-
Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Antriebssystem für ein Fahrzeug,
umfassend eine Elektromaschine mit einer Statoranordnung und einer
zur gemeinsamen Drehung um eine Drehachse mit einem Antriebsorgan
koppelbaren Rotoranordnung, eine Drehmomentübertragungsanordnung, vorzugsweise
Reibungskupplung, hydrodynamischer Drehmomentwandler, hydrodynamische
Kupplung, mit einem vermittels einer wahlweise einrückbaren
und ausrückbaren
Kupplungsanordnung zur Drehmomentübertragung mit dem Antriebsorgan
koppelbaren Eingangsbereich, wobei die Kupplungsanordnung eine bezüglich der
Rotoranordnung im Wesentlichen drehfest gehaltene und durch einen
Kraftspeicher auf eine mit dem Kraftspeicher gemeinsam drehbare
Widerlageranordnung zu beaufschlagbare Anpressplatte, und eine Kupplungsscheibenanordnung
umfasst, welche mit dem Antriebsorgan verbunden oder verbindbar
ist und bei eingerückter Kupplungsanordnung
zwischen der Anpressplatte und der Widerlageranordnung zur Drehmomentübertragung
eingespannt ist.
-
Ein
derartiges Antriebssystem ist beispielsweise aus der
DE 102 32 440 A1 bekannt.
Ein derartiges Antriebssystem hat einerseits die Funktion, ein von
einem Antriebsaggregat, im Allgemeinen also einer Brennkraftmaschine,
abgegebenes Antriebsdrehmoment in Richtung zu einem Getriebe zu übertragen,
und hat andererseits die Funktion, durch Erregung der Elektromaschine
ausreichend kinetische Energie bereitzustellen, um eine als Antriebsaggregat
dienende Brennkraftmaschine anzudrehen und somit zu starten. Durch
das Vorsehen der Kupplungsanordnung kann grundsätzlich die Elektromaschine vom
Antriebsaggregat abgekoppelt werden, so dass zum Anlassen des Antriebsaggregats
zunächst
die Elektromaschine betrieben wird, um die mit der Rotoranordnung
gekoppelten Baugruppen zur Drehung anzutreiben. Ist eine bestimmte
Drehzahl dieser Baugruppen erreicht, kann die Kupplung geschlossen werden,
um die dann vorhandene kinetische Energie in ein Anlassdrehmoment
für das
Antriebsaggregat umzusetzen. Bei derartigen Impulsstartsystem kann also
eine vergleichsweise schwach dimensionierte Elektromaschine dazu
genutzt werden, auch größere Brennkraftmaschinen,
d.h. Brennkraftmaschinen mit größerem Hubraum
bzw. einer größeren Anzahl
an Zylindern, zu starten.
-
Es
ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, ein gattungsgemäßeses Antriebssystem
so auszugestalten, dass bei vereinfachtem Aufbau ein geringerer
Bauraumbedarf vorliegt.
-
Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe gelöst durch
ein Antriebssystem für
ein Fahrzeug, umfassend eine Elektromaschine mit einer Statoranordnung
und einer zur gemeinsamen Drehung um eine Drehachse mit einem Antriebsorgan
koppelbaren Rotoranordnung, eine Drehmomentübertragungsanordnung, vorzugsweise
Reibungskupplung, hydrodynamischer Drehmomentwandler, hydrodynamische Kupplung,
mit einem vermittels einer wahlweise einrückbaren und ausrückbaren
Kupplungsanordnung zur Drehmomentübertragung mit dem Antriebsorgan koppelbaren
Eingangsbereich, wobei die Kupplungsanordnung eine bezüglich der
Rotoranordnung im Wesentlichen drehfest gehaltene und durch einen Kraftspeicher
auf eine mit dem Kraftspeicher gemeinsam drehbare Widerlageranordnung
zu beaufschlagbare Anpressplatte und eine Kupplungsscheibenanordnung
umfasst, welche mit dem Antriebsorgan verbunden oder verbindbar
ist und bei eingerückter Kupplungsanordnung
zwischen der Anpressplatte und der Widerlageranordnung zur Drehmomentübertragung
eingespannt ist.
-
Dabei
ist dann weiter vorgesehen, dass die Rotoranordnung die Widerlageranordnung
bereitstellt.
-
Durch
das Heranziehen der Rotoranordnung als zusätzlichen Bestandteil der Kupplungsanordnung,
nämlich
als Widerlager für
die Anpressplatte und die durch diese ausgeübte Kraft, wird eine Funktionsverschmelzung
und Bauteileverschmelzung erlangt, die sowohl zu einer kürzeren axialen
Bau länge als
auch zu einer geringeren Bauteilzahl führt.
-
Beispielsweise
kann vorgesehen sein, dass die Rotoranordnung einen Rotorträger und
einen daran getragenen Rotorwechselwirkungsbereich umfasst und dass
der Rotorträger
die Widerlageranordnung bereitstellt.
-
Um
bei einer derartigen Ausgestaltung eine möglichst einfache Betätigung der
Kupplungsanordnung erlangen zu können,
wird vorgeschlagen, dass der Kraftspeicher an einer der Statoranordnung
zugewandten ersten axialen Seite des Rotorträgers vorgesehen ist und bezüglich diesem
abgestützt
ist und die Anpressplatte an einer von der Statoranordnung abgewandten
zweiten axialen Seite des Rotorträgers vorgesehen ist und dass
eine den Rotorträger axial überbrückende Kraftübertragungsbaugruppe zur
Kraftkopplung des Kraftspeichers mit der Anpressplatte vorgesehen
ist. Dabei kann die Kraftübertragungsbaugruppe
eine Mehrzahl von mit der Anpressplatte gekoppelten und den Rotorträger durchsetzenden Übertragungsabschnitten
umfassen.
-
Eine
weitere Vereinfachung des Gesamtaufbaus kann dadurch erlangt werden,
dass die Kupplungsscheibenanordnung mit einem die Elektromaschine
im Wesentlichen axial überbrückenden
Endabschnitt einer als Antriebsorgan wirksamen Kurbelwelle zu koppeln
ist. Ein zusätzliches
Bauteil, das eine Kopplung zwischen der Kupplungsscheibenanordnung
und dem Antriebsorgan, also der Kurbelwelle, bereitstellt, ist somit
nicht mehr erforderlich.
-
Die
vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden
Zeichnungen anhand bevorzugter Ausgestaltungsformen beschrieben.
Es zeigt:
-
1 eine
Teil-Längsschnittansicht
eines erfindungsgemäßen Antriebssystems;
-
2 eine
der 1 entsprechende Ansicht einer alternativen Ausgestaltungsform;
-
3 eine
der 1 entsprechende Ansicht einer alternativen Ausgestaltungsform;
-
4 eine
der 1 entsprechende Ansicht einer alternativen Ausgestaltungsform.
-
In 1 ist
ein Antriebssystem mit 10 bezeichnet. Dieses Antriebssystem 10 dient
dazu, ein Antriebsmoment von einem nicht dargestellten Antriebsaggregat
bzw. einer Antriebswelle desselben auf ein Getriebe, d.h. im dargestellten
Falle zwei Getriebeeingangswellen, zu übertragen. Dazu weist das Antriebssystem 10 als
wesentliche Systembestandteile eine Elektromaschine 12,
eine Kupplungsanordnung 14 sowie eine als Drehmomentübertragungsanordnung
wirksame Reibungskupplung 16, hier Doppelkupplung mit zwei
Kupplungsbereichen 18, 20, auf.
-
Die
Elektromaschine 12 umfasst eine allgemein mit 22 bezeichnete
Rotoranordnung. Diese wiederum weist einen radial außen liegenden
und beispielsweise durch eine Mehrzahl von Permanentmagneten bereitgestellten
Rotorwechselwirkungsbereich 24 auf, der an einem scheibenartigen
Rotorträger 26 getragen
ist. Dieser Rotorträger 26 ist
um eine Drehachse A drehbar über
eine Mehrzahl von Lageranordnungen an einem beispielsweise an einem
Motorblock festgelegten Träger 28 getragen.
Dieser Träger 28 trägt auch
den beispielsweise eine Mehrzahl von Spulen bzw. Wicklungen umfassenden
Statorwechselwirkungsbereich 30 einer allgemein mit 32 bezeichneten
Statoranordnung. Durch Erregung des Statorwechselwirkungsbereichs 30 kann
durch magnetische Wechselwirkung mit dem Rotorwechselwirkungsbereich 24 die
Rotoranordnung 22 zur Drehung um die Drehachse A angetrieben
werden bzw. bei Drehung elektrische Energie erzeugt werden.
-
Die
Kupplungsanordnung 14 umfasst eine Anpressplatte 34,
die an einer von der Elektromaschine 12 abgewandten axialen
Seite des Rotorträgers 26 angeordnet
ist und mit diesem Rotorträger 26 grundsätzlich um
die Drehachse A drehbar, bezüglich
diesem jedoch in Richtung der Drehachse A verlagerbar verbunden
ist. Ein Kraftspeicher 36, beispielsweise bereitgestellt
durch eine Membranfeder, ist an der der Elektromaschine 12 zugewandten
axialen Seite des Rotorträgers 26 in
einem radial mittleren Bereich desselben abgestützt und beaufschlagt in einem
radial äußeren Bereich
die Anpressplatte 34. Durch eine allgemein mit 40 bezeichnetes
Aktuatoranordnung, hier ausgestaltet in Form eines zur Drehachse
A im Wesentlichen konzentrischen Nehmerzylinders, ist der Kraftspeicher 36 radial
innen beaufschlagbar, um diesen zum Entlasten der Anpressplatte 34 zu
bewegen.
-
Ein
Eingangsbereich 52 der Reibungskupplung, im Wesentlichen
bereitgestellt durch eine Zwischenplatte 54, die beiden
Kupplungsbereichen 18 und 20 als Widerlager dient,
ist radial außen
an der Rotoranordnung 22, beispielsweise dem Rotorträger 26,
durch Verschraubung o.dgl. fest verbunden.
-
Während der
Kraftspeicher 36 an der der Statoranordnung 32 zugewandten
ersten axialen Seite des scheibenartig ausgestalteten Rotorträgers 26 vorgesehen
ist und in einem radial mittleren Bereich über einem Mehrzahl von beispielsweise
als Distanzbolzen o.dgl. ausgestalteten Trägerelementen 56 bezüglich des
Rotorträgers 26 getragen
und abgestützt
ist, wobei diese Abstützung über einen Drahtring
und beispielsweise am Rotorträger 26 gebildete
schneidenartige Ausformungen bereitgestellt sein kann, ist die Anpressplatte 34 an
der von der Statoranordnung 32 abgewandten zweiten axialen Seite
des Rotorträgers 26 angeordnet.
Der Reibflächenbereich 44 einer
Kupplungsscheibe 46 liegt zwischen der Anpressplatte 34 und
einem das Widerlager für
die Kupplungsanordnung 14 bereitstellenden Abschnitts 42 des
Rotorträgers 26.
Durch eine allgemein mit 38 bezeichnete Kraftübertragungsbaugruppe
wird eine axiale Kraftübertragungskopplung
zwischen dem radial äußeren Bereich
des Kraftspeichers 36 und der Anpressplatte 34 erlangt.
Diese Kraftübertragungsbaugruppe 38 kann
beispielsweise einen ringartigen Körperbereich 58 aufweisen,
an welchem der radial äußere Bereich
des Kraftspeichers 36 über
einen Drahtring oder dergleichen angreift. Von diesem Körperbereich 58 können mehrere Übertragungsabschnitte 60 ausgehen,
die zugeordnete Aussparungen im Rotorträger 26 durchsetzen und
beispielsweise durch Schraubbolzen o.dgl. mit der Anpressplatte 34 fest
verbunden sind. Somit ist die aus Kraftübertragungsbaugruppe 38 und
Anpressplatte 34 gebildete Einheit zwar grundsätzlich bezüglich des
Rotorträgers 26 in
Richtung der Drehachse A bewegbar, mit diesem aber im Wesentlichen drehfest
gekoppelt. Ferner kann für
die Anpressplatte 34 eine Lüftfederanordnung, beispielsweise
in Form von Tangentialblattfedern vorgesehen sein, welche diese
oder auch die Baugruppe 38 axial beaufschlagen.
-
Die
Aktuatoranordnung 40 greift über ein Drehentkopplungslager 62 am
radial inneren Endbereich des Kraftspeichers 36 ziehend
an, um Ausrückvorgänge durchzuführen. Ziehend
bedeutet hier, dass der Kraftspeicher 42 in einer Richtung
von dem Abschnitt 42, welcher als Widerlager dient, weg
beaufschlagt wird, wobei diese Richtung auf Grund der Tatsache,
dass Kraftspeicher 36 einerseits und Anpressplatte 34 andererseits
an verschiedenen axialen Seiten dieses Abschnitts 42 positioniert
sind, übereinstimmt
mit derjenigen Richtung, mit welcher der Kraftspeicher 36 die
Anpressplatte 34 zur Durchführung von Einrückvorgängen beaufschlagt.
-
In 2 ist
eine abgewandelte Ausgestaltungsform gezeigt. Zunächst besteht
hier ein Unterschied darin, dass die Kupplungsscheibe 46 in
ihrem radial inneren Bereich über
eine Spannschraube 64 und ein Klemmelement 66 unmittelbar
gegen den axialen Endbereich 68 einer als Antriebsorgan
wirksamen Kurbelwelle 70 gepresst wird. Das in 1 erkennbare
Zwischenglied 48 ist hier also nicht erforderlich. Vielmehr
ist die Kurbelwelle 70 so ausgestattet, dass sie die Elektromaschine 12 in
axialer Richtung im Wesentlichen vollständig überbrückt und somit mit ihrem Endbereich 68 direkt
bis an die Kupplungsscheibe 46 heranreicht. Ansonsten entspricht die
hier dargestellte Ausgestaltungsvariante im Wesentlichen der vorangehend
mit Bezug auf die 1 beschriebenen, wobei als Unterschied
noch festzustellen ist, dass der Kraftspeicher 36 hier über beidseits
von diesem positionierte Drahtringe bezüglich des Rotorträgers 26 bzw.
die daran vorgesehenen Trageelemente 56 abgestützt ist.
-
In 3 ist
eine Abwandlung der Ausgestaltungsform gemäß 2 erkennbar.
In dieser in 3 gezeigten Variante sind die
verschiedenen Komponenten der Kupplungsanordnung etwas weiter nach
radial, innen gerückt.
D.h. sowohl die Anpressplatte 34 als auch der Reibflächenbereich 44 der
Kupplungsscheibe 46 sind radial kleiner dimensioniert.
Die Kraftübertragungsanordnung 38,
die hier beispielsweise mehrere voneinander separat ausgestaltete
und bolzenartig aufgebaute Übertragungsabschnitte 60 aufweisen
kann, die nicht notwendigerweise mit einem Körperbereich integral zusammengefasst
sein müssen,
liegt ebenfalls radial weiter innen und überlappen sich mit dem Spulenbereich 72 des
Statorwechselwirkungsbereichs 34. Somit kann die gesamte
axiale Baulänge
verkürzt
werden, während
gleichwohl noch ein gewisser radialer Überlapp zwischen dem radial äußeren Bereich
des Kraftspeichers 36 und dem Spulenbereich 72 vorhanden
ist. In diesem radial äußeren Bereich
stützt
sich der Kraftspeicher 36 beispielsweise über einen
Drahtring oder am Rotorträger 26 gebildete
Ausformungen an diesem ab und zieht mit seinem radial mittleren
Bereich die Kraftübertragungsanordnung 38 und
somit auch die Anpressplatte 34 in Richtung auf den Abschnitt 42 des
Rotorträgers 26 zu.
Die Aktuatoranordnung 40 ist hier so ausgestaltet, dass
sie über
das Drehentkopplungslager 62 den radial inneren Bereich
des Kraftspeichers 36 drückend beaufschlagt, also in
Richtung auf den Abschnitt 42 des Rotorträgers 26 zu drückt, um
die Kupplungsanordnung 14 auszurücken. Die Lüftkraft kann hier beispielsweise
wieder durch Tangentialblattfedern bereitgestellt werden, die radial
außerhalb
der Anpressplatte 34 angeordnet sind und zwischen dieser
und dem Rotorträger 26 wirken.
-
Bei
der in 4 dargestellten Ausgestaltung ist der wieder gedrückt ausgestaltete
bzw. beaufschlagte Kraftspeicher 36 so weit nach radial
außen gezogen,
dass er im Übergangsbereich
zwischen dem im Wesentlichen radial erstreckenden Bereich 80 des
Rotorträgers 26 und
dem im Wesentlichen axial sich erstreckenden Bereich 82,
an welchem auch der Rotorwechselwirkungsbereich 24 getragen ist,
bezüglich
des Rotorträgers 26 abgestützt ist.
Hier kann der Bereich 82 eine Aussparung zur Aufnahme eines
der Abstützung
dienenden Drahtrings bzw. radial äußeren Bereich des Kraftspeichers 36 dienen.
-
Man
erkennt bei dieser Ausgestaltungsform, dass ein Anschlagelement 84 vorgesehen
ist, das einen maximalen Hub für
den Ringkolben 86 der Aktuatoranordnung 40 definiert.
Dieses Anschlagelement 84 tritt bei Erreichen dieses maximalen
Hubs in Wechselwirkung mit einem durch den Ringkolben 86 beaufschlagten Übertragungselement 88,
das entweder mit dem Drehentkopplungslager 62 kraftübertragungsmäßig zusammenwirkt
oder einen integralen Bestandteil desselben bilden kann. Auf diese
Art und Weise wird ein Überdrücken des
Kraftspeichers 36 bei Durchführung von Ausrückvorgängen vermieden. Es
sei darauf hingewiesen, dass selbstverständlich auch bei den Aktuatoranordnungen 40 der
vorangehend beschriebenen Ausgestaltungsform ein derartiger Anschlag
vorgesehen sein kann.
-
Durch
die insbesondere im Vergleich zur Ausgestaltungsform gemäß 3 vorhandene
radiale Erweiterung bzw. Vergrößerung der
reibend miteinander in Wechselwirkung tretenden Oberflächenbereiche
der Kupplungsanordnung 14 kann bei gleicher Anpresskraft
auf Grund der größeren zur
Verfügung
stehenden Reibflächen
ein größeres Kupplungsmoment
bereitgestellt werden. Im Umkehrschluss bedeutet dies, dass ggf.
auch schwächer
dimensionierte Kraftspeicher eingesetzt werden können, was wiederum auch eine
schwächere
Dimensionierung der Aktuatoranordnung 40 gestattet.
-
Die
Aktuatoranordnung 40 kann, wie dies beispielsweise in den
Ausgestaltungsformen gemäß den 3 und 4 erkennbar
ist, in das den Statorwechselwirkungsbereich 32 tragende
Teil 28 integriert sein, nämlich dadurch, dass dieses
die Zylinderkammer 90 für
den Kolben 86 bereitstellt. Selbstverständlich ist es auch möglich, wie
beispielsweise in 1 erkennbar, dass die Aktuatoranordnung 40 als
separate Baugruppe bereitgestellt werden kann.
-
Die
Lagerung der Rotoranordnung 22 beispielsweise an diesem
Bauteil 28 kann, wie in den verschiedenen dargestellten
Ausgestaltungsformen erkennbar, über
zwei axial voneinander getrennt und auch separat ausgebildete Lager 92, 94 erfolgen
(siehe 2). Die beiden Lagerinnenringe dieser Lager 94, 92 können dann
den radial inneren und sich näherungsweise
axial erstreckenden Bereich 96 des Rotorträgers 26 stützen, der
mit dem im Wesentlichen radial sich erstreckende Bereich 82 integral ausgestaltet
sein kann, wie dies bei der Ausgestaltungsform gemäß 1 der
Fall ist, oder davon getrennt ausgestaltet sein kann, wie in 2 erkennbar.
Weiter können
die beiden Lager 92, 94 mit einem gemeinsamen
Lagerinnenring und separaten Lageraußenringen und somit auch separaten
Gruppen von Wälzkörpern ausgestaltet
sein, wo beispielsweise der axial sich erstreckende Bereich 96 in 2 den
Lagerinnenring bereitstellen könnte
und somit unmittelbar Rollbahnen für die Wälzkörper bereitstellen kann. Die
Lageraußenringe
der beiden Lager 92, 94 stützen sich jeweils bezüglich des
den Statorwechselwirkungsbereich tragenden Bauteils 28 ab.