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Title:
CLUTCH DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/120362
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a clutch device (1) containing at least two clutch parts (5, 6, 7) rotatable relative to one another, specifically an input part (8) and an output part (9, 10), at least one clutch disc (15, 16) arranged axially between mating frictional surfaces (22), with friction elements (19) arranged on both sides on a carrier part (23), each of which friction elements enters into frictional engagement with a mating frictional surface (22). In order to improve the axial elasticity of the at least one clutch disc (15, 16), the carrier part (23) is divided into two carrier elements (24) arranged axially next to one another, wherein a friction element (19) is arranged on each of the sides of the carrier elements arranged furthest away from one another.

Inventors:
KIMMIG KARL-LUDWIG (DE)
Application Number:
PCT/DE2018/100874
Publication Date:
June 27, 2019
Filing Date:
October 26, 2018
Export Citation:
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Assignee:
SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG (DE)
International Classes:
F16D13/64; F16D13/68; F16D25/0638; F16D25/10
Foreign References:
DE102009019588A12009-11-19
DE102015226255A12017-06-22
DE102016205123A12017-10-05
DE4116051A11992-01-23
DE102014212949A12016-01-07
DE102015216566A12017-03-02
DE102009051222A12010-05-12
DE102015211302A12016-12-22
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Claims:
Patentansprüche

1. Kupplungseinrichtung (1 , 1 a) enthaltend zumindest zwei gegeneinander ver- drehbare Kupplungsteile (5, 6, 7), nämlich ein Eingangsteil (8) und ein Aus- gangsteil (9, 10), wenigstens eine axial zwischen Gegenreibflächen (22) ange- ordnete Kupplungslamelle (15, 16) mit beidseitig an einem Trägerteil (23) ange- ordneten, jeweils in Reibeingriff mit einer Gegenreibfläche (22) tretenden Reib- elementen (19), dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerteil (23) in zwei axial aneinander angeordnete Trägerelemente (24) geteilt ist, wobei an deren abge- wandten Seiten jeweils ein Reibelement (19) angeordnet ist.

2. Kupplungseinrichtung (1 , 1 a) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerelemente (24) eine größere axiale Elastizität aufweisen als ein ver- gleichbares Stahlbauteil gleicher Dicke.

3. Kupplungseinrichtung (1 , 1 a) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Trägerelemente (24) und Reibelemente (19) zusammen maxi- mal dieselbe Dicke wie eine die Gegenreibflächen (22) aufweisende Gegenla- melle (17, 18) aufweisen.

4. Kupplungseinrichtung (1 , 1 a) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Elastizität aus axialen Inhomogenitäten der Trägerelemente (24) gebildet ist.

5. Kupplungseinrichtung (1 , 1 a) nach einem der vorangehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerelemente (24) drehschlüssig in einen Lamellenträger (12, 14) eines Kupplungsteils (6, 7) eingehängt sind.

6. Kupplungseinrichtung (1 , 1 a) nach einem der vorangehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der Trägerelemente (24) als

Stahlblech ausgeführt ist.

7. Kupplungseinrichtung (1 , 1 a) nach einem der vorangehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerelemente (24) miteinander ver- schweißt, verklebt oder vernietet sind.

8. Kupplungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass diese eine einfache Reibungskupplung, insbesondere eine Wandlerüberbrückungskupplung eines dynamischen Drehmomentwandlers bil- det.

9. Kupplungseinrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn- zeichnet, dass diese eine Doppelkupplung (2) insbesondere mit radial überei- nander angeordneten Reibungskupplungen (3, 4) bildet.

10. Kupplungseinrichtung (1 a) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn- zeichnet, dass diese zumindest zwei, insbesondere drei Reibungskupplungen (3a, 4a, 27a) enthält, wobei insbesondere eine Reibungskupplung (27a) als Hyb- ridkupplung zur Verbindung einer Brennkraftmaschine mit einer Elektromaschine (26a) ausgebildet ist.

Description:
Kupplunqseinrichtunq

Die Erfindung betrifft eine Kupplungseinrichtung mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Derartige, gattungsgemäße Kupplungseinrichtungen sind beispielsweise als nass be- triebene Reibungskupplungen oder Mehrfachkupplungen in Antriebssträngen von Kraftfahrzeugen bekannt. Beispielsweise ist aus der Druckschrift 10 2015 216 566 A1 eine als Doppelkupplung ausgebildete Kupplungseinrichtung mit zwei radial überei- nander angeordneten, nass betriebenen Reibungskupplungen bekannt. Aus der Druckschrift DE 10 2009 051 222 A1 ist eine als Wandlerüberbrückungskupplung ei- nes hydrodynamischen Drehmomentwandlers ausgebildete Kupplungseinrichtung be- kannt. Derartige Kupplungseinrichtungen weisen zwischen einem Eingangsteil einer Reibungskupplung und einem Ausgangsteil dieser zumindest eine beispielsweise aus der Druckschrift DE 10 2015 211 302 A1 bekannte Kupplungslamelle auf, welche aus einem Trägerteil und beidseitig angeordneten Reibelementen gebildet ist. Hierbei wird die zumindest eine Reiblamelle zur Ausbildung des Reibeingriffs mit Gegenreibflächen verspannt, so dass ein vorgegebenes Kupplungsmoment übertragen wird. Der Kom- fort der Betätigung einer auf diese Weise ausgebildeten Reibungskupplung hängt un- ter anderem von der axialen Elastizität der Kupplungslamelle wie beispielsweise deren Belagfederung ab.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine gattungsgemäße Kupplungseinrichtung zu verbessern. Insbesondere soll der Bauraumbedarf der Kupplungseinrichtung bei gegebener Momenten-/ Wärmekapazität verringert werden. Insbesondere soll das Tragverhalten der Kupplungseinrichtung verbessert werden. Insbesondere soll eine gleichmäßige Flächenpressungsverteilung erreicht werden. Insbesondere ist Aufgabe der Erfindung die axiale Elastizität der zumindest einen Kupplungslamelle zu verbes- sern.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Kupplungseinrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst. Die von diesem abhängigen Unteransprüche geben vorteilhafte Ausführungsformen des Gegenstands des Anspruchs 1 wieder. Entsprechend wird eine Kupplungseinrichtung vorgeschlagen, umfassend wenigstens eine Kupplungslamelle, aufweisend ein erstes und zweites Reibelement und ein Trä- gerteil, wobei das erste Reibelement einem ersten Trägerelement und das zweite Reibelement einem vom ersten Trägerelement verschiedenen, zweiten Trägerelement des Trägerteils zugeordnet ist. Hierbei können die Trägerelemente lediglich axial an- einander gelegt oder fest miteinander verbunden sein. Dadurch kann insbesondere die Kupplungseinrichtung verbessert werden. Insbesondere kann der Bauraumbedarf der Kupplungseinrichtung verringert werden. Insbesondere kann das Tragverhalten der Kupplungseinrichtung verbessert werden. Insbesondere kann eine gleichmäßige Flächenpressungsverteilung erreicht werden.

Eine besonders bevorzugte Ausführung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass zwischen dem ersten und zweiten Trägerelement ein Spalt gebildet ist.

Eine besonders spezielle Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Kupplungslamelle an der Kupplungseinrichtung antriebsseitig oder abtriebs- seitig angeordnet ist.

Eine weitere, spezielle Ausgestaltung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass das Reibelement mit einer Stahllamelle in Wirkverbindung gebracht werden kann.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Kupplungslamelle abtriebsseitig oder antriebsseitig angeordnet ist, die Stahllamelle antriebsseitig oder abtriebsseitig angeordnet ist.

Eine bevorzugte spezielle Ausgestaltung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass das erste und/oder zweite Trägerelement mit einem Lamellenträger formschlüs- sig verbunden ist.

Eine weitere, spezielle Ausgestaltung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass das erste und/oder zweite Trägerelement als Stahlblech ausgeführt ist.

Eine bevorzugte spezielle Ausgestaltung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass das erste und zweite Trägerelement eine größere axiale Elastizität aufweisen als ein vergleichbares Stahlbauteil gleicher Dicke.

Eine besonders bevorzugte Ausführung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass das erste und zweite Trägerelement miteinander verschweißt oder verklebt oder vernietet sind. Eine besonders spezielle Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Kupplungseinrichtung als Doppelkupplungseinrichtung ausgebildet ist.

Besonders bevorzugt ist es sinnvoll, dass im Reibkontakt zwischen benachbarten Reibelementen (beispielsweise Reibelement und Stahllamelle) eine gleichmäßige Flä- chenpressungsverteilung erzielt wird. Besonders vorteilhaft ist eine gewisse axiale Elastizität der Reibelemente.

Besonders vorteilhaft werden zweigeteilte Kupplungslamellen mit Reibelementen (Be- laglamellen) bei, insbesondere nasslaufenden, Lamellenkupplungen verwendet, wobei die Kupplungslamellen insbesondere axial in der Kupplung hintereinander angeordnet sind. Bevorzugt besteht das erste und/oder zweite Trägerelement aus einem dünnen Stahlträger (insbesondere 0,3 - 0,5 mm dick) und das erste und/oder zweite Reibele- ment aus einem einseitig aufgeklebten Papier- und/oder Carbonbelag.

Durch die Verwendung von zwei dünnen Trägerelementen des Trägerteils anstelle ei- nes einzigen dickeren Trägerteils lässt sich eine axiale Weichheit sehr effizient erzeu- gen. Weiter ergibt sich durch zwei dünne Trägerelemente, welche bevorzugt axial in Reihe angeordnet sind, aufgrund der natürlichen Unebenheiten eine weiter axiale Elastizität. Bevorzugt wird aufgrund des zusätzlichen Spalts zwischen den Trägerele- menten auch die Wärmeabfuhr in der Kupplungseinrichtung durch das Öl und die zu- sätzliche Oberfläche weiter verbessert.

Die erfindungsgemäße Kupplungseinrichtung ermöglicht bevorzugt eine optimierte Flächenpressungsverteilung bei gegebenen Randbedingungen wie Drehmoment und/oder Energiebelastung und ermöglicht weiterhin vorzugsweise, die Anzahl der Reiblamellen weiter zu reduzieren. Vorteilhafterweise ist dadurch eine Bauraum- und Kostenreduzierung möglich.

Die vorgeschlagene Kupplungseinrichtung enthält beispielsweise zwei gegeneinander verdrehbare Kupplungsteile, nämlich ein Eingangsteil und ein Ausgangsteil. Je nach Zuordnung der wenigstens einen Kupplungslamelle zu dem Eingangsteil oder bevor- zugt dem Ausgangsteil ist die wenigstens eine Kupplungslamelle axial zwischen Ge- genreibflächen des anderen Kupplungsteils angeordnet und mittels einer entspre- chenden Betätigungsanordnung axial einspannbar. Die Gegenreibflächen können aus dem entsprechenden Kupplungsteil gebildeten Gegenreibflächen wie Anpressplatten und Gegendruckplatten gebildet sein. Bei mehreren Kupplungslamellen sind diese abwechselnd mit dem anderen Kupplungsteil drehschlüssig verbundenen Gegenla- mellen mit beidseitig angeordneten Gegenreibflächen abwechselnd geschichtet und bilden ein jeweils endseitig axial beaufschlagtes Lamellenpaket. Die Kupplungslamel- len weisen beidseitig an einem Trägerteil angeordnete, jeweils in Reibeingriff mit den Gegenreibflächen tretende Reibelemente auf.

Um die Kupplungseinrichtung mit einer verbesserten axialen Elastizität ausbilden zu können, den Bauraum zu verringern, eine gleichmäßige Flächenpressung der Reib- elemente und dergleichen zu erzielen, ist das Trägerteil in zwei axial aneinander an- geordnete Trägerelemente geteilt, wobei an deren abgewandten Seiten jeweils ein Reibelement angeordnet ist.

Durch ein axiales Aneinanderlegen der den Seiten der mit den Reibelementen abge- wandten Seiten kann das aus den beiden Trägerelementen gebildete Trägerteil eine größere axiale Elastizität aufweisen als ein vergleichbares Stahlbauteil gleicher Dicke. Hierbei kann die axiale Elastizität aus axialen Inhomogenitäten der Trägerelemente gebildet sein. Beispielsweise treten durch Fertigungstoleranzen bedingte Abweichun- gen der Planarität der Trägerelemente über die Flächen der Trägerelemente Berüh- rungsflächen auf, die unter der axialen Last der Betätigungseinrichtung elastisch ver- formt werden, so dass zu der axialen Verformung der Reibelemente ein weiterer, eine Belagfederung unterstützender Effekt auftritt, so dass die Betätigung der Reibungs- kupplung mit der zumindest einen Kupplungslamelle komfortabler, beziehungsweise mit verbesserter Dosierung des Reibmoments insbesondere in Schlupfphasen erfol- gen kann.

Die beiden Trägerelemente und Reibelemente weisen zusammen maximal dieselbe Dicke, insbesondere zur Einsparung von axialem Bauraum eine geringe Dicke auf als eine die Gegenreibflächen aufweisende Gegenlamelle.

Zur Ausbildung des Reibschlusses der vorgeschlagenen Kupplungseinrichtung mit mehreren axial abwechselnd geschichteten Kupplungslamellen und Gegenlamellen sind die Trägerelemente drehschlüssig in einen Lamellenträger eines Kupplungsteils, bevorzugt des Ausgangsteils und die Gegenlamellen in einen Lamellenträger des an- deren Kupplungsteils, bevorzugt des Eingangsteils eingehängt.

Zumindest eines der Trägerelemente, bevorzugt beide Trägerelemente können als Stahlblech ausgeführt sein. Bevorzugt sind die Trägerelemente als Gleichteile ausge- bildet. Die Trägerteile können miteinander verklebt, verschweißt oder vernietet sein. Die Reibelemente sind in bevorzugter Weise mit den Trägerelementen verklebt.

Die vorgeschlagene Kupplungseinrichtung kann eine einfache Reibungskupplung, insbesondere eine Wandlerüberbrückungskupplung eines dynamischen Drehmo- mentwandlers bilden. Alternativ kann die Kupplungseinrichtung eine Doppelkupplung insbesondere mit radial übereinander angeordneten Reibungskupplungen bilden. Al- ternativ kann die vorgeschlagene Kupplungseinrichtung zumindest zwei, insbesondere drei Reibungskupplungen enthalten, wobei insbesondere eine Reibungskupplung als Hybridkupplung zur Verbindung einer Brennkraftmaschine mit einer Elektromaschine ausgebildet ist.

Die Erfindung wird anhand der in den Figuren 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbei- spiel näher erläutert. Diese zeigen:

Figur 1 den oberen Teil einer um eine Drehachse verdrehbar angeordneten

Kupplungseinrichtung im Schnitt,

Figur 2 den oberen Teil einer weiteren um eine Drehachse verdrehbar angeord- neten Kupplungseinrichtung im Schnitt

und

Figur 3 den oberen Teil einer Kupplungslamelle der Kupplungseinrichtungen der

Figuren 1 und 2 im Schnitt.

Die Figur 1 zeigt den oberen Teil der um die Drehachse d angeordneten Kupplungs- einrichtung 1 im Schnitt. Die Kupplungseinrichtung 1 ist als Doppelkupplung 2 zur Ver- teilung eines Drehmoments einer Brennkraftmaschine auf die Teilgetriebe eines Dop- pelkupplungsgetriebes mit den beiden radial übereinander angeordneten Reibungs- kupplungen 3, 4 ausgebildet. Zwischen den Kupplungsteilen 5, 6, 7, nämlich dem Ein- gangsteil 8 und den beiden Ausgangsteilen 9, 10 sind die eingangsseitigen und aus- gangsseitigen Lamellenträger 11 , 12 der ersten Reibungskupplung 3 und die Lamel- lenträger 13, 14 der zweiten Reibungskupplung 4 angeordnet. Zwischen diesen sind jeweils axial abwechselnd geschichtete Kupplungslamellen 15, 16 und Gegenlamellen 17, 18 angeordnet. Die Kupplungslamellen 15, 16 sind in die jeweiligen ausgangssei- tigen Lamellenträger 12, 14 und die Gegenlamellen 17, 18 sind in die eingangsseiti- gen Lamellenträger 11 , 13 drehschlüssig eingehängt. Die beidseitig an den Kupp- lungslamellen 15, 16 angeordneten Reibelemente 19 bilden bei axialer Beaufschla- gung mittels der Betätigungseinrichtungen 20, 21 einen Reibschluss mit an den Ge- genlamellen 17, 18 angeordneten Gegenreibflächen 22.

Die Kupplungslamellen 15, 16 sind jeweils aus dem Trägerteil 23 und den beidseitig an diesem aufgenommen Reibelementen 19 gebildet. Hierbei ist das Trägerteil 23 ra- dial in die beiden Trägerelemente 24 geteilt, die jeweils einseitig ein Reibelement 19 tragen und an den gegenüberliegenden, freien Seiten aneinandergelegt sind. Der de- taillierte Aufbau der Kupplungslamellen 15, 16 ist der Figur 3 zu entnehmen.

Die Figur 2 zeigt den oberen Teil der um die Drehachse d verdrehbar angeordneten Kupplungseinrichtung 1 a, welche für einen hybridischen Antriebsstrang mit einer Brennkraftmaschine, von der nur die Kurbelwelle 25a dargestellt ist, der Elektroma- schine 26a und einem Doppelkupplungsgetriebe vorgesehen ist. Neben den beiden Reibungskupplungen 3a, 4a zur Übertragung des Antriebsmoments entsprechend den Reibungskupplungen 3, 4 der Figur 1 ist die dritte Reibungskupplung 27a vorgesehen, welche die Elektromaschine 26a und die Kurbelwelle 25a miteinander verbindet und trennt. Die Reibungskupplung 27a ist betreffend die Ausbildung der Kupplungslamel- len und Gegenlamellen entsprechend den Reibungskupplungen 3, 4 der Figur 1 aus- gebildet. Die Reibungskupplungen 3a, 4a sind im Wesentlichen auf radial derselben Höhe axial benachbart zueinander ausgebildet. Die Reibungskupplung 27a ist radial innerhalb dieser und auf axialer Höhe der Reibungskupplung 3a angeordnet. Die de- taillierte Darstellung der aus zwei Trägerelementen gebildeten Kupplungslamellen er- folgt in Figur 3.

Die Figur 3 zeigt den oberen Teil einer der um die Drehachse d angeordneten Kupp- lungslamellen 15, 16 der Reibungskupplungen 3, 3a, 4, 4a, 27a der Figuren 1 und 2 im Schnitt. Es versteht sich, dass sich derartige Kupplungslamellen für weitere Aus- führungsformen von Kupplungseinrichtungen eignen.

Die Kupplungslamelle 15, 16 weist das Trägerteil 23 auf, welches in die beiden Trä- gerelemente 24 geteilt ist. Die Trägerelemente 24 können aus Stahlblech gleicher oder unterschiedlicher Zusammensetzung oder aus anderen Materialien, die sich zur Übertragung des anteiligen Drehmoments eignen, gebildet sein. Die beiden Trä- gerelemente 24 sind an den aufeinander zuweisenden Seiten aneinander angelegt und weisen an den voneinander wegweisenden Seiten die Reibelemente 19, bei- spielsweise Reibbeläge aus Papier oder Carbonbeläge auf. Die Trägerelemente 24 sind beispielsweise 0,3 bis 0,5 mm dick und axial elastisch. Aufgrund der Fertigungs- toleranzen betreffend deren Planarität bilden sich zwischen diesen an den zugwand- ten Seiten Anlageflächen und Freiräume 28. Durch die Freiräume 28 kann Betriebs- mittel, beispielsweise Schmiermittelmischungen, Öl, Wasser, ATF (automatic trans- mission fluid), Bremsflüssigkeit oder dergleichen der nass betriebenen Kupplungsein- richtungen transportiert werden, so dass eine zusätzliche Kühlung der Kupplungsla- mellen 15, 16 ermöglicht wird. Desweiteren kann bei axialer Vorpressung der Kupp- lungslamellen 15, 16 aufgrund der axialen Elastizität der Trägerelemente 24 eine ver- besserte Flächenpressung erzielt werden.

Bezuqszeichenliste

1 Kupplungseinrichtung

1 a Kupplungseinrichtung

2 Doppelkupplung

3 Reibungskupplung

3a Reibungskupplung

4 Reibungskupplung

4a Reibungskupplung

5 Kupplungsteil

6 Kupplungsteil

7 Kupplungsteil

8 Eingangsteil

9 Ausgangsteil

10 Ausgangsteil

11 Lamellenträger

12 Lamellenträger

13 Lamellenträger

14 Lamellenträger

15 Kupplungslamelle

16 Kupplungslamelle

17 Gegenlamelle

18 Gegenlamelle

19 Reibelement

20 Betätigungseinrichtung

21 Betätigungseinrichtung

22 Gegenreibfläche

23 Trägerteil

24 Trägerelement

25a Kurbelwelle

26a Elektromaschine

27a Reibungskupplung

28 Freiraum

d Drehachse