DE102008021685B4 - Kupplungssystem eines Hybrid-Antriebstranges - Google Patents
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Abstract
Kupplungssystem (1) eines Hybrid-Antriebsstranges mit einer Kupplung (1a), die ein Gehäuse (12a) aufweist und die zwischen einer angetriebenen Eingangswelle (4) und einer Getriebeeingangswelle (8) zur Herstellung und Unterbrechung eines Kraftflusses zwischen der Eingangswelle (4) und der Getriebeeingangswelle (8) angeordnet ist, – einem Torsionsdämpfer (5), der mit der Kupplung (1a) in Wirkverbindung steht, und – einer elektrischen Maschine (6, 13), die zur Drehmomentübertragung mit der Kupplung (1a) über eine formschlüssige Verbindungseinheit verbunden ist, wobei die formschlüssige Verbindungseinheit ein am Gehäuse (12a) angeordnetes Verbindungselement (9a) aufweist, das mit einem an der elektrischen Maschine (6) angeordneten Verbindungselement (9b) in Eingriff steht, – wobei das Gehäuse (12a) ein gemeinsames Gehäuse (12a) der Kupplung (1a) und des Torsionsdämpfers (5) bildet, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (12a) den Kraftfluss von der Kupplung (1a) zum Torsionsdämpfer (5) in Richtung zur Getriebeeingangswelle (8) leitet und dass die elektrische Maschine (6, 13) über den Torsionsdämpfer mit der Getriebeeingangswelle (8) verbunden ist.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Kupplungssystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
- Aufgrund stetig steigender Anforderungen an Kraftfahrzeuge bezüglich ihrer Umweltfreundlichkeit sind hybride Fahrzeugkonzepte zurzeit stark auf dem Vormarsch. Dabei wird der konventionelle Verbrennungsmotor – Otto oder Diesel – durch einen oder mehrere Elektromotoren bzw. Generatoren in Verbindung mit leistungsfähigen Akkumulatoren und einer entsprechenden Leistungselektronik ergänzt. Diese sorgen dafür, dass der Verbrennungsmotor immer im optimalen Betriebspunkt betrieben wird und außerdem Bremsenergie zurück gewonnen werden kann.
- Es gibt eine Vielzahl von mechanischen und elektrischen Anordnungen von Hybrid-Antriebssträngen. Oftmals werden in derartigen Antriebsträngen wie z. B. in
DE 101 60 466 C1 ,EP 0 706 462 B1 oderAT 008 336 U1 - Die Anbindung der Kupplungen und Torsionsdämpfer erfolgt dabei auf unterschiedliche Art und Weise. In der
DE 101 60 466 C1 ist z. B. die Kupplung radial innerhalb des Läufers eines Elektromotors angeordnet. - In der
EP 0 706 462 B1 sind dabei auch verschiedene Anordnungen von Torsionsdämpfern in einem derartigen Antriebsstrang dargestellt. Insbesondere die Anordnung einer Kupplung und eines Torsionsdämpfers innerhalb des Läufers eines Elektromotors ist dabei insofern oftmals problematisch, als der zur Verfügung stehende Bauraum innerhalb des Läufers des Elektromotors sehr begrenzt ist. Aber auch wenn der Elektromotor außerhalb des eigentlichen Antriebsstranges angeordnet ist und dessen Verbindung zum Antriebsstrang z. B. über einen Zahnradsatz erfolgt, ist eine axial möglichst platzsparende Kombination von Kupplung, Torsionsdämpfer und Einkopplung des Elektromotors erforderlich. - Erschwert wird dies zusätzlich noch dadurch, dass die Wirksamkeit des Torsionsdämpfers umso besser ist, je größer die dämpfenden Federn ausgeführt sind.
- Ein Kupplungssystem ist aus der
US 2007/0108857 A1 - Ein gattungsgemäßes Kupplungssystem zeigt die
DE 102 46 227 A1 . - Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kupplungssystem der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art zu schaffen, das eine axial und radial äußerst platzsparende Kombination der Kupplungskomponenten, mit einem Torsionsdämpfer, und ferner der Anbindung an eine elektrische Maschine ermöglicht.
- Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruches 1. Die Unteransprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.
- Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Es zeigt:
-
1 eine schematisch stark vereinfachte Darstellung einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kupplungssystems, und -
2 eine der1 entsprechend Darstellung einer zweiten Ausführungsform. - In
1 ist in schematisch stark vereinfachter Art und Weise ein erfindungsgemäßes Kupplungssystem1 dargestellt, das eine vorzugsweise nass laufende Kupplung1a mit einem abtriebsseitig angeordneten Gehäuse12a aufweist, welches sich auf einer Eingangswelle4 oder an umgebenden Gehäuseteilen über ein Lager7b abstützt und zusammen mit einem Torsionsdämpfer5 mit Dämpfungsfedern3 innerhalb einer elektrischen Maschine6 angeordnet ist. - Die elektrische Maschine
6 kann ein Elektromotor, ein Generator oder eine Kombination aus beiden sein und wird im Folgenden vereinfachend Elektromotor genannt. Der Elektromotor stützt sich über eine Nabe6a und ein Lager7a entweder direkt auf der Getriebeeingangswelle8 oder aber an umgebenden Gehäusebauteilen, z. B. dem Getriebegehäuse ab. Die Kupplung1a dient dazu, den Kraftfluss von der Eingangswelle4 , welche von einem Otto- oder Dieselmotor oder/und einem weiteren Elektromotor angetrieben wird, über die Getriebeeingangswelle8 zum nicht dargestellten Getriebe herzustellen bzw. zu unterbrechen. - Die Kupplung
1a kann dabei hydraulisch, mechanisch oder auf andere Art und Weise betätigt werden. Kennzeichnend für die Kupplung1a ist, dass der Antrieb der Kupplung1a über einen innen liegenden Lamellenträger12b und der Abtrieb der Kupplung1a über das Gehäuse12a erfolgt. Dieses Gehäuse12a ist mit den Dämpfungsfedern3 des Torsionsdämpfers5 verbunden, welche den Kraftfluss dämpfen und zur Getriebeeingangswelle8 leiten. Die Nabe6a des Elektromotors verfügt bei dieser Ausführungsform über eine Steckverzahnung oder über eine andere formschlüssige Verbindung, welche mit einer weiteren Verzahnung, welche am Gehäuse12a der Kupplung1a bzw. des Torsionsdämpfers5 befestigt ist, bei der Montage des Systems gefügt wird. Diese Verbindung überträgt zum einen ein Drehmoment vom oder zum Elektromotor auf das Gehäuse12a der Kupplung1a , zum anderen stützt sie die Kupplung1a mit dem Torsionsdämpfer5 radial auf der Nabe6a ab und gewährleistet somit zusammen mit dem Lager7b eine vollständige Lagerung des Systems. Diese Verbindung bzw. die Lage dieser Verbindung ermöglicht die insgesamt sehr platzsparende Ausführung des Gesamtsystems, da für die Kupplung1a kein eigenes Radiallager getriebeseitig benötigt wird und zum anderen gleichzeitig die Kraftübertragung zwischen Kupplung1a und Elektromotor ermöglicht wird. - Eine weitere Verringerung des benötigten Bauraumes kann dadurch erreicht werden, indem die Rückwand
11 der Kupplung1a gleichzeitig ein Bauteil des Torsionsdämpfers5 darstellt. - Ein weiterer Vorteil ist, dass zwischen der Rückwand
11 der Kupplung1a und der Abtriebswelle8 wegen des Torsionsdämpfers eine pendelnde Relativbewegung vorherrscht. Um Ölaustritt aus der wie oben beschrieben vorzugsweise nass laufenden Kupplung zu vermeiden, kann zwischen Rückwand11 und Abtriebswelle8 eine dynamische Dichtung10a eingesetzt werden. Diese dynamische Dichtung10a ist nicht vollständig dicht, sondern verfügt vielmehr über eine gewisse Leckage, welche durch die Geometrie dieser Dichtung10a beeinflusst werden kann. Diese Leckage kann bei dem dargestellten Aufbau des Systems gezielt zur Schmierung des Torsionsdämpfers5 herangezogen werden. - In
2 ist eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kupplungssystems1 dargestellt, bei dem alle Bauteile, die der Ausführungsform gemäß1 entsprechen, mit den gleichen Bezugsziffern versehen sind. Im Unterschied zur Ausführungsform gemäß1 ist die elektrische Maschine bzw. der Elektromotor als außen liegendes Bauteil ausgebildet, das über Kraftübertragungselemente14 und17 mit der Kupplung1a koppelbar ist. Das Verbindungselement9b des Elektromotors dieser Ausführungsform ist hierbei am Kraftübertragungselement17 angeordnet und stellt die zuvor erläuterte formschlüssige Verbindung zwischen dem Elektromotor und dem Gehäuse12a über das gehäuseseitige Verbindungselement9a her. - Die Kraftübertragungselemente
14 und17 können bei dieser Ausführungsform als Zahnräder oder Riemenscheiben ausgebildet sein. - In Ergänzung zur voranstehenden schriftlichen Offenbarung wird hiermit explizit auf deren zeichnerische Darstellung in den
1 und2 verwiesen. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Kupplungssystem
- 1a
- Kupplung
- 2
- Lamellenpaket
- 3
- Dämpfungsfedern
- 4
- Eingangswelle
- 5
- Torsionsdämpfer
- 6, 13
- elektrische Maschine (Elektromotor/Generator)
- 6a
- Nabe
- 7a, b
- Lager
- 8
- Getriebeeingangswelle
- 9a, b
- formschlüssiges Verbindungselement
- 10a
- dynamische Dichtung
- 10b
- Dichtung
- 11
- Rückwand
- 12a
- Gehäuse
- 12b
- Lamellenträger
- 14, 17
- Kraftübertragungselement
Claims (14)
- Kupplungssystem (
1 ) eines Hybrid-Antriebsstranges mit einer Kupplung (1a ), die ein Gehäuse (12a ) aufweist und die zwischen einer angetriebenen Eingangswelle (4 ) und einer Getriebeeingangswelle (8 ) zur Herstellung und Unterbrechung eines Kraftflusses zwischen der Eingangswelle (4 ) und der Getriebeeingangswelle (8 ) angeordnet ist, – einem Torsionsdämpfer (5 ), der mit der Kupplung (1a ) in Wirkverbindung steht, und – einer elektrischen Maschine (6 ,13 ), die zur Drehmomentübertragung mit der Kupplung (1a ) über eine formschlüssige Verbindungseinheit verbunden ist, wobei die formschlüssige Verbindungseinheit ein am Gehäuse (12a ) angeordnetes Verbindungselement (9a ) aufweist, das mit einem an der elektrischen Maschine (6 ) angeordneten Verbindungselement (9b ) in Eingriff steht, – wobei das Gehäuse (12a ) ein gemeinsames Gehäuse (12a ) der Kupplung (1a ) und des Torsionsdämpfers (5 ) bildet, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (12a ) den Kraftfluss von der Kupplung (1a ) zum Torsionsdämpfer (5 ) in Richtung zur Getriebeeingangswelle (8 ) leitet und dass die elektrische Maschine (6 ,13 ) über den Torsionsdämpfer mit der Getriebeeingangswelle (8 ) verbunden ist. - Kupplungssystem (
1 ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (9b ) der elektrischen Maschine (6 ) an einer Nabe (6a ) der elektrischen Maschine (6 ) angeordnet ist. - Kupplungssystem (
1 ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (9b ) der elektrischen Maschine (13 ) an einem Kraftübertragungselement (17 ) der elektrischen Maschine (13 ) angeordnet ist. - Kupplungssystem (
1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungselemente (9a ,9b ) als Kerb- oder Evolventenverzahnung ausgebildet sind. - Kupplungssystem (
1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (12a ) über ein erstes Lager (7a ) auf der Getriebeeingangswelle (8 ) abgestützt ist. - Kupplungssystem (
1 ) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Lager (7a ) benachbart zur formschlüssigen Verbindungseinheit angeordnet ist. - Kupplungssystem (
1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (12a ) über ein zweites Lager (7b ) auf der Eingangswelle (4 ) abgestützt ist. - Kupplungssystem (
1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Torsionsdämpfer (5 ) und die Kupplung (1a ) eine Rückwand (11 ) als gemeinsames Bauteil teilen. - Kupplungssystem (
1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (1a ) als nasslaufende Kupplung ausgebildet ist. - Kupplungssystem (
1 ) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Rückwand (11 ) und der Getriebeeingangswelle (8 ) eine dynamische Dichtung (10a ) angeordnet ist. - Kupplungssystem (
1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Gehäuse (12a ) und der Eingangswelle (4 ) eine Dichteinrichtung (10b ) angeordnet ist. - Kupplungssystem (
1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (6 ,13 ) als Elektromotor, als Generator oder eine Kombination aus Elektromotor und Generator ausgebildet ist. - Kupplungssystem (
1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (1a ) als nasslaufende Kupplung ausgebildet ist und das Gehäuse (12a ) eine gemeinsame Rückwand (11 ) der Kupplung (1a ) und des Torsionsdämpfers (5 ) aufweist, welche die Kupplung (1a ) und den Torsionsdämpfer (5 ) im gemeinsamen Gehäuse (12a ) trennt. - Kupplungssystem (
1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (1a ) so angeordnet ist, dass sie einen Kraftfluss von der angetriebenen Eingangswelle (4 ) zur elektrischen Maschine (6 ,13 ) herstellen und unterbrechen kann.
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