DE102015202334A1 - Zweimassenschwungrad mit integriertem Freilauf - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Drehmomentübertragungseinrichtung (1) für einen Antriebsstrang (2) eines Kraftfahrzeuges, mit einer Drehschwingungsdämpfeinheit (3) und einer zumindest zwei miteinander verbindbare Kupplungselemente (4, 5) aufweisenden Trennkupplung (6), wobei ein erstes Kupplungselement (4) mit einem Flanschabschnitt (7) der Drehschwingungsdämpfeinheit (3) dauerhaft drehfest verbunden ist und ein zweites Kupplungselement (5) mittels einer Freilaufeinheit (8) mit dem Flanschabschnitt (7) gekoppelt ist, wobei die Freilaufeinheit (8) zumindest abschnittsweise in einem radialen Aufnahmeraum (9) der Drehschwingungsdämpfeinheit (3) angeordnet ist.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Drehmomentübertragungseinrichtung, die auch als Freilauf-Trennkupplung bezeichnet ist, für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, wie eines Pkws, Lkws, Busses oder landwirtschaftlichen Nutzfahrzeuges, mit einer Drehschwingungsdämpfeinheit und einer zumindest zwei miteinander verbindbare Kupplungselemente aufweisenden Trennkupplung, wobei ein erstes Kupplungselement der Trennkupplung mit einem Flanschabschnitt der Drehschwingungsdämpfeinheit dauerhaft drehfest verbunden ist und ein zweites Kupplungselement der Trennkupplung mittels einer Freilaufeinheit mit dem Flanschabschnitt gekoppelt ist / zusammenwirkt. Insbesondere ist der Einsatz dieser Drehmomentübertragungseinrichtung in einem hybriden Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges vorgesehen.
- Gattungsgemäße Drehmomentübertragungseinrichtungen sind aus dem Stand der Technik bereits bekannt. Die
DE 10 2011 087 334 A1 offenbart in diesem Zusammenhang bspw. ein Hybridmodul für einen Triebstrang eines Fahrzeuges mit Verbrennungsmotor und Getriebe, wobei das Hybridmodul zwischen Verbrennungsmotor und Getriebe wirksam ist und einen elektrischen Antrieb, eine Trennkupplung und einen Freilauf aufweist. Die Trennkupplung und der Freilauf sind parallel zueinander jeweils zur Drehmomentübertragung von Verbrennungsmotor in Richtung Getriebe vorgesehen. Der Freilauf überträgt vom Verbrennungsmotor kommendes Drehmoment in Richtung Getriebe und öffnet bei entgegengesetzt gerichtetem Drehmoment. Ein vom Freilauf übertragener Anteil am vom Verbrennungsmotor erzeugten Drehmoment ist zur Einstellung eines von der Trennkupplung übertragbaren Drehmomentes einstellbar, so dass das Fahrzeug wahlweise durch den Verbrennungsmotor oder den elektrischen Antrieb oder kombiniert gleichzeitig durch beide antreibbar ist. - Somit sind, in anderen Worten ausgedrückt, bereits aus dem Stand der Technik Hybridsysteme bekannt, bei denen die E-Maschine / der Elektromotor hinter dem Verbrennungsmotor und vor dem Getriebe sitzt. Das Trennelement (Trennkupplung), das optional den Verbrennungsmotor an den Triebstrang / Antriebsstrang koppelt, soll einerseits die Zug- und Schubmomente des Verbrennungsmotors übertragen, andererseits das Anschleppen des Verbrennungsmotors beim Motorstart aus dem elektrischen Fahrbetrieb heraus ermöglichen.
- Darüber hinaus sind auch konventionelle Reibkupplungen bekannt, die auf maximale Motormomente ausgelegt sind. Diese Systeme haben dann zumeist einen zusätzlichen Starter für die Verbrennungskraftmaschine / den Verbrennungsmotor.
- Als nachteilig hat es sich hierbei herausgestellt, dass die bekannten Drehmomentübertragungseinrichtungen häufig einen relativ großen axialen und radialen Bauraum benötigen. Insbesondere sind diese Bauräume zumeist noch wesentlich größer als die von konventionellen, mit Zweimassenschwungrädern gekoppelten Reibungskupplungen, die in ausschließlich durch eine Verbrennungskraftmaschine angetriebene Antriebssträngen eingesetzt sind.
- Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diese aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu beheben und eine Drehmomentübertragungseinrichtung für einen hybriden Antriebsstrang zur Verfügung zu stellen, die in axialer Richtung besonders kurzbauend ist.
- Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Freilaufeinheit zumindest abschnittsweise in einem radialen Aufnahmeraum der Drehschwingungsdämpfeinheit angeordnet ist.
- Durch die Anordnung der Freilaufeinheit (auch als Freilauf bezeichnet) in dieser Position, kann deutlich Bauraum eingespart werden. Die Freilaufeinheit ist folglich in der Drehschwingungsdämpfeinheit integriert. Da die axiale Länge der Freilaufeinheit aufgrund der mechanischen Auslegung gewisse Grenzen besitzt und somit mit einem Mindestmaß auszulegen ist, ist dadurch eine besonders geschickte Schachtelung von Drehschwingungsdämpfeinheit und Freilaufeinheit umgesetzt. Somit wird der axiale Bauraum der gesamten Drehmomentübertragungseinrichtung deutlich verkürzt. Folglich ist ein Kupplungssystem in Form der Drehmomentübertragungseinrichtung umgesetzt, das die maximalen Momente des Verbrennungsmotors / der Verbrennungskraftmaschine, etwa ein Otto- oder Dieselmotor, übertragen kann und gleichzeitig möglichst kurz baut (minimaler axialer Platzbedarf). Zwischen Kupplungssystem und Verbrennungskraftmotor ist dabei vorzugsweise die Drehschwingungsdämpfeinheit eingesetzt. Dadurch ist eine Trennkupplung vorhanden, die bei einem Motorstart der Verbrennungskraftmaschine aus dem Fahrbetrieb heraus ermöglicht wird, d.h. der Verbrennungskraftmotor kann über die Trennkupplung / das Trennelement angeschleppt werden. Momentenschwankungen während des Anschleppvorganges werden dadurch vorzugsweise durch die E-Maschine kompensiert. Ein Anfahrvorgang über das Kupplungssystem ist hierbei jedoch nicht vorgesehen.
- Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.
- Das zweite Kupplungselement ist dabei mittels der Freilaufeinheit vorzugsweise derart mit dem Flanschabschnitt gekoppelt, dass das zweite Kupplungselement und der Flanschabschnitt in einer Sperrstellung der Freilaufeinheit drehfest miteinander verbunden sind und in einer Entsperrstellung der Freilaufeinheit unabhängig voneinander drehbar angeordnet sind.
- Ist die Drehschwingungsdämpfeinheit (auch als Dämpfungseinrichtung / Dämpfungseinheit bezeichnet) als ein Zweimassenschwungrad ausgebildet, wird die Einsparung der axialen Baulänge besonders effektiv genutzt, da radial innerhalb des Zweimassenschwungrades üblicherweise ein relativ gewisser Aufnahmeraum vorhanden ist.
- Ist der Flanschabschnitt im Weiteren Teil eines Sekundärschwungrades dieses Zweimassenschwungrades, ist die Drehmomentübertragungseinheit auch aus möglichst wenigen Bauteilen ausgebildet.
- Von Vorteil ist es auch, wenn ein radialer Außenring der Freilaufeinheit drehfest an dem Flanschabschnitt und/oder dem ersten Kupplungselement angebracht / befestigt ist. Alternativ, in einer weiteren Ausführung ist es auch umgesetzt, dass der Außenring und der Flanschabschnitt integral / einteilig, d.h. stoffeinteilig, ausgebildet sind. Dadurch ist auch die Anbindung der Freilaufeinheit besonders direkt umgesetzt.
- In diesem Zusammenhang ist es auch vorteilhaft, wenn ein radialer Innenring der Freilaufeinheit, der vorzugsweise radial innerhalb des Außenrings angeordnet ist, mittels eines sich in axialer Richtung aus der Drehschwingungsdämpfeinheit heraus erstreckenden Wellenabschnittes drehfest mit dem zweiten Kupplungselement verbunden ist. Das zweite Kupplungselement ist somit in axialer Richtung beabstandet / benachbart zu der Drehschwingungsdämpfeinheit angeordnet. Dadurch ist eine besonders direkte Kraftübertragung umgesetzt.
- Auch ist es hierbei vorteilhaft, wenn der Außenring radial, d.h. in radialer Richtung relativ zu dem Innenring über ein Wälzlager (drehbar) gelagert ist. Dadurch ist die Abstützung des Außenrings sicher umgesetzt, wobei gleichzeitig auch der Flanschabschnitt / das Sekundärschwungrad in radialer Richtung gelagert ist.
- Der Wellenabschnitt ist zudem zweckmäßigerweise drehfest mit einer Getriebeeingangswelle eines Getriebes verbunden oder gar als ein integraler, d.h. stoffeinstückiger Bestandteil der Getriebeeingangswelle ausgeführt. Dadurch ist die Drehmomentübertragung besonders direkt umgesetzt.
- Ist das erste Kupplungselement vorteilhafterweise als eine, eine Schwungmasse ausbildende Druckplatte der Trennkupplung ausgebildet, ist die Ausgestaltung der Trennkupplung noch kompakter ausgeführt.
- In diesem Zusammenhang ist es auch zweckmäßig, wenn dann das zweite Kupplungselement als eine Kupplungsscheibe ausgebildet ist, wodurch die Trennkupplung noch kompakter ausgestaltet ist.
- Von Vorteil ist es zudem, wenn sich das erste Kupplungselement in axialer Richtung, zu einer Verbindungsstelle mit dem Flanschabschnitt hin, in die Drehschwingungsdämpfeinheit hinein erstreckt, nämlich vorzugsweise in ein Gehäuse der Drehschwingungsdämpfeinheit hinein erstreckt. Dadurch ist die Trennkupplung in axialer Richtung besonders nah an die Drehschwingungsdämpfeinheit herangerückt.
- Zudem ist es auch vorteilhaft, wenn die Trennkupplung als eine normal eingerückte oder eine normal ausgerückte Kupplung, vorzugsweise in Form einer Reibungskupplung / Reibkupplung, ausgebildet ist. Dadurch ist die Trennkupplung besonders leistungsfähig und langlebig.
- Im Weiteren ist es auch von Vorteil, wenn die Trennkupplung / Reibkupplung beim Start der Verbrennungskraftmaschine geschlossen ist. Die Drehmomentübertragungseinheit ist dabei derart ausgelegt, dass sie durch eine, entweder zwischen der Trennkupplung und dem Getriebe, in dem Getriebe, zwischen dem Getriebe und einer Drehmomentverteilungseinrichtung (vorzugsweise Differential), an einem der Drehmomentverteilungseinrichtung zugewandten Endbereich einer Antriebswelle zwischen dem Differential und einem Antriebsrad des Kraftfahrzeuges oder an einer dem Antriebsrad zugewandten Endbereich der Antriebswelle zwischen der Drehmomentverteilungseinrichtung und dem Antriebsrad des Kraftfahrzeuges, angeordnete Elektromaschine antreibbar ist. Der Freilauf / die Freilaufeinheit dient rein der Übertragung der Zugmomente der Verbrennungskraftmaschine, die Trennkupplung dient der Übertragung der Schubmomente der Verbrennungskraftmaschine und damit auch dem Motorstart über die Elektromaschine. Dadurch ist die Drehmomentübertragungseinrichtung besonders leistungsfähig.
- In anderen Worten ausgedrückt, ist somit eine Drehmomentübertragungseinrichtung in Form einer Freilauftrennkupplung ausgestaltet, die parallel geschaltete Kupplung und Freilauf aufweist, wobei die Kupplung sowohl für „normally open“ (normal ausgerückte) als auch für „normally closed“ (normal eingerückte) Kupplungen ausgebildet ist. Insbesondere die Integration des Freilaufes / der Freilaufeinheit in die Drehschwingungsdämpfeinheit / in das ZMS (Zweimassenschwungrad) ist gerade in Verbindung mit der Art der Einbindung der Freilauftrennkupplung vorteilhaft.
- Das Kupplungssystem besteht somit aus zwei Koppelelementen, die unterschiedliche Aufgaben übernehmen. Das erste Koppelelement ist eine als Reibkupplung vorzugsweise ausgebildete Trennkupplung, die sowohl als „normally open“ (kraftfrei offen), als auch als „normally closed“ (kraftfrei geschlossen) Kupplung ausgeführt werden kann. Diese Reibkupplung dient der Realisierung des Schleppstarts des Motors / der Verbrennungskraftmaschine und zur Übertragung der Schubmomente des Motors (z.B. für den Betrieb als Motorbremse). Diese Momente liegen in der Regel deutlich unterhalb des maximalen Motormoments im Zugbetrieb. Damit kann diese Reibungskupplung / Reibkupplung entsprechend kleiner dimensioniert werden. Die Reibkupplung wird über ein Lager mit einem Aktuator betätigt. Das zweite Koppelelement ist ein Freilauf (Freilaufeinheit). Dieser Freilauf ist so eingesetzt, dass er nur Zugmomente des Verbrennungsmotors übertragen kann. Bei stehendem Verbrennungsmotor wird der Freilauf vom restlichen Antriebsstrang überholt und ist frei. Bei laufendem Verbrennungsmotor kann dieser Zugmomente über den Freilauf an den Antriebsstrang übertragen. Vorteil dieser Lösung ist die platzsparende Bauweise. Die Reibkupplung kann im Vergleich zu anderen Systemen radial kleiner und damit auch radial kompakter ausgeführt werden. D.h. das System kann bei radial limitierten Bauräumen Vorteile bieten. Während die (kleine) Reibkupplung konventionell an die Sekundärseite des ZMS angebunden ist, ist der Freilauf innerhalb des Zweimassenschwungrades angeordnet und ebenfalls an die Sekundärseite des ZMS angebunden. Ein weiterer Vorteil ist das in der Regel geringere Massenträgheitsmoment und damit die beim Schleppstart zu beschleunigende Masse, da der Freilauf auf geringem Durchmesser innerhalb des ZMS angeordnet ist und die Reibkupplung kleiner im Vergleich zu einer Kupplung, die die hohen Zugmomente übertragen muss, ausgeführt werden kann. Weitere Vorteile können sich in der Momentenauflösung und dem einfachen Kupplungsdesign (möglicher Verzicht auf Verschleißnachstellmechanismen und Belagfederungen) ergeben. Darüber hinaus ist noch ein weiterer Vorteil, dass sich in einer niedrigeren Betätigungsenergie der Reibkupplung bei gleichem Reibdurchmesser eine Reibkupplung mit geringeren Momentenanforderungen geringere Betätigungskräfte benötigt.
- Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert, in welchen Figuren auch verschiedene Ausführungsbeispiele beschrieben sind.
- Es zeigen:
-
1 eine Längsschnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Drehmomentübertragungseinrichtung nach einem ersten vorteilhaften Ausführungsbeispiel, wobei besonders gut die Anordnung der Freilaufeinheit innerhalb der Drehschwingungsdämpfeinheit zu erkennen ist, und -
2 eine schematische Darstellung eines Antriebsstranges mit einer solchen Drehmomentübertragungseinrichtung nach1 , wobei die verschiedenen, möglichen Positionen der neben der Verbrennungskraftmaschine zusätzlich eingesetzten Elektromaschine zu erkennen sind. - Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
- In
1 ist besonders anschaulich die erfindungsgemäße Drehmomentübertragungseinrichtung1 zu erkennen, die als ein Modul, d.h. in modularer Bauweise, aus einer Drehschwingungsdämpfeinheit3 und einer Trennkupplung6 aufgebaut ist. Die Drehmomentübertragungseinrichtung1 ist für einen nachfolgend in Verbindung mit2 näher erläuterten Antriebsstrang2 eines Kraftfahrzeuges ausgebildet und im Betrieb auch darin eingesetzt. Die Drehmomentübertragungseinrichtung1 weist somit die Drehschwingungsdämpfeinheit3 und die Trennkupplung6 auf, wobei die Trennkupplung2 miteinander verbindbare Kupplungselemente4 ,5 aufweist, und ein erstes Kupplungselement4 dauerhaft mit einem Flanschabschnitt7 der Drehschwingungsdämpfeinheit3 verbunden ist und ein zweites Kupplungselement5 mittels einer Freilaufeinheit8 mit dem Flanschabschnitt7 gekoppelt ist. - Wie zunächst bei Betrachtung der Trennkupplung
6 zu erkennen ist, ist diese als eine Einscheibenkupplung, nämlich eine Einscheibenreibkupplung ausgebildet. Diese somit auch als Reibkupplung bezeichnete Trennkupplung6 weist neben dem ersten Kupplungselement4 und dem zweiten Kupplungselement5 eine Anpressplatte20 auf, die in axialer Richtung relativ zu den beiden Kupplungselementen4 und5 verschiebbar, nämlich axial verschiebbar, gelagert ist. In Abhängigkeit der axialen Stellung dieser Anpressplatte20 ist die Trennkupplung6 somit entweder in einer eingekuppelten Stellung befindlich, wobei in dieser eingekuppelten Stellung die Anpressplatte20 das zweite Kupplungselement5 reibkraftschlüssig an das erste Kupplungselement4 andrückt und diese beiden Kupplungselemente4 ,5 somit drehfest verbindet (d.h. die Anpressplatte20 drückt die Kupplungsscheibe18 gegen die Gegenplatte / Druckplatte17 . Das Moment wird über Reibkraft von der Gegenplatte17 und der Anpressplatte20 (Die über Blattfedern mit der Gegenplatte17 drehfest verbunden ist) auf die Kupplungsscheibe5 übertragen (oder umgekehrt im Schubbetrieb)), oder in einer ausgekuppelten Stellung angeordnet ist, in der das erste Kupplungselement4 und das zweite Kupplungselement5 voneinander beabstandet sind oder zumindest so angeordnet sind, dass kein Drehmoment zwischen diesen beiden Kupplungselementen4 ,5 übertragen wird. - Zur Verstellung der Anpressplatte
20 zwischen der, der eingekuppelten Stellung zugeordneten, ersten axialen Stellung und der, der ausgekuppelten Stellung zugeordneten, zweiten axialen Stellung der Anpressplatte20 ist eine Betätigungseinrichtung21 vorgesehen. Diese Betätigungseinrichtung21 weist neben einem Hebelelement22 , das als Tellerfeder ausgebildet ist und an der Anpressplatte20 anliegt, ein Betätigungslager23 auf. Das Betätigungslager23 ist weiter mit einem, hier der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellten Betätigungssystem in axialer Richtung bewegungsgekoppelt. Das Betätigungslager23 ist in dieser Ausführung ein Einrücklager, da die Trennkupplung6 eine normal ausgerückte Kupplung ist. In einer weiteren Ausführung ist die Trennkupplung6 eine normal eingerückte Kupplung und das Betätigungslager ein Ausrücklager. Durch axiale Bewegung des Betätigungslagers23 wird das Hebelelement22 mit einem an der Anpressplatte20 anliegenden Bereich verschoben, wodurch die Anpressplatte20 zwischen ihren beiden (ersten und zweiten) axialen Stellungen verschoben wird. - Weiterhin ist zu erkennen, dass das zweite Kupplungselement
5 als Kupplungsscheibe18 ausgebildet ist. Diese Kupplungsscheibe18 weist an einem radial äußeren Bereich einen Reibbelag24 auf, der zumindest in der eingekuppelten Stellung reibkraftschlüssig an den Gegenflächen des ersten Kupplungselementes4 und der Anpressplatte20 in axialer Richtung anliegt. Dieser Reibbelag24 ist an einer radialen Innenseite an einem Verbindungsabschnitt25 drehfest befestigt, welcher Verbindungsabschnitt25 wiederum mittels einer Kerbverzahnung / Axialverzahnung mit einem Wellenabschnitt15 drehfest verbunden, jedoch axial gegenüber dem Wellenabschnitt15 verschiebbar gelagert ist. Das zweite Kupplungselement5 ist somit über eine Kerbverzahnung26 mit dem Wellenabschnitt15 drehfest verbunden. - Das erste Kupplungselement
4 ist weiterhin als eine Druckplatte (auch als Gegendruckplatte bezeichnet)17 der Trennkupplung6 ausgebildet, die wie bereits erwähnt von einer ersten axialen Richtung, die der Anpressplatte20 abgewandt ist, an den Reibbelag24 des zweiten Kupplungselementes5 anlegbar ist. Die Druckplatte17 / das erste Kupplungselement4 ist dabei derart massiv ausgebildet, dass es eine Schwungmasse ausbildet. - Die Drehschwingungsdämpfeinheit
3 ist in axialer Richtung an die Trennkupplung6 anschließend angeordnet. Die Drehschwingungsdämpfeinheit3 ist im Betrieb im Kraftfluss betrachtet zwischen einer Verbrennungskraftmaschine33 (auch als Verbrennungsmotor bezeichnet), wie ein Diesel- oder Ottomotor, und der Trennkupplung6 angeordnet. - Die Drehschwingungsdämpfeinheit
3 ist als ein Zweimassenschwungrad10 ausgebildet. Neben einem ersten Schwungrad, das als Sekundärschwungrad11 des Zweimassenschwungrades10 bezeichnet ist und den Flanschabschnitt7 ausbildet, weist die Drehschwingungsdämpfeinheit3 ein zweites Schwungrad, das als Primärschwungrad12 bezeichnet ist, auf. Das Primärschwungrad12 ist relativ zu dem Sekundärschwungrad11 in Drehrichtung federvorgespannt / federelastisch vorgespannt. - Das Primärschwungrad
12 ist ausgestaltet, drehfest mit einer Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine33 im Betriebszustand verbunden zu sein. An einem radial äußeren Bereich des Primärschwungrades12 geht ein scheibenförmiger Grundabschnitt27 des Primärschwungrades12 in einen, sich im Wesentlichen in axialer Richtung erstreckenden Außenwandbereich28 über. Dieser Außenwandbereich28 erstreckt sich in axialer Richtung über den Flanschabschnitt7 in Richtung der Trennkupplung6 hinweg, sodass das Primärschwungrad12 gleichzeitig ein Gehäuse29 der Drehschwingungsdämpfeinheit3 ausbildet. Zum Abschluss des Gehäuses29 ist an dem Außenwandbereich28 ein sich von dem Außenwandbereich28 aus um einen gewissen Abstand radial nach innen erstreckender Deckel30 mit dem Primärschwungrad12 verbunden. Auch der Deckel30 bildet gesamtheitlich mit dem Primärschwungrad12 eine Seite des Gehäuses29 aus. - Das Sekundärschwungrad
12 und der an diesem ausgebildete Flanschabschnitt7 sind radial innerhalb dieses Gehäuses29 positioniert. Der Flanschabschnitt7 ist gar im Wesentlichen axial mittig in dem Gehäuse29 positioniert. Der Flanschabschnitt7 ist weiterhin im Wesentlichen plattenförmig ausgebildet und relativ zum Primärschwungrad12 verdrehbar gelagert. Radial innerhalb des Flanschabschnittes7 ist der Aufnahmeraum9 vorgesehen, wobei dieser Aufnahmeraum9 auf einer der Trennkupplung6 zugewandten Seite des Primärschwungrades12 angeordnet ist. Der Aufnahmeraum9 dient zur Aufnahme der Freilaufeinheit8 , die auch als Freilauf schlicht bezeichnet ist. - Die Freilaufeinheit
8 ist als ein typischer Freilauf ausgebildet und weist einen Außenring13 sowie einen Innenring14 auf, die relativ zueinander mittels dem Wälzlager16 , das als Kugellager ausgebildet ist, verdrehbar zueinander in radialer Richtung gelagert sind. Der Außenring13 ist unmittelbar an dem Flanschabschnitt7 befestigt. Der Innenring14 ist über eine Steckverzahnung32 mit dem Wellenabschnitt15 drehfest verbunden. Radial zwischen dem Außenring13 und dem Innenring14 der Freilaufeinheit8 sind mehrere entlang des Umfangs (d.h. entlang einer gedachten, sich kreisförmig um die Drehachse herum verlaufende Umfangslinie) verteilt angeordnete, hier der Übersichtlichkeit halber nicht weiter dargestellte Sperrelemente eingesetzt. Diese Sperrelemente wirken so, dass bei Drehung des Außenrings13 relativ zu dem Innenring14 in einer ersten Relativdrehrichtung die Freilaufeinheit in einer Sperrstellung geschalten ist, so dass in dieser ersten Relativdrehrichtung der Außenring13 drehfest mit dem Innenring14 verbunden ist. In einer dieser ersten Relativdrehrichtung, entgegengesetzten zweiten Relativdrehrichtung, wirken die Sperrelemente in einer Entsperrstellung der Freilaufeinheit8 derart, dass Innenring14 und Außenring13 nicht mehr drehfest miteinander verbunden sind, sondern frei relativ zueinander, d.h. unabhängig zueinander, verdrehbar sind. - Die Sperrstellung ist vorzugsweise dann geschalten, wenn die Verbrennungskraftmaschine
33 schneller als eine Elektromaschine31 , die nachfolgend in Verbindung mit2 beschrieben ist, sodass die Verbrennungskraftmaschine33 den Wellenabschnitt15 antreibt. Folglich ist der Flanschabschnitt7 in der ersten Relativdrehrichtung drehfest mit dem Wellenabschnitt15 verbunden. In der zweiten Relativdrehrichtung wird bei geöffneter Trennkupplung6 kein Drehmoment von der Drehschwingungsdämpfeinheit3 auf den Wellenabschnitt15 übertragen. - Weiterhin ist in
1 zu erkennen, dass zur drehfesten Verbindung des Innenrings14 mit dem Wellenabschnitt15 die Steckverzahnung32 radial zwischen Innenring14 und Wellenabschnitt15 angeordnet ist. In einer weiteren Ausführung ist diese Steckverzahnung32 als Kerbverzahnung / Axialverzahnung ausgestaltet. Der Wellenabschnitt15 ragt wiederum derart weit in axialer Richtung in den Aufnahmeraum9 und radial innerhalb des Gehäuses29 hinein, dass die Steckverzahnung32 ebenfalls radial innerhalb des Gehäuses30 angeordnet ist. Von dieser Steckverzahnung32 aus erstreckt sich der Wellenabschnitt15 in axialer Richtung zum axial außerhalb des Gehäuses29 angeordneten, zweiten Kupplungselement5 hin. - Neben dem Außenring
13 ist auch das erste Kupplungselement4 drehfest mit dem Flanschabschnitt7 verbunden. Flanschabschnitt7 , Außenring13 sowie das erste Kupplungselement4 weisen hierbei jeweils einen im Wesentlichen scheibenförmigen Verbindungsbereich / eine scheibenförmige Verbindungsstelle19 auf, die in axialer Richtung überlappend aneinander anliegen und miteinander fest verbunden sind. Das erste Kupplungselement4 erstreckt sich von seiner Verbindungsstelle19 aus, die an der scheibenförmigen Verbindungsstelle19 des Außenrings13 anliegt, in axialer Richtung zu dem zweiten Kupplungselement5 hin und daher aus dem Gehäuse30 in axialer Richtung hinaus. - In
2 ist dann wiederum in schematischer Darstellung ein erfindungsgemäßer Antriebsstrang2 dargestellt, in dem die erfindungsgemäße Drehmomentübertragungseinrichtung1 eingesetzt ist. Die Drehmomentübertragungseinrichtung1 ist hierbei zwischen der Verbrennungskraftmaschine33 und dem Getriebe34 angeordnet. Der Übersichtlichkeit halber ist die Drehmomentübertragungseinrichtung1 schematisch dargestellt. Zudem sind für ein einfacheres Verständnis das Zweimassenschwungrad10 und die daran, in axialer Richtung zum Getriebe34 hin anschließende Trennkupplung6 und Freilaufeinheit8 beabstandet dargestellt, wobei diese jedoch gemäß dem Ausführungsbeispiel nach1 aufgebaut sind und funktionieren. - Gemäß den verschiedenen, angedeuteten Positionierstellen
35 ist die Elektromaschine31 (auch als Elektromotor bezeichnet) durch die Ausbildung der Drehmomentübertragungseinrichtung1 in unterschiedlichen Positionen anordenbar. Eine erste Positionierstelle35 der Elektromaschine31 ist hier in axialer Richtung zwischen der Trennkupplung6 und dem Getriebe34 gewählt. Es ist jedoch auch möglich, die Elektromaschine31 innerhalb des Getriebes34 , nämlich innerhalb des Getriebegehäuses des Getriebes34 , anzuordnen. Nach einer weiteren Ausführungsform ist es auch möglich, die Elektromaschine31 zwischen dem Getriebe34 und einem Differential38 anzuordnen. In einer weiteren Ausführungsform ist die Elektromaschine31 auch an einer Antriebswelle36 , die die Ausgangswelle des Differentials38 darstellt, angeordnet. Hierbei ist die Elektromaschine31 entweder an einem dem Differential38 zugewandten Endbereich der Antriebswelle36 oder einem, dem Differential38 abgewandten Endbereich der Antriebswelle36 , im Bereich eines Rades37 (auch als Antriebsrad bezeichnet) des Kraftfahrzeuges angeordnet. Auch ist es möglich, mehrere solcher Elektromaschine31 gleichzeitig an den zumindest einigen der Positionierstellen35 anzuordnen. - In anderen Worten ausgedrückt, ist die erfindungsgemäße Kombination aus Reibkupplung (Trennkupplung
6 ) und Freilauf (Freilaufeinheit8 ) zwischen dem Verbrennungsmotor (Verbrennungskraftmaschine33 ) / dem ZMS (Zweimassenschwungrad10 ) und dem Getriebe34 angeordnet. Hierbei ist eine Positionierung der E-Maschine(n)31 (entweder zwischen Kupplung6 und Getriebe34 (achsparallel oder koaxial), im oder am Getriebe34 , hinter dem Getriebe34 , hinter oder am Differential38 , oder am Rad37 (ebenso für nicht durch Verbrennungsmotor33 angetriebene Achse denkbar) möglich. Weitere Anordnungen u.a. sind auch in Allradfahrzeugen denkbar. Das System ZMS / Freilauf / Reibkupplung (Drehmomentübertragungseinrichtung1 ) ist mit einem Zweimassenschwungrad10 ausgebildet. An die Sekundärseite des Zweimassenschwungrades10 (Flansch) sind sowohl die Schwungmasse der Reibkupplung6 als auch der Außenring13 des Freilaufs8 angebunden. Die dargestellte Reibkupplung6 ist eine „normally open“ Kupplung, in einer weiteren Ausführung ist die Kupplung6 aber auch als eine „normally closed“ Kupplung umgesetzt. Zur Betätigung ist ein Einrücklager (Betätigungslager23 ) vorgesehen, wobei ein Einrücksystem / ein Betätigungssystem / ein Aktuator (Betätigungseinrichtung21 ) der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt ist. Der Innenring14 des Freilaufs8 ist mittels Steckverzahnung32 mit einer Welle15 gekoppelt. Alternativ sind auch andere formschlüssige Verbindungen denkbar (z.B. eine Axialverzahnung). Der Außenring13 des Freilaufs8 ist über ein Lager16 auf dem Innenring14 des Freilaufs8 gelagert, um eine saubere Zentrierung beider Bauteile zueinander zu gewährleisten. Die Kupplungskräfte werden über dasselbe Lager auf die Welle15 übertragen. Die Welle15 selbst ist z.B. eine Getriebeeingangswelle und entsprechend im Getriebegehäuse weiter gelagert. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Drehmomentübertragungseinrichtung
- 2
- Antriebsstrang
- 3
- Drehschwingungsdämpfeinheit
- 4
- erstes Kupplungselement
- 5
- zweites Kupplungselement
- 6
- Trennkupplung
- 7
- Flanschabschnitt
- 8
- Freilaufeinheit
- 9
- Aufnahmeraum
- 10
- Zweimassenschwungrad
- 11
- Sekundärschwungrad
- 12
- Primärschwungrad
- 13
- Außenring
- 14
- Innenring
- 15
- Wellenabschnitt
- 16
- Wälzlager
- 17
- Druckplatte
- 18
- Kupplungsscheibe
- 19
- Verbindungsstelle
- 20
- Anpressplatte
- 21
- Betätigungseinrichtung
- 22
- Hebelelement
- 23
- Betätigungslager
- 24
- Reibbelag
- 25
- Verbindungsabschnitt
- 26
- Kerbverzahnung
- 27
- Grundabschnitt
- 28
- Außenwandbereich
- 29
- Gehäuse
- 30
- Deckel
- 31
- Elektromaschine
- 32
- Steckverzahnung
- 33
- Verbrennungskraftmaschine
- 34
- Getriebe
- 35
- Positionierstelle
- 36
- Antriebswelle
- 37
- Rad
- 38
- Differential
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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- Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102011087334 A1 [0002]
Claims (10)
- Drehmomentübertragungseinrichtung (
1 ) für einen Antriebsstrang (2 ) eines Kraftfahrzeuges, mit einer Drehschwingungsdämpfeinheit (3 ) und einer zumindest zwei miteinander verbindbare Kupplungselemente (4 ,5 ) aufweisenden Trennkupplung (6 ), wobei ein erstes Kupplungselement (4 ) mit einem Flanschabschnitt (7 ) der Drehschwingungsdämpfeinheit (3 ) dauerhaft drehfest verbunden ist und ein zweites Kupplungselement (5 ) mittels einer Freilaufeinheit (8 ) mit dem Flanschabschnitt (7 ) gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Freilaufeinheit (8 ) zumindest abschnittsweise in einem radialen Aufnahmeraum (9 ) der Drehschwingungsdämpfeinheit (3 ) angeordnet ist. - Drehmomentübertragungseinrichtung (
1 ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehschwingungsdämpfeinheit (3 ) als ein Zweimassenschwungrad (10 ) ausgebildet ist. - Drehmomentübertragungseinrichtung (
1 ) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Flanschabschnitt (7 ) Teil eines Sekundärschwungrades (11 ) des Zweimassenschwungrades (10 ) ist. - Drehmomentübertragungseinrichtung (
1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein radialer Außenring (13 ) der Freilaufeinheit (8 ) drehfest an dem Flanschabschnitt (7 ) und/oder dem ersten Kupplungselement (4 ) angebracht ist. - Drehmomentübertragungseinrichtung (
1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein radialer Innenring (14 ) der Freilaufeinheit (8 ) mittels eines sich in axialer Richtung aus der Drehschwingungsdämpfeinheit (3 ) heraus erstreckenden Wellenabschnittes (15 ) drehfest mit dem zweiten Kupplungselement (5 ) verbunden ist. - Drehmomentübertragungseinrichtung (
1 ) nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (13 ) radial relativ zu dem Innenring (14 ) über ein Wälzlager (16 ) gelagert ist. - Drehmomentübertragungseinrichtung (
1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kupplungselement (4 ) als eine, eine Schwungmasse ausbildende Druckplatte (17 ) ausgebildet ist. - Drehmomentübertragungseinrichtung (
1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Kupplungselement (5 ) als eine Kupplungsscheibe (18 ) ausgebildet ist. - Drehmomentübertragungseinrichtung (
1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich das erste Kupplungselement (4 ) in axialer Richtung, zu einer Verbindungsstelle (19 ) mit dem Flanschabschnitt (7 ) hin, in die Drehschwingungsdämpfeinheit (3 ) hinein erstreckt. - Drehmomentübertragungseinrichtung (
1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennkupplung (6 ) als eine normal eingerückte oder eine normal ausgerückte Kupplung ausgebildet ist.
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