AT525052B1

AT525052B1 - Kupplung

Info

Publication number: AT525052B1
Application number: ATA50028/2022A
Authority: AT
Original assignee: Miba Sinter Austria Gmbh
Priority date: 2022-01-24
Filing date: 2022-01-24
Publication date: 2022-12-15
Also published as: US11773913B2; US20230235795A1; AT525052A4; DE102023100034A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine drehmomentübertragende Kupplung (1) umfassend ein erstes Kupplungselement (2), das einen ersten Grundkörper (5) und eine erste Stirnfläche (6) aufweist, ein zweites Kupplungselement (3), und ein drittes Kupplungselement (4), das einen dritten Grundkörper (8) aufweist, wobei das erste und das zweite Kupplungselement (2, 3) in einer Geschlossenstellung zur Drehmomentübertragung formschlüssig und/oder kraftschlüssig miteinander verbindbar sind und in einer Offenstellung diese formschlüssige und/oder kraftschlüssige Verbindung gelöst ist, und wobei das erste Kupplungselement (2) mit dem dritten Kupplungselement (3) formschlüssig und/oder kraftschlüssig verbindbar ist. Das erste Kupplungselement (2) ist nach einem pulvermetallurgischen Verfahren oder einem additiven Verfahren hergestellt, und weist zumindest einen Zentriervorsprung (14) auf, der auf der ersten Stirnfläche (6) angeordnet ist und sich in Richtung auf das dritte Kupplungselement (4) erstreckt, um mit einer Zentrierausnehmung (15) in einer Stirnfläche (9) im dritten Kupplungselement (4) formschlüssig und/oder kraftschlüssig zusammenzuwirken bzw. aufgenommen zu sein.

Description

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine drehmomentübertragende Kupplung umfassend ein erstes Kupplungselement, das einen ersten Grundkörper und eine erste Stirnfläche aufweist, ein zweites Kupplungselement, das einen zweiten Grundkörper aufweist, und ein drittes Kupplungselement, das einen dritten Grundkörper aufweist, wobei das erste und das zweite Kupplungselement in einer Geschlossenstellung zur Drehmomentübertragung formschlüssig und/oder kraftschlüssig miteinander verbindbar sind und in einer Offenstellung diese formschlüssige und/oder kraftschlüssige Verbindung gelöst ist, und wobei das erste Kupplungselement mit dem dritten Kupplungselement formschlüssig und/oder kraftschlüssig verbindbar ist.

[0002] Weiter betrifft die Erfindung einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit zwei Antrieben, insbesondere mit einem Verbrennungsmotor und mit einem Elektromotor oder mit zwei Elektromotoren, wobei einer der beiden Antriebe über eine Kupplung wahlweise mit dem Antriebsstrang verbunden oder davon gelöst sein kann.

[0003] Hybridfahrzeuge zeichnen sich dadurch aus, dass im Antriebsstrang ein Verbrennungsmotor mit einem Elektromotor kombiniert ist. Bekannt sind im Stand der Technik unterschiedlichste Architekturen, wobei häufig der Elektromotor vom Antriebsstrang abkoppelbar ausgeführt ist. Dafür kann beispielsweise eine sogenannte Disconnect Einheit verbaut sein. Die Zu- und Abschaltung erfolgt beispielsweise über axiales Verschieben einer Schaltmuffe auf einem ersten Kupplungselement (dem Trägerkörper), um eine formschlüssige Verbindung mit dem Gegenkörper zur Leistungsübertragung zu ermöglichen. Dabei wird das erste Kupplungselement über Passstifte zentriert. Die Herstellung dieser Kupplungskörper ist aufgrund der notwendigen mechanischen Bearbeitung aufwändig.

[0004] Die DE 102014221545 A1 beschreibt eine Kraftfahrzeugkupplung mit einem Kupplungsgehäuse, in dem zwischen einer Anpressplatte und einer Gegendruckplatte eine Kupplungsscheibe einklemmbar angeordnet ist, wobei die Anpressplatte an einem Bewegungsvorgabeorgan drehbeweglich so anliegt, dass bei einer Verdrehung der Anpressplatte relativ zum Bewegungsvorgabeorgan, eine Axialbewegung der Anpressplatte erzwungen wird, und wobei eine gegen ein feststehendes Kupplungs- / Getriebegehäuse wirkende Bremse so angebunden ist, dass sie bei ihrer Aktivierung ein Drehmoment zur Verfügung stellt, das die Relativdrehbewegung zwischen dem Bewegungsvorgabeorgan und der Anpressplatte hervorruft.

[0005] Aus der DE 10 2020 203 410 A1 ist eine kombinierte Anlassergeneratorvorrichtung für ein Arbeitsfahrzeug mit einem Motor bekannt, wobei die Anlassergeneratorvorrichtung folgendes umfasst: eine elektrische Maschine; einen Zahnradsatz, der konfiguriert ist, um eine Dreheingabe von der elektrischen Maschine und vom Motor zu empfangen und die elektrische Maschine und den Motor in einer ersten Kraftflussrichtung und einer zweiten Kraftflussrichtung zu koppeln, wobei der Zahnradsatz konfiguriert ist, um in einem von mindestens einem ersten Übersetzungsverhältnis, einem zweiten Ubersetzungsverhältnis oder einem dritten Ubersetzungsverhältnis in der ersten Kraftflussrichtung und mindestens einem vierten UÜbersetzungsverhältnis in der zweiten Kraftflussrichtung zu arbeiten; mindestens eine Kupplung, die selektiv mit dem Zahnradsatz gekoppelt ist, um das erste, das zweite und das dritte Ubersetzungsverhältnis in der ersten Kraftflussrichtung und das vierte Übersetzungsverhältnis in der zweiten Kraftflussrichtung zu bewirken; und eine magnetische Nockenbaugruppe, die konfiguriert ist, um die mindestens eine Kupplung von einer ausgerückten Position, in der die mindestens eine Kupplung von dem Zahnradsatz entkoppelt ist, in eine eingerückte Position zu schalten, in der die mindestens eine Kupplung mit dem Zahnradsatz gekoppelt ist.

[0006] Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die Herstellung derartiger Kupplungselemente (Trägerkörper) zu vereinfachen, um damit den Antriebsstrang eines Hybridfahrzeugs kostengünstiger bereitstellen zu können.

[0007] Die Aufgabe wird mit der eingangs genannten Kupplung gelöst, bei der das erste Kupplungselement nach einem pulvermetallurgischen Verfahren oder einem additiven Verfahren her-

gestellt ist, und zumindest einen Zentriervorsprung aufweist, der auf der ersten Stirnfläche angeordnet ist und sich in Richtung auf das dritte Kupplungselement erstreckt, um mit einer Ausnehmung in einer Stirnfläche im dritten Kupplungselement formschlüssig und/oder kraftschlüssig zusammenzuwirken.

[0008] Weiter wird die Aufgabe der Erfindung bei dem eingangs genannten Antriebsstrang dadurch gelöst, dass dieser die erfindungsgemäße Kupplung aufweist.

[0009] Von Vorteil ist dabei, dass durch die einteilige Ausbildung des Zentriervorsprungs mit dem ersten Kupplungselement zusätzliche Bearbeitungszeit eingespart werden kann. Zudem kann damit auch Montagezeit der Kupplung eingespart werden. Darüber hinaus wird durch die einteilige Ausführung die Winkelstellung der Zentrierelement mit dem Presswerkzeug vorgegeben, womit die Genauigkeit dieser Winkelstellung im Vergleich zu einer Lösung mit nachträglicher mechanischer Bearbeitung erhöht werden kann. Mit dem zumindest einen Zentriervorsprung kann die Anbindung des ersten Kupplungselements an das Gehäuseelement zur Drehmomentübertragung erreicht werden.

[0010] Gemäß Ausführungsvarianten der Erfindung dazu kann vorgesehen sein, dass der Zentriervorsprung eine Höhe über der Stirnfläche von maximal 10 mm aufweist, und/oder dass der Zentriervorsprung eine Breite von maximal 30 mm aufweist. Durch die relativ geringe Höhe kann das Pressen des ersten Kupplungselementes mit dem Zentriervorsprung sicherer gestaltet werden, womit kaum Pressrisse auftreten. Mit der geringen Breite des Zentriervorsprungs können Maßschwankungen reduziert bzw. vermieden werden, womit eine nachfolgende Bearbeitung des Zentriervorsprungs vermieden werden kann. Sinterschwankungen am Innendurchmesser haben bei dieser Ausführung keinen Einfluss auf die Genauigkeit der Position und der Form des Zentriervorsprungs. Es ist also mit beiden Ausführungsvarianten jeweils für sich oder in Kombination möglich, werkzeugfallende erste Kupplungselemente herzustellen.

[0011] Werkzeugfallend bedeutet hier, dass nach dem Sintern bzw. nach der additiven Herstellung des Kupplungselementes mit Ausnahme eines gegebenenfalls nach dem Sintern durchzuführenden Kalibrierschrittes (zur Erhöhung der Dichte des Kupplungselementes oder zur Verbesserung der Maßhaltigkeit des Kupplungselements, etc.) keine weiteren Bearbeitungsschritte notwendig sind.

[0012] Gemäß weiteren Ausführungsvarianten der Erfindung kann zur Vereinfachung der Zentrierung des ersten Kupplungselementes beim Herstellen des Formschlusses und/oder Kraftschlusses zwischen dem ersten und dem dritten Kupplungselement vorgesehen sein, dass der Zentriervorsprung im Längsschnitt und/oder Querschnitt betrachtet einen trapezförmigen Querschnitt aufweist und/oder dass der Zentriervorsprung pyramidenstumpfförmig ausgebildet ist und dass gegebenenfalls Seitenkanten des pyramidenstumpfförmigen Zentriervorsprunges gebrochen sind.

[0013] Nach weiteren Ausführungsvarianten der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das erste Kupplungselement ringförmig ausgebildet ist, sodass der erste Grundkörper einen Außenumfang und einen Innenumfang aufweist, und dass der Zentriervorsprung beanstandet zum Außenumfang und zum Innenumfang oder unmittelbar anschließend an den Innenumfang ausgebildet ist. Es kann damit die mechanische Belastung des Zentriervorsprungs bei der Herstellung des Formschlusses zwischen den beiden Kupplungselementen reduziert werden.

[0014] Zur Vereinfachung der Montage des ersten Kupplungselements kann nach einer anderen Ausführungsvariante der Erfindung vorgesehen sein, dass an einer Seitenfläche des zumindest einen Zentriervorsprungs eine Montagehilfeelement angeordnet ist.

[0015] Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.

[0016] Es zeigen jeweils in stark vereinfachter, schematischer Darstellung: [0017] Fig. 1 eine Kupplung in der Geschlossenstellung; [0018] Fig. 2 die Kupplung nach Fig. 1 in der Offenstellung;

[0019] Fig. 3 ein erstes Kupplungselement;

[0020] Fig. 4 ein Detail des ersten Kupplungselementes nach Fig. 2;

[0021] Fig. 5 eine Ausführungsvariante eines ersten Kupplungselementes;

[0022] Fig. 6 eine weitere Ausführungsvariante eines ersten Kupplungselementes; [0023] Fig. 7 einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs.

[0024] Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind diese Lageangaben bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen.

[0025] In den Fig. 1 und 2 ist eine Kupplung 1 zur Übertragung eines Drehmoments in der Geschlossenstellung (Fig. 1) und der Offenstellung (Fig. 2) dargestellt. Die Kupplung 1 umfasst ein erstes Kupplungselement 2 (auch als Trägerkörper oder Nabe bezeichenbar), ein zweites Kupplungselement 3 und ein drittes Kupplungselemente 4 (insbesondere ein Gehäuse bzw. ein Gehäuseteil) bzw. besteht daraus.

[0026] Das erste Kupplungselement 2 weist einen ersten (ringförmigen) Grundkörper 5 mit einer ersten Stirnfläche 6 auf.

[0027] Das zweite Kupplungselement 3 weist einen zweiten (ringförmigen) Grundkörper 7 auf.

[0028] Das dritte Kupplungselement 4 weist einen dritten Grundkörper 8 auf, der Teil eines Gehäuses, beispielsweise eines Gehäuses eines Elektromotors, sein kann. Der dritte Grundkörper 8 des dritten Kupplungselementes 4 weist eine Stirnfläche 9 auf, die der ersten Stirnfläche 6 des ersten Kupplungselements 2 zugewandt ist.

[0029] Am jeweils äußeren Umfang können das erste Kupplungselement 2 eine erste Stirnverzahnung 10, vorzugsweise eine Geradverzahnung, und das zweite Kupplungselement 3 eine zweite Stirnverzahnung 11, vorzugsweise eine Geradverzahnung, aufweisen.

[0030] Das erste Kupplungselement 2 kann auf einer ersten Achse bzw. Achsstummel bzw. Welle und das zweiten Kupplungselement 3 kann auf einer zweiten Achse bzw. Welle angeordnet sein.

[0031] Fig. 1 zeigt die Kupplung 1 in der Geschlossenstellung. Das erste Kupplungselement 2 ist so nahe an dem zweiten Kupplungselement 3 angeordnet, dass die Übertragung des Drehmoments möglich wird. Für die Übertragung des Drehmoments ist zwischen dem ersten Kupplungselement 2 und dem zweiten Kupplungselement 3 ein Formschluss und/oder Kraftschluss in der Geschlossenstellung ausgebildet. Dieser Formschluss und/oder Kraftschluss ist bei der Ausführungsvariante der Kupplung 1 nach Fig. 1 über eine Schiebemuffe 12 hergestellt, die ein Innenverzahnung 13 aufweist. Die Innenverzahnung 13 greift in der Offenstellung in die beiden Stirnverzahnungen 10, 11 des ersten und zweiten Kupplungselementes 2, 3 drehmomentübertragend ein. Die Schiebemuffe 13 ist in der Axialrichtung verschiebbar angeordnet. Das erste und das zweite Kupplungselement 2, 3 sind hingegen axial unverschiebbar in der Kupplung 1 angeordnet.

[0032] Der Formschluss zwischen den beiden Kupplungselementen 2, 3 kann aber auch anders als mit der Schiebemuffe 12 hergestellt werden.

[0033] In der Offenstellung der Kupplung 1 greift die Schiebemuffe 12 nur in die erste Stirnverzahnung 10 des ersten Kupplungselementes 2 ein.

[0034] Auf der ersten Stirnfläche 5 des ersten Kupplungselementes 2 ist zumindest ein Zentriervorsprung 14 (auch als Passelement bezeichenbar) ausgebildet, der in Richtung auf das dritte Kupplungselement 4 über die erste Stirnfläche 6 des ersten Kupplungselementes 2 vorragt und der in eine Zentrierausnehmung 15 in der Stirnfläche 9 des dritten Kupplungselementes 4 eingreift. Uber diesen Zentriervorsprung 14 wird bevorzugt ebenfalls ein Formschluss und/oder

Kraftschluss zwischen dem ersten und dem dritten Kupplungselement 2, 4 ausgebildet. Der Zentriervorsprung 14 dient zum Ausrichten des ersten Kupplungselements 2 auf einer Planfläche (der Stirnfläche 9 des dritten Kupplungselements 4) sowie der Drehmomentübertragung. Der erste Kupplungselement 2 führt keine axialen Bewegungen aus. Es kann beispielweise fixiert in oder an einem Gehäuse montiert sein, beispielsweise einem Kupplungsgehäuse oder einem Gehäuse eines Antriebs, z.B. eines Elektromotors.

[0035] In Fig. 3 ist eine erste Ausführungsvariante des ersten Kupplungselementes 2 dargestellt. Zu sehen ist der erste Grundkörper 5 mit der ersten Stirnfläche 6 und der Stirnverzahnung 10. Auf der ersten Stirnfläche 6 sind drei Zentriervorsprünge 14 angeordnet, insbesondere gleichmäBig verteilt jeweils um 120 ° versetzt zueinander.

[0036] Die dargestellte Anzahl an Zentriervorsprüngen 14 ist zwar bevorzugt jedoch nicht beschränkend zu verstehen. Es können auch weniger oder mehr als drei Zentriervorsprünge 14 angeordnet sein, beispielsweise zwei oder vier, etc.

[0037] Im Grundkörper 4 des ersten Kupplungselementes 2 sind auch drei Bohrungen 16 dargestellt, die sich in der Axialrichtung 17 durch den Grundkörper 4 erstrecken. Diese Bohrungen 16 dienen im Stand der Technik zur Aufnahme von sogenannten Passstiften, die ebenfalls für eine Zentrierung des ersten Kupplungselementes 2 verwendet werden, beispielsweise an dem dritten Kupplungselement 4 dienen. Da diese Passstifte nicht mehr erforderlich sind, sind auch diese Bohrungen 16 nicht erforderlich. Sie können aber nach wie vor im Grundkörper 4 wie dargestellt vorhanden sein, sodass also das erste Kupplungselement 2 wahlweise in einer herkömmlichen Kupplung oder in einer Kupplung 1 nach der Erfindung einsetzbar ist. Diese Bohrungen 16 können auch für das Fixieren des ersten Kupplungselementes 2 an dem dritten Kupplungselement 4 verwendet werden, beispielsweise für die Durchführung von Schrauben durch das ersten Kupplungselement 2. Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausbildung des ersten Kupplungselementes 2 ist jedoch eine genau Ausführung der Bohrungen 16 in Hinblick auf die Aufnahme von Passstiften nicht mehr erforderlich.

[0038] Das erste Kupplungselement 2 ist nach einem pulvermetallurgischen Verfahren oder einem additiven Verfahren hergestellt. Die Zentriervorsprünge 14 sind damit einteilig mit dem ersten Grundkörper 4 bzw. dem Rest des ersten Kupplungselementes 2 ausgebildet.

[0039] Pulvermetallurgische Verfahren an sich sind aus dem Stand der Technik bestens bekannt, sodass sich eine ausführliche Erörterung der Grundzüge dieses Verfahrens erübrigt. Es sei dazu nur so viel ausgeführt, dass das Verfahren im Wesentlichen die Schritte Bereitstellen eines, vorzugsweise metallischen, Pulvers, Einfüllen des Pulvers in eine Pulverpresse, Pressen des Pulvers zu einem Grünling, Entfernen des Grünlings aus der Pulverpresse, ein- oder mehrstufiges Sintern des Grünlings zum Sinterbauteil, gegebenenfalls Nachverdichten des Sinterbauteils und gegebenenfalls Härten des Sinterbauteils umfasst. Zu diesen Verfahrensschritten sei daher auf den einschlägigen Stand der Technik verwiesen.

[0040] Für die Ausbildung des zumindest einen Zentriervorsprungs 14 wird die Form der Pulverpresse, also insbesondere ein Oberstempel oder ein Unterstempel der Pulverpresse entsprechend mit zumindest einer Ausnehmung gebildet, sodass Pulver für den Zentriervorsprung 14 in dieser Ausnehmung aufgenommen werden kann.

[0041] Wie ausgeführt, kann anstelle eines pulvermetallurgischen Verfahrens auch ein additives Fertigungsverfahren (3D-Druckverfahren) zur Herstellung des ersten Kupplungselementes 2 eingesetzt werden kann. Beispielsweise kann das erste Kupplungselement 2 mittels Laser Powder Bed Fusion, Selective Laser Sintering, Electron-Beam Powder Bed Fusion, Selective Laser Sintering, Binder Jetting, Direct Energy De-position, Mold Jet Verfahren, Fused Depostion Molding, Stereolithography-Verfahren und anderen Verfahren hergestellt werden. Insbesondere kann als additives Verfahren das Cold-Metal-Fusion-Verfahren (CMF-Verfahren) eingesetzt werden.

[0042] Das zweite Kupplungselement 3 und/oder das dritte Kupplungselement 4 kann/können ebenfalls nach einem pulvermetallurgischen Verfahren oder einem additiven Verfahren hergestellt werden.

[0043] Sofern mehr als ein Zentriervorsprung 14 am ersten Grundkörper 4 des ersten Kupplungselementes 2 vorgesehen ist, sind vorzugsweise alle Zentriervorsprünge 14 gleich ausgebildet. Die Ausführungen in dieser Beschreibung zum Zentriervorsprung 14 können daher auch auf alle weiteren Zentriervorsprünge 14 eines ersten Kupplungselementes 2 übertragen werden. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass die Zentriervorsprünge 14 eines ersten Kupplungselementes 2 zueinander unterschiedlich sind.

[0044] Der Zentriervorsprung 14 kann jede geeignete Form und Geometrie aufweisen, beispielsweise zylinderförmig oder quaderförmig oder halbkugelförmig bzw. kugelabschnittförmig oder ovoildförmig, etc., ausgebildet sein. Weiter können auch die Abmessungen entsprechend gewählt werden, damit der Zentriervorsprung 14 seine Funktion erfüllt. Dies trifft insbesondere dann zu, wenn das erste Kupplungselement 2 mittels eines additiven Verfahren hergestellt ist.

[0045] Im Rahmen der Erprobung der Erfindung haben sich aber die folgenden Ausführungsvarianten des Zentriervorsprungs 14 als vorteilhaft erwiesen, insbesondere wenn das erste Kupplungselement 2 nach einem pulvermetallurgischen Verfahren hergestellt wird, da damit das erste Kupplungselement 2 werkzeugfallend ausgebildet werden kann, wie dies bereits voranstehend ausgeführt wurde.

[0046] So kann vorgesehen sein, wie dies aus Fig. 3 ersichtlich ist, dass der Zentriervorsprung 14 eine Höhe 18 über der ersten Stirnfläche 9 von maximal 10 mm, insbesondere maximal 6 mm, beispielsweise maximal 5,5 mm, aufweist. Die Höhe 18 des Zentriervorsprungs 14 kann dabei mindestens 0,5 mm, insbesondere mindestens 1 mm, beispielsweise mindestens 2 mm, betragen.

[0047] Die Höhe 18 des Zentriervorsprungs 14 wird im Rahmen der Erfindung generell zwischen der ersten Stirnfläche 6 des ersten Kupplungselementes 2 und der höchsten Stelle des Zentriervorsprungs 14 gemessen. Letzteres bezieht sich auf den Umstand, dass der Zentriervorsprung 14 auf der axialen Stirnfläche, die dem dritten Kupplungselement 4 zuwendbar ist, nicht zwingenderweise ebenflächig, wie dies in den Figuren dargestellt ist, ausgeführt ist.

[0048] Entsprechend einer weiteren Ausführungsvariante kann der Zentriervorsprung 14 eine Breite 19 von maximal 30 mm, insbesondere maximal 22 mm, beispielsweise maximal 20 mm, aufweisen. Die Breite 19 des Zentriervorsprungs 14 kann dabei mindestens 3 mm, insbesondere mindestens 4 mm, beispielsweise mindestens 5 mm, betragen.

[0049] Die Breite 19 des Zentriervorsprungs 14 wird im Rahmen der Erfindung generell auf Höhe der ersten Stirnfläche 6 des ersten Kupplungselementes 2 gemessen. Die Breite 19 ist dabei jene Abmessung des Zentriervorsprungs 14, die sich annähernd in einer Umfangsrichtung 20 des ersten Kupplungselements 2 erstreckt. Das „annährend“ berücksichtigt dabei den Umstand, dass die Umfangsrichtung gekrümmt ist, die Breite 19 aber nicht.

[0050] In der Radialrichtung 21 kann der Zentriervorsprung 14 eine Länge 22 aufweisen, die maximal 20 mm, insbesondere maximal 17 mm, beispielsweise maximal 15 mm, beträgt. Die Länge 22 des Zentriervorsprungs 14 kann dabei mindestens 4,5 mm, insbesondere mindestens 5 mm, beispielsweise mindestens 6 mm, betragen.

[0051] Die Länge 22 kann von den angegebenen Werten aber auch abweichen, insbesondere wenn die erste Stirnfläche 6 in der Radialrichtung 21 breiter als dargestellt ausgebildet ist.

[0052] Wie aus Fig. 3 erkannt werden kann, kann der Zentriervorsprung 14 in der Radialrichtung 21 einen trapezförmigen Querschnitt aufweisen. Dieser kann in Form eines gleichschenkeligen Trapezes aufweisen. Der Querschnitt kann aber auch die Form eines ungleichschenkeligen oder rechteckförmigen Trapezes aufweisen, wobei in diesem Fall der längere Schenkel vorzugsweise näher am Innendurchmesser des Grundkörpers 5 ausgebildet ist als der im Vergleich dazu kürzere Schenkel.

[0053] Es ist weiter alternativ oder zusätzlich dazu möglich, dass der Zentriervorsprung 14 in der Umfangsrichtung 20 einen trapezförmigen Querschnitt aufweist. Dieser kann in Form eines gleichschenkeligen Trapezes aufweisen. Der Querschnitt kann aber auch die Form eines un-

gleichschenkeligen oder rechteckförmigen Trapezes aufweisen, wobei in diesem Fall der längere Schenkel vorzugsweise Drehrichtung des ersten Kupplungselementes 2 ausgebildet ist.

[0054] Durch diese Querschnittsform kann der Zentriervorsprung 14 in der Axialrichtung 17 beginnend an der Stirnfläche 6 mit zunehmender Höhe einen kleiner werdenden Querschnitt aufweisen (in der Axialrichtung betrachtet), sodass der Zentriervorsprung 14 sich in der Axialrichtung 17 verjüngend ausgebildet sein kann. Die Querschnittsverjüngung kann einseitig, mehrseitig oder allseitig ausgeführt sein, bezogen auf die Mantelflächen des Zentriervorsprungs 14. Es ist dabei möglich, dass eine obere axiale Stirnfläche 23 um mindestens 0,5 % und/oder maximal 3 % kleiner ist als eine unmittelbar an die erste Stirnfläche 6 des Grundkörpers 5 des ersten Kupplungselements 2 anschließende Grundfläche des Zentriervorsprungs 14.

[0055] Nach einer speziellen Ausführungsvariante des ersten Kupplungselementes 2 dazu kann der Zentriervorsprung 14 pyramidenstumpfförmig ausgebildet sein.

[0056] Es kann weiter nach einer anderen Ausführungsvariante vorgesehen sein, dass Seitenkanten des Zentriervorsprungs 14, insbesondere des pyramidenstumpfförmigen Zentriervorsprunges 14, gebrochen oder gerundet ausgebildet sind, wie diese ebenfalls auf Fig. 4 ersichtlich ist. Dies kann soweit geführt sein, dass - wie dies aus Fig. 4 ersichtlich ist - zwischen den Seitenflächen des Zentriervorsprungs 14 Zwischenflächen 24 ausgebildet sind.

[0057] Mit diesen Ausführungsvarianten kann auch erreicht werden, dass die Ausbildung des Formschlusses zwischen dem ersten und dem zweiten Kupplungselement 2, 3 durch verbessertes Eingleiten des Zentriervorsprungs 14 in die Zentrierausnehmung 15 vereinfacht werden kann.

[0058] Die Zentrierausnehmung 15 kann die entsprechend Negativform zur Form des Zentriervorsprungs 14 aufweisen. Sie kann aber auch an der Stirnfläche 9 des dritten Grundkörpers 8 größer ausgeführt sein als der Zentriervorsprung 14, insbesondere an der ersten Stirnfläche 6 des ersten Grundkörpers 5, vorzugsweise in der Umfangsrichtung 20. Generell kann die Zentrierausnehmung 15 in der Radialrichtung 21 länger ausgeführt sein als der Zentriervorsprung 14, wenn ein Formschluss zwischen Zentriervorsprung 14 und Zentrierausnehmung 15 in der Umfangsrichtung 20 ausgebildet wird. Der Formschluss kann aber auch in der Radialrichtung 21 ausgebildet werden.

[0059] Entsprechend einer weiteren Ausführungsvariante des ersten Kupplungselementes 2 kann vorgesehen sein, dass der Zentriervorsprung 14 sowohl zu einem Innenumfang 25 als auch zu einem Außenumfang 26 des ringförmigen ersten Kupplungselementes 2 angeordnet ist. Ein Abstand 27 vom Innenumfang 25 kann zwischen 10 % und 20 % einer Gesamtbreite 28 des ersten Kupplungselementes 2 in der Radialrichtung 21 betragen. Ein Abstand 29 vom Außenumfang 26 kann zwischen 10 % und 20 % einer Gesamtbreite 28 des ersten Kupplungselementes 2 in der Radialrichtung 21 betragen.

[0060] Wie aus Fig. 5 zu ersehen ist, kann nach einer Ausführungsvariante des ersten Kupplungselements 2 auch vorgesehen sein, dass der Zentriervorsprung 14 unmittelbar anschließend an den Innenumfang 25 des ersten Kupplungselements 2 und beabstandet zum Außenumfang 26 ausgebildet bzw. angeordnet ist. Eine Seitenfläche des Zentriervorsprungs 14 kann dabei in Verlängerung der Innenmantelfläche des ersten Kupplungselementes 2 in der Axialrichtung 17 ausgebildet sein und sich in der Axialrichtung 17 erstrecken.

[0061] Vorzugsweise beträgt der Abstand 27 vom Innenumfang 25 jedoch zumindest 2,5 mm, da damit eine höhere Stabilität des Werkzeugs für die pulvermetallurgische Herstellung des ersten Kupplungselementes 2 erreichbar ist.

[0062] Es ist auch möglich, wenngleich nicht bevorzugt, dass der Zentriervorsprung 14 unmittelbar anschließend an den Außenumfang 25 (siehe Fig. 3) des ersten Kupplungselements 2 ausgebildet bzw. angeordnet ist.

[0063] In Fig. 6 ist eine weitere Ausführungsvariante des ersten Kupplungselementes 2 im Bereich eines Zentriervorsprunges 14 ausschnittsweise dargestellt. Dabei ist an zumindest einer Seitenfläche 30, vorzugsweise an mehreren Seitenflächen 30, des Zentriervorsprungs 14 ein

Montagehilfeelement 31 angeordnet. Das Montagehilfeelement 31 kann einteilig mit dem Zentrierelement 14 ausgebildet sein, beispielsweise in Form einer schrägen Fläche am Ubergang von der Seitenfläche 30 zu einem Stirnflächenbereich 32.

[0064] Weiter ist aus Fig. 6 ersichtlich, dass am Fuße des Zentriervorsprungs 14 zumindest abschnittsweise, vorzugsweise vollumfänglich, gegebenenfalls unter Außerachtlassung des Bereichs des Zentriervorsprungs 14 am Innenumfang 25 (wie in fig. 6 dargestellt), eine (rillenförmige) Vertiefung 33 ausgebildet sein kann. Es wird damit eine Freistellung erreicht, sodass der UÜbergangsradius (Zentrierelement zur Planfläche) unter der Planfläche angeordnet ist. Damit kann eine Fase am mit dem ersten Kupplungselement 2 zusammenwirkenden dritten Kupplungselement 4 entfallen.

[0065] Die Kupplung 1 wird vorzugsweise in einem Antriebsstrang 34 eines Kraftfahrzeugs mit zwei Antrieben, insbesondere mit einem Verbrennungsmotor 35 und mit einem Elektromotor 32, eingesetzt, wie dieser schematisch in Fig. 7 als sogenannter Plug-In Hybrid schematisch dargestellt ist. Der Antriebsstrang kann aber anstelle des Verbrennungsmotors 35 oder zusätzlich dazu auch einen zweiten Elektromotor aufweisen. Neben den genannten Bestandteilen sind in Fig. 7 weiter ein Leistungselektronikmodul 37, ein Akkumulator 38 und ein Kraftstofftank 39, der bei Anordnung von zwei Elektromotoren auch entfallen kann, dargestellt.

[0066] Die Kupplung 1 dient insbesondere der Zu- oder Abschaltung des Elektromotor 36 zum Antrieb des Kraftfahrzeugs. Dazu kann die Kupplung 1 in einer sogenannten Disconnect-Einheit angeordnet sein.

[0067] Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass die in Fig. 7 dargestellte Ausführung eines HybridAntriebs nur beispielhaft zu verstehen ist, da aus dem Stand der Technik auch andere HybridAntriebe für Kraftfahrzeuge bekannt sind.

[0068] Weiter kann die Kupplung 1 auch anders eingesetzt werden, beispielsweise zum Zu- oder Abschalten eines Allradantriebes, etc.

[0069] Die Ausführungsbeispiele zeigen bzw. beschreiben mögliche Ausführungsvarianten der Kupplung 1 bzw. des Antriebsstranges 34, wobei an dieser Stelle bemerkt sei, dass auch Kombinationen der einzelnen Ausführungsvarianten untereinander möglich sind.

[0070] Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus die Kupplung 1 bzw. der Antriebsstranges 34 nicht notwendigerweise maßstäblich dargestellt sind.

BEZUGSZEICHENLISTE

1 Kupplung

2 Kupplungselement 3 Kupplungselement 4 Kupplungselement 5 Grundkörper

6 Stirnfläche

7 Grundkörper

8 Grundkörper

9 Stirnfläche

10 Stirnverzahnung 11 Stirnverzahnung 12 Schiebemuffe

13 Innenverzahnung 14 Zentriervorsprung 15 Zentrierausnehmung 16 Bohrung

17 Axialrichtung

18 Höhe

19 Breite

20 Umfangsrichtung 21 Radialrichtung

22 Länge

23 Stirnfläche

24 Zwischenfläche

25 Innenumfang

26 Außenumfang

27 Abstand

28 Gesamtbreite

29 Abstand

30 Seitenfläche

31

32 33 34 35 36 37 38 39

AT 525 052 B1 2022-12-15

Montagehilfeelement Stirnflächenbereich Vertiefung

Antriebsstrang Verbrennungsmotor Elektromotor Leistungselektronikmodul Akkumulator Kraftstofftank

Claims

Patentansprüche

1... Drehmomentübertragende Kupplung (1) umfassend ein erstes Kupplungselement (2), das einen ersten Grundkörper (5) und eine erste Stirnfläche (6) aufweist, ein zweites Kupplungselement (3), das einen zweiten Grundkörper (7) aufweist, und ein drittes Kupplungselement (4), das einen dritten Grundkörper (8) aufweist, wobei das erste und das zweite Kupplungselement (2, 3) für eine Geschlossenstellung zur Drehmomentübertragung formschlüssig und/oder kraftschlüssig miteinander verbindbar sind und in einer Offenstellung diese formschlüssige und/oder kraftschlüssige Verbindung gelöst ist, und wobei das erste Kupplungselement (2) mit dem dritten Kupplungselement (4) formschlüssig und/oder kraftschlüssig verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kupplungselement (2) nach einem pulvermetallurgischen Verfahren oder einem additiven Verfahren hergestellt ist, und zumindest einen Zentriervorsprung (14) aufweist, der auf der ersten Stirnfläche (6) angeordnet ist und sich in Richtung auf das dritte Kupplungselement (4) erstreckt, um mit einer Zentrierausnehmung (15) in einer Stirnfläche (9) im dritten Kupplungselement (4) formschlüssig und/oder kraftschlüssig zusammenzuwirken bzw. aufgenommen zu sein.

2. Kupplung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zentriervorsprung (14) eine Höhe (18) über der ersten Stirnfläche (6) von maximal 10 mm aufweist.

3. Kupplung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Zentriervorsprung (14) eine Breite (19) von maximal 30 mm aufweist.

4. Kupplung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Zentriervorsprung (14) im Längsschnitt und/oder Querschnitt betrachtet einen trapezförmigen Querschnitt aufweist.

5. Kupplung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Zentriervorsprung (14) pyramidenstumpfförmig ausgebildet ist.

6. Kupplung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass Seitenkanten des pyramidenstumpfförmigen Zentriervorsprunges (14) gebrochen sind.

7. Kupplung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kupplungselement (2) ringförmig ausgebildet ist, sodass der erste Grundkörper (5) einen Außenumfang (26) und einen Innenumfang (25) aufweist, und dass der Zentriervorsprung (14) beanstandet zum Außenumfang (26) und zum Innenumfang (25) oder unmittelbar anschließend an den Innenumfang (25) ausgebildet ist.

8. Kupplung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass an einer Seitenfläche (30) des zumindest einen Zentriervorsprungs (14) eine Montagehilfeelement (31) angeordnet ist.

9. Antriebsstrang (34) eines Kraftfahrzeugs mit zwei Antrieben, insbesondere mit einem Verbrennungsmotor (35) und mit einem Elektromotor (36) oder mit zwei Elektromotoren, wobei einer der beiden Antriebe über eine Kupplung (1) wahlweise mit dem Antriebsstrang (34) verbunden oder davon gelöst sein kann, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 gebildet ist.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen