 auf die Zwischenanpressplatte 6 und den Rotorträger 31 übertragen werden. D.h. bei geschlossener erster und zweiter Kupplungsstufe 2, 3 wird das Drehmoment über vier Reibflächen übertragen. So kann das über die Trennkupplung 1 maximal übertragbare Drehmoment einfach erhöht werden.

In Fig. 3 ist exemplarisch ein Kraft-Weg-Diagramm der Vorspannfeder 24 gezeigt. Auf der Abszisse ist dabei der Aktuatorweg x, d.h. die Wegstrecke, die der Drucktopf 35 zurücklegt, wenn er betätigt wird, um die Trennkupplung 1 zu schließen, aufgetragen. Auf der Ordinate wiederum ist die dabei aufzubringende Kraft F des Drucktopfs 35 gezeigt. Bei Beginn des Schließvorgangs der Trennkupplung 1 , d.h. auf der Abszisse ganz rechts, liegt zwischen den vorstehend erwähnten Reibflächen der Trennkupplung 1 Spiel vor. Nach Überfahren eines Lüftwegs A, kommt das Anpresselement 7 am Punkt B mit der ersten Kupplungsscheibe 8 in Kontakt. Die Modulation / Schaltung C der Trennkupplung 1 beginnt, indem die Kraft F auf den Drucktopf 35 weiter erhöht wird, und der Aktuatorweg x weiter verringert wird. Dieser wird soweit verringert, d.h. der Drucktopf 35 übt weiterhin eine Axialkraft auf das Anpresselement 7 aus, bis die zweite Kupplungsstufe 3 geschlossen ist.

Mit den Fign. 4 bis 11 sind weitere Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Trennkupplung 1 veranschaulicht. Diesbezüglich sei darauf hingewiesen, dass der prinzipielle Aufbau und die prinzipielle Funktionsweise dieser weiteren Ausführungsbeispiele dem ersten Ausführungsbeispiel der Fig. 1 entsprechen. Der Kürze wegen werden daher lediglich die Unterschiede dieser Ausführungsbeispiele gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel bzw. untereinander beschrieben.

Mit dem zweiten Ausführungsbeispiel der Fign. 4 bis 6 ist ersichtlich, dass die zweite

Kupplungsscheibe 10 auch auf andere Weise mehrteilig realisierbar ist. In diesem Ausführungsbeispiel weist der Grundträger 11 mehrere in Umfangsrichtung verteilt angeordnete Durchgangslöcher, die nachfolgend als Aufnahmelöcher 23 bezeichnet sind, auf (Fig. 5). In jedem Aufnahmeloch 23 ist ein im Wesentlichen blockartiger (zweiter) Reibkörper 13 formschlüssig in Umfangsrichtung angeordnet. Jener zweite Reibkörper 13 ist in der Ausführung gemäß Fig. 5 als ein Körper mit kreisrundem Querschnitt umgesetzt. In weiteren Ausführungen sind jedoch auch andere Formen prinzipiell möglich.

Das jeweilige den zweiten Reibkörper 13 aufnehmende Aufnahmeloch 23 des Grundträgers 11 weist eine Lochleibung auf, die komplementär zu einem Außenumfang des jeweiligen zweiten Reibkörpers 13 ausgebildet ist. Auf diese Weise sind eine Vielzahl von Reibkörpern 13 in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordnet. In den Fign. 4 und 6 wird wiederum ersichtlich, dass der zweite Reibkörper 13 eine größere axiale Erstreckung aufweist als der Grundträger 11. Der zweite Reibkörper 13 ist axial relativ zu dem Grundträger 11 verschiebbar in dem Aufnahmeloch 23 aufgenommen.

In weiteren Ausführungsbeispielen ist es prinzipiell auch möglich den ersten Reibkörper 12 und den zweiten Reibkörper 13 gemeinsam an einem Grundträger 11 anzubringen.

Mit den Fign. 7 und 8 ist ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Trennkupplung 1 veranschaulicht, in dem der Zahnring 15 des ersten Ausführungsbeispiels auf andere Weise ausgeformt ist. Dieser Zahnring 15 weist nun zwei axial zueinander abgewandte konische Wirkflächen 17, 20 auf, die jeweils an einer Gegenfläche 18 bzw. 21 der Gegendruckplatte 9 bzw. der Zwischenanpressplatte 6 anlegbar sind. Die erste Wirkfläche 17 des Zahnrings 15 wirkt somit mit einer komplementär zu ihr ausgebildeten ersten Gegenfläche 18 eines ersten Reibpartners 19 in Form der Gegendruckplatte 9 zusammen. Die der ersten Wirkfläche 17 axial abgewandte zweite Wirkfläche 20 wirkt somit mit einer komplementär zu ihr ausgebildeten zweiten Gegenfläche 21 eines zweiten Reibpartners 22 in Form der Zwischenanpressplatte 6 zusammenwirkt. Auf diese Weise wird gegenüber Fig. 1 die Momentenkapazität entsprechend gesteigert. In dem vierten Ausführungsbeispiel der Fig. 9 wird eine alternative axiale Sicherung / Abstützung der Zwischenanpressplatte 6 relativ zu der Gegendruckplatte 9 in dem geöffneten Zustand der zweiten Kupplungsstufe 3 veranschaulicht. In diesem Ausführungsbeispiel ist zusätzlich zu dem Abstützbolzen 25 zumindest ein Stufenbolzen 26 vorhanden. Dieser Stufenbolzen 26 bildet eine Radialstufe 27 aus, wobei diese Radialstufe 27 auf einer der Zwischenanpressplatte 6 abgewandten Seite der Gegendruckplatte 9 in Anlage bringbar ist. Bevorzugt sind in diesem Ausführungsbeispiel der Fig.

9 gar mehrere Stufenbolzen 26 in Umfangsrichtung verteilt angeordnet.

Mit Fig. 10 ist ein fünftes Ausführungsbeispiel veranschaulicht, das im Wesentlichen an das vierte Ausführungsbeispiel der Fig. 9 anschließt. Die Vorspannfeder 24 ist nun mit einer axial ausgestellten Sicke 40 im Bereich des Stufenbolzen 26 ausgebildet. Die Vorspannfeder 24 liegt mit dieser Sicke 40 unmittelbar stirnseitig an dem Stufenbolzen 26 an. Weiter bevorzugt sind die Abstützbolzen 25 vollständig durch mehrere in Umfangsrichtung verteilt angeordnete Stufenbolzen 26 ersetzt.

In Fig. 11 sind die beiden Kupplungsstufen 2, 3 umgekehrt zu dem ersten Ausführungsbeispiel geschaltet. Die erste Kupplungsstufe 2 bezeichnet nun jene Kupplungsstufe, die bei einem Schließvorgang / Einrückvorgang der zweiten Kupplungsstufe 3 nachgeschaltet ist. Die Trennkupplung 1 ist somit von ihrem geöffneten Zustand über einen halb geschlossenen Zustand (zweite Kupplungsstufe 3 ist geschlossen, während erste Kupplungsstufe 2 geöffnet ist), zur Übertragung eines Drehmomentes bis zu einem ersten maximalen Drehmoment, bis hin zu einem vollständig geschlossenen Zustand (erste Kupplungsstufe 2 und zweite Kupplungsstufe 3 sind geschlossen) zur Übertragung eines Drehmomentes bis zu einem zweiten maximalen Drehmoment, das höher als das erste Drehmoment ist, verstellbar / schaltbar.

Die erste Kupplungsstufe 2 weist wiederum die erste Reibfläche 4 der Zwischenanpressplatte 6 sowie nun unmittelbar eine die erste Kupplungsstufe 2 öffnende Vorspannfeder 24 in Form einer Tellerfeder auf. Das vorherige Anpresselement 7 ist folglich unmittelbar durch die Vorspannfeder 24 gebildet. Des Weiteren weist die erste Kupplungsstufe 2 die erste Kupplungsscheibe 8 auf, die gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel mehrteilig realisiert ist. Mit anderen Worten ist die erste Kupplungsscheibe 8 jene Kupplungsscheibe, die den Grundträger 11 und den darauf formschlüssig drehfest sowie axial relativverschieblich aufgenommenen Zahnring 15 aufweist. Die Vorspannfeder 24 bildet unmittelbar in dem vollständig geschlossenen Zustand der Trennkupplung 1 eine Reibflächenpaarung mit der ersten Kupplungsscheibe 8.

Axial zwischen der Zwischenanpressplatte 6 und der Vorspannfeder 24 ist ferner ein Drahtring 41 eingesetzt, über den die Vorspannfeder 24 mit einem (axialen) Ende an der Zwischenanpressplatte 6 abgestützt und schwenkbar gelagert ist. Mit einem anderen (axialen) Ende ist die Vorspannfeder 24 unmittelbar an dem Drucktopf 25 axial abgestützt.

Die zweite Kupplungsstufe 3 wird wiederum durch die Gegendruckplatte 9, die zweite Reibfläche 5 der Zwischenanpressplatte 6 sowie die zweite Kupplungsscheibe 10 ausgebildet. Zur axialen Abstützung der Zwischenanpressplatte 6 relativ zu dem Drucktopf 35 ist zudem ein Sicherungsring 38 vorhanden.

Bezuqszeichenliste

Trennkupplung erste Kupplungsstufe zweite Kupplungsstufe erste Reibfläche zweite Reibfläche

Zwischenanpressplatte

Anpresselement erste Kupplungsscheibe

Gegendruckplatte zweite Kupplungsscheibe

Grundträger erster Reibkörper zweiter Reibkörper

Innenverzahnung

Zahnring

Außenverzahnung erste Wirkfläche

Gegenfläche der Gegendruckplatte erster Reibpartner zweite Wirkfläche

Gegenfläche der Zwischenanpressplatte zweiter Reibpartner

Aufnahmeloch

Vorspannfeder

Abstützbolzen

Stufenbolzen

Radialstufe

Elektromotor

Rotor

Hybridmodul

Rotorträger Eingangswelle Drehachse Gehäuse Drucktopf Hülsenbereich Stützring Sicherungsring Flanschbereich Sicke Drahtring Kolben

Claims

Patentansprüche Mehrstufige Trennkupplung (1 ) für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, mit einer ersten Kupplungsstufe (2) und einer, seriell der ersten Kupplungsstufe (2) nach- oder vorgeschalteten, zweiten Kupplungsstufe (3), wobei der ersten Kupplungsstufe (2) eine erste Reibfläche (4) einer Zwischenanpressplatte (6), ein axial relativ zu der Zwischenanpressplatte (6) verschiebbares Anpresselement (7) und eine axial zwischen der Zwischenanpressplatte (6) und dem An- presselement (7) angeordnete erste Kupplungsscheibe (8) zugeordnet ist und der zweiten Kupplungsstufe (3) eine Gegendruckplatte (9), eine, der ersten Reibfläche (4) axial abgewandte, zweite Reibfläche (5) der Zwischenanpressplatte (6), wobei die Zwischenanpressplatte (6) und die Gegendruckplatte (9) axial relativ zueinander verschiebbar sind, und eine axial zwischen der Zwi- schenanpressplatte (6) und der Gegendruckplatte (9) angeordnete zweite Kupplungsscheibe (10) zugeordnet ist, und wobei eine der beiden Kupplungsscheiben (8, 10) einen Grundträger (11 ) und zumindest einen, axial relativverschieblich sowie in Umfangsrichtung formschlüssig an dem Grundträger (11 ) aufgenommenen, Reibkörper (12, 13) aufweist. Trennkupplung (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein erster Reibkörper (12) als ein eine Innenverzahnung (14) aufweisender Zahnring (15) umgesetzt ist, welcher Zahnring (15) auf eine Außenverzahnung (16) des Grundträgers (11 ) formschlüssig aufgesetzt ist. Trennkupplung (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Reibkörper (12, 13) eine erste konische Wirkfläche (17) aufweist, die mit einer komplementär zu ihr ausgebildeten Gegenfläche (18) eines ersten Reibpartners (19) in Anlage bringbar ist. Trennkupplung (1 ) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Reibkörper (12, 13) eine der ersten konischen Wirkfläche (17) axial abgewandte zweite konische Wirkfläche (20) aufweist, die mit einer komplementär zu ihr ausgebildeten Gegenfläche (21 ) eines zweiten Reibpartners (22) in Anlage bringbar ist. Trennkupplung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein zweiter Reibkörper (13) blockartig ausgeformt ist und in einem axialen Aufnahmeloch (23) des Grundträgers (11 ) formschlüssig eingeschoben ist. Trennkupplung (1 ) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere zweite Reibkörper (13) in Umfangsrichtung verteilt an dem Grundträger (11) formschlüssig aufgenommen sind. Trennkupplung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Kupplungsstufe (3) eine die Gegendruckplatte (9) und die Zwischenanpressplatte (6) axial voneinander wegdrückende Vorspannfeder (24) aufweist, welche Vorspannfeder (24) über einen durch die Gegendruckplatte (9) hindurchragenden, an der Zwischenanpressplatte (6) befestigten Abstützbolzen (25) an der Zwischenanpressplatte (6) abgestützt ist. Trennkupplung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenanpressplatte (6) mittels einer an einem Stufenbolzen (26) ausgebildeten Radialstufe (27) in einer geöffneten Stellung der zweiten Kupplungsstufe (3) axial an der Gegendruckplatte (9) abgestützt ist. Trennkupplung (1 ) nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspannfeder (24) axial an dem Stufenbolzen (26) abgestützt ist oder zu diesem Stufenbolzen (26) beabstandet ist. Hybridmodul (30) zum An- und Abkoppeln eines Verbrennungsmotors an einen und von einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, mit einem Elektromotor

(28) und einer, nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 9 ausgeführten Trennkupplung (1 ), wobei die Gegendruckplatte (9) an einem einen Rotor

(29) des Elektromotors (28) tragenden oder drehfest mit dem Rotor (29) verbundenen Rotorträger (31 ) angebracht oder durch diesen Rotorträger (31 ) unmittelbar ausgebildet ist.