Die vorliegende Erfindung betrifft einen Drehmomentbegrenzer, insbesondere für ei nen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges.

Bekannte Drehmomentbegrenzer weisen eine Reibplatte auf, die zwischen zwei Reib belägen ausgebildet ist, die wiederum drehfest mit Seitenelementen verbunden sind. Reibplatten und Reibbeläge werden mit einer Presskraft gegeneinander gepresst, um Drehmoment von der Reibplatte über die Reibbeläge auf die Seitenelemente und dar über auf einen Antriebsstrang zu übertragen. Überschreitet das Drehmoment, welches an der Reibplatte anliegt, einen Grenzwert, der durch die Presskraft definiert ist, fan gen Reibplatte und Reibbeläge an zu rutschen, so dass solche über dem Grenzwert liegende Drehmomentspitzen nicht übertragen werden. Insbesondere in hybriden An triebssträngen kann so eine Schädigung des Elektromotors durch Drehmomentspitzen der Verbrennungskraftmaschine verhindert werden.

Aus der EP 1 176339 A1 ist ein Drehmomentbegrenzer bekannt, bei dem die Press kraft durch eine Tellerfeder erzeugt wird. Dies hat den Nachteil, dass sich beim Vor liegen von Geometriefehlern eine in Umfangsrichtung ungleichmäßige Presskraft ergibt, die die Festlegung des Grenzwertes des Drehmoments erschwert. Dieser Nachteil kann dadurch überwunden werden, dass eine Reibplatte mit integriertem Fe derelement ausgebildet wird, wie beispielsweise aus der nicht vorveröffentlichten Pa tentanmeldung DE 102019 119826.7 bekannt ist. Bei dieser Ausgestaltung ist jedoch die maximale durch das Federelement aufbringbare Presskraft begrenzt.

Fliervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten Probleme zumindest teilweise zu überwinden und insbesondere einen Drehmomentbegrenzer anzugeben, der in der Auslegung flexibel ist.

Diese Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1. Weite re vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängig formulierten An sprüchen angegeben. Die in den abhängig formulierten Ansprüchen einzeln aufge- führten Merkmale sind in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus wer den die in den Ansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzi siert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung darge stellt werden.

Der erfindungsgemäße Drehmomentbegrenzer, insbesondere für einen Antriebs strang, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, ist um eine Drehachse rotierbar, umfasst zwei Seitenelemente, die in Richtung der Drehachse voneinander beabstandet sind und eine in Richtung der Drehachse zwischen den Seitenelementen ausgebildeten Reibplatte, wobei Reibbeläge ausgebildet sind, die lösbar in Reibschluss mit der Reibplatte bringbar sind, wobei durch den Reibschluss eine lösbare Verbindung zwi schen den Seitenelementen und der Reibplatte herstellbar ist, wobei die Reibplatte mindestens ein erstes Federelement aufweist, das eine Presskraft in Richtung der Drehachse auf die Reibbeläge ausübt. Einer der Reibbeläge ist drehfest an einer Stützscheibe befestigt, die in Richtung der Drehachse zwischen diesem Reibbelag und einem ersten Seitenelement ausgebildet ist, wobei zwischen dem ersten Seiten element und der Stützscheibe ein zweites Federelement ausgebildet ist, welches eine Anpresskraft in Richtung der Stützscheibe ausübt.

Das mindestens eine erste Federelement ist bevorzugt rotationszyklisch in Bezug auf die Drehachse. Die Reibplatte wird bevorzugt drehfest mit einem Schwungrad einer Verbrennungskraftmaschine verbunden, beispielsweise vernietet, so dass die Reib platte zwei Funktionen, nämlich die vollständige Übertragung des Drehmoments aus einer Verbrennungskraftmaschine und die Aufbringung der Presskraft, erfüllt. Der Drehmomentbegrenzer ist so ausgebildet, dass beim Überschreiten eines oberen Grenzwertes des Drehmoments die Summe der Presskraft und der Anpresskraft nicht mehr ausreicht und Schlupf zwischen Reibplatte und Reibbelägen einsetzt. Dadurch wird das Durchschlagen von Drehmomentspitzen verhindert, die insbesondere in Kraftfahrzeugen mit Flybrid-Antrieb Schäden zur Folge haben können.

Die Kombination aus erstem und zweitem Federelement erlaubt dabei eine hohe Fle xibilität der Auslegung, insbesondere unter Berücksichtigung des zur Verfügung ste henden Bauraums. Durch die Kombination des ersten und zweiten Federelementes können auch hohe Grenzwerte des Drehmoments erzielt werden, ohne dass ein gro ßer Bauraum in Richtung der Drehachse notwendig ist.

Bevorzugt ist das zweite Federelement als eine Tellerfeder oder ein Federring ausge bildet.

Der Einsatz einer Tellerfeder als zweitem Federelement ist vorteilhaft, da eine hohe Anpresskraft bei kleinem Bauraum in Richtung der Drehachse erreicht werden kann. Weiterhin erlaubt eine Tellerfeder eine einfache Definition der Federkennlinie. Ein Fe derring als zweites Federelement ist einfach herstellbar und erlaub in einfacher Weise die Erhöhung des Grenzwertes des Drehmomentes.

Bevorzugt weist das mindestens eine erste Federelement eine Wellung auf, die eine in Bezug auf die Drehachse radiale Ausrichtung aufweist.

Bevorzugt ist die die Reibplatte einteilig ausgebildet, beispielsweise wird das mindes tens eine erste Federelement durch eine Verformung aus einer neutralen Ebene der Reibplatte gebildet, die senkrecht zur Drehachse liegt. Bevorzugt ist eine solche Aus gestaltung, wenn das mindestens eine erste Federelement einen vollständigen Kreis ring bildet. Eine solche Ausgestaltung der Reibplatte ist einfach herstellbar.

Alternativ ist es bevorzugt, dass die Reibplatte mindestens ein erstes Federelement umfasst, welches als Kreisringsegment ausgebildet ist. Dies hat den Vorteil, dass die Gestaltungsfreiheit bei der Auslegung der Reibplatte vergrößert wird.

Alternativ ist es auch bevorzugt, dass die Reibplatte mehrteilig ausgebildet ist. Beson ders bevorzugt ist in diesem Zusammenhang, dass die Reibplatte eine Grundplatte umfasst, die in Richtung der Drehachse von zwei Wellscheiben als ersten Federele menten umgeben ist, die drehfest mit der Grundplatte verbunden, bevorzugt vernietet, sind. Die Wellscheiben weisen dabei eine Struktur mit Wellungen mit Biegelinien auf, die bevorzugt radial in Bezug auf die Drehachse verlaufen.

Bevorzugt ist weiterhin ein mehrteiliger Aufbau der Reibplatte, bei der diese mindes tens eine Grundplatte umfasst, die mindestens ein erstes Federelement umfasst, wel ches als Kreisringsegment ausgebildet ist. Ein mehrteiliger Aufbau aus mindestens ei- ner Grundplatte mit Kreisringsegmenten als erste Federelemente kann beispielsweise einteilig erfolgen, wobei mehrere, insbesondere zwei, Grundplatten zur Reibplatte montiert werden, beispielsweise miteinander vernietet werden. Weiterhin ist es mög lich, an eine Grundplatte kreisringsegmentförmige erste Federelemente drehfest an der Grundplatte zu befestigen, beispielsweise durch Vernieten. Hierbei können die ersten Federelemente einlagig oder zweilagig ausgeführt werden.

Bevorzugt ist eine Ausgestaltung, bei der die Reibplatte aus zwei Grundplatten aus gebildet ist, die jeweils mindestens ein erstes Federelement umfassen, welches als ein Kreisringsegment ausgebildet ist.

Weiterhin wird ein Antriebsstrang vorgeschlagen, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem Drehmomentbegrenzer nach der vorliegenden Erfindung, bei dem ein mit einer Abtriebswelle verbundenes Schwungrad ausgebildet ist, welches drehfest mit der Reibplatte verbunden ist.

Die für den Drehmomentbegrenzer offenbarten Details und Vorteile lassen sich auf den Antriebsstrang übertragen und anwenden und umgekehrt.

Vorsorglich sei angemerkt, dass die hier verwendeten Zahlwörter („erste“, „zweite“,...) vorrangig (nur) zur Unterscheidung von mehreren gleichartigen Gegenständen, Grö ßen oder Prozessen dienen, also insbesondere keine Abhängigkeit und/oder Reihen folge dieser Gegenstände, Größen oder Prozesse zueinander zwingend vorgeben. Sollte eine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge erforderlich sein, ist dies hier explizit angegeben oder es ergibt sich offensichtlich für den Fachmann beim Studium der konkret beschriebenen Ausgestaltung.

Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die gezeigten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung und/oder Figuren zu kombinieren. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenver hältnisse nur schematisch sind. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Gegen- stände, so dass ggf. Erläuterungen aus anderen Figuren ergänzend herangezogen werden können. Es zeigen:

Fig. 1a u. 1b:jeweils einen Teilschnitt eines ersten und zweiten Beispiels eines an ei nem Schwungrad montierten Drehmomentbegrenzers;

Fig. 2 -4: ein erstes Beispiel einer Reibplatte eines Drehmomentbegrenzers in ver schiedenen Ansichten;

Fig. 5 - 7: ein zweites Beispiel einer Reibplatte eines Drehmomentbegrenzers in verschiedenen Ansichten;

Fig. 8 - 9: ein drittes Beispiel einer Reibplatte eines Drehmomentbegrenzers in ver schiedenen Ansichten;

Fig. 10-14: ein viertes Beispiel einer Reibplatte eines Drehmomentbegrenzers in verschiedenen Ansichten; und

Fig. 15-20: ein fünftes Beispiel einer Reibplatte eines Drehmomentbegrenzers in verschiedenen Ansichten.

Fig. 1a zeigt eine Ansicht eines ersten Beispiels eines Drehmomentbegrenzers 1, der an einem Schwungrad 2 eines Antriebsstrangs 3 eines Kraftfahrzeuges montiert ist. Das Schwungrad 2 ist drehfest mit einer Welle verbunden, die im Betrieb um eine Drehachse 18 rotiert. Der Drehmomentbegrenzer 1 weist eine Reibplatte 4 auf, die zwischen zwei Seitenelementen 6, die aus Blech ausgebildet sind, liegen. In Richtung der Drehachse 18 zwischen einem ersten Seitenelement 20 der Seitenelemente 6 und der Reibplatte 4 ist weiterhin eine Stützscheibe 21 ausgebildet. An einer Innenseite 19 der Stützscheibe 21 , die der Reibplatte 4 zugewandt ist, ist ein Reibbelag 5 ausgebil det, der drehfest mit der Stützscheibe 21 verbunden ist. Ein zweiter Reibbelag 5 ist an einer der Reibplatte 4 zugewandten Innenseite 19 des zweiten Seitenelementes 22 der Seitenelemente 6 ausgebildet und mit diesem drehfest verbunden, so dass ein Reibschluss zwischen den Reibbelägen 5 und der Reibplatte 4 lösbar herstellbar ist. Der Antriebsstrang 3 ist bevorzugt ein hybrider Antriebsstrang mit mindestens einem Elektromotor. Der Drehmomentbegrenzer 1 ist über die Seitenelemente 6 mit einem Dämpfer 27 verbunden, dessen Ausgang mit dem übrigen Antriebsstrang 3 verbunden ist.

Die Reibplatte 4 weist mindestens ein integriertes erstes Federelement auf, durch welches eine Presskraft auf die Reibbeläge 5 ausgeübt wird. Weiterhin ist zwischen erstem Seitenelement 20 und der Stützscheibe 21 ein zweites Federelement 23 aus gebildet, welches eine Anpresskraft vom ersten Seitenelement 20 auf die Stützschei be 21 bewirkt. Im Beispiel aus Fig. 1a ist das Federelement 23 als ein Federring 24 ausgebildet.

Im montierten Zustand sind die Seitenelemente 6 über die Stützscheibe 21 und die Reibbeläge 5 reibschlüssig mit der Reibplatte 4 verbunden, die mit dem Schwungrad 2 drehfest verbunden ist, so dass im Betrieb Drehmoment vom Schwungrad 2 über den Drehmomentbegrenzer 1 übertragbar ist. Durch die Summe der Presskraft des mindestens einen ersten Federelementes 10 und der Anpresskraft des zweiten Fe derelementes 23 wird ein maximales Drehmoment definiert, bei dessen Überschreiten Schlupf zwischen den Reibbelägen 5 und der Reibplatte 4 einsetzt, so dass beim Überschreiten dieses Grenzwertes eine Übertragung des Drehmomentes ausge schlossen ist. Die Ausbildung der Reibplatte 4 wird im Zusammenhang mit den Figu ren 2 bis 20 anhand mehrerer Beispiele erläutert.

Fig. 1 b zeigt eine Ansicht eines zweiten Beispiels eines Drehmomentbegrenzers 1. Es sollen hier nur die Unterschiede zum ersten Beispiel beschrieben werden, im Übrigen wird auf die zum ersten Beispiel gemachten Ausführungen verwiesen. Im Unterschied zum ersten Beispiel ist das zweite Federelement 23 als Tellerfeder 25 ausgebildet. Weiterhin sind weitere Stützscheiben 26 ausgebildet, die drehfest mit der Reibplatte 4 verbunden sind. Durch die weiteren Stützscheiben 26 verbessert sich die Pressung zwischen der Reibplatte 4 und den Reibbelägen 5, da die durch das mindestens eine erste Federelement der Reibplattte 4 aufgebrachte Presskraft auf eine größere Fläche der Reibbeläge 5 übertragen wird. Im montierten Zustand sind die Seitenelemente 6 über die Stützscheibe 21 , die Reib beläge 5 und die weiteren Stützscheiben 26 reibschlüssig mit der Reibplatte 4 ver bunden, die mit dem Schwungrad 2 drehtest verbunden ist, so dass im Betrieb Dreh moment vom Schwungrad 2 über den Drehmomentbegrenzer 1 übertragbar ist. Durch die Summe der Presskraft des mindestens einen ersten Federelementes 10 und der Anpresskraft des zweiten Federelementes 23 wird ein maximales Drehmoment defi niert, bei dessen Überschreiten Schlupf zwischen den Reibbelägen 5 und der Reib platte 4 einsetzt, so dass beim Überschreiten dieses Grenzwertes eine Übertragung des Drehmomentes ausgeschlossen ist. Die Ausbildung der Reibplatte 4 wird im Zu sammenhang mit den Figuren 2 bis 20 anhand mehrerer Beispiele erläutert.

Die Figuren 2 bis 4 zeigen ein Beispiel einer aus Blech ausgebildeten Reibplatte 4 in verschiedenen Ansichten. Die Figuren 3 und 4 zeigen dabei die entsprechend in Fig. 2 gekennzeichneten Schnitte. Die Reibplatte 4 ist einteilig ausgebildet und weist einen Innenbereich 7 und einen radial außerhalb des Innenbereichs 7 gebildeten Außenbe reich 8 auf. Innenbereich 7 du Außenbereich 8 sind dabei kreisringförmig ausgebildet. Der Außenbereich 8 weist mehrere Verbindungsbereiche 9 auf, die hier als Öffnungen gebildet sind, die eine Verbindung mit dem Schwungrad 2 ermöglichen. Der Innenbe reich 7 umfasst zwei erste Federelemente 10, die im verbauten Zustand eine Press kraft auf die Reibbeläge 5 ausübt. Die ersten Federelemente 10 sind dabei durch Ver formung des Innenbereichs 7 aus der Ebene des Außenbereichs 8 heraus gebildet.

Die ersten Federelemente 10 wirken dabei als Blattfedern. Im verbauten Zustand sind die ersten Federelemente 10 an die Reibbeläge 5 gepresst. Die ersten Federelemente 10 weisen eine Wellung 28 auf, die eine in Bezug auf die Drehachse 18 radiale Aus richtung aufweist, wie insbesondere Fig. 4 zeigt. Die ersten Federelemente 10 sind ro tationszyklisch ausgebildet.

Figuren 5 bis 7 zeigen ein zweites Beispiel einer aus Blech ausgebildeten Reibplatte 4 in verschiedenen Ansichten. Die Figuren 6 und 7 zeigen dabei die entsprechend in Fig. 5 gekennzeichneten Schnitte. Es sollen hier nur die Unterschiede zum ersten Beispiel beschrieben werden, im Übrigen wird auf die zum ersten Beispiel gemachten Ausführungen verwiesen. Auch im zweiten Beispiel ist die Reibplatte 4 einteilig aus gebildet, jedoch ist der Außenbereich 8 nicht kreisringförmig, sondern vielmehr aus einer Vielzahl von Laschen 11 gebildet, in denen die Verbindungsbereiche 9 ausgebil det sind. Hierdurch wird die Herstellung der Reibplatte 4 vereinfacht.

Figuren 8 und 9 zeigen ein drittes Beispiel einer Reibplatte 4 in verschiedenen Ansich ten. Figur 8 stellt dabei eine Draufsicht und Fig. 9 eine Seitenansicht dar. Es sollen hier nur die Unterschiede zum ersten Beispiel beschrieben werden, im Übrigen wird auf die zum ersten Beispiel gemachten Ausführungen verwiesen. Die Reibplatte 4 ist mehrteilig ausgeführt. Die Reibplatte 4 umfasst eine Grundplatte 12, mit der beidseitig zwei Wellscheiben 13 verbunden sind. Die Wellscheiben 13 sind dabei mit Nieten 14 an der Grundplatte 12 befestigt. Die Wellscheiben 13 bilden dabei erste Federelemen te 10. Die Höhe der Wellscheiben 13 ist dabei so groß gewählt, dass im verbauten Zustand die Nieten 14 nicht in Kontakt mit den Reibbelägen 5 kommen.

Figuren 10 bis 14 zeigen ein drittes Beispiel einer Reibplatte 4 in verschiedenen Aus führungen und Ansichten. Die Reibplatte 4 ist aus einer Grundplatte 12 (Fig. 10 bis 12) oder aus zwei Grundplatten 12 (Fig. 13 und 14) aufgebaut, die aufeinander gelegt und miteinander verbunden werden. Die Grundplatten 12 weisen keinen kreisringför migen Innenbereich 7 auf, vielmehr ist der Innenbereich 7 aus Kreisringsegmenten 15 aufgebaut, die keinen vollständigen Kreisring bilden. Fig. 10 zeigt eine Draufsicht ei ner Grundplatte 12, die Figur 11 zeigt den in Fig. 10 als „A-A“ gekennzeichneten Schnitt der Grundplatte 12, während die Figur 12 den in Fig. 10 als „B-B“ gekenn zeichneten Schnitt der Grundplatte 12 zeigt. Die ersten Federelementen 10 weisen ei ne Konturierung 16 in Umfangsrichtung auf, die zur Ausbildung einer Presskraft im montierten Zustand auf die Reibbeläge 5 führt. Die Konturierungen 16 sind da bei so gewählt, dass keine Kante auf die Reibbeläge 5 berührt, da dies zu Ungleichförmigkei ten im Schlupffall und zu einer möglichen ungleichmäßigen Abnutzung führt. Die Kon turierungen 16 sind als Wellungen 28 ausgeführt, die im wesentlichen radial zur Dreh achse 18 verlaufen.

Fig. 13 zeigt den in Fig. 10 als „A-A“ gekennzeichneten Schnitt der Reibplatte 4 be stehend aus zwei miteinander verbundenen Grundplatten 12, Fig. 14 den in Fig. 10 mit „B-B“ gekennzeichneten Schnitt der Reibplatte 4 bestehend aus zwei miteinander verbundenen Grundplatten 12, deren erste Federelemente 10 mit Konturierungen 16 im montierten Zustand des Drehmomentbegrenzers 1 eine Presskraft auf die Reibbe- läge 5 aufbringen können. Im Übrigen wird auf die Beschreibung zu den anderen Bei spielen der Reibplatte 4 verwiesen.

Figuren 15 bis 20 zeigen ein fünftes Beispiel einer Reibplatte 4, die ähnlich aufgebaut ist wie das vierte Beispiel der Reibplatte 4. Auch hier sind die ersten Federelemente 10 als Kreisringsegmente 15 ausgebildet, die keinen vollständigen Kreisring bilden. Jedoch ist die Reibplatte mehrteilig ausgebildet. Eine den Außenbereich 8 bildende Grundplatte 17 ist mit einzelnen ersten Federelementen 10 drehfest verbunden, bei spielsweise durch Niete 14 verbunden. Hierbei können die ersten Federelemente 10 als Einzelsegmente (Fig. 16, 17, 18) oder als Doppelsegmente (Fig. 19, 20) ausgebil det sein Im Falle der Doppelsegmente liegen die ersten Federelemente 10 in Richtung der Drehachse übereinander. Fig. 16 zeigt dabei den Schnitt „A-A“ aus Fig. 15 für Ein zelsegmente, Fig. 17 den Schnitt „C-C“ aus Fig. 15 für Einzelsegmente. Fig. 18 zeigt den Schnitt „A-A“ aus Fig. 15 für Doppelsegmente, Fig. 19 zeigt den Schnitt „B-B“ aus Fig. 15 für Doppelsegmente und Fig. 20 den Schnitt „C-C“ aus Fig. 15 für Doppelseg mente. Im Übrigen wird auf die Beschreibung zum vierten Beispiel verwiesen.

Bezuqszeichenliste Drehmomentbegrenzer Schwungrad Antriebsstrang Reibplatte Reibbelag Seitenelement Innenbereich Außenbereich Verbindungsbereiche erstes Federelement Lasche Grundplatte Wellscheibe Niet Kreisringsegment Konturierung Grundplatte Drehachse Innenseite erstes Seitenelement Stützscheibe zweites Seitenelement zweites Federelement Federring Tellerfeder Stützscheibe Dämpfer Wellung