DE102015202334B4

DE102015202334B4 - Zweimassenschwungrad mit integriertem Freilauf

Info

Publication number: DE102015202334B4
Application number: DE102015202334.6A
Authority: DE
Inventors: Christoph Maier
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2015-02-10
Filing date: 2015-02-10
Publication date: 2018-10-11
Anticipated expiration: 2035-02-11
Also published as: DE102015202334A1; US20160230836A1; US9856925B2

Abstract

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, dadurch gekennzeichnet, dass ein radialer Außenring (13) der Freilaufeinheit (8) drehfest an dem Flanschabschnitt (7) und/oder dem ersten Kupplungselement (4) angebracht ist, und 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, wobei der Außenring (13) radial relativ zu dem Innenring (14) über ein Wälzlager (16) gelagert ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Drehmomentübertragungseinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 und gemäß dem Oberbegriff des nebengeordneten Patentanpruches 8, 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.
Aus der DE 10 74 986 A ist eine Drehmomentübertragungseinrichtung mit einer automatischen Hauptkupplung und einer parallel zur Hauptkupplung angeordneten Freilaufkupplung sowie einer Einrichtung zum Begrenzen des übertragbaren Drehmomentes bekannt. Die Freilaufkupplung umfasst einen äußeren Stützring und einen inneren Stützring, zwischen denen Kammkörper angeordnet sind. Dabei ist der äußere Stützring nicht direkt mit der Antriebswelle verbunden, sondern trägt einen Bügel, der innen mit einem Reibbelag ausgekleidet ist und in Wangen ausläuft, wobei dieser Bügel durch seine Eigenelastizität in Verbindung mit einer Feder auf den äußeren Stützring gepresst wird und die Einrichtung zum Begrenzen des übertragbaren Drehmoments bildet. Der Bügel ist mit der Antriebswelle bzw. mit dem Schwungrad fest verbunden, um das Drehmoment von der Antriebswelle auf die Abtriebswelle zu übertragen.
Da der Bügel mit dem äußeren Stützring verbunden ist und sich der äußere Stützring gegenüber dem inneren Stützring drehen können muss, ergibt sich auch die Drehbarkeit zwischen Bügel und Abtriebswelle. Entsprechend kann der Bügel keinerlei Lagerungsfunktion zwischen äußeren und inneren Stützringen des Freilaufes übernehmen.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diese aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu beheben und eine Drehmomentübertragungseinrichtung der eingangs genannten Art für einen hybriden Antriebsstrang zur Verfügung zu stellen, die in axialer Richtung besonders kurzbauend ist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Drehmomentübertragungseinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1. Bevorzugte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Gegenstandes sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
So umfasst die Freilaufeinheit zumindest abschnittsweise in einem radialen Aufnahmeraum der Drehschwingungsdämpfeinheit angeordnet ist.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird ebenso gelöst durch eine Drehmomentübertragungseinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 8.
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.
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 nach 1, 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 Drehmomentübertragungseinrichtung 1 zu erkennen, die als ein Modul, d.h. in modularer Bauweise, aus einer Drehschwingungsdämpfeinheit 3 und einer Trennkupplung 6 aufgebaut ist. Die Drehmomentübertragungseinrichtung 1 ist für einen nachfolgend in Verbindung mit 2 näher erläuterten Antriebsstrang 2 eines Kraftfahrzeuges ausgebildet und im Betrieb auch darin eingesetzt. Die Drehmomentübertragungseinrichtung 1 weist somit die Drehschwingungsdämpfeinheit 3 und die Trennkupplung 6 auf, wobei die Trennkupplung 2 miteinander verbindbare Kupplungselemente 4, 5 aufweist, und ein erstes Kupplungselement 4 dauerhaft mit einem Flanschabschnitt 7 der Drehschwingungsdämpfeinheit 3 verbunden ist und ein zweites Kupplungselement 5 mittels einer Freilaufeinheit 8 mit dem Flanschabschnitt 7 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 Trennkupplung 6 weist neben dem ersten Kupplungselement 4 und dem zweiten Kupplungselement 5 eine Anpressplatte 20 auf, die in axialer Richtung relativ zu den beiden Kupplungselementen 4 und 5 verschiebbar, nämlich axial verschiebbar, gelagert ist. In Abhängigkeit der axialen Stellung dieser Anpressplatte 20 ist die Trennkupplung 6 somit entweder in einer eingekuppelten Stellung befindlich, wobei in dieser eingekuppelten Stellung die Anpressplatte 20 das zweite Kupplungselement 5 reibkraftschlüssig an das erste Kupplungselement 4 andrückt und diese beiden Kupplungselemente 4, 5 somit drehfest verbindet (d.h. die Anpressplatte 20 drückt die Kupplungsscheibe 18 gegen die Gegenplatte / Druckplatte 17. Das Moment wird über Reibkraft von der Gegenplatte 17 und der Anpressplatte 20 (Die über Blattfedern mit der Gegenplatte 17 drehfest verbunden ist) auf die Kupplungsscheibe 5 übertragen (oder umgekehrt im Schubbetrieb)), oder in einer ausgekuppelten Stellung angeordnet ist, in der das erste Kupplungselement 4 und das zweite Kupplungselement 5 voneinander beabstandet sind oder zumindest so angeordnet sind, dass kein Drehmoment zwischen diesen beiden Kupplungselementen 4, 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 Anpressplatte 20 ist eine Betätigungseinrichtung 21 vorgesehen. Diese Betätigungseinrichtung 21 weist neben einem Hebelelement 22, das als Tellerfeder ausgebildet ist und an der Anpressplatte 20 anliegt, ein Betätigungslager 23 auf. Das Betätigungslager 23 ist weiter mit einem, hier der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellten Betätigungssystem in axialer Richtung bewegungsgekoppelt. Das Betätigungslager 23 ist in dieser Ausführung ein Einrücklager, da die Trennkupplung 6 eine normal ausgerückte Kupplung ist. In einer weiteren Ausführung ist die Trennkupplung 6 eine normal eingerückte Kupplung und das Betätigungslager ein Ausrücklager. Durch axiale Bewegung des Betätigungslagers 23 wird das Hebelelement 22 mit einem an der Anpressplatte 20 anliegenden Bereich verschoben, wodurch die Anpressplatte 20 zwischen ihren beiden (ersten und zweiten) axialen Stellungen verschoben wird.
Weiterhin ist zu erkennen, dass das zweite Kupplungselement 5 als Kupplungsscheibe 18 ausgebildet ist. Diese Kupplungsscheibe 18 weist an einem radial äußeren Bereich einen Reibbelag 24 auf, der zumindest in der eingekuppelten Stellung reibkraftschlüssig an den Gegenflächen des ersten Kupplungselementes 4 und der Anpressplatte 20 in axialer Richtung anliegt. Dieser Reibbelag 24 ist an einer radialen Innenseite an einem Verbindungsabschnitt 25 drehfest befestigt, welcher Verbindungsabschnitt 25 wiederum mittels einer Kerbverzahnung / Axialverzahnung mit einem Wellenabschnitt 15 drehfest verbunden, jedoch axial gegenüber dem Wellenabschnitt 15 verschiebbar gelagert ist. Das zweite Kupplungselement 5 ist somit über eine Kerbverzahnung 26 mit dem Wellenabschnitt 15 drehfest verbunden.
Das erste Kupplungselement 4 ist weiterhin als eine Druckplatte (auch als Gegendruckplatte bezeichnet) 17 der Trennkupplung 6 ausgebildet, die wie bereits erwähnt von einer ersten axialen Richtung, die der Anpressplatte 20 abgewandt ist, an den Reibbelag 24 des zweiten Kupplungselementes 5 anlegbar ist. Die Druckplatte 17 / das erste Kupplungselement 4 ist dabei derart massiv ausgebildet, dass es eine Schwungmasse ausbildet.
Die Drehschwingungsdämpfeinheit 3 ist in axialer Richtung an die Trennkupplung 6 anschließend angeordnet. Die Drehschwingungsdämpfeinheit 3 ist im Betrieb im Kraftfluss betrachtet zwischen einer Verbrennungskraftmaschine 33 (auch als Verbrennungsmotor bezeichnet), wie ein Diesel- oder Ottomotor, und der Trennkupplung 6 angeordnet.
Die Drehschwingungsdämpfeinheit 3 ist als ein Zweimassenschwungrad 10 ausgebildet. Neben einem ersten Schwungrad, das als Sekundärschwungrad 11 des Zweimassenschwungrades 10 bezeichnet ist und den Flanschabschnitt 7 ausbildet, weist die Drehschwingungsdämpfeinheit 3 ein zweites Schwungrad, das als Primärschwungrad 12 bezeichnet ist, auf. Das Primärschwungrad 12 ist relativ zu dem Sekundärschwungrad 11 in Drehrichtung federvorgespannt / federelastisch vorgespannt.
Das Primärschwungrad 12 ist ausgestaltet, drehfest mit einer Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine 33 im Betriebszustand verbunden zu sein. An einem radial äußeren Bereich des Primärschwungrades 12 geht ein scheibenförmiger Grundabschnitt 27 des Primärschwungrades 12 in einen, sich im Wesentlichen in axialer Richtung erstreckenden Außenwandbereich 28 über. Dieser Außenwandbereich 28 erstreckt sich in axialer Richtung über den Flanschabschnitt 7 in Richtung der Trennkupplung 6 hinweg, sodass das Primärschwungrad 12 gleichzeitig ein Gehäuse 29 der Drehschwingungsdämpfeinheit 3 ausbildet. Zum Abschluss des Gehäuses 29 ist an dem Außenwandbereich 28 ein sich von dem Außenwandbereich 28 aus um einen gewissen Abstand radial nach innen erstreckender Deckel 30 mit dem Primärschwungrad 12 verbunden. Auch der Deckel 30 bildet gesamtheitlich mit dem Primärschwungrad 12 eine Seite des Gehäuses 29 aus.
Das Sekundärschwungrad 12 und der an diesem ausgebildete Flanschabschnitt 7 sind radial innerhalb dieses Gehäuses 29 positioniert. Der Flanschabschnitt 7 ist gar im Wesentlichen axial mittig in dem Gehäuse 29 positioniert. Der Flanschabschnitt 7 ist weiterhin im Wesentlichen plattenförmig ausgebildet und relativ zum Primärschwungrad 12 verdrehbar gelagert. Radial innerhalb des Flanschabschnittes 7 ist der Aufnahmeraum 9 vorgesehen, wobei dieser Aufnahmeraum 9 auf einer der Trennkupplung 6 zugewandten Seite des Primärschwungrades 12 angeordnet ist. Der Aufnahmeraum 9 dient zur Aufnahme der Freilaufeinheit 8, die auch als Freilauf schlicht bezeichnet ist.
Die Freilaufeinheit 8 ist als ein typischer Freilauf ausgebildet und weist einen Außenring 13 sowie einen Innenring 14 auf, die relativ zueinander mittels dem Wälzlager 16, das als Kugellager ausgebildet ist, verdrehbar zueinander in radialer Richtung gelagert sind. Der Außenring 13 ist unmittelbar an dem Flanschabschnitt 7 befestigt. Der Innenring 14 ist über eine Steckverzahnung 32 mit dem Wellenabschnitt 15 drehfest verbunden. Radial zwischen dem Außenring 13 und dem Innenring 14 der Freilaufeinheit 8 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 Außenrings 13 relativ zu dem Innenring 14 in einer ersten Relativdrehrichtung die Freilaufeinheit in einer Sperrstellung geschalten ist, so dass in dieser ersten Relativdrehrichtung der Außenring 13 drehfest mit dem Innenring 14 verbunden ist. In einer dieser ersten Relativdrehrichtung, entgegengesetzten zweiten Relativdrehrichtung, wirken die Sperrelemente in einer Entsperrstellung der Freilaufeinheit 8 derart, dass Innenring 14 und Außenring 13 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 Elektromaschine 31, die nachfolgend in Verbindung mit 2 beschrieben ist, sodass die Verbrennungskraftmaschine 33 den Wellenabschnitt 15 antreibt. Folglich ist der Flanschabschnitt 7 in der ersten Relativdrehrichtung drehfest mit dem Wellenabschnitt 15 verbunden. In der zweiten Relativdrehrichtung wird bei geöffneter Trennkupplung 6 kein Drehmoment von der Drehschwingungsdämpfeinheit 3 auf den Wellenabschnitt 15 übertragen.
Weiterhin ist in 1 zu erkennen, dass zur drehfesten Verbindung des Innenrings 14 mit dem Wellenabschnitt 15 die Steckverzahnung 32 radial zwischen Innenring 14 und Wellenabschnitt 15 angeordnet ist. In einer weiteren Ausführung ist diese Steckverzahnung 32 als Kerbverzahnung / Axialverzahnung ausgestaltet. Der Wellenabschnitt 15 ragt wiederum derart weit in axialer Richtung in den Aufnahmeraum 9 und radial innerhalb des Gehäuses 29 hinein, dass die Steckverzahnung 32 ebenfalls radial innerhalb des Gehäuses 30 angeordnet ist. Von dieser Steckverzahnung 32 aus erstreckt sich der Wellenabschnitt 15 in axialer Richtung zum axial außerhalb des Gehäuses 29 angeordneten, zweiten Kupplungselement 5 hin.
Neben dem Außenring 13 ist auch das erste Kupplungselement 4 drehfest mit dem Flanschabschnitt 7 verbunden. Flanschabschnitt 7, Außenring 13 sowie das erste Kupplungselement 4 weisen hierbei jeweils einen im Wesentlichen scheibenförmigen Verbindungsbereich / eine scheibenförmige Verbindungsstelle 19 auf, die in axialer Richtung überlappend aneinander anliegen und miteinander fest verbunden sind. Das erste Kupplungselement 4 erstreckt sich von seiner Verbindungsstelle 19 aus, die an der scheibenförmigen Verbindungsstelle 19 des Außenrings 13 anliegt, in axialer Richtung zu dem zweiten Kupplungselement 5 hin und daher aus dem Gehäuse 30 in axialer Richtung hinaus.
In 2 ist dann wiederum in schematischer Darstellung ein erfindungsgemäßer Antriebsstrang 2 dargestellt, in dem die erfindungsgemäße Drehmomentübertragungseinrichtung 1 eingesetzt ist. Die Drehmomentübertragungseinrichtung 1 ist hierbei zwischen der Verbrennungskraftmaschine 33 und dem Getriebe 34 angeordnet. Der Übersichtlichkeit halber ist die Drehmomentübertragungseinrichtung 1 schematisch dargestellt. Zudem sind für ein einfacheres Verständnis das Zweimassenschwungrad 10 und die daran, in axialer Richtung zum Getriebe 34 hin anschließende Trennkupplung 6 und Freilaufeinheit 8 beabstandet dargestellt, wobei diese jedoch gemäß dem Ausführungsbeispiel nach 1 aufgebaut sind und funktionieren.
Gemäß den verschiedenen, angedeuteten Positionierstellen 35 ist die Elektromaschine 31 (auch als Elektromotor bezeichnet) durch die Ausbildung der Drehmomentübertragungseinrichtung 1 in unterschiedlichen Positionen anordenbar. Eine erste Positionierstelle 35 der Elektromaschine 31 ist hier in axialer Richtung zwischen der Trennkupplung 6 und dem Getriebe 34 gewählt. Es ist jedoch auch möglich, die Elektromaschine 31 innerhalb des Getriebes 34, nämlich innerhalb des Getriebegehäuses des Getriebes 34, anzuordnen. Nach einer weiteren Ausführungsform ist es auch möglich, die Elektromaschine 31 zwischen dem Getriebe 34 und einem Differential 38 anzuordnen. In einer weiteren Ausführungsform ist die Elektromaschine 31 auch an einer Antriebswelle 36, die die Ausgangswelle des Differentials 38 darstellt, angeordnet. Hierbei ist die Elektromaschine 31 entweder an einem dem Differential 38 zugewandten Endbereich der Antriebswelle 36 oder einem, dem Differential 38 abgewandten Endbereich der Antriebswelle 36, im Bereich eines Rades 37 (auch als Antriebsrad bezeichnet) des Kraftfahrzeuges angeordnet. Auch ist es möglich, mehrere solcher Elektromaschine 31 gleichzeitig an den zumindest einigen der Positionierstellen 35 anzuordnen.
In anderen Worten ausgedrückt, ist die erfindungsgemäße Kombination aus Reibkupplung (Trennkupplung 6) und Freilauf (Freilaufeinheit 8) zwischen dem Verbrennungsmotor (Verbrennungskraftmaschine 33) / dem ZMS (Zweimassenschwungrad 10) und dem Getriebe 34 angeordnet. Hierbei ist eine Positionierung der E-Maschine(n) 31 (entweder zwischen Kupplung 6 und Getriebe 34 (achsparallel oder koaxial), im oder am Getriebe 34, hinter dem Getriebe 34, hinter oder am Differential 38, oder am Rad 37 (ebenso für nicht durch Verbrennungsmotor 33 angetriebene Achse denkbar) möglich. Weitere Anordnungen u.a. sind auch in Allradfahrzeugen denkbar. Das System ZMS / Freilauf / Reibkupplung (Drehmomentübertragungseinrichtung 1) ist mit einem Zweimassenschwungrad 10 ausgebildet. An die Sekundärseite des Zweimassenschwungrades 10 (Flansch) sind sowohl die Schwungmasse der Reibkupplung 6 als auch der Außenring 13 des Freilaufs 8 angebunden. Die dargestellte Reibkupplung 6 ist eine „normally open“ Kupplung, in einer weiteren Ausführung ist die Kupplung 6 aber auch als eine „normally closed“ Kupplung umgesetzt. Zur Betätigung ist ein Einrücklager (Betätigungslager 23) vorgesehen, wobei ein Einrücksystem / ein Betätigungssystem / ein Aktuator (Betätigungseinrichtung 21) der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt ist. Der Innenring 14 des Freilaufs 8 ist mittels Steckverzahnung 32 mit einer Welle 15 gekoppelt. Alternativ sind auch andere formschlüssige Verbindungen denkbar (z.B. eine Axialverzahnung). Der Außenring 13 des Freilaufs 8 ist über ein Lager 16 auf dem Innenring 14 des Freilaufs 8 gelagert, um eine saubere Zentrierung beider Bauteile zueinander zu gewährleisten. Die Kupplungskräfte werden über dasselbe Lager auf die Welle 15 übertragen. Die Welle 15 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

Claims

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, dadurch gekennzeichnet, dass ein radialer Außenring (13) der Freilaufeinheit (8) drehfest an dem Flanschabschnitt (7) und/oder dem ersten Kupplungselement (4) angebracht ist, und 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, wobei der Außenring (13) radial relativ zu dem Innenring (14) über ein Wälzlager (16) gelagert 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 das erste Kupplungselement (4) als eine, eine Schwungmasse ausbildende Druckplatte (17) ausgebildet ist.
Drehmomentübertragungseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Kupplungselement (5) als eine Kupplungsscheibe (18) ausgebildet ist.
Drehmomentübertragungseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, 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 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennkupplung (6) als eine normal eingerückte oder eine normal ausgerückte Kupplung ausgebildet ist.
Drehmomentübertragungseinrichtung (1) für einen Antriebsstrang (2) eines Kraftfahrzeuges mit Verbrennungskraftmaschine (33) und Elektromaschine (31), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit einer Drehschwingungsdämpfeinheit (3) und einem zwei Koppelelemente (4,5 und 8) aufweisenden Kupplungssystem, wobei das erste Koppelelement als eine Trennkupplung (4,5) ausgeführt ist, welche der Realisierung des Schleppstartes einer Verbrennungskraftmaschine und zur Übertragung der Schubmomente der Verbrennungskraftmaschine dient, und wobei das zweite Koppelelement als eine Freilaufeinheit (8) ausgeführt ist, die so eingesetzt ist, dass diese nur Zugmomente der Verbrennungskraftmaschine übertragen kann, so dass die Freilaufeinheit bei stehender Verbrennungskraftmaschine vom restlichen Antriebsstrang überholt werden kann und frei ist.