DE102015211436A1 - Antriebsanordnung - Google Patents

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DE102015211436A1
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Rolf Meinhard
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Schaeffler Technologies AG and Co KG
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung mit einem Eingangselement zur Verbindung mit einer Verbrennungskraftmaschine und mit einer elektrischen Maschine, und mit einem Ausgangselement zur Verbindung der Antriebsanordnung mit einer Getriebeeingangswelle eines nachgeordneten Getriebes, wobei als Anfahrelement eine Reibungskupplung vorgesehen ist, welche den Rotor der elektrischen Maschine mit dem Ausgangselement koppelt und mit einer Klauenkupplung, welche die Verbrennungskraftmaschine bei geschlossener Reibungskupplung mit dem Eingangselement der Reibungskupplung koppelt, wobei ein Betätigungsmittel für die Reibungskupplung und ein Betätigungsmittel für die Klauenkupplung vorgesehen sind, welche von einem Betätigungselement beaufschlagbar sind, wobei das Betätigungselement in eine erste Betätigungsrichtung verlagerbar ist, um das Betätigungsmittel zur Betätigung der Klauenkupplung zu beaufschlagen und in eine zweite Betätigungsrichtung verlagerbar ist, um das Betätigungsmittel zur Betätigung der Reibungskupplung zu beaufschlagen.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung, insbesondere für einen Antriebsstrang eines Hybridfahrzeugs mit einer Verbrennungskraftmaschine und einem Elektromotor.
  • Antriebsanordnungen für Hybridfahrzeuge sind beispielsweise durch die ältere Anmeldung der Anmelderin bekannt geworden, bei welcher eine Klauenkupplung und eine Reibungskupplung vorgesehen sind. Bei dieser Antriebsanordnung wird die Reibungskupplung als Anfahrkupplung eingesetzt. Die Antriebsanordnung wird dabei bei einem Hybridfahrzeug eingesetzt, wobei die Motoreneinheit aus einer Verbrennungskraftmaschine und einer elektrischen Maschine besteht. Dabei wird die Motoreneinheit über die Reibungskupplung als Anfahrkupplung an die Getriebeeingangswelle des nachgeschalteten Getriebes gekoppelt. Dabei ist die elektrische Maschine mit ihrem Rotor fest an der Schwungmasse der Reibungskupplung, wie an der Gegendruckplatte der Reibungskupplung, angebunden. Die Verbrennungskraftmaschine, welche gemäß Stand der Technik mit einem konventionellen Starter und mit einem nachgeschalteten Zweimassenschwungrad ausgerüstet ist, kann optional mit dem Antriebstrang verbunden werden. Zugmomente der Verbrennungskraftmaschine werden über eine Freilaufkupplung auf die Schwungmasse der Anfahrkupplung übertragen. Über diesen Freilauf kann sich die Verbrennungskraftmaschine selbst an den Antriebsstrang synchronisieren und ankoppeln. Schubmomente der Verbrennungskraftmaschine werden über eine schaltbare Klauenkupplung übertragen.
  • Die Klauenkupplung ermöglicht bei eingerückter Anfahrkupplung eine optionale Ankopplung der Schubmomente der Verbrennungskraftmaschine den Antriebsstrang beispielsweise als Motorbremse bei Bergabfahrten oder als Parkbremse im Stillstand des Fahrzeugs. Dabei wird vorausgesetzt, dass beim Einrücken der Klauenkupplung annähernd Drehzahlgleichheit zwischen der Verbrennungskraftmaschine und dem Abtrieb, also der Getriebeeingangswelle, vorliegt.
  • Dabei werden zur Betätigung der beiden Kupplungen zwei Aktuatoren vorgesehen, was relativ viel Bauraum benötigt und auch mit hohen Kosten verbunden ist.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Antriebsanordnung zu schaffen, welche eine Betätigung der beiden Kupplungen mit nur einem Aktuator erlaubt.
  • Die Aufgabe der Erfindung wird mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung mit einem Eingangselement zur Verbindung mit einer Verbrennungskraftmaschine und mit einer elektrischen Maschine, und mit einem Ausgangselement zur Verbindung der Antriebsanordnung mit einer Getriebe-eingangswelle eines nachgeordneten Getriebes, wobei als Anfahrelement eine Reibungskupplung vorgesehen ist, welche den Rotor der elektrischen Maschine mit dem Ausgangselement koppelt und mit einer Klauenkupplung, welche die Verbrennungskraftmaschine bei geschlossener Reibungskupplung mit dem Eingangselement der Reibungskupplung koppelt, dadurch gekennzeichnet, dass ein Betätigungsmittel für die Reibungskupplung und ein Betätigungsmittel für die Klauenkupplung vorgesehen sind, welche von einem Betätigungselement beaufschlagbar sind, wobei das Betätigungselement in eine erste Betätigungsrichtung verlagerbar ist, um das Betätigungsmittel zur Betätigung der Klauenkupplung zu beaufschlagen und weiter in die erste Betätigungsrichtung verlagerbar ist, um das Betätigungsmittel zur Betätigung der Reibungskupplung zu beaufschlagen. Durch die unterschiedliche Betätigungsweite in gleicher Betätigungsrichtung des Aktuators kann auch nur ein Aktuator für beide Kupplungen vorgesehen sein. Dabei ist besonders vorteilhaft, dass die Reibungskupplung eingerückt sein soll, wenn die Klauenkupplung eingerückt oder ausgerückt werden soll.
  • So ist es gemäß der Erfindung vorteilhaft, wenn die Reibungskupplung eine im unbetätigten Zustand eingerückte Kupplung ist. Dazu muss keine besondere Betätigung vorliegen, wenn die Kupplung eingerückt sein soll.
  • Auch ist es besonders vorteilhaft, wenn die Klauenkupplung eine im unbetätigten Zustand eingerückte oder ausgerückte Kupplung ist. so muss eine explizite Betätigung vorliegen, um die Klauenkupplung zu betätigen. Dabei kann die Klauenkupplung durch die Vorspannung von Blattfedern im unbetätigten zustand eingerückt sein.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn eine Hebelanordnung vorgesehen ist, welche auf Zug beansprucht die Reibungskupplung öffnet und auf Druck beansprucht die Klauenkupplung schließt. So kann in unterschiedlichen Betätigungsrichtungen die eine oder die andere Kupplung betätigt werden. Dabei wird die eine Kupplung zum Öffnen betätigt und die andere Kupplung zum Schließen.
  • Auch ist es vorteilhaft, wenn eine Hebelanordnung vorgesehen ist, welche auf Druck beansprucht die Reibungskupplung öffnet und auf Zug beansprucht die Klauenkupplung schließt.
  • Auch ist es zweckmäßig, wenn die Tellerfeder auf Zug beaufschlagbar ist, um die Reibungskupplung zu öffnen und ein Drucktopf vorgesehen ist, welcher druckbeaufschlagbar ist, um die Klauenkupplung zu schließen.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Drucktopf in axialer Richtung ausgerichtete Finger aufweist, um die, um die Klauenkupplung zu schließen. Diese können einfach durch Öffnungen im Rotorträger durchgeführt werden.
  • Auch ist es zweckmäßig, wenn die Tellerfeder über einen Drucktopf auf Druck beaufschlagbar ist, um die Reibungskupplung zu öffnen und ein Schieber vorgesehen ist, welcher bei Zug an der Hebelanordnung auf Druck beansprucht wird, um die Klauenkupplung zu schließen.
  • Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn die Tellerfeder axial zwischen dem Rotorträger der elektrischen Maschine und der Anpressplatte der Reibungskupplung angeordnet ist. Dadurch kann eine Druckbeaufschlagung zum Ausrücken der Reibungskupplung realisiert werden.
  • Auch ist es vorteilhaft, wenn der Drucktopf axial benachbart zur Druckplatte der Reibungskupplung angeordnet ist und in axialer Richtung weisende Schieber aufweist, die von der Tellerfeder beaufschlagt werden. Dadurch kann die Druckbeaufschlagung einfach umgesetzt werden.
  • Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den zugehörigen Figuren näher erläutert:
  • Dabei zeigt:
  • 1 eine Ansicht einer Antriebsanordnung im Halbschnitt,
  • 2 ein Detail der Hebelanordnung, und
  • 3 eine Ansicht einer weiteren Antriebsanordnung im Halbschnitt.
  • Die 1 zeigt eine Antriebsanordnung 1 mit einem eingangsseitig angeordneten Schwingungsdämpfers mit einem Eingangselement 2 und mit einem Ausgangselement 3. Das Eingangselement 2 ist dabei mit der Kurbelwelle 4 einer Verbrennungskraftmaschine verbindbar. Das Ausgangselement 3 ist Teil der Klauenkupplung 5 und bildet die Klauengegenverzahnung 6 aus.
  • Die elektrische Maschine 7 bildet einen Stator 8 und einen radial innerhalb des Stators 8 drehbar angeordneten Rotor 9 aus, wobei der Rotor 9 von einem Rotorträger 10 getragen ist, welcher radial innen mittels des Lagers 11 auf einem Ansatz 12 gelagert ist, wobei der Ansatz 12 mit der Kurbelwelle 4 und dem Eingangselement 2 verbunden ist.
  • Die Zugmomente von der Verbrennungskraftmaschine werden über den Freilauf 13 auf den Rotorträger 10 übertragen. Mit diesem Rotorträger 10 drehfest aber axial verlagerbar verbunden ist auch das Element 14, welches die Klauenverzahnung 15 trägt, um mit der Klauengegenverzahnung 6 eine formschlüssige Verbindung auszubilden. Dabei erzeugen Blattfedern 32 eine axiale Schließkraft auf das Element 14 der Klauenverzahnung 15, welche die Klauenkupplung im unbetätigten Zustand schließt.
  • Der Schwingungsdämpfer, der Freilauf 13 und die Anfahrkupplung 16 und auch die Klauenkupplung 5 und deren Lagerung über den Rotorträger 10 sind innerhalb des Stators 8 bzw. des Rotors 9 der elektrischen Maschine 7 raumsparend angeordnet.
  • Der Rotorträger 10, Rotor 9 und Kupplungsteile sind auf dem Ansatz 12 der Kurbelwelle gelagert. Im Rotorträger 10 sind die Schieber der Klauenkupplung 5 und die Flügel des Drucktopfes 17 in Umfangsrichtung verteilt und axial beweglich angeordnet.
  • Die Reibungskupplung 16 der Anordnung weist eine feststehende Druckplatte 18 auf. Diese ist radial außen mit dem Rotor verbunden angeordnet. Auch weist die Reibungskupplung 16 eine axial verlagerbare Anpressplatte 19 auf. Die Anpressplatte 19 ist dabei neben dem Rotorträger 10 angeordnet. Die Anpressplatte 10 ist über Blattfedern 20 axial beweglich mit dem Rotorträger 10 verbunden. Zwischen dem Rotorträger 10 und der Anpressplatte 19 ist eine Tellerfeder 21 vorgespannt angeordnet, welche die Anpressplatte 19 gegen die Druckplatte 18 beaufschlagt und die Reibbeläge 22 der Kupplungsscheibe 23 zwischen Druckplatte 18 und Anpressplatte 19 beaufschlagt. Zum Öffnen der Reibungskupplung 16 dient der Drucktopf 17, der durch die Hebelfeder 24 nach links gedrückt wird. Beim Schwenken der Hebelfeder 24 stützt sich diese mit den Aussetzungen am festen Hebelanschlag 25 ab. So kann mit Druck auf das Ausrücklager 26 die Reibungskupplung betätigt werden. Im unbetätigten zustand ist die Kupplung 16 aufgrund der Vorspannung der Tellerfeder 21 geschlossen. Diese Anordnung entspricht einer gespiegelten aufgezogenen Kupplung.
  • Die Klauenkupplung 5 wird geschlossen, indem das Ausrücklager 26 einen Weg nach hinten Richtung Getriebe frei gibt. Damit schwenkt die Hebelfeder 24 um die Auflage des Drucktopfes und löst sich vom Anschlag 25. Die speichenähnlichen Schieber 27, welche die Verbindung der Klauenkupplung 5 mit der Hebelfeder 24 herstellen, können sich nach links bewegen. Damit schließt die Klauenkupplung, die über die Vorspannung der Blattfedern 32 Richtung Gegenverzahnung 15 angedrückt wird. Im Betätigungsfalle sind die Schieber 27 Zugelemente, welche das Element 14 von der Gegenverzahnung weg ziehen.
  • Für die Betätigungskräfte und Betätigungswege ist es vorteilhaft, dass für die Reibungskupplung die Hebelübersetzung um 1 höher ist als für die Klauenkupplung. Für Reibkupplung schwenkt Hebelfeder um den Anschlag 25 radial außen; während für die Klauenkupplung 5 die Hebelfeder radial innen um die Auflage am Drucktopfe schwenkt.
  • Der Aktuator kann damit in die rechte Richtung verfahren, also in Richtung des Getriebes, um die Klauenkupplung zu betätigen und der Aktuator kann in die linke Richtung verfahren, um die Reibungskupplung zu betätigen. Damit kann die Klauenkupplung nur betätigt und geschlossen werden, wenn die Reibungskupplung eingerückt ist.
  • Die 2 zeigt die Hebelfeder in einer anderen Darstellung. Dabei erkennt man die Schieber für die Klauenkupplung, die n-fach über den Umfang verteilt angeordnet sind, um das Element 14 in axialer Richtung beaufschlagen zu können. Die Hebelfeder 24 weist dabei Zungen 28 auf, die über den Umfang verteilt angeordnet sind. Diese weisen Verstärkungssicken 29 auf und einen umlaufenden Kraftrand 30. Auch zu erkennen ist das Anschlagstück 31, welches mit dem Rotorträger 10 radial außen verschraubt ist.
  • Die 3 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Antriebsanordnung. Dabei ist wiederum die Verwendung eines selbsthemmenden Aktuators als Betätigungssystem mit zwei Kraftrichtungen und mit einem Zug-Druck-Ausrücklager 51 vorgesehen. Auch im Ausführungsbeispiel der 3 liegt eine bauraumsparende Anordnung der Dämpfer- und Kupplungsteile radial innerhalb der elektrischen Maschine vor.
  • Die Reibkupplung 50 entspricht einer konventionellen aufgezogenen Kupplung. Diese wird durch Ziehen des Ausrücklagers 51 radial innen an der Tellerfeder 52 geöffnet, wie ausgerückt.
  • Die Klauenkupplung 5 ist durch die Blattfedern 32, über die sie mit dem Rotorträger 10 drehfest verbunden ist, ohne Betätigungskraft offen. Erst bei axialem Druck des Ausrücklagers 51 auf den Drucktopf 53 axial nach links wird der Klauenring auf die Gegenverzahnung gedrückt.
  • Dabei hebt das Ausrücklager 51 von der Tellerfeder der Reibkupplung ab. Die Positionsänderung der Tellerfederzungen 52 über Verschleiß der Reibkupplung kann dabei beispielsweise im Leerweg zwischen der Tellerfeder 52 und dem Drucktopf 53 berücksichtigt werden oder es kann alternativ eine Verschleißnachstellung vorgesehen sein.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel der 3 erfolgt eine direkte Betätigung der Klauenkupplung mit einer Übersetzung von 1. Damit liegt gegenüber dem Ausführungsbeispiel der 1 ein kleinerer Gesamtbetätigungshub vor.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Antriebsanordnung
    2
    Eingangselement
    3
    Ausgangselement
    4
    Kurbelwelle
    5
    Klauenkupplung
    6
    Klauengegenverzahnung
    7
    elektrische Maschine
    8
    Stator
    9
    Rotor
    10
    Rotorträger
    11
    Lager
    12
    Ansatz
    13
    Freilauf
    14
    Element, Klauenring
    15
    Klauenverzahnung
    16
    Anfahrkupplung, Reibungskupplung
    17
    Drucktopf
    18
    Druckplatte
    19
    Anpressplatte
    20
    Blattfeder
    21
    Tellerfeder
    22
    Reibbelag
    23
    Kupplungsscheibe
    24
    Hebelfeder
    25
    Hebelanschlag
    26
    Ausrücklager
    27
    Schieber
    28
    Zunge
    29
    Verstärkungssicke
    30
    Kraftrand
    31
    Anschlagstück
    32
    Blattfeder
    50
    Reibungskupplung
    51
    Ausrücklager
    52
    Tellerfeder
    53
    Drucktopf

Claims (10)

  1. Antriebsanordnung (1) mit einem Eingangselement zur Verbindung mit einer Verbrennungskraftmaschine und mit einer elektrischen Maschine (7), und mit einem Ausgangselement zur Verbindung der Antriebsanordnung mit einer Getriebeeingangswelle eines nachgeordneten Getriebes, wobei als Anfahrelement eine Reibungskupplung (16) vorgesehen ist, welche den Rotor (9) der elektrischen Maschine (7) mit dem Ausgangselement koppelt und mit einer Klauenkupplung (5), welche die Verbrennungskraftmaschine bei geschlossener Reibungskupplung (16) mit dem Eingangselement der Reibungskupplung koppelt, dadurch gekennzeichnet, dass ein Betätigungsmittel für die Reibungskupplung (16) und ein Betätigungsmittel für die Klauenkupplung (5) vorgesehen sind, welche von einem Betätigungselement (26) beaufschlagbar sind, wobei das Betätigungselement (26) in eine erste Betätigungsrichtung verlagerbar ist, um das Betätigungsmittel zur Betätigung der Klauenkupplung (5) zu beaufschlagen und weiter in die erste Betätigungsrichtung verlagerbar ist, um das Betätigungsmittel zur Betätigung der Reibungskupplung (16) zu beaufschlagen.
  2. Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibungskupplung (16) eine im unbetätigten Zustand eingerückte Kupplung ist.
  3. Antriebsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Klauenkupplung (5) eine im unbetätigten Zustand eingerückt oder ausgerückte Kupplung ist.
  4. Antriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Hebelanordnung vorgesehen ist, welche auf Zug beansprucht die Reibungskupplung (16) öffnet und auf Druck beansprucht die Klauenkupplung (5) schließt.
  5. Antriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Hebelanordnung vorgesehen ist, welche auf Druck beansprucht die Reibungskupplung (16) öffnet und auf Zug (5) beansprucht die Klauenkupplung schließt.
  6. Antriebsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Tellerfeder (52) auf Zug beaufschlagbar ist, um die Reibungskupplung (16) zu öffnen und ein Drucktopf (53) vorgesehen ist, welcher druckbeaufschlagbar ist, um die Klauenkupplung (5) zu schließen.
  7. Antriebsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Drucktopf (53) in axialer Richtung ausgerichtete Finger aufweist, um die Klauenkupplung (5) zu schließen.
  8. Antriebsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Tellerfeder (21) über einen Drucktopf (17) auf Druck beaufschlagbar ist, um die Reibungskupplung (16) zu öffnen und ein Schieber (27) vorgesehen ist, welcher bei Zug an der Hebelanordnung auf Druck beansprucht wird, um die Klauenkupplung (5) zu schließen.
  9. Antriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Tellerfeder (21) axial zwischen dem Rotorträger (10) der elektrischen Maschine (7) und der Anpressplatte (19) der Reibungskupplung (16) angeordnet ist.
  10. Antriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Drucktopf (17) axial benachbart zur Druckplatte (18) der Reibungskupplung (16) angeordnet ist und in axialer Richtung weisende Schieber aufweist, die von der Tellerfeder (21) beaufschlagt werden.
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