DE102009045562A1

DE102009045562A1 - Kupplungsanordnung und Ankopplungsverfahren für ein Fahrzeug mit einer ersten und einer zweiten Antriebsvorrichtung

Info

Publication number: DE102009045562A1
Application number: DE200910045562
Authority: DE
Inventors: Axel Rohm; Michael Kneuer
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2009-10-12
Filing date: 2009-10-12
Publication date: 2011-04-14

Abstract

Offenbart wird eine Kupplungsanordnung (1) für einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs mit einer ersten Antriebsvorrichtung, insbesondere einem Verbrennungsmotor, und einer zweiten Antriebsvorrichtung, insbesondere einem Elektromotor, wobei mit der Kupplungsanordnung (1) ein Drehmoment wahlweise von der ersten und/oder der zweiten Antriebsvorrichtung an einen Abtrieb, insbesondere an ein Getriebe, übertragbar ist, und die Kupplungsanordnung (1) eine Lamellenkupplung (2, 2') und eine Unterbrecherkupplung (4) aufweist, wobei die Unterbrecherkupplung (4) dazu ausgelegt ist, im eingerückten Zustand das Drehmoment der ersten Antriebsvorrichtung an den Abtrieb zu übertragen und die Lamellenkupplung (2, 2') zum Hochschleppen der ersten Antriebsvorrichtung ausgelegt ist, sowie ein Verfahren zum wahlweisen Ankoppeln einer ersten Antriebsvorrichtung und einer zweiten Antriebsvorrichtung an einen Abtrieb mit einer solchen Kupplungsanordnung (1).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kupplungsanordnung für einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs mit einer ersten Antriebsvorrichtung, insbesondere einem Verbrennungsmotor und einer zweiten Antriebsvorrichtung, insbesondere einem Elektromotor, wobei wahlweise ein Drehmoment von der ersten und/oder der zweiten Antriebsvorrichtung an einen Abtrieb, insbesondere an ein Getriebe übertragbar ist, sowie ein Verfahren zum Ankoppeln einer ersten bzw. einer zweiten Antriebsvorrichtung an einen Abtrieb.
Aus dem Stand der Technik sind Kupplungsanordnungen für Hybridantriebe, also Fahrzeuge mit einer ersten Antriebsvorrichtung und einer zweiten Antriebsvorrichtung bekannt. Grundsätzlich besteht bei Kupplungsanordnungen für Hybridantriebe das Problem, dass der. Verbrennungsmotor, also die erste Antriebsvorrichtung, abgekoppelt wird, wenn mit dem Elektromotor, also der zweiten Antriebsvorrichtung, gefahren wird. Dabei muss beachtet werden, dass das von dem Elektromotor übertragene Drehmoment deutlich geringer ist als das von dem Verbrennungsmotor bereitgestellte Drehmoment, so dass der Elektromotor auch nur für Fahrten bei geringen Geschwindigkeiten ausgelegt ist. Wird mehr Leistung oder eine höhere Geschwindigkeit erforderlich, muss der Verbrennungsmotor zugeschaltet werden. Dieser überträgt jedoch ein deutliches größeres Drehmoment, so dass die Kupplungsanordnung auch für die Übertragung der hohen Drehmomente des Verbrennungsmotors ausgelegt sein muss.
Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Kupplungsanordnungen ist deshalb für die Übertragung des Drehmoments des Verbrennungsmotors eine nasslaufende Lamellenkupplung vorgesehen, die im ausgerückten Zustand ist, wenn nur mit Elektromotor gefahren wird. Kupplungsanordnungen mit nasslaufenden Lamellenkupplungen sind beispielsweise aus der WO 2009/050066 , der DE 10 2008 006 062 oder der FR 2 862 025 bekannt.
Die aus der DE 10 2008 006 062 bekannte Kupplungsanordnung umfasst eine nasslaufende Lamellenkupplung, die eingerückt wird, um eine Drehmomentübertragung zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Getriebe bereitzustellen. Wird eine Drehmomentübertragung des Verbrennungsmotors nicht benötigt, geht die Lamellenkupplung aus ihrem Reibschluss – eingerückter Zustand – in den ausgerückten Zustand über. Dabei bleibt dann die Eingangsseite der Lamellenkupplung, die mit dem Verbrennungsmotor gekoppelt ist stehen, während die Ausgangsseite, die mit dem Elektromotor und dem Getriebe gekoppelt ist, weiterdreht, wobei lediglich ein Drehmoment vom Elektromotor auf das Getriebe übertragen wird.
Nachteilig bei diesem Stand der Technik ist jedoch, dass das bei nasslaufenden Lamellenkupplungen zwischen den Lamellen befindliche Öl bei Stillstand der einen Lamellen und Bewegung der anderen Lamellen zu einem Schleppmoment führt, das im Extremfall, insbesondere bei kalten Temperaturen bis zu ca. 220 Nm erreichen kann. Die entstehenden Schleppmomente wiederum beeinträchtigen den Gesamtwirkungsgrad des Antriebsstrangs.
Auch in der SR 2 862 025 spielen Schleppmomente eine Rolle, da auch bei dieser aus dem Stand der Technik bekannten Kupplungsanordnung im reinen Elektrobetrieb die Eingangsseite der Lamellenkupplung steht, während sich die Ausgangsseite zusammen mit dem Elektromotor dreht.
Um dem Problem der Schleppmomente zu begegnen, wurde deshalb in der WO 2009/050066 vorgeschlagen, eine Unterbrecherkupplung derart in der Kupplungsanordnung anzuordnen, dass nicht nur die Ausgangsseite der nasslaufenden Lamellenkupplung von dem Verbrennungsmotor bei Elektrobetrieb getrennt wird, sondern auch die Eingangsseite der Lamellenkupplung.
Nachteilig an diesem Stand der Technik ist jedoch, dass bei reinem Elektrobetrieb nicht nur die Ausgangsseite der Lamellenkupplung, sondern die gesamte Lamellenkupplung mitgedreht wird, so dass insbesondere der Wirkungsgrad des Elektromotors verschlechtert ist.
Aufgabe vorliegender Erfindung ist es deshalb eine Kupplungsanordnung für einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs mit Hybridantrieb bereitzustellen, der die oben genannten Nachteile verbessert.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Kupplungsanordnung gemäß Patentanspruch 1 sowie eine Verfahren gemäß Patentanspruch 18.
Die Erfindung basiert auf der Idee, eine Kupplungsanordnung bereitzustellen, bei der das Drehmoment des Motors nicht über die Lamellenkupplung, wie im Stand der Technik, übertragen wird, sondern das Drehmoment von Verbrennungsmotor auf Getriebe direkt über eine Formschlusskupplung übertragen wird. Dann kann die Lamellenkupplung nur für das Hochschleppen, also für das Starten des verbrennungsmotors bzw. das Synchronisieren des Verbrennungsmotors mit dem Elektromotor ausgelegt sein. Müssen von der Lamellenkupplung jedoch nur geringe Drehmomente, wie beim Hochschleppen des Verbrennungsmotors auftreten, übertragen werden, kann die Lamellenkupplung mit einer geringeren Anzahl an Reibflächen bzw. einer geringen Größe von Reibflächen ausgeführt sein, als für die Übertragung der hohen Verbrennungsmotordrehmomente nötig wäre.
Dies bedeutet aber auch, dass aufgrund der kleinen Reibflächenanzahl oder der verringerten Reibflächengröße, das Schleppmoment, das aufgrund eines an den Reibflächen vorhandenen Öls entsteht, verringert wird.
Zudem kann, wie ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel zeigt, die Lamellenkupplung, wenn sie nur für das Hochschleppen des Motors ausgelegt sein muss, statt nasslaufend auch als trockenlaufend ausgebildet sein. Bei dieser bevorzugten Ausgestaltung entstehen kaum Schleppmomente, da ein die Schleppmomente erzeugendes, zwischen den Lamellen verbleibendes Öl, nicht vorhanden ist.
Vorteilhafterweise ist die Lamellenkupplung mit ihrem Ausgangsbereich unentkoppelbar mit der zweiten Antriebsvorrichtung, dem Elektromotor verbunden, während ihr Eingangsbereich mit der ersten Antriebsvorrichtung, dem Verbrennungsmotor verbunden ist. Dadurch kann, wenn die Lamellenkupplung geschlossen wird, der Verbrennungsmotor von dem Elektromotor hochgeschleppt werden, so dass unter anderem ein Starten des Verbrennungsmotors erfolgen kann.
In einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist die Unterbrecherkupplung mit dem Eingangsbereich der Lamellenkupplung koppelbar und vorteilhafterweise unentkoppelbar mit dem Abtrieb ausgeführt. Dies hat den Vorteil, dass die Unterbrecherkupplung im eingerückten Zustand direkt das Drehmoment von dem Verbrennungsmotor auf den Abtrieb übertragen kann, ohne dass dadurch die Lamellenkupplung belastet wird.
Besonders vorteilhaft hat sich dabei erwiesen, wenn die Unterbrecherkupplung als Formschlusskupplung, insbesondere als Klauenkupplung ausgebildet ist. Aufgrund des Formschlusses kann das Drehmoment des Verbrennungsmotors direkt auf den Abtrieb übergeleitet werden. Vorteilhaferweise weist die Unterbrecherkupplung zudem eine Synchronisiereinheit auf, die sicherstellt, dass ein Formschluss erst eintritt, wenn eine Synchronisierung zwischen dem Drehmoment des Elektromotors und dem Drehmoment des Verbrennungsmotors erreicht ist.
Des Weiteren weist die Kupplungsanordnung vorteilhafterweise mindestens eine Einrückeinrichtung, insbesondere ein Einrückfeder, und mindestens eine Ausrückeinrichtungen, insbesondere eine Ausrückfeder, zum Ein- bzw. Ausrücken der Unterbrecherkupplung und/oder der Lamellenkupplung auf. Dabei stellen vorteilhafterweise die Einrück- oder Ausrückeinrichtungen zudem eine Vorspannung der Unterbrecherkupplung und/oder der Lamellenkupplung in Ausrückrichtung bereit.
Wie ein weiteres Ausführungsbeispiel zeigt, kann weiterhin eine Betätigungsvorrichtung, insbesondere ein mit Druck beaufschlagbarer Betätigungskolben vorhanden sein, der sowohl Lamellenkupplung als auch Unterbrecherkupplung betätigt. Dazu versetzt die Betätigungseinrichtung beim Betätigen von Lamellenkupplung bzw. Unterbrecherkupplung vorteilhafterweise sowohl die Einrückeinrichtung als auch die Ausrückeinrichtung in ihren vorgespannten Zustand.
Des Weiteren ist vorteilhaft, wenn die auf die Lamellenkupplung und die Unterbrecherkupplung einwirkende Vorspannung der Einrückeinrichtung und der Ausrückeinrichtung derart aufeinander abgestimmt ist, dass bei Betätigung der Betätigungsvorrichtung zunächst die Lamellenkupplung in Reibeingriff geht, so dass eine Drehzahlsynchronisierung zwischen erster und zweiter Antriebsvorrichtung erfolgt bzw. die erste Antriebsvorrichtung hochgeschleppt wird, und bei Erreichen der Drehzahlsynchronisierung zwischen erster und zweiter Antriebsvorrichtung die Unterbrecherkupplung einrückt, so dass das Drehmoment des Verbrennungsmotors direkt über die Unterbrecherkupplung auf das Getriebe geleitet wird.
Zur Betätigung der Betätigungsvorrichtung kann vorteilhafterweise ein Druckfluidraum vorgesehen sein, der ein Druckfluid, insbesondere ein Öl aufnehmen kann und die Betätigungsvorrichtung mit Druck beaufschlägt.
In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Lamellenkupplung nasslaufend ausgebildet. Dabei kann vorteilhafterweise das Druckfluid gleichzeitig als Kühlfluid für die Lamellenkupplung verwendet werden, wobei insbesondere die Betätigungsvorrichtung eine Öffnung aufweisen kann, durch die das Druckfluid aus dem Druckfluidraum in Richtung der Lamellenkupplung leitbar ist.
Da bei nasslaufender Lamellenkupplung auch bei geringen Reibflächen und kleiner Ausführung der Lamellenkupplung ein Schleppmoment aufgrund des Druckfluids an den Reibflächen entsteht, kann mindestens eine Lamelle der Lamellenkupplung eine vorteilhafterweise schleppmomentoptimierte Nutung aufweisen. Eine derartige Nutung fördert den Austrag des Öls von den Reibflächen, wenn die Lamellenkupplung nicht in Eingriff ist, so dass die Schleppmomente verringert werden.
Des Weiteren ist ein Verfahren vorteilhaft zum wahlweisen Ankoppeln einer ersten Antriebsvorrichtung, insbesondere eines Verbrennungsmotors, und einer zweiten Antriebsvorrichtung, insbesondere eines Elektromotors, an einen abtrieb, insbesondere an ein Getriebe, wobei die Lamellenkupplung zum Hochschleppen des Motors ausgelegt ist, während die Unterbrecherkupplung dazu ausgelegt ist, ein Drehmoment des Verbrennungsmotors an das Getriebe zu übertragen. Dabei werden vorteilhafterweise die Lamellenkupplung und die Unterbrecherkupplung im eingerückten Zustand mittels einer Einrückeinrichtung und einer Ausrückeinrichtung vorgespannt, wobei die Vorspannung derart aufeinander abgestimmt ist, dass erst die Lamellenkupplung in Reibeingriff geht, so dass eine Drehzahlsynchronisation zwischen erster und zweiter Antriebsvorrichtung erfolgt, und bei Erreichen der Drehzahlsynchronisierung zwischen erster und zweiter Antriebsvorrichtung, die Unterbrecherkupplung einrückt, so dass eine Drehmomentübertragung zwischen erster Antriebsvorrichtung und Abtrieb über die Unterbrecherkupplung gegeben ist.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Ansprüche, der Beschreibung und der Figuren.
Im Folgenden soll das Prinzip der Erfindung anhand von in den Figuren dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Die in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind rein exemplarischer Natur und sollen nicht den Rahmen der Erfindung festlegen, der durch die anhängigen Ansprüche definiert wird.
Es zeigen:
1: eine schematische Ansicht eines ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Kupplungsanordnung;
2: eine schematische Ansicht eines zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Kupplungsanordnung; und
3: eine schematische Ansicht eines dritten bevorzugten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Kupplungsanordnung.
Im Folgenden werden gleiche oder gleichwirkende Bauelemente mit identischen Bezugszeichen gekennzeichnet.
Beispielhaft werden im folgenden als erste Antriebsvorrichtung ein Verbrennungsmotor und als zweite Antriebsvorrichtung ein Elektromotor besprochen, wobei beide in den Figuren nicht dargestellt sind.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Kupplungsanordnung 1, die nasslaufend ausgebildet ist, wobei der gesamte Innenraum mit Öl gefüllt ist.
Wie 1 zu entnehmen ist, weist die Kupplungsanordnung eine nasslaufende Lamellenkupplung 2 und eine Unterbrecherkupplung 4 auf. Dabei ist die Unterbrecherkupplung 4 als Klauenkupplung mit einer Klaue 6 und einer Synchronisiereinheit 8 ausgebildet.
Wie zudem 1 zu entnehmen ist, ist die Unterbrecherkupplung 4 unentkoppelbar mit einer Abtriebswelle 10 gekoppelt. Eine derartige Verbindung kann beispielsweise durch Schweißen hergestellt sein.
Die Lamellenkupplung 2 weist einen Eingangsbereich in Form eines Innenlamellenträgers 12 und einen Ausgangsbereich in Form eines Außenlamellenträgers 14 auf. Der Außenlamellenträger 14 ist, wie aus dem Stand der Technik bekannt, drehfest mit einem Elektromotor (nicht dargestellt) verbunden. Zudem weist der Außenlamellenträger 14 einen Verbindungsträger 15 auf, der den Außenlamellenträger 14 unentkoppelbar mit der Abtriebswelle 10 verbindet.
Da die nasslaufende Lamellenkupplung 2 nur dazu ausgelegt ist, einen Verbrennungsmotor (nicht dargestellt) auf synchrone Drehzahl mit dem Elektromotor (nicht dargestellt) zu bringen bzw. den Verbrennungsmotor hochzuschleppen, ist es ausreichend, wenn die Lamellenkupplung 2 lediglich zwei Reibflächen 16, 18 aufweist. Diese Reibflächen werden durch eine Innenlamelle 20, die an dem Innenlamellenträger 12 befestigt ist, und die Innenlamelle 20 umgebende Außenlammellen 22, 24, die an dem Außenlamellenträger 14 befestigt sind, bereitgestellt. Dabei kann die Innenlamelle 20 zudem Beläge 26, 28 aufweisen, die vorteilhafterweise eine Nutung für den Ablauf eines an den Reibflächen 16, 18 vorhandenen Öls aufweisen.
Der Innenlamellenträger 12 ist drehfest mit einer Antriebswelle 30 verbunden, wodurch der Innenlamellenträger 12 unentkoppelbar mit dem Verbrennungsmotor in Verbindung steht. Da die Kupplung nasslaufend ausgebildet ist, ist zudem ein Kupplungsdeckel 32 vorgesehen, der die Kupplung verbrennungsmotorseitig abschließt, so dass eine Trennung zwischen verbrennundmotorseitigem Trockenraum und nassem Kupplungsraum entsteht.
Um die Lamellenkupplung in Eingriff zu bringen und dadurch beispielsweise ein Hochschleppen des Verbrennungsmotors zu ermöglichen, ist eine Betätigungsvorrichtung 34 vorgesehen. Die Betätigungsvorrichtung 34 wird über ein in einen Druckfluidraum 36 einleitbares Druckfluid mit Druck beaufschlagt, so dass die Betätigungsvorrichtung 34 in Richtung Verbrennungsmotor versetzt wird.
Durch diesen räumlichen Versatz wird ein Reibschluss zwischen den Außenlamellen 22, 24 und der Innenlamelle 20 bereitgestellt. Gleichzeitig bewirkt das Zustellen der Betätigungsvorrichtung 34 in Richtung Verbrennungsmotor, dass die Unterbrecherkupplung 4 über eine Einrückfeder 38 entgegen der Federkraft einer Ausrückfeder 40 ebenfalls verbrennungsmotorseitig versetzt wird. Der verbrennungsmotorseitige Versatz von Betätigungsvorrichtung 34 und Unterbrecherkupplung 4 ist in den Figuren durch Pfeile gekennzeichnet.
Das Zustellen der Betätigungsvorrichtung 34 bewirkt auch ein Vorspannen der Federn 38 und 40, so dass im eingerückten Zustand sowohl Einrückfeder 38 als auch Ausrückfeder 40 in Richtung des ausgerückten Zustands vorgespannt sind.
Vorteilhafterweise ist die Einrückfeder 38 – V-förmig ausgebildet, so dass die Einrückfeder 38, sowohl ein Einrücken der Unterbrecherkupplung 4 als auch ein Rückstellen der Betätigungsvorrichtung 34 ermöglicht bzw. unterstützt.
Die Synchronisiereinheit 8 der Klauenkupplung 4 dient dazu, dass ein formschlüssiges Eingreifen zwischen Klauenkupplung 4 und Innenlamellenträger 12, also dem Eingangsbereich der Lamellenkupplung 2, erst dann erfolgt, wenn Elektromotor und Verbrennungsmotor eine synchrone Drehzahl aufweisen.
Um den Verbrennungsmotor wieder abzukoppeln, wird Druckfluid aus dem Druckraum 36 entnommen. Aufgrund der Vorspannung der Federn 38 wird die Betätigungsvorrichtung 34 in Richtung Getriebe (nicht dargestellt) versetzt, so dass zum einen der Reibschluss der Lamellenkupplung 2 verringert wird, und die Lamellenkupplung 2 in den ausgerückten Zustand übergeht.
Da bei einem formschlüssigen Eingreifen jedoch unter Last ein Lösen der Unterbrecherkupplung 4 nicht möglich ist, bedeutet der getriebeseitige Versatz des Betätigungselements 34 gleichzeitig, dass die Vorspannung der Feder 40 erhöht wird. Um die Unterbrecherkupplung letztendlich aus ihrem Formschluss zu lösen, muss aber der Verbrennungsmotor derart angesteuert werden, dass die Antriebswelle 30 kurzzeitig drehmomentfrei wird d. h. kurzzeitig keine Kraft überträgt, wodurch der Formschluss der Unterbrecherkupplung 4 aufgrund der Federkraft der Ausrückfeder 40 gelöst werden kann.
Auch wenn aufgrund der geringen Reibfläche der Lamellenkupplung 2 eine Kühlung der Lamellenkupplung 2 nicht unbedingt notwendig ist, kann vorgesehen sein, Druckfluid aus dem Druckfluidraum 36 über Öffnungen 42, 44 in der Betätigungsvorrichtung 34 in Richtung der Lamellenkupplung 2 zu leiten. Die Versorgung des Druckfluidraums 36 selbst mit Druckfluid kann beispielsweise über eine hier nur schematisch dargestellte Drehzuführung 46 ermöglicht werden.
Statt einer nasslaufenden Kupplungsanordnung, wie in 1 dargestellt, kann auch eine trockenlaufende Lamellenkupplung 2' verwendet werden. Dieses Ausführungsbeispiel ist in 2 schematisch dargestellt.
Da allgemein die Lamellenkupplung lediglich zum Hochschleppen des Motors ausgelegt sein muss, kann statt der für hohe Drehmomente geeigneten, nasslaufenden Lamellenkupplung 2 auch eine trockenlaufende Lamellenkupplung 2' verwendet werden. Der prinzipielle Aufbau und der Kupplungsvorgang selbst sind analog zu dem in 1 beschriebenen Ausführungsbeispiel. Unterschiedlich ist lediglich, dass das Druckfluid nicht in den gesamten Kupplungsraum, sondern lediglich in den Druckfluidraum 36 strömt. Deshalb kann auf einen motorseitigen Kupplungsdeckel 32, der den Nassraum von einem Trockenraum trennt, verzichtet werden.
Im Unterschied zur 1 ist in 2 zudem angedeutet, dass der Innenlamellenträger 12 über einen Torsionsschwingungsdämpfer 48 mit dem hier ebenfalls nicht dargestellten Verbrennungsmotor verbunden ist. Dabei ist jedoch ebenfalls die Verbindung zwischen Innenlamellenträger und Verbrennungsmotor unentkoppelbar. Ebenfalls erfolgt auch bei der in 2 dargestellten Kupplungsanordnung 1 eine Übertragung des Verbrennungsmotordrehmoments auf das Getriebe bzw. die Abtriebswelle 10 über Formschlusseingriff zwischen dem Innenlamellenträger 12 und der Unterbrecherkupplung 4.
3 zeigt ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kupplungsanordnung, wobei wiederum eine trockenlaufende Lamellenkupplung 2 zum Einsatz kommt. Im Unterschied zu dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist jedoch bei dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel die Druckfluidzuführung zu Druckraum 36 über eine innen, in der Abtriebswelle 10 angeordnete Druckfluidführung 50 vorgesehen. Dabei fließt Druckfluid über eine im Getriebe (nicht dargestellt) angeordnete Drehzuführung in die Abtriebswelle 10 und wird über Zuführöffnungen 52 in den Druckraum 36 eingeleitet. Ebenfalls nur schematisch angedeutet ist eine Getriebewand 52, die den trockenen Kupplungsraum von einem nassen Getrieberaum trennt.
Da erfindungsgemäß die Lamellenkupplung nur für Drehmomente ausgelegt ist, die für das Hochschleppen des Verbrennungsmotors erforderlich sind, und das Drehmoment des Verbrennungsmotors über die Unterbrecherkupplung übertragen wird, kann die Lamellenkupplung kleiner gebaut werden. Zudem kann statt der schleppmomentbereitstellenden, nasslaufenden Lamellenkupplung auch eine trockenlaufende Lamellenkupplung eingesetzt werden. Wird dennoch eine nasslaufende Lamellenkupplung verwendet, kann über die reduzierte Größe bzw. Anzahl der Reibflächen das Schleppmoment verringert werden, so dass ein verbesserter Wirkungsgrad erreicht werden kann.
Bezugszeichenliste

1: Kupplungsanordnung
2: Lamellenkupplung
4: Unterbrecherkupplung
6: Klaue
8: Synchronisiereinheit
10: Getriebeeingangswelle
12: Innenlamellenträger
14: Außenlamellenträger
16, 18: Reibflächen
20: Innenlamelle
22, 24: Außenlamellen
26, 28: Belag
30: Antriebwelle
32: Kupplungsdeckel
34: Betätigungsvorrichtung
36: Druckfluidraum
38: Einrückfeder
40: Ausrückfeder
42, 44: Öffnungen
46: Drehzuführung
48: Torsionsschwingungsdämpfer
50: Druckfluidleitung
52: Öffnung
54: Getriebedeckel
56: Trockenraum
58: Nassraum

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2009/050066 [0003, 0007]
DE 102008006062 [0003, 0004]
FR 2862025 [0003]
SR 2862025 [0006]

Claims

Kupplungsanordnung (1) für einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs mit einer ersten Antriebsvorrichtung, insbesondere einem Verbrennungsmotor, und einer zweiten Antriebsvorrichtung, insbesondere einem Elektromotor, wobei mit der Kupplungsanordnung (1) ein Drehmoment wahlweise von der ersten und/oder der zweiten Antriebsvorrichtung an einen Abtrieb, insbesondere an ein Getriebe, übertragbar ist, und die Kupplungsanordnung (1) eine Lamellenkupplung (2; 2') und eine Unterbrecherkupplung (4) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterbrecherkupplung (4) dazu ausgelegt ist, im eingerückten Zustand das Drehmoment der ersten Antriebsvorrichtung an den Abtrieb zu übertragen, und die Lamellenkupplung (2; 2') zum Hochschleppen der ersten Antriebsvorrichtung ausgelegt ist.
Kupplungsanordnung (1) nach Anspruch 1, wobei die Lamellenkupplung (2; 2') einen mit der zweiten Antriebsvorrichtung unentkoppelbar verbundenen Ausgangsbereich (14) aufweist, und einen mit der ersten Antriebsvorrichtung unentkoppelbar verbundenen Eingangsbereich (12) aufweist.
Kupplungsanordnung (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Unterbrecherkupplung (4) mit dem Eingangsbereich (12) der Lamellenkupplung (2; 2') koppelbar ist und vorteilhafterweise unentkoppelbar mit dem Abtrieb in Verbindung steht.
Kupplungsanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lamellenkupplung (2; 2') eine geringe Anzahl von Reibflächen (16, 18), vorteilhafterweise zwei Reibflächen (16, 18), und/oder eine geringe Größe von Reibflächen (16, 18) aufweist.
Kupplungsanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Unterbrecherkupplung (4) als Formschlusskupplung, insbesondere als Klauenkupplung, ausgebildet ist.
Kupplungsanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Unterbrecherkupplung (4) eine Synchronisiereinheit (8) aufweist.
Kupplungsanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Unterbrecherkupplung (4) im eingerückten Zustand in Richtung des uneingerückten Zustands vorgespannt ist, wobei insbesondere weiterhin mindestens eine Einrückeinrichtung (38) zum Einrücken der Unterbrecherkupplung (4), insbesondere eine Einrückfeder, und/oder mindestens eine Ausrückeinrichtung (40) zum Ausrücken der Unterbrecherkupplung (4), insbesondere eine Ausrückfeder, vorgesehen sind.
Kupplungsanordnung (1) nach Anspruch 7, wobei die Einrückeinrichtung (38) und/oder die Ausrückeinrichtung (40) zudem die Lamellenkupplung (2; 2') in Ausrückrichtung vorspannen.
Kupplungsanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei weiterhin eine Betätigungsvorrichtung, insbesondere ein mit Druck beaufschlagbarer Betätigungskolben, vorhanden ist, die die Lamellenkupplung (2; 2') und die Unterbrecherkupplung (4) betätigt.
Kupplungsanordnung (1) nach Anspruch 8 und 9, wobei die Betätigungseinrichtung (34) die Einrückeinrichtung (38) und/oder die Ausrückeinrichtung (40) in den vorgespannten Zustand versetzt, wobei vorteilhafterweise die Einrückeinrichtung (38) derart, insbesondere V-förmig, ausgebildet ist, dass die Einrückeinrichtung (38) auch die die Betätigungsvorrichtung (34) in Ausrückrichtung vorspannen.
Kupplungsanordnung (1) nach Anspruch 10, wobei die auf die Lamellenkupplung (2; 2') und die Unterbrecherkupplung (4) einwirkende Vorspannung der Einrückeinrichtung (38) und Ausrückeinrichtung (40), so aufeinander abgestimmt dass bei Betätigung der Betätigungsvorrichtung (34) zunächst die Lamellenkupplung (2; 2') in Reibeingriff geht, so dass eine Drehzahlsynchronisation zwischen erster und zweiter Antriebsvorrichtung erfolgt, und bei Erreichen der Drehzahlsynchronisierung zwischen erster und zweiter Antriebsvorrichtung, die Unterbrecherkupplung (4) einrückt, so dass eine Drehmomentübertragung zwischen erster Antriebsvorrichtung und Abtrieb über die Unterbrecherkupplung (4) gegeben ist.
Kupplungsanordnung (1) nach Anspruch 9, 10 oder 11, wobei weiterhin ein Druckfluidraum (36) zur Aufnahme eines Druckfluids, insbesondere eines Öls, vorgesehen ist, der die Betätigungsvorrichtung (34) mit Druck beaufschlägt.
Kupplungsanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lamellenkupplung (2) nasslaufend ausgebildet ist.
Kupplungsanordnung (1) nach Anspruch 11 und 12, wobei das Druckfluid als Kühlfluid für die Lamellenkupplung (2) verwendbar ist, wobei vorteilhafterweise die Betätigungsvorrichtung mindestens eine Öffnung (42; 44) aufweist durch die Druckfluid aus dem Druckfluidraum in Richtung der Lamellenkupplung (2) leitbar ist.
Kupplungsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Lamellenkupplung (2') trockenlaufend ausgebildet ist.
Kupplungsanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lamellenkupplung (2') an ihrem Eingangsbereich (12) Belaglamellen aufweist.
Kupplungsanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lamellenkupplung (2; 2') mindestens eine Lamelle mit einer, vorteilhafterweise schleppmomentoptimierter, Nutung aufweist.
Verfahren zum wahlweise Ankoppeln einer ersten Antriebvorrichtung, insbesondere eines Verbrennungsmotors, und/oder einer zweiten Antriebsvorrichtung, insbesondere eines Elektromotors, eines Fahrzeugs an einen Abtrieb, insbesondere an ein Getriebe, wobei eine Kupplungsanordnung (1) verwendet wird, die eine Lamellenkupplung (2; 2') und eine Unterbrecherkupplung (4) aufweist, wobei die Lamellenkupplung (2; 2') einen mit der ersten Antriebsvorrichtung unentkoppelbar verbundenen Eingangsbereich (12) und einen mit der zweiten Antriebsvorrichtung unentkoppelbar verbundenen Ausgangsbereich (14) aufweist, und die Unterbrecherkupplung (4) dazu ausgelegt ist, im eingerückten Zustand das Drehmoment der ersten Antriebsvorrichtung an den Abtrieb zu übertragen, dadurch gekennzeichnet, dass die auf die Lamellenkupplung (2; 2') und die Unterbrecherkupplung (4) derart betätigt werden, dass erst die Lamellenkupplung (2; 2') in Reibeingriff geht, so dass eine Drehzahlsynchronisation zwischen erster und zweiter Antriebsvorrichtung erfolgt, und bei Erreichen der Drehzahlsynchronisierung zwischen erster und zweiter Antriebsvorrichtung, die Unterbrecherkupplung (4) einrückt, so dass eine Drehmomentübertragung zwischen erster Antriebsvorrichtung und Abtrieb über die Unterbrecherkupplung (4) gegeben ist.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei zum Lösen der Drehmomentübertragung von erster Antriebsvorrichtung auf den Abtrieb, die erste Antriebsvorrichtung derart angesteuert, wird, dass kurzzeitig keine Drehmomentübertragung zwischen erster Antriebsvorrichtung und Abtrieb erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, wobei eine Kupplungsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 17 verwendet wird