DE102011050709A1 - Releasing device for actuating separation clutch in hybrid power train of hybrid vehicle, has gripper element co-acting with plate spring via contact surface to open separation clutch for transmission of forces to plate spring - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ausrückeinrichtung zum Betätigen einer Trennkupplung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem einen Hybridantriebsstrang mit einer Trennkupplung und einer derartigen Ausrückeinrichtung. Außerdem betrifft die Erfindung ein Hybridfahrzeug mit einem derartigen Antriebsstrang. The present invention relates to a disengagement device for actuating a disconnect clutch according to the preamble of
Gattungsgemäße Ausrückeinrichtungen sind Bestandteil nahezu jedes modernen Kraftfahrzeugs und insbesondere moderner Hybridfahrzeuge, bei welchen die Ausrückeinrichtung eine zwischen einer Brennkraftmaschine und einem Elektromotor gelegene Trennkupplung betätigt. Die Ausrückeinrichtung bzw. deren Innenteil ist dabei drehfest an einem Gehäuse festgelegt, wogegen das Außenteil relativ zum Innenteil in Axialrichtung verschieblich gelagert ist. Zwischen dem Außenteil der Ausrückeinrichtung und einer durch diese zu betätigende Tellerfeder der Trennkupplung ist ein Lager angeordnet. Die Tellerfeder rotiert mit einem Rotor des Elektromotors, so dass das Lager eine Drehzahldifferenz zwischen Ausrückeinrichtung und Rotor ausgleicht. Soll dabei die Trennkupplung geöffnet werden, wird üblicherweise das Außenteil in Axialrichtung bewegt und drückt über einen Innenring des Lagers auf dessen Außenring und über eine fest mit dem Außenring verbundene erste Anlagefläche gegen die Tellerfeder, die dann die Anpresskraft an den Reibbelägen der Trennkupplung zurücknimmt. Nachteilig bei derart bekannten Ausrückeinrichtungen ist jedoch, dass die erste Anlagefläche stets an der Tellerfeder anliegt und dadurch mit der Drehzahl des Rotors des Elektromotors mit rotiert, da die Tellerfeder ihrerseits mit dem Rotor verbunden ist. Hierin liegt eine hohe und zugleich unnötige Belastung für ein Lager der Ausrückeinrichtung begründet. Generic disengagement devices are part of almost every modern motor vehicle and in particular modern hybrid vehicles, in which the disengagement device operates a separating clutch located between an internal combustion engine and an electric motor. The release device or its inner part is rotatably fixed to a housing, whereas the outer part is mounted displaceably relative to the inner part in the axial direction. Between the outer part of the disengaging device and a plate spring of the separating clutch to be actuated by this, a bearing is arranged. The diaphragm spring rotates with a rotor of the electric motor, so that the bearing compensates for a speed difference between the disengaging device and the rotor. If the disconnect clutch is to be opened, the outer part is usually moved in the axial direction and presses via an inner ring of the bearing on the outer ring and a fixed contact with the outer ring first contact surface against the plate spring, which then retracts the contact pressure on the friction linings of the separating clutch. A disadvantage of such known disengaging devices, however, is that the first contact surface always bears against the plate spring and thereby rotates with the rotational speed of the rotor of the electric motor, since the plate spring is in turn connected to the rotor. This is a high and at the same time unnecessary burden for a bearing of the release device justified.
Aus der
Aus der
Aus der
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für eine Ausrückeinrichtung der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch eine geringere Belastung eines Lagers der Ausrückeinrichtung während des Betriebs auszeichnet. The present invention is concerned with the problem of providing for a release device of the generic type an improved or at least one alternative embodiment, which is characterized in particular by a lower load on a bearing of the release device during operation.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. This problem is solved according to the invention by the subject matters of the independent claims. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.
Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, bei einer an sich bekannten Ausrückeinrichtung zum Betätigen einer Trennkupplung mit einem Außenteil und einem Innenteil, ein mit einer Tellerfeder der Trennkupplung zusammenwirkenden Greifelement vorzusehen, das sowohl die Übertragung von Zugkräften als auch die Übertragung von Druckkräften auf die Tellerfeder erlaubt und das derart ausgebildet ist, dass das Greifelement von der Tellerfeder drehentkoppelbar ist. Das Außenteil der Ausrückeinrichtung ist dabei in Axialrichtung gegenüber dem Innenteil der Ausrückeinrichtung verstellbar, wobei drehfest am Außenteil ein Innenring eines Lagers angeordnet ist, das insbesondere als Kugellager ausgebildet ist. Ein Außenring des Lagers ist dabei mit dem Greifelement fest verbunden. Durch die Möglichkeit, das Greifelement hinsichtlich einer Drehung von der Tellerfeder zu entkoppeln, wird das Lager deutlich weniger beansprucht, da insbesondere bei nicht aktivierter Ausrückeinrichtung das Greifelement nicht mit der Tellerfeder und über diese bspw. mit einem Rotor eines Elektromotors mitrotiert. Die erfindungsgemäße Lösung besteht somit darin, das Greifelement der Ausrückeinrichtung nicht immer drehfest mit der Tellerfeder zu verbinden, wie dies bei bisherigen Ausrückeinrichtungen der Fall war. Mit der erfindungsgemäßen Lösung reduziert sich insbesondere die Lagerbetriebszeit deutlich, vor allem in denjenigen Bereichen, in denen aufgrund eines Hochdrehzahlkonzepts einer Brennkraftmaschine hohe Drehzahlen von bis zu 9.000 U/min. zu erwarten sind. Zusätzlich ist durch das erfindungsgemäß vorgesehene Greifelement nicht nur die Übertragung einer Druckkraft, sondern vielmehr auch die Übertragung einer Zugkraft auf die Tellerfeder der Trennkupplung möglich, wobei die Tellerfeder diese Kräfte weiterleitet und dadurch die an der Trennkupplung anliegende Anpresskraft zwischen zwei Reibbelägen verstärkt. Mit dieser Verstärkung der Anpresskraft durch die erfindungsgemäße Ausrückeinrichtung muss die Tellerfeder nicht allein die maximale Anpresskraft an der Trennkupplung erzeugen und kann dadurch kleiner dimensioniert werden. Verbunden damit sinken wiederum auch die Betätigungskräfte der Ausrückeinrichtung, sofern diese beim Öffnen der Trennkupplung die Federkraft der Tellerfeder überwinden muss. Mit der erfindungsgemäßen Ausrückeinrichtung ist es somit konstruktiv einfach und vergleichsweise kostengünstig möglich, die Lagerbetriebszeit der Ausrückeinrichtung deutlich zu verringern, Tellerfedern mit flacherer Federkennlinie einzusetzen, die üblicherweise auch leichter sind. Vor allem aber wird die Belastung für das Lager der Ausrückeinrichtung erheblich reduziert. Der wesentliche Erfindungsgedanke besteht somit darin, das Greifelement der Ausrückeinrichtung drehentkoppelbar zur mit bspw. dem Rotor des Elektromotors mitdrehenden Tellerfeder auszubilden, wobei durch die Ausbildung des Greifelements zugleich ein Aufbringen einer Zugkraft auf die Tellerfeder möglich ist und eine Drehmomentübertragungsfähigkeit an der Trennkupplung verstärkt werden kann. The present invention is based on the general idea to provide in a conventional disengagement device for actuating a separating clutch with an outer part and an inner part, a cooperating with a plate spring of the separating clutch gripping member, both the transmission of tensile forces and the transmission of compressive forces on the Disc spring allowed and which is designed such that the gripping element is dreuderkoppelbar of the plate spring. The outer part of the disengagement device is adjustable in the axial direction relative to the inner part of the disengagement device, wherein an inner ring of a bearing is arranged non-rotatably on the outer part, which is designed in particular as a ball bearing. An outer ring of the bearing is firmly connected to the gripping element. Due to the ability to decouple the gripping element with respect to a rotation of the plate spring, the bearing is significantly less stressed, since especially with non-activated disengaging the gripping element not rotates with the plate spring and this example. With a rotor of an electric motor. The solution according to the invention is thus not always to connect the gripping element of the disengagement device in a rotationally fixed manner to the plate spring, as was the case with previous disengagement devices. With the solution according to the invention, in particular the bearing operating time is reduced significantly, especially in those areas where due to a High speed concept of an internal combustion engine high speeds of up to 9,000 rpm. are to be expected. In addition, by the inventively provided gripping element not only the transmission of a compressive force, but also the transmission of a tensile force on the plate spring of the clutch is possible, the plate spring forwards these forces and thereby amplifies the voltage applied to the clutch contact pressure between two friction linings. With this reinforcement of the contact pressure by the disengagement device according to the invention, the diaphragm spring not only has to generate the maximum contact pressure on the separating clutch and can thereby be dimensioned smaller. Connected with this, in turn, the actuating forces of the disengagement device fall, provided that they have to overcome the spring force of the plate spring when opening the separating clutch. With the disengagement device according to the invention, it is thus structurally simple and comparatively inexpensive possible to significantly reduce the bearing operating time of the disengaging device to use disc springs with a flatter spring characteristic, which are usually also lighter. Above all, however, the load on the bearing of the release device is considerably reduced. The essential idea of the invention thus consists of the gripping element of the disengaging dredrekoppelbar with eg. The rotor of the electric motor co-rotating plate spring formed by the formation of the gripping element at the same time applying a tensile force on the plate spring is possible and a torque transmission capability can be enhanced at the disconnect clutch.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung weist das Greifelement eine nach außen offene Ringnut auf, in welche die Tellerfeder eingreift und wobei die erste Anlagefläche zwischen Nut-Schenkeln und gleichzeitig einer zweiten Anlagefläche gegenüberliegend angeordnet ist. Die beiden Anlageflächen sind somit durch die sich gegenüberliegenden Innenflächen der Nut-Schenkel gebildet. Dabei weist die erste Anlagefläche einen so großen Abstand von der zweiten Anlagefläche auf, dass die dazwischen angeordnete Tellerfeder weder mit der ersten noch mit der zweiten Anlagefläche in drehmomentenübertragenden Kontakt treten muss. Das Greifelement, welches drehfest mit dem Außenteil der Ausrückeinrichtung verbunden ist, kann somit durch eine einfache Axialverstellung derart verstellt werden, dass es entweder mit seiner ersten Anlagefläche in Druckkontakt mit der Tellerfeder, mit seiner zweiten Anlagefläche in Zugkontakt mit der Tellerfeder oder mit keiner der Anlageflächen überhaupt in Kontakt mit der Tellerfeder tritt. Im ersten beschriebenen Zustand wird im vorliegenden Fall die Trennkupplung geöffnet, bzw. eine Drehmomentübertragung reduziert, wogegen im zweiten Zustand des vorliegenden Falls die Drehmomentübertragungsfähigkeit an der Trennkupplung verstärkt wird. Dieser Wirkzusammenhang zwischen dem Zustand der Ausrückeinrichtung und deren Wirkung auf die Drehmomentübertragungsfähigkeit der Trennkupplung kann selbstverständlich auch die umgekehrte Ausprägung annehmen, so dass im ersten beschriebenen Zustand die Trennkupplung geschlossen bzw. eine Drehmomentübertragungsfähigkeit gesteigert wird, wogegen diese im zweiten beschriebenen Zustand reduziert wird. Im dritten Zustand, in welchem keine der beiden Anlageflächen in Kontakt mit der Tellerfeder tritt, ist die Kupplung geschlossen und dadurch das Greifelement der Ausrückeinrichtung drehentkoppelt von der Tellerfeder. In diesem Fahrzustand wirkt sich die erfindungsgemäße Drehentkopplung besonders lagerfreundlich aus. In an advantageous development of the solution according to the invention, the gripping element has an outwardly open annular groove, in which the plate spring engages and wherein the first contact surface between groove legs and at the same time a second contact surface is arranged opposite. The two contact surfaces are thus formed by the opposing inner surfaces of the groove legs. In this case, the first contact surface has such a large distance from the second contact surface, that the disc spring disposed therebetween does not have to make contact with the first or the second contact surface in torque-transmitting contact. The gripping element, which is non-rotatably connected to the outer part of the disengagement device, can thus be adjusted by a simple axial adjustment such that it either in pressure contact with the plate spring with its first contact surface, with its second contact surface in tension contact with the plate spring or with none of the contact surfaces ever comes into contact with the diaphragm spring. In the first described state, in the present case, the disconnect clutch is opened, or a torque transmission is reduced, whereas in the second state of the present case, the torque transmission capability is increased at the disconnect clutch. This interaction between the state of the disengagement device and its effect on the torque transfer capability of the disconnect clutch can of course also assume the opposite expression, so that in the first described state, the disconnect clutch is closed or a torque transmission capability is increased, whereas it is reduced in the second described state. In the third state, in which neither of the two contact surfaces comes into contact with the plate spring, the clutch is closed and thus the gripping element of the disengaging device is rotationally coupled by the plate spring. In this driving condition, the rotary decoupling according to the invention has a particularly bearing-friendly effect.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist die Ausrückeinrichtung elektromechanisch betätigbar. Eine derartige elektromechanische Betätigung gewährleistet ein präzises Öffnen bzw. Schließen der Trennkupplung, wobei selbstverständlich prinzipiell auch andere Betätigungseinrichtungen zum Betätigen der Ausrückeinrichtung, bspw. hydraulische oder pneumatische, denkbar sind. In a further advantageous embodiment of the solution according to the invention, the disengagement device can be actuated electromechanically. Such an electromechanical actuation ensures a precise opening or closing of the separating clutch, wherein, of course, in principle also other actuating devices for actuating the disengagement, for example. Hydraulic or pneumatic, are conceivable.
Die Erfindung beruht weiter auf dem allgemeinen Gedanken, eine derartige in den vorherigen Absätzen beschriebene Ausrückeinrichtung bei einem Hybridantriebsstrang eines Hybridfahrzeugs mit einer Brennkraftmaschine und einem Elektromotor einzusetzen, wobei zwischen der Brennkraftmaschine und dem Elektromotor die Trennkupplung mit der Ausrückeinrichtung angeordnet ist. Da insbesondere zwischen dem Elektromotor und der Brennkraftmaschine oft hohe Drehzahldifferenzen auftreten, die bisher vom Lager der Ausrückeinrichtung kompensiert werden mussten, kann die erfindungsgemäße Ausrückeinrichtung hier besonders sinnvoll eingesetzt werden, da das Greifelement durch die Drehentkopplung von der Tellerfeder während bspw. des rein elektromotorischen Fahrens nicht mehr mitdreht, so dass das zwischen dem Greifelement und dem Außenteil der Ausrückeinrichtung gelegene Lager, bspw. ein Kugellager, eine deutliche kürzere Betriebszeit und damit eine deutlich längere Lebensdauer aufweist. Ein wesentlicher Vorteil ist auch, dass mit der erfindungsgemäßen Ausrückeinrichtung sowohl Druck- als auch Zugkräfte mit vergleichsweise geringem Bauraumbedarf erzeugt werden können. The invention is further based on the general idea to use such a disengagement device described in the previous paragraphs in a hybrid powertrain of a hybrid vehicle with an internal combustion engine and an electric motor, wherein between the internal combustion engine and the electric motor, the separating clutch is arranged with the disengaging device. Since in particular between the electric motor and the engine often high speed differences occur, which previously had to be compensated by the bearing of the disengaging device, the disengagement device according to the invention can be used particularly useful here, since the gripping element by the rotational decoupling of the diaphragm spring during, for example, the purely electric motor driving not rotates more so that the located between the gripping element and the outer part of the disengagement, for example, a ball bearing, a significantly shorter operating time and thus has a significantly longer life. A significant advantage is also that with the release device according to the invention both compressive and tensile forces can be generated with relatively little space requirement.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen. Other important features and advantages of the invention will become apparent from the dependent claims, from the drawings and from the associated figure description with reference to the drawings.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen. Preferred embodiments of the invention are illustrated in the drawings and will be described in more detail in the following description, wherein like reference numerals refer to the same or similar or functionally identical components.
Dabei zeigen jeweils schematisch, Showing each schematically
Entsprechend der
Das Greifelement
Zwischen dem Anliegen der Tellerfeder
Generell ist das Verwenden der erfindungsgemäßen Ausrückeinrichtung
Aus der vorstehenden Tabelle ist zu erkennen, dass die Drehentkopplung des Außenrings
Um eine Position zu ermitteln, an welcher keine Kraft von dem Greifelement
- 1.
Die Trennkupplung 2 wird betätigt, bspw. von einem geöffneten Zustand in einem geschlossenen Zustand, wobei bei konstanter Verstellgeschwindigkeit eine Leistungsaufnahme, bspw. eine Stromaufnahme, ermittelt wird. Wird keineKraft vom Greifelement 13 auf dieTellerfeder 12 ausgeübt, ist die Leistungsaufnahme minimal. - 2. Bei einer konstanten Leistungsabgabe wird die Verstellgeschwindigkeit ermittelt, wobei in demjenigen Bereich, in dem die Geschwindigkeit ihr Maximum erreicht, keine
Kraft vom Greifelement 13 auf dieTellerfeder 12 übertragen wird und dadurch eine Drehentkopplung vorliegt. - 3. Die Kraft
auf das Greifelement 13 der Ausrückeinrichtung 1 kann direkt, bspw. mittels Dehnungsmessstreifen gemessen werden.
- 1. The separating
clutch 2 is actuated, for example, from an open state in a closed state, wherein at a constant adjustment speed, a power consumption, eg. A current consumption, is determined. Will no force from the grippingelement 13 on theplate spring 12 exercised, the power consumption is minimal. - 2. At a constant power output, the adjustment speed is determined, wherein in the area in which the speed reaches its maximum, no force from the gripping
element 13 on theplate spring 12 is transmitted and thereby there is a rotary decoupling. - 3. The force on the
gripping element 13 therelease device 1 can be measured directly, for example by means of strain gauges.
Bei der erfindungsgemäßen Ausrückeinrichtung
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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