Antriebsstranq mit modifizierter selbstverstärkender Lamellenkupplung

Die Erfindung betrifft eine Lamellenkupplung für ein Kraftfahrzeug, wie einen Pkw, ei- nen Lkw, ein anderes Nutzfahrzeug oder ein Motorrad, mit einem im Normalbetrieb / Zugbetrieb als Drehmomenteingangsteil wirkenden Bauteil, wie einem Zahnrad / Stirn- rad, das mittelbar oder unmittelbar mit einem Außenlamellenträger verbunden ist, an welchem eine erste Menge an Außenlamellen und eine zweite Menge an Außenlamel- len drehfest angebunden ist, wobei bei Betätigung der Lamellenkupplung die erste Menge an Außenlamellen mit einer ersten Menge an Innenlamellen und eine zweite Menge an Außenlamellen mit einer zweiten Menge an Innenlamellen gezielt in Kraft- schluss zur Drehmomentweitergabe versetzbar ist, wobei ein die erste Menge an In- nenlamellen tragender Innenlamellenträger mittelbar oder unmittelbar mit einem als Drehmomentausgangsteil wirkendem Bauteil, wie einer bspw. innenverzahnten Nabe, drehmomentweitergebend verbunden ist, wobei ein über die zweite Menge an Außen- lamellen und die zweite Menge an Innenlamellen geführter Drehmomentanteil im Be- tätigungsfall über eine Verstärkungsscheibe und (nachfolgend) wenigstens eine Blatt- feder zum Drehmomentausgangsteil weitergeleitet ist, um eine Selbstverstärkung zu bewirken.

Aus dem Stand der Technik sind bereits derartige Kupplungen bekannt, welche bei Momentenflussaufteilung zu einer partiellen Verstärkung führen. So offenbart bspw. die DE 10 2016 207 116 B3 eine Kupplung, mit einer Eingangsseite, die zur Drehmo- menteinleitung vorbereitet ist, und eine Ausgangsseite besitzt, die zur Drehmoment- weitergabe an wenigstens eine Getriebeeingangswelle vorbereitet ist. Sie weist erste Reibelemente als Teil eines ersten Lamellenpaketes auf und zweite Reibelemente als Teil eines zweiten Lamellenpaketes. Die ersten Reibelemente sind drehmomentüber- tragend mit der Eingangsseite verbunden und die zweiten Reibelemente sind drehmo- mentübertragend mit der Ausgangsseite verbunden, wobei die ersten und zweiten Reibelemente durch eine Anpresskraft in Reibeingriff miteinander bringbar sind, um ein Drehmoment von der Eingangsseite zur Ausgangsseite zu übertragen, wobei fer- ner wenigstens eine Blattfeder vorgesehen ist, welche dazu ausgebildet ist, die An- presskraft zu verstärken. Als Besonders ist in jener älteren Patentschrift herausge- stellt, dass das zweite Lamellenpaket so aufgeteilt ist und dessen Reibelemente an zwei voneinander separaten, ersten und zweiten Drehmomentweitergabeeinrichtun- gen angebunden sind, dass ein Drehmomentenfluss zur Getriebeeingangswelle über einen ersten, die wenigstens eine Blattfeder enthaltenden Drehmomentweg und einen zweiten, davon separaten Drehmomentweg verläuft, wobei die zweite Drehmoment- weitergabeeinrichtung einen Lamellenträger und eine Nabe aufweist, die drehmomen- tübertragend miteinander verbunden sind, und wobei der erste Drehmomentweg durch einen ersten Teilbereich des zweiten Lamellenpakets und die erste Drehmo- mentweitergabeeinrichtung zur Getriebeeingangswelle verläuft, wobei die erste Dreh- momentweitergabeeinrichtung mittels ihrer Anpressplatte drehmomentübertragend mit dem ersten Teilbereich des zweiten Lamellenpaketes verbunden ist, und der zweite Drehmomentweg durch einen zweiten Teilbereich des zweiten Lamellenpaketes und die zweite Drehmomentweitergabeeinrichtung zur Getriebeeingangswelle verläuft, wo- bei die zweite Drehmomentweitergabeeinrichtung mittels des Lamellenträgers dreh- momentübertragend mit dem zweiten Teilbereich des zweiten Lamellenpaketes ver- bunden ist.

Ähnliche Gegenstände sind auch in der DE 10 2017 109 096 A1 und der DE 10 2016 213 657 A1 bekannt. Dort sind Kupplungsvorrichtungen für einen Antriebsstrang eines Fahrzeuges mit einem ersten Kupplungsbestandteil zur Drehmomenteinleitung und ei- nem zweiten Kupplungsbestandteil zur Drehmomentweitergabe offenbart, wobei der zweite Kupplungsbestandteil rotatorisch von dem ersten Kupplungsbestandteil abkop- pelbar ist, wobei erste Reibelemente des ersten Kupplungsbestandteils und zweite Reibelemente des zweiten Kupplungsbestandteils drehmomentübertragend verbind- bar sind, wobei eine partielle Selbstverstärkung der Kupplungsvorrichtung über eine Blattfedereinheit ausführbar ist, während eine zweite Federeinheit eine statische An- presskraft ausübt, wobei die Blattfedereinheit und die zweite Federeinheit rotatorisch entkoppelt sind bzw. ist eine Kupplungsvorrichtung für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges offenbart, mit einem ersten Kupplungsbestandteil zur Drehmoment- einleitung und einem zweiten Kupplungsbestandteil zur Drehmomentweitergabe, wo- bei der zweite Kupplungsbestandteil rotatorisch von dem ersten Kupplungsbestandteil abkuppelbar ist, wobei erste Reibelemente des ersten Kupplungsbestandteils und zweite Reibelemente des zweiten Kupplungsbestandteils drehmomentübertragend verbindbar sind, wobei in diesem Fall als besonders herausgestellt ist, dass eine parti- elle Selbstverstärkung der Kupplungseinrichtung über eine Blattfedereinheit ausführ- bar ist, während eine zweite Federeinheit eine statische Anpresskraft ausübt.

Solche Lamellenkupplungen werden auch als„Ultra Performance Clutches“ bezeich- net, wobei sich bei diesen Kupplungen bei extremen statischen Torsionsbedingungen Nachteile zeigen. Bei solchen extremen Bedingungen kann es nämlich passieren, dass die Blattfedern abgeschert werden.

Es ist jedoch die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diesen Nachteil zu mildern oder sogar abzustellen. Es sollen insbesondere die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile vermieden werden. Es ist also das Ziel eine selbstverstärkende Lamellen- kupplung zur Verfügung zu stellen, die kompakt baut und kostengünstig ist, aber be- sonders langlebig ist, ergo selbst bei einer Druckbelastung im Schubbetrieb dauerfest ist.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Lamellenkupplung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein Anbindungsbereich der zweiten Menge an Innenlamellen an der Verstärkungsscheibe so ausgebildet ist, dass bei Umkehr des Drehmomentenflus- ses, also in einem vom Normalbetrieb abweichenden Schubbetrieb, in dem von der im Normalbetrieb als Drehmomentausgangsteil wirkenden Bauteil zu dem im Normalbe- trieb als Drehmomenteingangsteil wirkenden Bauteil Drehmoment fließen könnte, dort eine Drehmomentweitergabe (in dieser Drehmomentenflussrichtung) verhindert / aus- gesetzt / verunmöglicht ist.

Die neuartige Lamellenkupplung trägt somit der Situation Rechnung, dass im Schub- betrieb viel mehr Momente als im Normalbetrieb (d.h. dem Zugbetrieb) übertragen werden. Der Schubbetrieb bedeutet nämlich für die Blattfedern in der Ultra Perfor- mance Clutch üblicherweise eine Druckbelastung, die zum Ausknicken der Blattfedern führen kann, was nun verhindert ist. Das Ziel einer Abschaltung des Verstärkungsmechanismus in einer speziellen, vorbe- stimmten Richtung des Drehmomentenflusses zu realisieren, wird somit effizient er- reicht. Es kann nun nicht mehr passieren, dass sich ein Blattfederkern einer Ultra Per- formance Clutch im Zugbetrieb wegen Reibung so verklemmt, dass die Lamellenkupp- lung kurzzeitig ein so hohes Moment im Schubbetrieb überträgt, dass es zum Auskni- cken der Blattfedern kommt. Der Blattfederkern ist somit vor einem Ausknicken ge- schützt, indem er im Schubbetrieb überhaupt erst kein Drehmoment übertragen kann. Mit anderen Worten besteht die erfinderische Lösung der Aufgabe also darin, dass ein Abschalten der Verstärkung / Reduzierung des Selbstverstärkungsmechanismus, um fassend den Blattfederkern, durch eine besondere Form einer Stahllamelle erreicht ist. So sind die Lamellen in einer Richtung mit dem Selbstverstärkungsmechanismus rota- torisch verbunden, während die Momentübertragung in der anderen Richtung über die Nabe direkt erfolgt. Jede Art von selbstverstärkender Lamellenkupplung ist somit erfin- dungsgemäß verbesserbar.

Wird die Erfindung bei einer Ultra Performance Clutch umgesetzt, erfolgt die Selbst- verstärkung durch jene als„Stahllamellen A“ bezeichneten Innenlamellen, deren Mo- ment durch die Blattfeder an die Nabe übertragen ist. Das Moment der restlichen, als „Stahllamellen B“ bezeichenbaren Innenlamellen, ist direkt an dem Lamellenträger an- geleitet, der mit der Nabe verbunden ist. Es wird also vorgeschlagen, das Moment der „Stahllamellen A“ allein im Zugbetrieb über die Blattfedern zu übertragen. So übertra- gen die Blattfedern ein Drehmoment nur im Zugbetrieb. Im Schubbetrieb sind die „Stahllamellen A“ im Eingriff mit dem Lamellenträger. Um diese Abschaltung der Blatt- federkernreduzierung zu ermöglichen, ist die Innenverzahnung der„Stahllamellen A“ angepasst, so, dass die Schubflanken der„Stahllamelle A“ jetzt in Kontakt mit dem Lamellenträger sind. Die Konsequenz für die Auslegung der Kupplung ist einerseits, dass im Schubbetrieb die Anpresskraft nicht reduziert ist, (daher überträgt die Kupp- lung mehr Moment) und andererseits, dass die Blattfedern keine Druckbelastung er- fahren (, was ein Knicken verhindert).

Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und wer- den nachfolgend näher erläutert. So ist es von Vorteil, wenn der Anbindungsbereich, etwa aufweisend eine (Innen-) Verzahnung (an der zweiten Menge an Innenlamellen) und eine (Außen-) Gegenver- zahnung (an der Verstärkungsscheibe), so gestaltet ist, dass im Normalbetrieb Form- schlusselemente der zweiten Menge an Innenlamellen drehmomentweitergebend mit Gegenformschlusselementen der Verstärkungsscheibe in Kontakt stehen, wobei im Schubbetrieb eine Drehmomentweitergabe von den Gegenformschlusselementen zu den Formschlusselementen verhindert / ausgesetzt / verunmöglicht / unterbrochen ist. Auf diese Weise wird eine effiziente Abschaltung des Verstärkungsmechanismus im Schubbetrieb bewirkt.

Es ist (also / ferner) zweckmäßig, wenn der Anbindungsbereich nach Art eines im Nor- malbetrieb drehmomentweitergebenden Freilaufes ausgebildet ist, der natürlich im Schubbetrieb kein Drehmoment weitergibt.

Wenn die Formschlusselemente als Vorsprünge auf der radialen Innenseite der zwei- ten Menge an Innenlamellen ausgebildet sind, so kann ein besonders großes Dreh- moment im Zugnormalbetrieb / Zugbetrieb übertragen werden.

Es hat sich auch bewährt, wenn die Vorsprünge so auf von der Verstärkungsscheibe gestellte Anschlagflächen abgestimmt sind, dass sie im Normalbetrieb dort in Anlage geraten und im Schubbetrieb eine Drehmomentweitergabe von der Verstärkungs- scheibe auf die Vorsprünge unterbleibt. Auf diese Weise lassen sich auch nasse Mo- torradkupplungen verbessern, wobei die Blattfedern im Momentenfluss liegen und im Zugbetrieb der Verbrennungskraftmaschine die Anpresskraft erhöhen, wobei der aus- gangsseitige Lamellenträger zweigeteilt ist und nur einen Teil des übertragenden Drehmoments zur Erhöhung der Anpresskraft nutzt. Der Selbstverstärkungsmechanis- mus, umfassend einen Blattfederkern, wird aber durch eine besondere Form der La- mellen, also im Anbindungsbereich, durch die der Teil des übertragenden Drehmo- ments zur Erhöhung der Anpresskraft in die Blattfedern eingeleitet werden kann, ab- schaltbar / reduzierbar ausgestaltet. Dabei hat es sich bewährt, wenn das Drehmo- ment der„Stahllamellen A“ im Zugbetrieb über die Blattfeder übertragen wird, im Schubbetrieb jedoch die„Stahllamellen A“ im Einsatz mit dem Lamellenträger stehen und, um die Abschaltung des Blattfederkerns zu ermöglichen, die Innenverzahnung der„Stahllamellen A“ so angepasst ist, dass die Schubflanken der„Stahllamellen A“ in Kontakt mit dem Lamellenträger stehen.

Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel ist auch dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von Blattfedern, insbesondere gruppiert als Blattfederpakete, in Umfangsrich- tung der Verstärkungsscheibe verteilt sind und vorzugsweise lösbar oder dauerhaft, etwa über (je) eine Nietverbindung, einerseits mit der Verstärkungsscheibe und ande- rerseits mit dem Innenlamellenträger oder dem im Normalbetrieb als Drehmomentaus- gangsteil wirkenden Bauteil oder dem Innenlamellenträger verbunden sind.

Um auf Standardbauteile zurückgreifen zu können, ist es von Vorteil, wenn die Außen- lamellen als Reiblamellen oder als Stahllamellen ausgebildet sind und/oder die Innen- lamellen als Stahllamellen oder als Reiblamellen ausgebildet sind.

Für einen guten Drehmomentenfluss hat es sich auch bewährt, wenn die Verstär- kungsscheibe mittelbar oder unmittelbar von einer axial zu ihr versetzten Tellerfeder aktuierbar ist. Diese Aktuierkraft wird durch den Selbstverstärkungsmechanismus ver- größert.

Die Erfindung betrifft auch einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit wenigstens einem Antriebsaggregat und einer Getriebeeingangswelle, zwischen denen die Lamel- lenkupplung der erfindungsgemäßen Art eingesetzt ist.

Die Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe einer Zeichnung näher erläutert, in welcher ein erstes Ausführungsbeispiel weiter detailliert beschrieben ist. Es zeigen:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Lamellenkupplung in einer erfindungsgemäßen Längsschnittdarstellung,

Fig. 2 eine Ansicht in Axialrichtung entlang der Schnittebene ll-ll aus Fig. 1 ,

Fig. 3 eine Vergrößerung des Bereiches III aus Fig. 2 und Fig. 4 eine singuläre Darstellung einer Stirnansicht einer Innenlamelle einer zweiten Menge an Innenlamellen, wie sie in dem Ausführungsbeispiel der Fign. 1 bis 3 verwendet ist.

Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen nur dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.

In der Fig. 1 ist eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Lamellenkupp- lung 1 dargestellt. Sie wird als nasse Reibkupplung eines Motorrades genutzt. In ei- nem Normalbetrieb, d.h. einem Zugbetrieb, wird Drehmoment von einem als Drehmo- menteingangsteil 2 wirkenden ersten Bauteil 3 zu einem Außenlamellenträger / Au- ßenlamellenkorb 4 verbracht.

An dem Außenlamellenträger 4 sind radial innerhalb davon Außenlamellen 5 ange- bracht. Die Außenlamellen 5 sind in eine erste Menge 6 und eine zweite Menge 7 un- terteilt. Die erste Menge an Außenlamellen 5 ist dem Drehmomenteingangsteil 2 nä- her als die zweite Menge an Außenlamellen 7.

Die Außenlamellen 5 sind bei Betätigung der Lamellenkupplung 1 in Kraftschluss verbringbar mit Innenlamellen 8. Die Innenlamellen 8 sind in eine erste Menge 9 und eine zweite Menge 10 aufgeteilt. Die erste Menge 6 an Außenlamellen 6, ist dabei ge- zielt in Kraftschluss bringbar mit der ersten Menge 9 an Innenlamellen 8 und die zweite Menge 7 an Außenlamellen 6 ist gezielt in Kraftschluss bringbar mit der zwei- ten Menge 10 an Innenlamellen 8.

Bedeutsam ist insbesondere, dass nur die erste Menge 9 an Innenlamellen 8 mit ei- nem Innenlamellenträger 11 direkt verbunden sind, wohingegen die zweite Menge 10 an Innenlamellen 8 über einen Anbindungsbereich 12 mit einer Verstärkungsscheibe 13 (direkt) verbunden ist. Die Verstärkungsscheibe 13 ihrerseits ist über eine Vielzahl von Blattfedern 14, die in Blattfederpaketen 15 gruppiert sind, und entsprechende Nietverbindungen 16 mit einem Topf 17 verbunden und über diesen Topf 17 mit dem Innenlamellenträger 11 verbunden. Der Innenlamellenträger 11 seinerseits ist mit einem als Drehmomentausgangsteil 18 wirkenden zweiten Bauteil 19 verbunden. Dieses zweite Bauteil 19 ist als innenver- zahnte Nabe 20 ausgebildet. Die Verstärkungsscheibe 13 ist über eine Tellerfeder 21 und ein Zwischenteil 22 aktivierbar. Dabei wird eine Anpresskraft von der Tellerfeder 21 auf die Innenlamellen 8 und somit auch auf die Außenlamellen 5 verbracht. Der über die zweite Menge 7 und 10 an Außenlamellen 5 und Innenlamellen 8 laufende Drehmomentenfluss, bewirkt aber, dass die in den Blattfedern 14 gespeicherte Ener- gie verstärkend wirkt.

Durch die erfindungsgemäße Gestaltung des Anbindungsbereiches 12, wird nun erfin- dungsgemäß die Verstärkungswirkung im zum Normalbetrieb umgekehrten / entge- genwirkenden Zustand, also dem Schubbetrieb, abgeschalten.

In Fig. 2 ist die Richtung, in welche das Drehmomenteingangsteil 2 im Normalbetrieb, also dem Zugbetrieb, dreht, mit dem Pfeil 23 angedeutet. Die Schubrichtung ist mit dem Pfeil 24 angedeutet. Der Anbindungsbereich ist in Fig. 2 auch zwischen Form- schlusselementen 25, die nach Art von Vorsprüngen 26 ausgebildet sind und Gegen- formschlusselementen 27, die als Anschlagsflächen 28 der Verstärkungsscheibe 13 ausgebildet sind, angedeutet.

Im Zugbetrieb stellt sich somit, wie in Fig. 3 dargestellt, eine Kontaktstelle 29 zwischen dem Vorsprung 26 der Innenlamelle 8 der zweiten Menge 10 (an Innenlamellen 8) und der Anschlagsfläche 28, die von der Verstärkungsscheibe 13 gestellt ist, ein. Eine mit dem Bezugszeichen 30 markierte Kontaktstelle stellt sich im Schubbetrieb ein.

In der Fig. 4 ist eine Innenlamelle 8 der zweiten Menge 10 an Innenlamellen 8 wieder- gegeben, wobei dort das in Umfangsrichtung Aufeinanderfolgen von Vorsprüngen gut zu erkennen ist. Die Vorsprünge 26 weisen dabei auch Kraftübertragungsflächen 31 auf. Sie wirken somit als Anlageflächen und ermöglichen die Drehmomentweitergabe im Zugbetrieb. Bezuqszeichenliste Lamellenkupplung

Drehmomenteingangsteil

erstes Bauteil

Außenlamellenträger / Außenlamellenkorb Außenlamelle(n)

erste Menge an Außenlamellen

zweite Menge an Außenlamellen

Innenlamelle(n)

erste Menge an Innenlamellen

zweite Menge an Innenlamellen

Innenlamellenträger

Anbindungsbereich

Verstärkungsscheibe

Blattfeder(n)

Blattfederpaket

Nietverbindung

Topf

Drehmomentausgangsteil

zweites Bauteil

innenverzahnte Nabe

Tellerfeder

Zwischenteil

Zugrichtung

Schubrichtung

Formschlusselement

Vorsprung

Gegenformschlusselement

Anschlagsfläche

Kontaktstelle im Zugebetrieb

Kontaktstelle im Schubbetrieb

Kraftübertragungsfläche