EP3679263A1

EP3679263A1 - Rutschkupplung mit einer rotationsachse

Info

Publication number: EP3679263A1
Application number: EP18758804.1A
Authority: EP
Inventors: Laurent Theriot; Hartmut Mende
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2017-09-06
Filing date: 2018-08-07
Publication date: 2020-07-15
Also published as: US20200292007A1; DE102017120530A1; WO2019047992A1; JP6896146B2; DE112018004865A5; CN111051720A; KR20200044825A; US11268578B2; JP2020528987A; KR102559845B1

Abstract

Rutschkupplung (1) mit einer Rotationsachse (2) für einen Antriebsstrang (3), aufweisend zumindest die folgenden Komponenten: • - eine Eingangsseite (4); • - eine Ausgangsseite (5); • - ein verpressbares Reibpaket (6) zum Übertragen eines Drehmoments mittels eines vorbestimmten Reibbeiwerts bis zu einem vorbestimmten Maximaldrehmoment zwischen der Eingangsseite (4) und der Ausgangsseite (5); und • - eine Überlastfeder (7) zum Erzeugen einer axialen Anpresskraft (8) zum Verpressen des Reibpakets (6) unterhalb einer vorbestimmten mit dem Maximaldrehmoment korrespondierenden Überlast. Die Rutschkupplung (1) ist vor allem so dass, das Reibpaket (6) zumindest einen Reibbelag (9,10) umfasst, welcher mit einem Schmiermittel beaufschlagt den vorbestimmten Reibbeiwert aufweist. Mit der hier vorgeschlagenen Rutschkupplung ist eine Erhöhung der Reibbeiwertkonstanz bei gleichem oder verringertem Bauraumbedarf ermöglicht.

Description

Rutschkupplung mit einer Rotationsachse

Die Erfindung betrifft eine Rutschkupplung mit einer Rotationsachse für einen Antriebsstrang und einen Antriebsstrang mit einer solchen Rutschkupplung sowie ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Antriebsstrang.

Aus dem Stand der Technik sind Rutschkupplungen, insbesondere Rutschkupplungen mit Scheibendämpfer bekannt, welche beispielsweise in einem Riementrieb eines Kraftfahrzeugs eingesetzt werden. Mittels der Funktion der Rutschkupplung soll sichergestellt werden, dass ein in den Riemen eingetragenes Überlast-Drehmoment und besonders Drehmomentspitzen infolge von Drehmomentschwankungen nicht auf die Aggregate, welche mittels des Riemenbetriebs angetrieben werden oder diesen antreiben, weitergegeben wird. Bei Anliegen einer solchen Überlast an einem Riemenrad, welches eine solche Rutschkupplung aufweist, kuppelt die Rutschkupplung selbsttätig aus, sodass eine Drehmomentübertragung unterbrochen beziehungsweise auf ein Maximaldrehmoment, auch als Rutschmoment bezeichnet, begrenzt ist. Dieses Maximaldrehmoment ist mittels des einen oder der Mehrzahl von verwendeten Reibbelägen definiert, welcher mittels einer Überlastfeder mit einem korrespondierenden Reibpartner mit einer entsprechenden Gegenreibfläche verpresst ist. Mit dem Reibpartner, beispielsweise einer Stützplatte, bildet ein Reibbelag ein Reibpaar. Das (Teil-) Maximaldrehmoment ergibt sich aus dem jeweiligen Reibbeiwert des Reibpaars (näherungsweise) multipliziert mit dem jeweiligen mittleren Durchmesser (der effekti- ven Fläche) des Reibbelags und multipliziert mit der an dem jeweiligen Reibpaar anliegenden Anpresskraft. Bei einer Mehrzahl von solchen Reibpaaren werden diese jeweiligen Teil-Maximaldrehmomente aufsummiert. Wird das (Gesamt-) Maximaldrehmoment überschritten, liegt also eine Überlast an, so wird die Anpresskraft überwunden und die Reibpartner trennen sich durch einen axialen Hub voneinander. Damit ist die Übertragung eines Drehmoments auf ein Maximaldrehmoment begrenzt. Beispielsweise bei Hybridanwendungen, beispielsweise mit einer Verbrennungskraftmaschine und mit einem Antriebsgenerator, welche sich in verschiedenen Betriebssituationen gegenseitig antreiben beziehungsweise unterstützen können, wird eine hohe Reibbeiwertkonstanz gefordert, sodass gewährleistet ist, dass ein Drehmoment bis zu einem möglichst exakt festgelegten Maximaldrehmoment zuverlässig übertragbar ist. Derzeit wird eine hohe Reibbeiwertkonstanz dadurch erreicht, dass Toleranzen des Reibbeiwerts durch Sortierung der Reibbeläge ausgeglichen werden, weiterhin die die Anpresskraft erzeugende Überlastfeder justiert wird. Dies wird in der Regel von einer 100 % [Prozent] -Messung im Montageablauf begleitet.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zumindest teilweise zu überwinden. Die erfindungsgemäßen Merkmale ergeben sich aus den unabhängigen Ansprüchen, zu denen vorteilhafte Ausgestaltungen in den abhängigen Ansprüchen aufgezeigt wer- den. Die Merkmale der Ansprüche können in jeglicher technisch sinnvollen Art und Weise kombiniert werden, wobei hierzu auch die Erläuterungen aus der nachfolgenden Beschreibung sowie Merkmale aus den Figuren hinzugezogen werden können, welche ergänzende Ausgestaltungen der Erfindung umfassen. Die Erfindung betrifft eine Rutschkupplung mit einer Rotationsachse für einen Antriebsstrang, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:

eine Eingangsseite;

eine Ausgangsseite;

ein verpressbares Reibpaket zum Übertragen eines Drehmoments mittels eines vorbestimmten Reibbeiwerts bis zu einem vorbestimmten Maximaldrehmoment zwischen der Eingangsseite und der Ausgangsseite; und

eine Überlastfeder zum Erzeugen einer axialen Anpresskraft zum Verpressen des Reibpakets unterhalb einer vorbestimmten mit dem Maximaldrehmoment korrespondierenden Überlast.

Die Rutschkupplung ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass das Reibpaket zumindest einen Reibbelag umfasst, welcher mit einem Schmiermittel beaufschlagt den vorbestimmten Reibbeiwert aufweist. Die hier vorgeschlagene Rutschkupplung ist zur Übertragung eines Drehmoments um eine Rotationsachse bis zu einem vorbestimmten Maximaldrehmoment eingerichtet. Auf die Rotationsachse wird im folgenden Bezug genommen, wenn ohne explizit anderen Hinweis die axiale Richtung, radiale Richtung oder die Umlaufrichtung und ent- sprechende Begriffe verwendet werden. Die Rutschkupplung ist beispielsweise in einem Zugmittelrad eines Zugmitteltriebs einsetzbar, bevorzugt in einer Riemenstarter- Hybridanwendung. Ein Zugmitteltrieb umfasst zumindest zwei Zugmittelräder und meist zumindest eine Spannrolle und/oder zumindest eine Umlenkrolle. Ein geeignetes Zugmittel ist beispielsweise ein Riemen, bevorzugt ein Keilriemen. Ein Zugmittel- rad ist beispielsweise eine Riemenscheibe, bevorzugt ein (schaltbarer) Riemenschei- benentkoppler (RSE).

Eine Eingangsseite ist beispielsweise die Kurbelwelle einer Verbrennungskraftmaschine beziehungsweise ein entsprechender Wellenanschluss, bevorzugt mit Steckverzahnung oder (Zentral-) Verschraubung. Die Ausgangsseite ist beispielsweise eine Zugmittelaufnahme, beispielsweise für einen Riemen, bevorzugt einen Keilriemen, o- der ein entsprechender (mittelbarer) Anschluss an eine Zugmittelaufnahme. Die Rutschkupplung ist aber auch derart einsetzbar, dass sie beispielsweise an einem Antriebsgenerator an dessen Generatorwelle eines Antriebsgenerators angeschlossen ist, wobei hier die Eingangsseite beispielsweise ein Wellenanschluss für die Generatorwelle ist und die Ausgangsseite eine Zugmittelaufnahme. Aus üblichen Hybrid-An- wendungen ist es aber bekannt, dass ein umgekehrter Drehmomentfluss einen regelmäßigen Betriebszustand darstellt, sodass die Eingangsseite dann in den vorhergehenden Beispielen die Zugmittelaufnahme bildet und die Ausgangsseite den Wellenanschluss. Die hier vorgeschlagene Rutschkupplung ist aber auch in anderen Drehmomentübertragenden Systemen einsetzbar, beispielsweise bei einer fluchtenden Verbindung von zwei Wellen, welche zur Drehmomentabgabe und/oder Drehmomentaufnahme eingerichtet sind. In den Drehmomentfluss zwischen der Eingangsseite und Ausgangsseite ist ein Reibpaket vorgesehen, welches in sich relativ verdrehbar ist mit zumindest einem Reibpaar umfassend einen eingangsseitigen Reibpartner und zumindest einem ausgangs- seitigen Reibpartner. Ein solcher eingangsseitiger Reibpartner ist drehmomentübertragend fest, also dauerhaft, mittelbar oder unmittelbar mit der Eingangsseite verbunden. Ein solcher ausgangsseitiger Reibpartner ist drehmomentübertragend fest, also dauerhaft, mittelbar oder unmittelbar entsprechend mit der Ausgangsseite verbunden. Die Reibpartner werden mittels einer Überlastfeder, beispielsweise einer Tellerfeder, mit einer vorbestimmten axialen Anpresskraft verpresst, sodass mittels des Reibpakets resultierend aus dem Reibbeiwert des Reibpakets ein Drehmoment bis zu einem vorbestimmten Maximaldrehmoment zwischen Eingangsseite und Ausgangsseite übertragbar ist. Wird das Maximaldrehmoment überschritten, so entsteht eine axiale Ausweichkraft und das Reibpaket löst sich mit einer Trennbewegung in axialer Richtung, indem die vorbestimmte Anpresskraft der Überlastfeder überwunden wird. Dann findet eine relative Rotationsbewegung, nämlich ein Rutschen, zwischen dem Reibpartnern des Reibpakets statt, und das übertragbare Drehmoment ist vermindert, beispielsweise auf das vorbestimmte Maximaldrehmoment, oder bis hin zu, dass kein Drehmoment mehr übertragbar ist. Damit wird gemäß obiger beispielhafter Anwendung sicher verhindert, dass die Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine mit einer übermäßigen gegenläufigen Drehmomentbelastung, beispielsweise bei einem Runterschalten eines Übersetzungsgetriebes infolge von dem Trägheitsdrehmoment eines Zweimassenschwungrads (ZMS) oder einem Kolbenhub in Brennbetrieb der Verbrennungskraftmaschine und einer gleichzeitigen gegenläufigen, beispielsweise trägheitsbedingten, Drehmomentbelastung ausgehend von dem Antriebsgenerator.

Hier wird nun vorgeschlagen, das Reibpaket mit zumindest einem solchen Reibbelag auszuführen, bevorzugt alle Reibbeläge, welcher mit einem Schmiermittel beauf- schlagt den dem vorbestimmten Maximaldrehmoment entsprechenden vorbestimmten Reibbeiwert (in Summe) aufweisen. Bei vorbekannten Rutschkupplungen werden Trockenbeläge eingesetzt, welche jedoch für einige Anwendungen keine zufriedenstellende Reibbeiwertkonstanz aufweisen oder eine zu hohe Streuung des Maximaldrehmomentes bewirken. Mittels Einsatzes eines Reibbelages beaufschlagt mit Schmier- mittel, also einem Nassreibbelag, wird unter anderem infolge von vermindertem Abrieb, verminderte Alterungserscheinungen eine gesteigerte Reibbeiwertkonstanz erreicht. Folglich reduziert sich die Streuung des Maximaldrehmoments, bevorzugt zudem über eine längere Lebensdauer. In einer besonders bevorzugten Ausführungs- form sind die eingesetzten Reibbeläge gefettet, geölt oder mit einem Schmiermittel imprägniert, sodass der Reibbelag ein Schmiermittelreservoir umfasst und ein Nassbetrieb des Reibbelages über eine lange Lebensdauer aufrechterhalten wird. Bevorzugt ist eine kontinuierliche Zufuhr von Schmiermittel und/oder Nachschmieren mit

Schmiermittel bei einer turnusgemäßen Wartung nicht notwendig.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Rutschkupplung umfasst die Rutschkupplung weiterhin eine Dämpfereinheit, welche im Drehmomentfluss zwischen die Eingangsseite und die Ausgangsseite geschaltet ist, wobei bevorzugt die Dämpferein- heit ein Scheibendämpfer mit einem oder einer Mehrzahl von konzentrisch in einer Trägerscheibe angeordneten Federdämpfern ist.

Bei dieser vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Rutschkupplung weiterhin eine Dämpfereinheit, welche dazu eingerichtet ist, ein eingangsseitig oder ausgangsseitig eingehendes Drehmoment zu vergleichmäßigen, also überlagernde Drehmomentschwankungen elastisch und teilweise dissipativ aufzunehmen und zeitlich verzögert und/oder gemindert an die Ausgangsseite beziehungsweise Eingangsseite weiterzugeben. Bevorzugt ist die Dämpfereinheit in einer Hauptbetriebsrichtung, beispielsweise für einen Einsatz auf einer Kurbelwelle wellenanschlussseitig, im Drehmomentfluss vor das Reibpaket geschaltet, sodass das Reibpaket lediglich dann in einen Überlastbetrieb, also in einen trennenden Zustand, überführt wird, wenn die

Dämpfereinheit über ihre Kapazitäten hinaus belastet wird, beispielsweise in einen Anschlag oder eine Schraubenfeder auf Block gebracht ist. Alternativ ist die Anordnung umgekehrt eingerichtet, sodass das Reibpaket die Dämpfereinheit vor einem übermäßigen Drehmomenteingang schützt, beispielsweise so, dass der die

Dämpfereinheit nie über ihre auslegungsgemäße Grenzbelastung hinaus mit einer Überlast-Drehmomentspitze belastet wird.

Die Dämpfereinheit ist bevorzugt ein Scheibendämpfer, bei welchem eine Innen- scheibe mit einer Außenscheibe über einen Federdämpfer oder eine Mehrzahl von Federdämpfern drehmomentübertragend verbunden ist. Die Innenscheibe ist beispielsweise mit der Eingangsseite drehmomentübertragend fest verbunden und die Außenscheibe entsprechend mit dem relativ dazu ausgangsseitigen Reibpaket dreh- momentübertragend fest verbunden oder umgekehrt. In einer weiteren Ausführungsform ist das Reibpaket relativ zu der Dämpfereinheit eingangsseitig angeordnet und die Innenscheibe und Außenscheibe sind dem entsprechend jeweils drehmomentübertragend fest verbunden. Der Federdämpfer ist konzentrisch zu der Rotations- achse beziehungsweise die Mehrzahl der Federdämpfer ist rotationssymmetrisch zu der Rotationsachse angeordnet, sodass bei einem Verdrehen der Innenscheibe zur Außenscheibe die Hebellänge des Drehmoments (nahezu) konstant bleibt. Ein Federdämpfer umfasst beispielsweise eine Bogenfeder und/oder ein Federpaket mit einer geraden Federachse. In einer Ausführungsform sind weiterhin die Dissipationsele- mente vorgesehen, welche einen Energieeintrag beispielsweise in Wärme umwandeln.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Rutschkupplung ist das Reibpaket in einer Nasskammer eingehaust, und bevorzugt die Nasskammer mit einem Schmier- mittel befüllbar ist bzw. befüllt ist.

Bei dieser vorteilhaften Ausführungsform ist die Dauer der Vorhaltung von einem Schmiermittel und/oder eine Wärmeabfuhr steigerbar, sodass eine größere Reibbei- wertkonstanz und/oder eine Reibbeiwertkonstanz über eine längere Lebensdauer er- zielbar ist. Bei der Montage der Rutschkupplung wird die Nasskammer mit einem Schmiermittel befüllt, wobei bevorzugt die Nasskammer derart befüllt ist, dass der Reibbelag beziehungsweise die Reibbeläge über ihre gesamte radiale Erstreckung in das Schmiermittel eingetaucht sind. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Rutschkupplung ist die Nasskammer radial außen geschlossen und weist radial innen und/oder axial seitlich zumindest eine Durchgangsöffnung für ein Verbindungselement zum drehmomentübertragenden Verbinden zu der Eingangsseite oder Ausgangsseite auf. Bei dieser vorteilhaften Ausführungsform wird die aus der Rotation der Rutschkupplung resultierende im Hauptbetriebszustand auf das Schmiermittel einwirkende Fliehkraftwirkung ausgenutzt, indem die Nasskammer nach radial außen geschlossen ist. Das heißt, das Schmiermittel kann nicht oder nur in einem so geringen Maße nach ra- dial außen austreten, dass ausreichend Schmiermittel über die gewünschte Lebensdauer in der Nasskammer vorgehalten bleibt. Eine sich an diese radial außenseitige Wandung der Nasskammer anschließende Seitenwandung ist über eine entsprechend geeignete Erstreckungslänge nach radial innen geschlossen oder abgedichtet. Infolge einer anliegenden Fliehkraft wird das Schmiermittel in die Nasskammer beschleunigt und dort gehalten und bevorzugt von der Durchgangsöffnung ferngehalten. Die Durchgangsöffnung ist dabei bevorzugt derart eingerichtet, dass eine ausreichende Dichtwirkung gegen ein schwerkraftbedingtes Ausfließen im Stand der Rutschkupplung vollständig oder in ausreichendem Maße verhindert wird. Beispielsweise ist ein Radi- alwellendichtring und/oder eine Labyrinthdichtung vorgesehen. Alternativ ist die

Menge an Schmiermittel, beispielsweise für eine Spritzbenässung, derart gering, dass das Schmiermittel sich im Stand der Rutschkupplung der Schwerkraft folgend unten in der Nasskammer sammeln kann, ohne auszufließen. Bevorzugt ist die Nasskammer mit der Seite dauerhaft verbunden, welche in den meisten Betriebszuständen rotiert, in einer Hybridanwendung beispielsweise zugmittelseitig, wenn mittels des Zugmittels angetriebene Nebenaggregate (nahezu) pausenlos betrieben werden sollen.

Durch die zumindest eine Durchgangsöffnung hindurch erstreckt sich ein Verbindungselement, beispielsweise zu einer radial innen angeordneten Dämpfereinheit, be- vorzugt der Außenscheibe der als Scheibendämpfer ausgeführten Dämpfereinheit. Die Nasskammer bildet bevorzugt ein Element im Drehmomentfluss. Folglich wird ein Drehmoment durch die Durchgangsöffnung hindurch auf das Reibpaket übertragen und von dem Reibpaket auf die Nasskammer übertragen, welche dann entsprechend mit der Eingangsseite beziehungsweise der Ausgangsseite drehmomentübertragend fest verbunden ist. Gemäß oben beschriebener alternativer Ausführung mit einer nachgeschalteten Dämpfereinheit ist die Nasskammer beispielsweise mit der Innenscheibe einer als Scheibendämpfer ausgeführten Dämpfereinheit verbunden, während die Eingangsseite beziehungsweise die Ausgangsseite mittels des Verbindungselements durch die zumindest eine Durchgangsöffnung hindurch mit dem Reibpaket ver- bunden.

Die Durchgangsöffnung ist in einer bevorzugten Ausführungsform als umlaufende Ringöffnung gebildet, sodass eine relative Verdrehung zwischen der Nasskammer und dem Verbindungselement um beliebig viele Umdrehungen möglich ist. Für einige Anwendungen ist es ausreichend oder vorteilhaft eine relative Verdrehung zwischen dem Verbindungselement und der Nasskammer auf einen vorbestimmten Winkel zu begrenzen und dafür eine Mehrzahl von Durchgangsöffnungen vorzusehen, wobei die Durchgangsöffnungen eine vorbestimmte Länge in Umlaufrichtung korrespondierend zu dem wünschten maximalen Verdrehwinkel aufweisen und dementsprechend einen (Sicherheit-) Anschlag bilden.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Rutschkupplung bildet die Nasskam- mer zumindest einen Reibpartner, bevorzugt eine Gegenplatte, des Reibpakets und/oder ein Gegenlager für die Überlastfeder, bevorzugt eine Tellerfeder.

Bei dieser vorteilhaften Ausführungsform übernimmt die Nasskammer integral die Aufgabe, zumindest einen Reibpartner des Reibpakets zu bilden, sodass kein zusätzli- eher axialer und/oder radialer Bauraum für eine Wandung der Nasskammer benötigt wird, weil diese den Reibpartner ersetzt oder abstützend ergänzt. Bevorzugt in Kombination aber auch unabhängig von vorhergehender Beschreibung ist in einer Ausführungsform die Nasskammer als Gegenlager für die Überlastfeder eingerichtet, sodass auch hierfür kein zusätzlicher axialer und/oder radialer Bauraum gegenüber einer Aus- führung mit Trockenbelägen und/oder Nassbelägen ohne Nasskammer anfällt. In der kombinierten Ausführungsform weist die Nasskammer einen Reibpartner, dann also die Gegenplatte, und das Gegenlager für die Überlastfeder auf. Dazwischen ist zumindest eine Reitscheibe mit einem Reibbelag hin zu der Gegenplatte und mit einem (fe- derseitigen) Reibbelag hin zu der Überlastfeder angeordnet. Zwischen dem federseiti- gen Reibbelag und der Überlastfeder ist bevorzugt eine Stützplatte angeordnet, welche drehmomentübertragend fest mit der Nasskammer verbunden ist und entsprechend der Überlastfeder axial bewegbar ist, sodass bei einer Überschreitung des Maximaldrehmoments die Stützplatte axial ausweicht und somit die Verpressung des Reibpakets reduziert oder aufgehoben ist. Die Nasskammer bildet dann eine die An- presskraft aufnehmende Klammer um die zumindest eine Reibscheibe. Bei einer Ausführungsform mit mehreren Reibscheiben sind zusätzlich zwischen jeweils zwei benachbarten Reibscheiben Zwischenplatten vorgesehen, welche ebenfalls wie die Stützplatte axial bewegbar sind und bevorzugt in die Nasskammer drehmomentübertragend fest eingehängt sind, beispielsweise mittels einer Verzahnung. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Rutschkupplung ist die Nasskammer mittels einem der folgenden Elemente mit der Eingangsseite oder Ausgangsseite drehmomentübertragend verbunden:

- Mitnehmerscheibe, bevorzugt ein Flansch und/oder eine sogenannte Driveplate;

Flexplatte; oder

Schwungrad. Bei dieser vorteilhaften Ausführungsform ist die Ausgangsseite beziehungsweise die Eingangsseite von einem der oben genannten Elemente gebildet, sodass eine einfache Drehmomentführung, bevorzugt von radial innen nach radial außen laufend, eingerichtet ist, beispielsweise bei einer Zugmittelscheibe hin zu der Zugmittelaufnahme beziehungsweise umgekehrt. Bevorzugt ist die Nasskammer radial möglichst weit au- ßen angeordnet, sodass zum einen infolge des großen Drehmomenthebels ein Maximaldrehmoment mit einer möglichst geringen Anpresskraft mittels der Überlastfeder einstellbar ist und zum anderen bei einer radial außen geschlossenen Ausführung der Nasskammer möglichst hohe Fliehkräfte auf das Schmiermittel in der Nasskammer einwirken und somit das Schmiermittel im Betrieb sicher in der Nasskammer vorgehal- ten und/oder gleichmäßig verteilt wird.

Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Zugmittelrad mit einer Rotationsachse für einen Zugmitteltrieb, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:

- eine Zugmittelaufnahme;

einen Wellenanschluss;

eine Rutschkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche; und bevorzugt eine Dämpfereinheit zwischen der Zugmittelaufnahme und dem Wellenanschluss,

wobei die Zugmittelaufnahme und der Wellenanschluss mittels der Rutschkupplung überlastgesichert drehmomentübertragend miteinander verbunden sind. Das hier vorgeschlagene Zugmittelrad ist für das Übertragen eines Drehmoments zwischen einer Zugmittelaufnahme, beispielsweise einem Riemen, bevorzugt einem Keilriemen, und einem Wellenanschluss, beispielsweise eine Steckverzahnung, eine Zentralverschraubung oder Mehrfachverschraubung, eingerichtet. Dazwischen, also in Reihe, ist eine Rutschkupplung nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung geschaltet, sodass ein Überlast-Drehmoment oberhalb eines vorbestimmten Maximaldrehmoments weder von der Zugmittelaufnahme auf den Wellenanschluss noch umgekehrt möglich ist. Bevorzugt ist weiterhin eine Dämpfereinheit, bevorzugt ein Scheibendämpfer, zwischen die Zugmittelaufnahme und den Wellenan- schluss vor oder nach dem Reibpaket in Reihe geschaltet. Die hier vorgeschlagene Rutschkupplung weist den Vorteil auf, dass das vorbestimmte Maximaldrehmoment mit geringerem Aufwand und/oder über eine längere Lebensdauer in einem engen Grenzbereich festlegbar ist. Zudem ist eine Bauweise ohne zusätzlichen axialen und/oder radialen Bauraum möglich, sodass das hier vorgeschlagene Zugmittelrad als Ersatz für ein konventionelles Zugmittelrad einsetzbar ist.

Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung einen Antriebsstrang, aufweisend ein Antriebsaggregat mit einer Abtriebswelle, zumindest ein Nebenaggregat mit einer Nebenwelle und zumindest eine Rutschkupplung nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung, wobei die Abtriebswelle mittels der zumindest einen

Rutschkupplung mit der zumindest einen Nebenwelle überlastgesichert drehmomentübertragend verbunden ist.

Der hier vorgeschlagene Antriebsstrang ist dazu eingerichtet, mittels einer Ab- triebswelle eines Antriebsaggregats, beispielsweise einer Kurbelwelle einer Verbrennungskraftmaschine, eine Nebenwelle eines Nebenaggregats, beispielsweise eines Klimakompressors oder die Generatorwelle eines Antriebsgenerators, anzutreiben. Die Rutschkupplung ist dazu eingerichtet, die Übertragung eines Drehmoments zwischen der Abtriebswelle und der zumindest eine Nebenwelle auf ein vorbestimmtes Maximaldrehmoment zu begrenzen. Die hier vorgeschlagene Rutschkupplung weist den Vorteil auf, dass das vorbestimmte Maximaldrehmoment mit geringerem Aufwand und/oder über eine längere Lebensdauer in einem engen Grenzbereich festlegbar ist. Besonders bevorzugt sind hierbei lediglich Stichprobenmessungen zur Qualitätskontrolle notwendig und keine 100%-Messungen bei der Montage notwendig. Alternativ oder ergänzend braucht die Kraft an der Rutschkupplung also beispielsweise die Vorspannung der Überlastfeder nicht einstellbar zu sein.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Antriebsstrang ist das Antriebsaggre- gat eine Verbrennungskraftmaschine und eines der Nebenaggregate ist ein Antriebsgenerator, welche bevorzugt mittels eines Zugmitteltriebs, aufweisend jeweils einem Zugmittelrad auf der Abtriebswelle und auf der Nebenwelle des Antriebsgenerators, drehmomentübertragend verbunden sind, wobei zumindest eines der Zugmittelräder nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung ausgeführt ist.

Der hier vorgeschlagene Antriebsstrang wird allgemein als Hybridantrieb, bevorzugt als Riemenstarter-Hybrid, beispielsweise PO Hybrid, bezeichnet, wobei der Antriebsgenerator dazu eingerichtet ist, die Verbrennungskraftmaschine mittels einer Drehmomentabgabe von seiner Generatorwelle auf die Abtriebswelle der Verbrennungskraft- maschine über den Zugmitteltrieb zu unterstützen, beispielsweise für ein Anlassen der Verbrennungskraftmaschine oder ein Drehmoment-Boosten, sowie eine unter Umständen hohe Energieaufnahme für einen Lichtmaschinenbetrieb des Antriebsgenerators aufzunehmen, beispielsweise zur Rekuperation der Bremsenergie eines Kraftfahrzeugs. In diesem hochdynamischen Betrieb des Zugmitteltriebs treten insbesondere bei leistungsstarken Hybridantrieben hohe Energieeinträge auf, sodass sich nicht für jede Betriebssituation sicher ausschließen lässt, dass ein übermäßiger Drehmomenteintrag ausschließlich mittels einer Dämpfereinheit entkoppelbar ist. Für diese Anwendung ist es besonders vorteilhaft eine Rutschkupplung gemäß einer Ausführungsform nach der obigen Beschreibung einzusetzen, weil hierdurch eine hohe Streuung des Maximaldrehmoments vermieden ist und folglich der Wirkungsgrad nicht dadurch beeinträchtigt wird.

Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, aufweisend zumindest ein Antriebsrad, welches mittels eines Antriebsstrangs nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung antreibbar ist.

Die meisten Kraftfahrzeuge weisen heutzutage einen Frontantrieb auf und ordnen daher bevorzugt das Antriebsaggregat, beispielsweise eine Verbrennungskraftmaschine und/oder einer elektrischen Antriebsmaschine, vor der Fahrerkabine und quer zur Hauptfahrrichtung an. Der Bauraum ist gerade bei einer solchen Anordnung besonders gering und es ist daher besonders vorteilhaft, eine Komponente kleiner Baugröße zu verwenden. Ähnlich gestaltet sich der Einsatz in motorisierten Zweirädern, für welche eine deutlich gesteigerte Leistung bei gleichbleibendem Bauraum gefordert wird.

Verschärft wird diese Problematik bei Personenkraftwagen der Kleinwagenklasse nach europäischer Klassifizierung. Die verwendeten Funktionseinheiten in einem Personenkraftwagen der Kleinwagenklasse sind gegenüber Personenkraftwagen größerer Wagenklassen nicht wesentlich verkleinert. Dennoch ist der zur Verfügung ste- hende Bauraum bei Kleinwagen wesentlich kleiner. Mit der hier vorgeschlagenen

Rutschkupplung ist ein sicherer Betrieb bei einem gleichzeitig zuverlässigen exakt eingestellten Maximaldrehmoment ermöglicht. Zudem ist die hier vorgeschlagene

Rutschkupplung beziehungsweise das entsprechende Zugmittelrad gegenüber vorbekannten Rutschkupplung bauraumneutral oder sogar mit verringertem axialen Bau- räum aufgrund einer Verringerung der Reibbelagdicke einsetzbar.

Personenkraftwagen werden einer Fahrzeugklasse nach beispielsweise Größe, Preis, Gewicht und Leistung zugeordnet, wobei diese Definition einem steten Wandel nach den Bedürfnissen des Marktes unterliegt. Im US-Markt werden Fahrzeuge der Klasse Kleinwagen und Kleinstwagen nach europäischer Klassifizierung der Klasse der Subcompact Car zugeordnet und im Britischen Markt entsprechen sie der Klasse Supermini beziehungsweise der Klasse City Car. Beispiele der Kleinstwagenklasse sind ein Volkswagen up! oder ein Renault Twingo. Beispiele der Kleinwagenklasse sind ein Alfa Romeo Mito, Volkswagen Polo, Ford Fiesta oder Renault Clio.

Die oben beschriebene Erfindung wird nachfolgend vor dem betreffenden technischen Hintergrund unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen, welche bevorzugte Ausgestaltungen zeigen, detailliert erläutert. Die Erfindung wird durch die rein schematischen Zeichnungen in keiner Weise beschränkt, wobei anzumerken ist, dass die Zeichnungen nicht maßhaltig sind und zur Definition von Größenverhältnissen nicht geeignet sind. Es wird dargestellt in

Fig. 1 : eine Rutschkupplung mit Trockenreibpaket im Schnitt; Fig. 2: eine Rutschkupplung mit Nasskammer im Schnitt; und

Fig. 3: ein Antriebsstrang mit Zugmitteltrieb in einem Kraftfahrzeug. In dieser Beschreibung verwendete Ordinalzahlen dienen lediglich der eindeutigen Unterscheidbarkeit und geben keine Reihen oder Rangfolge wider.

In Fig. 1 ist im Schnitt eine Rutschkupplung 1 gezeigt, wobei hier ausschließlich konventionelle Komponenten eingesetzt sind. Die Rutschkupplung 1 weist eine Rotations- achse 2 auf, zu welcher alle gezeigten Komponenten konzentrisch beziehungsweise in Ihrer Mehrzahl rotationssymmetrisch angeordnet sind. Radial innen ist eine Eingangsseite 4, hier als Wellenanschluss 47 mit einer Steckverzahnung ausgeführt, vorgesehen, welche mit einer Abtriebswelle 21 oder Nebenwelle 23 drehmomentübertragend fest verbunden ist. An die Eingangsseite 4 schließt sich eine Innenscheibe 43 an, welche hier den Drehmomenteingang der Dämpfereinheit 1 1 bildet, welche hier als Scheibendämpfer ausgeführt ist. Die Innenscheibe 43 ist eingangsseitig mit einem oder einer Mehrzahl von Federdämpfern 14 drehmomentübertragend fest verbunden, wobei der Federdämpfer 14 ausgangsseitig mit einer Außenscheibe 44 drehmomentübertragend fest verbunden ist. Dadurch ist ein Drehmoment zwischen der Innen- scheibe 43 und der Außenscheibe 44, welche gemeinsam die Trägerscheibe 13 bilden, vergleichmäßigt übertragbar. Die Außenscheibe 44 ist hier fest mit einer Trockengegenplatte 40 und einer axial bewegbaren Trockenstützplatte 39 drehmomentübertragend fest verbunden. Zwischen der Trockengegenplatte 40 und der Trockenstützplatte 39 ist ein erster Trockenbelag 37 und ein zweiter Trockenbelag 38 befestigt an einem Belagträger 35 vorgesehen. Auf den Belagträger 35 ist von der Trockengegenplatte 40 und der Trockenstützplatte 39 reibschlüssig mittels des ersten Trockenbelags 37 und des zweiten Trockenbelags 38 ein Drehmoment unterhalb eines vorbestimmten Maximaldrehmoments übertragbar. Mittels des Belagträgers 35 ist das so gebildete Trockenreibpaket 36 drehmomentübertragend fest mit der Ausgangsseite 5 verbunden, welche hier die Zugmittelaufnahme 46 bildet, von welcher hier ausschnittsweise beispielsweise das Schwungrad, eine Flexplatte oder eine Driveplate gezeigt ist. Zur Verdeutlichung ist der Drehmomentfluss 12 mit einem gestrichelten Pfeil dargestellt, wobei hier durch die beidseitigen Pfeilspitzen gezeigt ist, dass die Bezeichnungen Eingangsseite 4 und Ausgangsseite 5 auch umgekehrt definierbar ist und lediglich auf einen beispielhaften Hauptbetriebszustand hinweisen. In einer bevorzugten Ausführungsform sind in einer Rutschkupplung 1 beispielsweise gemäß der Darstellung in Fig. 1 lediglich der erste Trockenbelag 37 und/oder der zweite Trockenbelag 38 durch einen ersten (Nass-) Reibbelag 9 beziehungsweise einen zweiten (Nass-) Reibbelag 10 ersetzt, welche beispielsweise ölgetränkt, gefettet oder mit einem Schmiermittel imprägniert sind, sodass das Trockenheitspaket 36 dann bauraumneutral lediglich durch ein nasses Reibpaket 6 ersetzt ist.

In Fig. 2 ist eine Rutschkupplung 1 im Schnitt gezeigt, welche von ihrer Grundkonfiguration mit der Darstellung in Fig. 1 identisch ist, was jedoch lediglich dem besseren Verständnis dient und keine Beschränkung der Allgemeinheit darstellt. Es wird inso- weit auf die obige Beschreibung verwiesen. In der Rutschkupplung gemäß Fig. 2 schließt sich an die Außenscheibe 44 der Dämpfereinheit 1 1 der Belagträger 35 an, an welchem ein erster Reibbelag 9 und ein zweiter Reibbelag 10 angeordnet sind, welche in einer Nasskammer 15 angeordnet sind. Die Nasskammer 15 bildet in der Darstellung von dem zweiten Reibbelag 10 rechts eine Gegenplatte 18 und in der Dar- Stellung links von dem ersten Reibbelag 9 ist ein Stützplatte 42 vorgesehen. Die Stützplatte 42 übt ausgehend von einer Überlastfeder 7, hier beispielsweise als Tellerfeder ausgeführt, eine Anpresskraft auf das so gebildete Reibpaket 6 aus. Die Überlastfeder 7 ist hier an der Nasskammer 15 abgestützt, welche in diesem Bereich ihrer Seitenwandung ein Gegenlager 19 bildet. Die Nasskammer 15 ist radial außenseitig und seitlich, also in axialer Richtung, geschlossen sodass die Nasskammer 15 mit einem Schmiermittel (vor-) befüllbar ist. Das Schmiermittel wird mittels der vorliegenden Fliehkräfte in der Nasskammer 15 gehalten oder im Stand im jeweils im Schwerefeld unten angeordneten Bereich der Nasskammer 15 aufgenommen. Radial innenseitig bildet die Nasskammer 15 eine Durchgangsöffnung 16, durch welche hindurch sich ein Verbindungselement 17 erstreckt, welches hier von dem Belagträger 35 gebildet ist, und mit der Außenscheibe fest verbunden ist. Die Nasskammer 15 bildet darüber hinaus den drehmomentübertragenden festen Anschluss zur Ausgangsseite 5. Der Drehmomentfluss 12 verläuft hier über die Gegenplatte 18 und das Gegenlager 19 und wird über die Nasskammer 15 in die Ausgangsseite 5 geleitet. In Fig. 3 ist schematisch ein Antriebsstrang 3 mit einem Zugmitteltrieb 24 in einem Kraftfahrzeug 27 dargestellt. Der Antriebsstrang 3 umfasst ein Antriebsaggregat 20, welches hier beispielhaft als 3-zylindrige Verbrennungskraftmaschine dargestellt ist, und ein (erstes) Nebenaggregat 22, welches beispielsweise ein Antriebsgenerator ist. Über die Nebenwelle 23, an welcher ein zweites Zugmittelrad 26 drehmomentübertragend fest verbunden ist, ist ein Drehmoment von dem Nebenaggregat 22 auf die Abtriebswelle 21 des Antriebsaggregat 20, an welcher ein erstes Zugmittelrad 25 drehmomentübertragend fest verbunden ist, mittels eines Zugmittels 45, beispielsweise ei- nes Keilriemens, übertragbar. Das erste Zugmittelrad 25 und/oder das zweite Zugmittelrad 26 umfasst eine Rutschkupplung 1 , beispielsweise gemäß der Darstellung in Fig. 2, verbunden. Der Zugmitteltrieb 24 umfasst hier weiterhin ein weiteres Nebenaggregat, beispielsweise ein Klimakompressor 33, und das Zugmittel 45 ist mittels einer Spannrolle 34 für ein gewünschtes Drehmoment auf eine entsprechende Zugkraft ge- spannt. Das Antriebsaggregat 20 ist mit seiner Motorachse 32 quer zur Längsachse 31 des Kraftfahrzeugs 27 und in Hauptfahrtrichtung vor der Fahrerkabine 30 angeordnet. Mittels des Antriebsstrangs 3 ist ein linkes Antriebsrad 28 und ein rechtes Antriebsrad 29 antreibbar, was hier lediglich rein schematisch dargestellt ist. Die Nasskammer 15 ist in radialer Richtung der Rutschkupplung 1 vorzugsweise vollständig innerhalb der Verschraubung der Rutschkupplung 1 an der Ausgangsseite 5 bzw. am Schwungrad angeordnet. Vorzugsweise sind die Platten bzw. Bleche, die die Nasskammer 15 in axialer Richtung der Rutschkupplung 1 begrenzen, d.h. die Gegenplatte 18 und das Gegenlager 19, durch die Verschraubung der Rutschkupplung 1 mit der Ausgangsseite 5 bzw. dem Schwungrad geschlossen.

Mit der hier vorgeschlagenen Rutschkupplung ist eine Erhöhung der Reibbeiwert- konstanz bei gleichem oder verringertem Bauraumbedarf ermöglicht. Bezuqszeichenliste Rutschkupplung

Rotationsachse

Antriebsstrang

Eingangsseite

Ausgangsseite

Reibpaket

Überlastfeder

Anpresskraft

erster Reibbelag

zweiter Reibbelag

Dämpfereinheit

Drehmomentfluss

Trägerscheibe

Federdämpfer

Nasskammer

Durchgangsöffnung

Verbindungselement

Gegenplatte

Gegenlager

Antriebsaggregat

Abtriebswelle

Nebenaggregat

Nebenwelle

Zugmitteltrieb

erstes Zugmittelrad

zweites Zugmittelrad

Kraftfahrzeug

linkes Antriebsrad

rechtes Antriebsrad

Fahrerkabine

Längsachse Motorachse

Klimakompressor Spannrolle

Belagträger

Trockenreibpaket erster Trockenbelag zweiter Trockenbelag Trockenstützplatte Trockengegenplatte Trockenreibpaket Stützplatte

Innenscheibe Außenscheibe Zugmittel

Zugmittelaufnahme Wellenanschluss

Claims

Patentansprüche

Rutschkupplung (1 ) mit einer Rotationsachse

(2) für einen Antriebsstrang

(3), aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:

- eine Eingangsseite (4);

- eine Ausgangsseite (5);

- ein verpressbares Reibpaket (6) zum Übertragen eines Drehmoments mittels eines vorbestimmten Reibbeiwerts bis zu einem vorbestimmten Maximaldrehmoment zwischen der Eingangsseite (4) und der Ausgangsseite (5); und

- eine Überlastfeder (7) zum Erzeugen einer axialen Anpresskraft (8) zum Ver- pressen des Reibpakets (6) unterhalb einer vorbestimmten mit dem Maximaldrehmoment korrespondierenden Überlast,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Reibpaket (6) zumindest einen Reibbelag (9, 10) umfasst, welcher mit einem Schmiermittel beaufschlagt den vorbestimmten Reibbeiwert aufweist.

Rutschkupplung (1 ) nach Anspruch 1 , wobei die Rutschkupplung (1 ) weiterhin eine Dämpfereinheit (1 1 ) umfasst, welche im Drehmomentfluss (12) zwischen die Eingangsseite (4) und die Ausgangsseite (5) geschaltet ist, wobei bevorzugt die Dämpfereinheit (1 1 ) ein Scheibendämpfer mit einem oder einer Mehrzahl von konzentrisch in einer Trägerscheibe (13) angeordneten Federdämpfern (14) ist.

Rutschkupplung (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Reibpaket (6) in einer Nasskammer (15) eingehaust ist, und bevorzugt die Nasskammer (15) mit einem Schmiermittel befüllbar ist.

Rutschkupplung (1 ) nach Anspruch 3, wobei die Nasskammer (15) radial außen geschlossen ist und radial innen und/oder axial seitlich zumindest eine Durch- gangsöffnung (16) für ein Verbindungselement (17) zum drehmomentübertragenden Verbinden zu der Eingangsseite

(4) oder Ausgangsseite

(5) aufweist.

Rutschkupplung (1 ) nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Nasskammer (15) zumindest einen Reibpartner, bevorzugt eine Gegenplatte (18), des Reibpakets (6) und/oder ein Gegenlager (19) für die Überlastfeder (7), bevorzugt eine Tellerfeder, bildet.

6. Rutschkupplung (1 ) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die Nasskammer (15) mittels einem der folgenden Elemente mit der Eingangsseite (4) oder Ausgangsseite (5) drehmomentübertragend verbunden ist:

- Mitnehmerscheibe;

- Flexplatte; oder

- Schwungrad.

7. Zugmittelrad (25,26) mit einer Rotationsachse (2) für einen Zugmitteltrieb (24), aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:

- eine Zugmittelaufnahme (46);

- einen Wellenanschluss (47);

- eine Rutschkupplung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche; und

- bevorzugt eine Dämpfereinheit (1 1 ) zwischen der Zugmittelaufnahme (46) und dem Wellenanschluss (47),

wobei die Zugmittelaufnahme (46) und der Wellenanschluss (47) mittels der Rutschkupplung (1 ) überlastgesichert drehmomentübertragend miteinander verbunden sind.

8. Antriebsstrang (3) aufweisend ein Antriebsaggregat (20) mit einer Abtriebswelle (21 ), zumindest ein Nebenaggregat (22) mit einer Nebenwelle (23) und zumindest eine Rutschkupplung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Abtriebswelle (21 ) mittels der zumindest einen Rutschkupplung (1 ) mit der zumindest einen Nebenwelle (23) überlastgesichert drehmomentübertragend verbunden ist.

9. Antriebsstrang (3) nach Anspruch 8, wobei das Antriebsaggregat (20) eine Verbrennungskraftmaschine ist und eines der Nebenaggregate (22) ein Antriebsgenerator ist, welche bevorzugt mittels eines Zugmitteltriebs (24), aufweisend jeweils einem Zugmittelrad (25,26) auf der Abtriebswelle (21 ) und auf der Nebenwelle (23) des Antriebsgenerators, drehmomentübertragend verbunden sind, wobei zumindest eines der Zugmittelräder (25,26) nach Anspruch 7 ausgeführt ist. Kraftfahrzeug (27), aufweisend zumindest ein Antriebsrad (28,29), welches mittels eines Antriebsstrangs (3) nach Anspruch 8 oder 9 antreibbar ist.