DE102009042050B4

DE102009042050B4 - Kombinierte Kraftübertragungs- und/oder Antriebseinheit und Antriebsstrang für ein Hybridsystem

Info

Publication number: DE102009042050B4
Application number: DE102009042050.9A
Authority: DE
Inventors: Mario Degler; Bruno Müller
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2008-09-22
Filing date: 2009-09-17
Publication date: 2022-05-19
Anticipated expiration: 2029-09-18
Also published as: DE102009042050A1

Abstract

Kombinierte Kraftübertragungs- und/oder Antriebseinheit (1), umfassend eine Kraftübertragungsvorrichtung (7) mit zumindest einem Eingang (E), einem Ausgang (A), einem zwischen Eingang (E) und Ausgang (A) angeordneten Anfahrelement (8) und einem Gehäusedeckel (15) und eine der Kraftübertragungsvorrichtung (7) vorgeordnete schaltbare Kupplungseinrichtung (12) mit zumindest einem ersten Kupplungsteil (12E), einem zweiten mit dem Eingang (E) der Kraftübertragungsvorrichtung (7) gekoppelten Kupplungsteil (12A) und einem Gehäuse (16),wobei der Gehäusedeckel (15) der Kraftübertragungsvorrichtung (7) und das Gehäuse (16) der schaltbaren Kupplungseinrichtung (12) von einer integralen Gehäuseeinheit in Form einer einteiligen Gehäuseglocke (17) ausgebildet werden,wobei in axialer Richtung zwischen der schaltbaren Kupplungseinrichtung (12) und der Kraftübertragungsvorrichtung (7) zumindest eine axiale Trennwand (21) zur Trennung der einzelnen mit Druck beaufschlagbarer Räume von schaltbarer Kupplungseinrichtung (12) und Kraftübertragungsvorrichtung (7) angeordnet ist, welche mit der Gehäuseglocke (17) drehfest verbunden ist, und die axiale Trennwand (21) kraft- oder formschlüssig mit der Gehäuseglocke (17) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Trennwand (21) mit der Gehäuseglocke (17) verstemmt, verkeilt oder über eine Verzahnung verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine kombinierte Kraftübertragungs- und/oder Antriebseinheit, umfassend eine Kraftübertragungsvorrichtung mit zumindest einem Eingang, einem Ausgang, zumindest einem zwischen Eingang und Ausgang angeordneten Anfahrelement und einem Gehäusedeckel und eine der Kraftübertragungsvorrichtung vorgeordnete schaltbare Kupplungseinrichtung mit zumindest einem ersten Kupplungsteil, einem zweiten mit dem Eingang der Kraftübertragungsvorrichtung gekoppelten Kupplungsteil und einem Gehäuse.
Die Erfindung betrifft ferner einen Antriebsstrang für ein Hybridsystem, umfassend eine erste Antriebsmaschine und eine zweite Antriebsmaschine, die separat oder gemeinsam über eine, einen Wandler, insbesondere in Form einer hydrodynamische Komponente aufweisende Kraftübertragungseinheit mit einem Getriebe verbindbar sind, eine zwischen der ersten Antriebsmaschine und der Kraftübertragungseinheit angeordnete schaltbare Kupplungseinrichtung zur wahlweisen Unterbrechung/Realisierung des Kraftflusses zwischen der ersten Antriebsmaschine und der Kraftübertragungseinheit mit einer druckmittelbetätigbaren Stelleinrichtung.
Kombinierte Kraftübertragungs- und Antriebseinheiten für Hybridsysteme für den Einsatz in Fahrzeugen sind in einer Vielzahl von Ausführungen aus dem Stand der Technik vorbekannt. Allen gemeinsam ist, dass im Antriebsstrang zumindest zwei unterschiedliche Antriebsmaschinen vorgesehen sind, über die der Antrieb wahlweise oder aber gemeinsam erfolgen kann, wobei zumindest eine geeignet ist, in einer ersten Betriebsweise als Antriebsmaschine und in einer zweiten Betriebsweise als Maschine zur Umwandlung der Bremsenergie in eine andere Energieform zum Zweck der Zwischenspeicherung und/oder als Antriebsenergie für weitere Verbraucher zu fungieren. Für den Einsatz in Fahrzeugen ist die erste Antriebsmaschine häufig als Verbrennungskraftmaschine ausgeführt, während die zweite Antriebsmaschine als elektrische Maschine ausgebildet ist, die geeignet ist, im generatorischen Betrieb die elektrische Energie in einen Speicher einzuspeisen. Ein derartiges Hybridsystem ist beispielsweise in der Druckschrift DE 103 10 831 A1 30 dargestellt. Dieses offenbart eine Kraftübertragungsvorrichtung, die zwischen zwei Antriebsmaschinen und einem nachgeordneten Verbraucher in Form eines Getriebes angeordnet ist. Zur vollständigen Entkoppelung der ersten Antriebsmaschine vom Antriebsstrang ist zwischen dieser und der Kraftübertragungsvorrichtung eine Einrichtung zur Unterbrechung/Realisierung des Kraftflusses vorgesehen, die in Form einer schaltbaren Kupplungseinrichtung ausgeführt ist, welche auch als Motorkupplung oder Trennkupplung bezeichnet wird. Die zweite Antriebsmaschine ist als elektrische Maschine ausgebildet, deren Rotor drehfest mit dem Eingang der Kraftübertragungsvorrichtung verbunden ist. Die Kraftübertragungsvorrichtung umfasst eine hydrodynamische Komponente und eine Einrichtung zur zumindest teilweisen Umgehung des Kraftflusses über die hydrodynamische Komponente. Diese ist vorzugsweise in Form einer reibschlüssigen schaltbaren Kupplungseinrichtung ausgeführt, welche auch als Überbrückungskupplung bezeichnet wird und im Kraftfluss eine Umgehung der hydrodynamischen Komponente ermöglicht.
Aus den Veröffentlichungen DE 10 2009 038 198 A1 und US 2005 / 0 133 328 A1 sind weitere gattungsbildende kombinierte Kraftübertragungs- und Antriebseinheiten für Hybridsysteme für den Einsatz in Fahrzeugen bekannt.
Als mögliche Grundbetriebsweisen eines derartigen Antriebsstranges werden im Traktionsbetrieb nachfolgende Betriebsweisen angesehen, welche durch weitere Unterbetriebsweisen modifizierbar sind:

- Fahren, insbesondere motorisches Fahren mit Kraftfluss von der ersten Antriebsmaschine, insbesondere Verbrennungskraftmaschine über einen ersten und/oder zweiten Leistungszweig der Kraftübertragungseinheit bei geschlossener Einrichtung zur Unterbrechung/Realisierung des Kraftflusses zwischen der ersten Antriebsmaschine und der Kraftübertragungseinheit
- Fahren, insbesondere elektrisches Fahren mit Kraftfluss von der zweiten Antriebsmaschine, insbesondere elektrischen Maschine über einen ersten und/oder zweiten Leistungszweig der Kraftübertragungseinheit bei geöffneter/getrennter Einrichtung zur Unterbrechung/Realisierung des Kraftflusses zwischen der ersten Antriebsmaschine und der Kraftübertragungseinheit

Der Notlaufbetrieb ist durch den Antrieb über die erste Antriebsmaschine charakterisiert, welche über einen eigenen Anlasser gestartet wird.
Die Kraftübertragungsvorrichtung und die schaltbare Kupplungseinrichtung werden als nasslaufende Einheiten von jeweils einem Gehäuse umschlossen, die miteinander drehfest verbunden werden. Nachteilig gestaltet sich die Fertigung der einzelnen Gehäuseteile, insbesondere des Gehäusedeckels der Kraftübertragungsvorrichtung, welche aufgrund der erforderlichen Abdichtungen der einzelnen Druckräume von schaltbarer Kupplungseinrichtung und Kraftübertragungsvorrichtung sehr genau erfolgen muss. Des Weiteren ergeben sich erhöhte Anforderungen an die Festigkeit der drehfesten Verbindungen zwischen den einzelnen Gehäuseteilen, da diese im Kraftfluss liegend, auf maximale Momente ausgelegt sein muss.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine kombinierte Kraftübertragungs- und/ oder Antriebseinheit der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass die Nachteile vermieden werden. Im Einzelnen ist auf eine einfache und kostengünstige Fertigung der einzelnen Gehäuseteile sowie deren Verbindung abzustellen. Die Gehäusekonfiguration soll geeignet sein, alle Funktionselemente einer Kraftübertragungsvorrichtung und der dieser vorgeordneten schaltbaren Kupplungseinrichtung aufzunehmen.
Die erfindungsgemäße Lösung ist durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 19 charakterisiert. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Eine kombinierte Kraftübertragungs- und/oder Antriebseinheit, umfassend eine Kraftübertragungsvorrichtung mit zumindest einem Eingang, einem Ausgang, zumindest einem zwischen Eingang und Ausgang angeordneten Anfahrelement und einem Gehäusedeckel und eine der Kraftübertragungsvorrichtung vorgeordnete schaltbare Kupplungseinrichtung mit zumindest einem ersten Kupplungsteil, einem zweiten mit dem Eingang der Kraftübertragungsvorrichtung gekoppelten Kupplungsteil und einem Gehäuse, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäusedeckel der Kraftübertragungsvorrichtung und das Gehäuse der schaltbaren Kupplungseinrichtung von einer integralen Gehäuseeinheit, insbesondere einteiligen Gehäuseglocke ausgebildet werden. Bei der Kraftübertragungsvorrichtung und der schaltbaren Kupplungseinrichtung handelt es sich um nasslaufende Baueinheiten. Die Druckverhältnisse zwischen diesen unterscheiden sich. Daher ist in axialer Richtung zwischen der schaltbaren Kupplungseinrichtung und der Kraftübertragungsvorrichtung zumindest eine axiale Trennwand zur Trennung der einzelnen Druckräume von schaltbarer Kupplungseinrichtung und Kraftübertragungsvorrichtung angeordnet, welche mit der Gehäuseglocke drehfest verbunden ist. Die drehfeste Verbindung der axialen Trennwand mit der Gehäuseglocke kann stoffschlüssig oder kraft- oder formschlüssig ausgeführt sein. Besonders einfach und frei von zusätzlichen Verbindungselementen zu realisieren wird die axiale Trennwand mit der Gehäuseglocke verstemmt, verkeilt oder über eine Verzahnung verbunden. Zur Realisierung von Zusatzfunktionen kann die axiale Trennwand im Bereich ihres Innenumfanges drehfest mit einem Anschlusselement, insbesondere einer Nabe verbunden sein.
Die Gehäuseglocke beschreibt dabei im Wesentlichen den Außenumfang der kombinierten Kraftübertragungs- und/oder Antriebseinheit in Umfangsrichtung und deren axiale Erstreckung. Die einteilige Ausführung bietet den Vorteil, dass zum einen die Fertigung in einem Arbeitsschritt erfolgen kann, ferner auf zumindest einen Verbindungsbereich verzichtet werden kann und die einzelnen Komponenten der kombinierten Kraftübertragungs- und/oder Antriebseinheit in bauraumsparender Weise angeordnet werden können. Die Gehäuseeinheit ist dazu als Blechformbauteil, insbesondere Umformbauteil zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig als Tiefziehbauteil, Stanz- oder Prägebauteil oder gewalztes Bauteil oder eine Kombination aus diesen ausgeführt. Kalt- und/oder Warmverformungsverfahren finden Anwendung.
Die Gehäuseglocke ist in Einbaulage in Erstreckungsrichtung in axialer Richtung betrachtet zumindest in zwei Bereiche unterschiedlicher radialer Erstreckung unterteilt, einen ersten Bereich zur Aufnahme der schaltbaren Kupplungseinrichtung und einen zweiten Bereich zur Aufnahme der Kraftübertragungsvorrichtung. Durch die gestufte Kontur kann eine optimale Anpassung an die unterschiedlichen radialen Erstreckungen von Kraftübertragungsvorrichtung und schaltbarer Kupplungseinrichtung erfolgen. Die Blechformgebung erfolgt dabei belastungsgerecht im Hinblick auf die zu übertragenden Drehmomente. Die Durchmesserunterschiede sind ferner auf einfache Art und Weise durch Umformverfahren, insbesondere Blechformgebungsverfahren erzeugbar.
In einer besonders vorteilhaften Weiterentwicklung ist der erste, die schaltbare Kupplungseinrichtung in Umfangsrichtung umschließende Bereich der Gehäuseglocke derart ausgeführt, dass dieser einen Träger beziehungsweise Aufnahme für eine Antriebsmaschine, vorzugsweise den Rotor einer elektrischen Maschine bildet oder zumindest geeignet ist, direkt oder indirekt drehfest mit einer Antriebsmaschine verbunden zu werden. Für den Einsatz in Hybridsystemen kann in besonders vorteilhafter Ausführung der Rotor einer als elektrische Maschine ausgebildeten Antriebsmaschine mit dem vom ersten Bereich gebildeten Außenumfangsbereich verpresst oder drehfest an diesem befestigt werden. Die Lagerung erfolgt im zweiten Fall in einer vorteilhaften Ausführung im Statorgehäuse der elektrischen Maschine.
Die schaltbare Kupplungseinrichtung ist zumindest temporär druckmittelbetätigbar. Die Stelleinrichtung umfasst dazu zumindest ein Kolbenelement und eine mit Druckmittel beaufschlagbare Kammer. Diese ist druck- und flüssigkeitsdicht gegenüber dem übrigen Innenraum des von der Gehäuseglocke umschlossenen Innenraumbereiches, welcher auch als Kupplungsumgebung bezeichnet wird, ausgeführt. Die Kammer wird unter Ausnutzung des Kolbenelementes mit der Gehäuseglocke, insbesondere der mit dieser drehfest verbundenen Trennwand ausgebildet. Das Kolbenelement der Stelleinrichtung der schaltbaren Kupplungseinrichtung ist dazu druckdicht an der axialen Trennwand und/oder einem mit diesem drehfest verbundenen Element unter Ausbildung einer mit Druckmittel beaufschlagbaren Kammer geführt. Ein Anschluss an die Kammer ist durch das drehfest mit der axialen Trennwand verbundene Element, insbesondere die Nabe geführt.
In besonders vorteilhafter Weise, insbesondere zum schnellen Druckaufbau in der mit Druckmittel betätigbaren Kammer ist diese vorzugsweise mit den Druckräumen der Kraftübertragungsvorrichtung koppelbar. Die Kopplung des vom zweiten Bereich der Gehäuseglocke umschlossenen Innenraumes der Kraftübertragungsvorrichtung mit der mit Druckmittel beaufschlagbaren Kammer erfolgt über Mittel zur strömungstechnischen Verbindung vorzugsweise entweder direkt über die axiale Trennwand oder indirekt über weitere Anschlusselemente, beispielsweise eine Nabe. Diese umfassen einen Bypass, in welchen eine Düse oder Blende integriert sein kann.
Um ein Leerlaufen der Leitungen im Betriebsmittelversorgungs- und Führungssystem zu verhindern, ist im Rücklauf des Betriebsmittelversorgungs- und Führungssystems zumindest eine Einrichtung zur Druckbegrenzung, insbesondere ein Druckbegrenzungsventil vorgesehen. Dabei kann auch die Kupplungsumgebung der schaltbaren Kupplungseinrichtung zur wahlweisen Unterbrechung/Realisierung des Kraftflusses zwischen der ersten Antriebsmaschine und der Kraftübertragungseinheit mit dem Rücklauf des der Kraftübertragungseinheit zugeordneten Betriebsmittelversorgungs- und Führungssystems verbunden sein oder aber einen separaten Rücklauf aufweisen, in welchem dann ebenfalls eine Einrichtung zur Druckbegrenzung vorgesehen ist.
Die erfindungsgemäße Lösung ist in besonders vorteilhafter Weise für den Einsatz in Hybridsystemen geeignet, deren erste Antriebsmaschine von einer Verbrennungskraftmaschine gebildet wird und deren zweite Antriebsmaschine von einer sowohl motorisch als auch generatorisch betreibbaren elektrischen Maschine gebildet wird. Andere Antriebskonzepte zur Realisierung der ersten und/oder zweiten Antriebsmaschine sind ebenfalls denkbar.
In einer besonders vorteilhaften Ausführung ist bei Ausführung der schaltbaren Kupplungseinrichtung in Scheibenbauweise, insbesondere Lamellenbauweise ein Träger für die Lamellen zur Einsparung von Bauteilen und Verbindungen in integraler Bauweise mit dem Gehäuse ausgebildet, insbesondere sind die Aufnahmeprofile für die einzelnen Lamellen an einem Innenumfang bildenden Teilbereich der Gehäuseeinheit eingearbeitet. Bei dem Träger handelt es sich um einen Bestandteil des zweiten, mit dem Eingang der Kraftübertragungsvorrichtung verbundenen Kupplungsteils der der Kraftübertragungsvorrichtung vorgeordneten schaltbaren Kupplungseinrichtung. Diese Option besteht in Analogie auch für eine, einer hydrodynamischen Komponente der Kraftübertragungsvorrichtung zum Zweck einer zumindest teilweisen Überbrückung dieser zugeordneten schaltbaren Kupplung.
Die erfindungsgemäße Lösung ist nachfolgend anhand einer Figur erläutert.
Die 1 verdeutlicht in schematisiert vereinfachter Darstellung eine erfindungsgemäß ausgeführte kombinierte Kraftübertragungs- und Antriebseinheit 1 für den Einsatz in einem Hybridsystem 2, umfassend zumindest zwei Antriebsmaschinen, eine erste Antriebsmaschine 3, welche hier lediglich nur angedeutet ist und welche vorzugsweise als Verbrennungskraftmaschine 4 ausgebildet ist, und eine weitere zweite Antriebsmaschine 5, die derart ausgeführt ist, geeignet zu sein, zum einen eine Antriebsfunktion für den Antriebsstrang zu übernehmen und ferner im Brems- und Schubbetrieb die mechanische Energie im Antriebsstrang in eine andere Energieform umzuwandeln. Die zweite Antriebsmaschine 5 ist dazu vorzugsweise als elektrische Maschine 6 ausgeführt, die als Motor und Generator betreibbar ist. Die Kopplung der einzelnen Antriebsmaschinen 3 und 5 mit weiteren Übertragungseinheiten des Antriebsstranges, insbesondere einem Getriebe, erfolgt dabei über eine Kraftübertragungsvorrichtung 7, umfassend einen mit der jeweiligen Antriebsmaschine 3, 5 koppelbaren Eingang E, zumindest einen mit dem restlichen Antriebsstrang verbindbaren Ausgang A und zumindest ein Anfahrelement 8. Der Ausgang der Kraftübertragungsvorrichtung 7 wird entweder direkt von einer Getriebeeingangswelle 9 gebildet oder ist mit dieser drehfest verbunden. Das Anfahrelement 8 ist im dargestellten Fall in einer vorteilhaften Ausführung als hydrodynamische Komponente 10 ausgeführt. Diese umfasst ein im Kraftfluss von einer der Antriebsmaschinen 3, 5 zum Getriebe als Pumpenrad P fungierendes Primärrad und ein als Turbinenrad T fungierendes Sekundärrad. Das Pumpenrad P ist dazu mechanisch mit dem Eingang E der Kraftübertragungsvorrichtung 7 gekoppelt oder bildet mit diesem eine bauliche Einheit. Das Turbinenrad T ist wenigstens mittelbar, das heißt direkt oder über weitere Übertragungselemente, hier beispielhaft eine Vorrichtung T1 zur Dämpfung von Schwingungen, mit dem Ausgang A der Kraftübertragungsvorrichtung 7 verbunden. Die Kraftübertragungsvorrichtung 7 umfasst ferner eine schaltbare Kupplungseinrichtung 11 zur Umgehung der hydrodynamischen Komponente 10 im Kraftfluss, um die hydrodynamische Komponente 10 lediglich in den Bereichen hohen Wirkungsgrades im Zusammenwirken mit der entsprechenden Antriebsmaschine zu nutzen und diese in den unwirtschaftlichen Bereichen zu überbrücken. Dabei werden derartige schaltbare Kupplungseinrichtungen 11 in Form von reibschlüssigen Kupplungen, vorzugsweise in Form von Lamellenkupplungen ausgebildet, umfassend einen ersten, wenigstens mittelbar mit dem Eingang E der Kraftübertragungsvorrichtung 7 verbunden Kupplungsteil 11E und einen zweiten, zumindest mittelbar mit dem Ausgang A, hier über die Vorrichtung T1 zur Dämpfung von Schwingungen verbundenen Kupplungsteil 11A.
Der Kraftschluss kann entweder jeweils von einer der Antriebsmaschinen 3 oder 5 über die Kraftübertragungsvorrichtung 7 zum Getriebe geführt werden oder aber ausgehend von beiden gemeinsam durch parallele Leistungseinspeisung. Um eine alleinige Kraftübertragung von der zweiten Antriebsmaschine 5 zum Getriebe zu ermöglichen oder im Schubbetrieb einen hohen Anteil an elektrischer Energie speichern zu können, ist zwischen der ersten Antriebsmaschine 3 und der Kraftübertragungsvorrichtung 7 eine Einrichtung zur wahlweisen Unterbrechung/Realisierung des Kraftflusses zwischen Antriebsmaschine 3 und Kraftübertragungsvorrichtung 7 vorgesehen, welche vorzugsweise als schaltbare Kupplungseinrichtung 12 ausgeführt ist, in besonders vorteilhafter Weise als reibschlüssige Kupplungseinrichtung in Form einer Nasskupplung. Die Kupplungseinrichtung 12 wird dabei auch als Motorkupplung bezeichnet. Diese umfasst zumindest einen ersten Kupplungsteil 12E und einen zweiten Kupplungsteil 12A, die über eine Stelleinrichtung 13 wenigstens mittelbar miteinander in Wirkverbindung bringbar sind, wobei der erste Kupplungsteil 12E wenigstens mittelbar drehfest mit der ersten Antriebsmaschine 3 verbunden ist und der zweite Kupplungsteil 12A wenigstens mittelbar drehfest mit dem Eingang E der Kraftübertragungsvorrichtung 7. Wenigstens mittelbar in diesem Zusammenhang bedeutet, dass die Kopplung unmittelbar direkt oder über weitere Übertragungselemente, beispielsweise eine Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen mit der ersten Antriebsmaschine 3 erfolgt. Die schaltbare Kupplungseinrichtung 12 ist vorzugsweise als reibschlüssige Kupplung in Lamellenbauweise ausgeführt. Die einzelnen Kupplungsteile 12E und 12A umfassen jeweils zumindest ein reibflächentragendes und/oder reibflächenbildendes Element. Die einzelnen Reibflächen werden entweder direkt an den einzelnen Lamellen ausgebildeten Flächenbereichen oder aber einem, an diesen vorgesehenen zusätzliche Belag oder Beschichtung gebildet. Die Wirkverbindung zwischen den einzelnen reibflächentragenden und/oder reibflächenbildenden Elementen wird über die Stelleinrichtung 13 erzeugt, wobei diese zumindest ein Kolbenelement 14 umfasst, welches bei Erzeugung einer Betätigungskraft auf die reibflächentragenden und/oder reibflächenbildenden Elemente wirkt. Die Kraftübertragungsvorrichtung 7 und die schaltbare Kupplungseinrichtung 12 sind aufgrund ihrer Ausführung als nasslaufende Komponenten jeweils mit einem rotierbaren Gehäuse 15 beziehungsweise 16 versehen, welche zur Realisierung einer besonders platzsparenden Bauweise erfindungsgemäß zu einer integralen Beaueinheit in Form einer einteiligen Gehäuseeinheit zusammengefasst sind, wobei das Gehäuse 15 und das Gehäuse 16 der schaltbaren Kupplungseinrichtung 12 von einer Gehäuseglocke 17 gebildet werden. Unter Gehäuseglocke 17 wird ein Bauteil verstanden, welches geeignet ist, die Komponenten von Kraftübertragungsvorrichtung 7 und schaltbarer Kupplungseinrichtung 12 zu umschließen und neben in Umfangsrichtung verlaufenden Wandungen auch in einem axialen Endbereich einen in axialer Richtung weisenden Wandungbereich aufzuweisen. Die Gehäuseglocke 17 umschließt dabei die Komponenten der Kraftübertragungsvorrichtung 7, insbesondere das Turbinenrad T der hydrodynamischen Komponente 12 sowie die schaltbare Kupplungseinrichtung 11 und die schaltbare Kupplungseinrichtung 12 in Form der Motorkupplung in radialer Richtung, in Umfangsrichtung und auch in axialer Richtung. Dabei bildet in Einbaulage der zur Kraftübertragungsvorrichtung 7 weisende Endbereich 18 einen Verbindungsbereich zur Kopplung mit dem Pumpenrad P, insbesondere einer Pumpenradschale PS. Ferner dient der zur ersten Antriebsmaschine weisende Endbereich 19 als axiale Wandung. Je nach Ausführung der Betätigung der schaltbaren Kupplungseinrichtung 12 in Form der Motorkupplung, insbesondere der Erzeugung der erforderlichen Betätigungskraft zum Öffnen und Schließen der schaltbaren Kupplungseinrichtung 12, ist es erforderlich, die einzelnen mit Druckmittel befüllbaren Räume von Kraftübertragung 7 und schaltbarer Kupplungseinrichtung 12 voneinander zu trennen. Bei der in der 1 dargestellten Ausführung wird die Betätigungskraft an der Stelleinrichtung 13 durch Druckmittelbeaufschlagung des Kolbenelementes 14 erzeugt. Das Kolbenelement 14 ist dabei in der dargestellten Ausführung in axialer Richtung zwischen den beiden Kupplungsteilen 12 und 13 und der Kraftübertragungsvorrichtung 7 angeordnet. Dementsprechend ist auch die mit Druckmittel beaufschlagbare Kammer 20 des Kolbenelementes 14 in axialer Richtung zwischen dem Kolbenelement 14 und der Kraftübertragungsvorrichtung 7 angeordnet. In besonders vorteilhafter Weise wird dabei die mit Druckmittel beaufschlagbare Kammer 20 von einem Wandelement in Form einer axialen Trennwand 21 gebildet. Diese ist vorzugsweise drehfest mit der Gehäuseglocke 17 verbunden, wobei die Verbindung kraftschlüssig, formschlüssig oder stoffschlüssig erfolgen kann. Im einfachsten Fall erfolgt diese kraftschlüssig durch Verstemmen oder Verkeilen mit der Gehäuseglocke 17, insbesondere dem Innenumfang 22 der Gehäuseglocke 17.
Die mit Druckmittel beaufschlagbaren Kammer 20 der Stelleinrichtung 13 wird vom Kolbenelement 14 und einer Wandung, insbesondere der axialen Trennwand 21 gebildet. Das Kolbenelement 14 ist an der axialen Trennwand 21 und einer mit dieser verbundenen Nabe 30 in axialer Richtung verschiebbar druck- und flüssigkeitsdicht geführt. Im dargestellten Fall erfolgt die Führung hier an einem, einen Innenumfang 29 bildenden Teilbereich der Trennwand 21 und dem drehfest mit dem Wandelement 21 gekoppelten Nabenelement 30 im Bereich des Innenumfanges 141 des Kolbenelementes 14. Das Nabenelement 30 wird daher auch als Kolbennabe bezeichnet. Dieses rotiert mit der Drehzahl des Eingangs E der Kraftübertragungsvorrichtung 7. Das Kolbenelement 14 und die mit Druckmittel beaufschlagbare Kammer 20 rotieren damit ebenfalls mit der Drehzahl der Kraftübertragungsvorrichtung 7, insbesondere dem Eingang E der Kraftübertragungsvorrichtung 7.
Der Lamellenträger des zweiten Kupplungsteils 12A ist drehfest mit der Gehäuseglocke 17 und damit dem Eingang E der Kraftübertragungsvorrichtung 7 verbunden oder wird gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführung von der Gehäuseglocke 17 direkt gebildet. Bei diesem handelt es sich im dargestellten Fall um den Außenlamellenträger. Der erste Kupplungsteil 12E, welcher drehfest mit der ersten Antriebsmaschine 3 verbunden ist, ist hier als Innenlamellenträger ausgebildet. Denkbar ist jedoch die hier nicht dargestellte umgekehrte Ausführung von Außen- und Innenlamellenträger. In entsprechender Weise ist dann die Stelleinrichtung 13 auszugestalten und den reibflächentragenden und/oder reibflächenbildenden Elementen zuzuordnen. Dabei ist ferner zu berücksichtigen, wie die Betätigung der schaltbaren Kupplungseinrichtung 12 erfolgen soll, ob beispielsweise als drucklos geschlossene oder geöffnete Kupplungseinrichtung, druckmittelbetätigbare Kupplungseinrichtung, wobei hier zwischen unterschiedlichen Betätigungsmodi unterschieden werden kann.
Im dargestellten Fall ist eine Federeinheit 31 in Form einer Tellerfeder vorgesehen, welche am Kolbenelement 14 an der von der schaltbaren Kupplungseinrichtung 12 abgewandten Kolbenstirnseite wirksam wird und je nach Ausführung das Kolbenelement 14 in die Öffnen- oder Schließen- Endlage zur Beaufschlagung der reibflächentragenden und/oder reibflächenbildenden Elemente der beiden Kupplungsteile 12E und 12A bewegt und als Verdrehsicherung in Umfangsrichtung wirkt.
In Abhängigkeit der Ansteuerung der schaltbaren Kupplungseinrichtung 12, insbesondere der Druckmittelbetätigung in der mit Druckmittel beaufschlagbaren Kammer 20, kann diese mit den Druckräumen der Kraftübertragungsvorrichtung 7 gekoppelt werden. Die Kraftübertragungsvorrichtung 7 ist im dargestellten Fall in Zweikanalbauweise ausgeführt, kann jedoch auch in Dreikanalbauweise ausgebildet werden. Dies bedeutet, dass diese zumindest zwei Anschlüsse A1 und A2 aufweist und die Betriebsmittelführung in den einzelnen Betriebsweisen derart erfolgt, dass die Betätigung der schaltbaren Kupplungseinrichtung 11 zur Umgehung des Kraftflusses über die hydrodynamische Komponente 10 und die der Kraftfluss über die hydrodynamische Komponente 10 über die Druckverhältnisse an den beiden Anschlüssen A1 und A2 steuerbar sind. Der erste Anschluss A1 ist dazu mit einem von der hydrodynamischen Komponente 10 gebildeten Arbeitsraum verbunden, während der zweite Anschluss A2 mit einem zwischen dem Außenumfang der hydrodynamischen Komponente 10 und der Kopplung des Pumpenrades P mit dem Eingang E der Kraftübertragungsvorrichtung 7 verbundenen Gehäuseglocke 17 gebildeten Zwischenraum 32 verbunden ist. Je nach Betriebsweise der Kraftübertragungsvorrichtung 7 wird die hydrodynamische Komponente 10 dabei entweder zentripetal oder zentrifugal durchströmt. Im ersten Fall erfolgt die Betriebsmittelführung quasi über den zweiten Anschluss A2 zwischen den einzelnen Kupplungsteilen 11A und 11E der schaltbaren Kupplungseinrichtung 11 unter Erzeugung eines entsprechenden Öffnungsdruckes an dieser zum Außenumfang der hydrodynamischen Komponente 10 unter Befüllung dieser und Erzeugung eines Strömungskreislaufes im Arbeitsraum. In der zweiten Betriebsweise der Kraftübertragungsvorrichtung 7 wird die hydrodynamische Komponente zentrifugal durchströmt. Beide Betriebsweisen können sowohl beim Antrieb über die erste Antriebsmaschine 3 als auch die zweite Antriebsmaschine 5 gefahren werden.
In einer weiteren hier nicht dargestellten Ausführung ist es ferner denkbar, die Kraftübertragungsvorrichtung 7 mit einem weiteren dritten Anschluss vorzusehen, wobei in diesem Fall die Betätigung der schaltbaren Kupplungseinrichtung 11 unabhängig von den Druckverhältnissen in der hydrodynamischen Komponente 10, insbesondere im Arbeitsraum und der Umgebung erfolgt.
Die schaltbare Kupplungseinrichtung 12 ist ebenfalls durch zumindest zwei Anschlüsse A3 und A4 charakterisiert, wobei der Anschluss A3 der Beaufschlagung der mit Druckmittel beaufschlagbaren Kammer 20 mit Druckmittel dient, während der weitere Anschluss A4 mit der übrigen von der Gehäuseglocke 17 umschlossenen Kupplungsumgebung in Form des Innenraumes 33 der schaltbaren Kupplungseinrichtung 12 verbunden ist. Die Anbindung in ein gemeinsames Betriebsmittelversorgungs- und/oder Führungssystem erfolgt vorzugsweise durch Anbindung an die einzelnen Druckräume in der Kraftübertragungsvorrichtung 7. Je nach Ausführung sind auch hier verschiedene Möglichkeiten denkbar. Vorzugsweise sind hier die die mit Druckmittel beaufschlagbare Kammer 20 mit dem Anschluss A2 der Kraftübertragungsvorrichtung über Mittel 34 zur strömungstechnischen Kopplung miteinander koppelbar. Im dargestellten Fall ist beispielhaft ein Bypass vorgesehen. Dieser kann mittels einer Blende/Düse entweder direkt durch die Trennwand 21 erzeugt werden oder indirekt über die Nabe 30 durch entsprechende Verbindungsleitungen. Die Funktion der Blende besteht dabei in der Druck- und/oder Durchflussmengenbegrenzung. Diese kann als Durchgangsöffnung, gestuft oder ungestuft ausgeführt sein. Ferner können auch genormte Komponenten eingesetzt, insbesondere eingepresst, eingeschraubt oder anderweitig integriert werden. Sonderlösungen sind mit Kugel- oder Federelementen ausgestattet und die Nutgeometrie kann einer Labyrinthform entsprechen.
Ferner ist der Kupplungsumgebung 33 eine Einrichtung zur Druckbegrenzung, insbesondere Druckbegrenzungsventil DBV oder Rückschlagventil zugeordnet, welche das vollständige Leerlaufen und damit Absinken unterhalb eines bestimmten vordefinierten Mindestdruckes in der Kupplungsumgebung 33 verhindert.
Das Betriebsmittelversorgungs- und/oder Führungssystem umfasst Leitungen und Kanäle zur Führung des Betriebsmittels innerhalb der Kraftübertragungsvorrichtung 7 zwischen den einzelnen Anschlüssen A1 und A2 und umgekehrt sowie zumindest einem Zulauf zu diesem, welchem eine hier nicht dargestellte Fördereinrichtung zugeordnet ist, die die Anschlüsse aus einem Betriebsmittelvorrat versorgt, beispielsweise einem Tank.
Die Gehäuseglocke 17 ist erfindungsgemäß derart ausgeführt, dass diese die einzelnen Baugruppen der Kraftübertragungsvorrichtung 7 und der schaltbaren Kupplungseinrichtung 12 in axialer Richtung in optimaler Weise umschließt, wobei ferner auch die Kopplung mit der zweiten Antriebsmaschine 5, insbesondere dem Rotor 6.1 einer elektrischen Maschine 6 in räumlich besonders platzsparender Weise erfolgt. Dabei ist die Gehäuseglocke 17 derart ausgeführt, dass diese zumindest zwei unterschiedliche Durchmesserbereiche 23 und 24 beschreibt, die durch unterschiedliche Abmessungen in radialer Richtung charakterisiert sind. Dadurch wird gewährleistet, dass die zweite Antriebsmaschine 5 und die schaltbare Kupplungseinrichtung 12 in Form der Motorkupplung in radialer Richtung ineinander, das heißt in einer axialen Ebene angeordnet werden können, und der Rotor 6.1 der elektrischen Maschine in axialer Richtung unmittelbar nebengeordnet zur Kraftübertragungsvorrichtung 7 angeordnet werden kann. Die Kraftübertragungsvorrichtung kann hinsichtlich des Durchmessers variieren und unabhängig von der Ausführung des Durchmessers der Motorkupplung 12 ausgebildet werden.
Gemäß der in der 1 dargestellten Ausführung erfolgt die Kopplung mit der elektrischen Maschine 6 in Form der zweiten Antriebsmaschine 5 vorzugsweise lösbar, wobei sich der Rotor 6.1 der elektrischen Maschine am Stator 6.2 über eine Lagereinrichtung 25 abstützt. In einer weiteren nicht dargestellten Ausführung kann der Rotor direkt am Außenumfang 26 der Gehäuseglocke 17 im ersten, die schaltbare Kupplungseinrichtung 12 umschließenden Bereich 23 gelagert werden. In diesem Fall kann der Bauraumbedarf in axialer Richtung weiter verringert werden, da auf die Lagereinrichtung 25 verzichtet werden kann.
In der in der 1 dargestellten Ausführung erfolgt die Anbindung des Rotorträgers 27 über eine Federeinheit 28, insbesondere eine Blattfeder an der Gehäuseglocke 17, welche den Eingang E der Kraftübertragungsvorrichtung 7 bildet. Gleichzeitig stützt sich der Rotorträger 27 und damit der Rotor 6.1 über die Lagereinrichtung 25 an einer mit dem Stator 6.2 drehfest verbundenen Wandung in radialer Richtung ab, insbesondere direkt an dem Statorgehäuse.
Bezugszeichenliste

1: Kraftübertragungsvorrichtung
2: Hybridsystem
3: erste Antriebsmaschine
4: Verbrennungskraftmaschine
5: zweite Antriebsmaschine
6: elektrische Maschine
6.1: Rotor
6.2: Stator
7: Kraftübertragungsvorrichtung
8: Anfahrelement
9: Getriebeeingangswelle
10: hydrodynamische Komponente
11: schaltbare Kupplungseinrichtung
11E: erster Kupplungsteil
11A: zweiter Kupplungsteil
12: schaltbare Kupplungseinrichtung
12E: erster Kupplungsteil
12A: zweiter Kupplungsteil
13: Stelleinrichtung
14: Kolbenelement
15: Gehäuse
16: Gehäuse
17: Gehäuseglocke
18: Endbereich
19: Endbereich
20: mit Druckmittel beaufschlagbare Kammer
21: axiale Trennwand, Wandelement
22: Innenumfang
23: Bereich
24: Bereich
25: Lagereinheit
26: Außenumfang
27: Rotorträger
28: Federeinheit
29: Innenumfang
30: Nabenelement
31: Federeinheit
32: Zwischenraum
33: Kupplungsumgebung
34: Mittel zur strömungstechnischen Kopplung
P: Pumpenrad
T: Turbinenrad
R: Rotationsachse
L: Leitrad
PS: Pumpenradschale
DBV: Druckbegrenzungsventil

Claims

Kombinierte Kraftübertragungs- und/oder Antriebseinheit (1), umfassend eine Kraftübertragungsvorrichtung (7) mit zumindest einem Eingang (E), einem Ausgang (A), einem zwischen Eingang (E) und Ausgang (A) angeordneten Anfahrelement (8) und einem Gehäusedeckel (15) und eine der Kraftübertragungsvorrichtung (7) vorgeordnete schaltbare Kupplungseinrichtung (12) mit zumindest einem ersten Kupplungsteil (12E), einem zweiten mit dem Eingang (E) der Kraftübertragungsvorrichtung (7) gekoppelten Kupplungsteil (12A) und einem Gehäuse (16), wobei der Gehäusedeckel (15) der Kraftübertragungsvorrichtung (7) und das Gehäuse (16) der schaltbaren Kupplungseinrichtung (12) von einer integralen Gehäuseeinheit in Form einer einteiligen Gehäuseglocke (17) ausgebildet werden, wobei in axialer Richtung zwischen der schaltbaren Kupplungseinrichtung (12) und der Kraftübertragungsvorrichtung (7) zumindest eine axiale Trennwand (21) zur Trennung der einzelnen mit Druck beaufschlagbarer Räume von schaltbarer Kupplungseinrichtung (12) und Kraftübertragungsvorrichtung (7) angeordnet ist, welche mit der Gehäuseglocke (17) drehfest verbunden ist, und die axiale Trennwand (21) kraft- oder formschlüssig mit der Gehäuseglocke (17) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Trennwand (21) mit der Gehäuseglocke (17) verstemmt, verkeilt oder über eine Verzahnung verbunden ist.
Kombinierte Kraftübertragungs- und/oder Antriebseinheit (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäuseglocke (17) als Blechformbauteil ausgebildet ist.
Kombinierte Kraftübertragungs- und/oder Antriebseinheit (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäuseglocke (17) zumindest teilweise als Umformbauteil ausgeführt ist.
Kombinierte Kraftübertragungs- und/oder Antriebseinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäuseglocke (17) in axialer Richtung betrachtet zumindest zwei Bereiche (23, 24) unterschiedlicher radialer Erstreckung umfasst, einen ersten Bereich zur Aufnahme der schaltbaren Kupplungseinrichtung (12) und einen zweiten Bereich zur Aufnahme der Kraftübertragungsvorrichtung (7).
Kombinierte Kraftübertragungs- und/oder Antriebseinheit (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Bereich (23) der Gehäuseglocke (17) einen Träger für eine Antriebsmaschine (5) bildet oder derart ausgeführt ist, dass dieser geeignet ist, mit einer Antriebsmaschine (5) drehfest verbunden zu werden.
Kombinierte Kraftübertragungs- und/oder Antriebseinheit (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsmaschine (5) als elektrische Maschine (6) ausgebildet ist, umfassend einen Rotor (6.1) und einen Stator (6.2), wobei der Rotor (6.1) mit dem Außenumfang (26) des die schaltbare Kupplungseinrichtung (12) umschließenden Bereiches (23) der Gehäuseglocke (17) über eine kraftschlüssige Verbindung verbunden ist.
Kombinierte Kraftübertragungs- und/oder Antriebseinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Trennwand (21) im Bereich ihres Innenumfanges (22) drehfest mit einem Anschlusselementverbunden ist.
Kombinierte Kraftübertragungs- und/oder Antriebseinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die schaltbare Kupplungseinrichtung (12) eine Stelleinrichtung (13) mit zumindest einem zumindest temporär mit Druckmittel beaufschlagbaren Kolbenelement (14) umfasst, welches an einem der beiden Kupplungsteile (12E, 12A) oder der Gehäuseglocke (17) und/oder drehfest mit diesen gekoppelten Anschlusselementen unter Ausbildung einer mit Druckmittel beaufschlagbaren Kammer (20) druck- und flüssigkeitsdicht gegenüber dem übrigen von der Gehäuseglocke (17) umschlossenen und die Kupplungsumgebung (33) beschreibenden Innenraum geführt ist.
Kombinierte Kraftübertragungs- und/oder Antriebseinheit (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Kolbenelement (14) der Stelleinrichtung (13) der schaltbaren Kupplungseinrichtung (12) druckdicht an der axialen Trennwand (21) und/oder einer drehfest mit dieser verbundenen Nabe (30) geführt ist und ein Anschluss (A3) zur mit Druckmittel beaufschlagbaren Kammer (20) durch die Nabe (30) geführt ist.
Kombinierte Kraftübertragungs- und/oder Antriebseinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der von der Gehäuseglocke (17) umschlossene Innenraum der Kraftübertragungsvorrichtung (7) mit der mit Druckmittel beaufschlagbaren Kammer (20) der Stelleinrichtung (13) der schaltbaren Kupplungseinrichtung (12) strömungstechnisch verbindbar ist.
Kombinierte Kraftübertragungs- und/oder Antriebseinheit (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (34) zur strömungstechnischen Verbindung vorgesehen sind, umfassend eine in der axialen Zwischenwand (21) und/oder einem drehfest mit dieser gekoppelten Element angeordneten Verbindung.
Kombinierte Kraftübertragungs- und/oder Antriebseinheit (1) nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (34) zur strömungstechnischen Verbindung einen Bypass umfassen, in welchen eine Blende oder Düse integriert ist.
Kombinierte Kraftübertragungs- und/oder Antriebseinheit (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass im Ablauf aus der Kupplungsumgebung (33) der schaltbaren Kupplungseinrichtung (12) eine Einrichtung zur Druckbegrenzung (DBV) angeordnet ist.
Kombinierte Kraftübertragungs- und/oder Antriebseinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingang (E) der Kraftübertragungsvorrichtung (7) von der Gehäuseglocke (17) gebildet wird.
Kombinierte Kraftübertragungs- und/oder Antriebseinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Anfahrelement (8) der Kraftübertragungsvorrichtung (7) in Form einer hydrodynamischen Komponente (10) mit zumindest einem Pumpenrad (P) und einem Turbinenrad (T) ausgeführt ist, wobei das Pumpenrad (P) eine Pumpenradschale (PS) aufweist, die drehfest mit der Gehäuseglocke (17) verbunden ist.
Kombinierte Kraftübertragungs- und/oder Antriebseinheit (1) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftübertragungsvorrichtung (7) eine schaltbare Kupplungseinrichtung (11) umfasst, die zwischen dem Eingang (E) und dem Ausgang (A) der Kraftübertragungsvorrichtung (7) angeordnet ist und der Überbrückung der hydrodynamischen Komponente (10) dient.
Kombinierte Kraftübertragungs- und/oder Antriebseinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die schaltbare Kupplungseinrichtung (12) und/ oder die schaltbare Kupplungseinrichtung (11) der Kraftübertragungsvorrichtung (7) jeweils einen ersten und einen zweiten Kupplungsteil (12E, 12A, 11E, 11A) umfassen, wobei einer der Kupplungsteile (12A, 11E) drehfest mit dem Eingang (E) der Kraftübertragungsvorrichtung (7) verbunden ist und wenigstens ein Bestandteil dieses Kupplungsteils (12A, 11E) von der Gehäuseglocke (17) gebildet wird.
Kombinierte Kraftübertragungs- und/oder Antriebseinheit (1) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die schaltbare Kupplungseinrichtung (12) und/oder die schaltbare Kupplungseinrichtung (11) der Kraftübertragungsvorrichtung (7) als Lamellenkupplung ausgeführt ist, und der von der Gehäuseglocke (17) gebildete Bestandteil eines Kupplungsteils von einem Lamellenträger gebildet wird.
Antriebsstrang für ein Hybridsystem (2), umfassend eine erste Antriebsmaschine (3) und eine zweite Antriebsmaschine (5), die separat oder gemeinsam über eine, ein Anfahrelement (8) aufweisende Kraftübertragungsvorrichtung (7) mit einem Getriebe verbindbar sind, mit einer zwischen der ersten Antriebsmaschine (3) und der Kraftübertragungsvorrichtung (7) angeordneten schaltbaren Kupplungseinrichtung (12) zur wahlweisen Unterbrechung/Realisierung des Kraftflusses zwischen der ersten Antriebsmaschine (3) und der Kraftübertragungsvorrichtung (7) mit einer druckmittelbetätigbaren Stelleinrichtung (13), dadurch gekennzeichnet, dass die schaltbare Kupplungseinrichtung (12) und die Kraftübertragungsvorrichtung (7) in einer kombinierte Kraftübertragungs- und Antriebseinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 18 angeordnet sind.