DE102015221368B4 - Abkoppelungseinrichtung Verbrennungsmotor PHEV-Getriebe - Google Patents

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Abstract

Antriebsmaschinenkopplungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einem Hybridantrieb mit
einer Eingangswelle (4), welche zur Aufnahme einer von einer ersten Antriebsmaschine bereitstellbaren Antriebsleistung eingerichtet ist und mit einer Ausgangswelle (5), welche zur Abgabe dieser Antriebsleistung eingerichtet ist und
mit einer ersten Kopplungseinrichtung (6), welche in Richtung der Drehmomentübertragung von der Eingangs- (4) auf die Ausgangswelle (5) zwischen diesen angeordnet ist und durch welche selektiv Drehmoment von der Eingangs- (4) auf die Ausgangswelle (5) übertragbar ist, wobei diese Kopplungseinrichtung (6) unmittelbar mit der Ausgangswelle (5) koppelbar ist,
wobei bezogen auf die Drehmomentübertragung von der Eingangs- (4) auf die Ausgangswelle (5) eine weitere Kopplungseinrichtung (9) zwischen diesen angeordnet und unmittelbar mit der Ausgangswelle (5) koppelbar ist und wobei durch diese weitere Kopplungseinrichtung (9) selektiv Drehmoment von der Eingangs- (4) auf die Ausgangswelle (5) übertragbar ist und
wobei die weitere Kopplungseinrichtung (9), bezogen auf die Drehmomentübertragung, parallel zur ersten Kopplungseinrichtung (6) angeordnet ist,
wobei
die erste Kopplungseinrichtung (6) als eine Lamellenkupplung ausgebildet ist,
diese Lamellenkupplung durch einen Betätigungsarm (8) betätigbar ist und als eine „normally open” Kupplung ausgebildet ist,
ein erster Kupplungsaktuator (7) vorgesehen ist, mit dem eine Lamellenkupplungskraft zum Überführen der Lamellenkupplung in eine geschlossene Position aufbringbar ist und dass die weitere Kopplungseinrichtung (9) als eine Klauenkupplung ausgebildet ist,
diese Klauenkupplung durch eine Klauenkupplungsfeder (11) in eine geöffnete Position vorgespannt ist,
und ein weiterer Kupplungsaktuator (10) vorgesehen ist, mit dem eine Klauenkupplungskraft entgegen der Klauenkupplungsfeder (11) zum Überführen der Klauenkupplung in eine geschlossene Position aufbringbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Klauenkupplungskraft und die Lamellenkupplungskraft einander entgegengerichtet sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Antriebsmaschinenkopplungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des ersten Patentanspruchs, derartige Kopplungsvorrichtungen sind aus dem Stand der Technik und insbesondere aus der DE 10 2008 043 290 A1 bekannt.
  • Nachfolgend wird die Erfindung in Zusammenhang mit einem Personenkraftwagen und dessen Hybridantriebsstrang mit einer Verbrennungskraftmaschine und einer elektrischen Antriebsmaschine erläutert, dies ist nicht als eine Beschränkung der Erfindung auf eine derartige Anwendung zu verstehen.
  • Antriebsstränge dieser Art weisen eine Trennkupplung zum An-/Abkoppeln der Verbrennungskraftmaschine vom Rest des Antriebsstrangs auf. Dabei führen große von der Verbrennungskraftmaschine bereitstellbare Antriebsleistungen dazu, dass diese Trennkupplung, entsprechend zu dimensionieren beziehungsweise auszulegen ist. Aufgrund des höheren übertragbaren Drehmoments werden häufig nasslaufende Trennkupplungen und/oder Trennkupplungen mit einer, großen Anzahl an Reibbelägen vorgesehen. Solche Trennkupplungen sind in der Regel nicht nur teuer, sondern weisen auch einen nicht unerheblichen Bauraumbedarf auf.
  • Die DE 10 2008 043 290 A1 schlägt für ein Hybridsystem eine Kopplungsvorrichtung vor, bei welcher radial innerhalb des Rotors einer elektrischen Antriebsmaschine ein Planetengetrieberadsatz (Hohlrad, Sonnenrad, Planetenräder und Steg) angeordnet ist. Weiter ist die Verbrennungskraftmaschine mittels einer reibschlüssigen Kupplung mit einer Vielzahl von Reibbelägen mit der Abtriebswelle dieser Vorrichtung derart verbindbar, dass die gesamte von der Verbrennungskraftmaschine bereitstellbare Leistung reibschlüssig von einer Eingangswelle der Kopplungsvorrichtung auf eine Ausgangswelle übertragbar ist.
  • Die US 2010/0 273 603 A1 befasst sich mit einer Fahrzeuganfahrvorrichtung mit einer Fluidkupplung. Die DE 10 2009 047 766 A1 befasst sich mit einer Durchschaltkupplung und einem Verfahren zu deren Ansteuerung. Die DE 10 2011 085 201 A1 befasst sich mit einer Vorrichtung für einen Antriebsstrang eines Hybridfahrzeugs und einem Verfahren zu dessen Betrieb.
  • Es ist eine Aufgabe der Erfindung eine Antriebsmaschinenkopplungsvorrichtung anzugeben, welche einen kompakten Aufbau ermöglicht. Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß dem ersten Patentanspruch sowie einen Antriebsstrang mit einer solche Vorrichtung gemäß Patentanspruch 7 gelöst. Zu bevorzugende Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Die vorgeschlagene Antriebsmaschinenkopplungsvorrichtung weist, ähnlich bekannten Doppelkupplungsgetrieben, zwei, vorzugsweise konzentrisch zueinander angeordnete Kopplungsvorrichtungen, auf.
  • Wie bei bekannten Doppelkupplungsgetrieben weist diese Antriebsmaschinenkopplungsvorrichtung zwar auch eine erste und eine weitere Kopplungseinrichtung auf, welche unmittelbar mit einer Eingangswelle verbunden sind. Im Gegensatz zur Antriebsmaschinenkopplungsvorrichtung wird bei Doppelkupplungsgetrieben die Antriebsleistung aber von den beiden Kopplungsvorrichtungen auf eine erste und eine zweite Ausgangswelle, welche dort als Getriebewellen ausgebildet sind, übertragen und nicht auf eine gemeinsame Ausgangswelle.
  • Im Sinne der Erfindung ist unter einer Antriebsmaschinenkopplungsvorrichtung also eine Vorrichtung zu verstehen, mit welcher eine Antriebsmaschine, insbesondere eine Verbrennungskraftmaschine in Hubkolbenbauweise, mit weiteren Komponenten eines Antriebsstrangs in einem Kraftfahrzeug mit Hybridantrieb zur Leistungsübertragung, insbesondere also zur Übertragung einer Drehzahl und eines Drehmoments, selektiv verbindbar ist.
  • Dazu weist die Antriebsmaschinenkopplungsvorrichtung vorzugsweise eine Eingangs- und eine Ausgangswelle auf. In Drehmomentübertragungsrichtung ist zwischen diesen beiden Wellen eine erste Kopplungseinrichtung angeordnet. Diese erste Kopplungseinrichtung ist insbesondere zur selektiven Verbindung der Eingangswelle mit der Ausgangswelle eingerichtet. Vorzugsweise ist diese Kopplungseinrichtung dazu unmittelbar mit der Eingangswelle und der Ausgangswelle verbindbar bzw. mit diesem verbunden.
  • Im Sinne der Erfindung ist unter unmittelbar verbindbar bzw. verbunden zu verstehen, dass eine Kopplungseinrichtung direkt mit der jeweiligen Welle verbunden ist, also insbesondere ohne dass die Antriebsleistung durch Zahnräder, Reibräder oder Zugmittel von der Eingangswelle auf die mit dieser verbundene Kopplungseinrichtung bzw. von der Kopplungseinrichtung auf die mit dieser verbundene Ausgangswelle übertragbar ist. Weiter vorzugsweise ist die Eingangswelle bzw. die Ausgangswelle jeweils drehfest mit der Kopplungseinrichtung verbunden.
  • Erfindungsgemäß ist, bezogen auf die Drehmomentübertragung von der Eingangs- auf die Ausgangswelle, eine weitere Kopplungseinrichtung zwischen diesen Wellen angeordnet. Vorzugsweise ist auch diese weitere Kopplungseinrichtung unmittelbar mit der Ausgangswelle und der Eingangswelle koppelbar. Weiter vorzugsweise ist die Eingangswelle als Teilbereich der ersten Kopplungseinrichtung ausgebildet und weiter vorzugsweise einstückig mit dieser verbindbar. Weiter vorzugsweise ist die Eingangswelle formschlüssig, bevorzugt kraftschlüssig und besonders bevorzugt stoffschlüssig mit der ersten Kopplungseinrichtung verbindbar.
  • Vorzugsweise ist diese weitere Kopplungseinrichtung dazu eingerichtet, die Drehmomentübertragung zwischen der Eingangs- und der Ausgangswelle selektiv zu unterbrechen und somit ist durch diese weitere Kopplungseinrichtung selektiv Drehmoment von der Eingangs- auf die Ausgangswelle übertragbar, insbesondere unabhängig von der ersten Kopplungseinrichtung. Dabei ist diese weitere Kopplungseinrichtung, bezogen auf die Drehmomentübertragung von der Eingangs- auf die Ausgangswelle parallel zu der ersten Kopplungseinrichtung angeordnet.
  • Im Sinne der Erfindung bedeutet diese parallele Anordnung der Kopplungsleinrichtungen, dass von der Eingangswelle, jeweils unabhängig von der anderen Kopplungseinrichtung, Drehmoment sowohl auf die erste Kopplungseinrichtung wie auch auf die weitere Kopplungseinrichtung übertragbar ist und von jeder der Kopplungseinrichtungen auf die Ausgangswelle.
  • Insbesondere weist jede dieser Kopplungseinrichtungen einen offenen Zustand auf, in welchem kein Drehmoment durch die jeweilige Kopplungseinrichtung übertragbar ist und einen geschlossenen Zustand, in welchem ein Drehmoment übertragbar ist. Insbesondere durch die parallele Anordnung der beiden Kopplungseinrichtungen ist es somit ermöglicht, sobald nur eine dieser Kopplungseinrichtungen in ihren geschlossenen Zustand überführt ist, ein Drehmoment von der Eingangs- auf die Ausgangswelle zu übertragen. Weiter ist die Drehmomentübertragungskapazität, also das maximal übertragbare Drehmoment der Antriebsabkopplungsvorrichtung, durch das Überführen der anderen Kopplungseinrichtung vom offenen in den geschlossenen Zustand, so dass beide Kopplungseinrichtung sich in ihrem geschlossenen Zustand befinden, erhöhbar.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist die erste Kopplungseinrichtung als eine reibschlüssige, insbesondere trockene, Ein- oder Mehrscheiben-Reibkupplung und vorzugsweise als trockene Lamellenkupplung, ausgebildet. Eine derartige Reibkupplung weist vorzugsweise wenigstens einer ersten und eine zweite Reibfläche auf, vorzugsweise sind diese als Reiblamellen ausgebildet und weiter vorzugsweise weist die Reibkupplung eine Vielzahl von Reibflächen beziehungsweise Reiblamellen auf.
  • Insbesondere biete eine trockene Reibkupplung den Vorteil, dass diese gegenüber einer nassen Reibkupplung ein geringeres Schleppmoment aufweist und damit eine höhere Effizienz. Weiter vorzugsweise kann die Aktuierung einer trockenen Reibkupplung mittels eines Zentralausrückers und eines Ausrücklagers ohne weitere schleppmomentverursachende Drehdurchführung erfolgen.
  • Vorzugsweise ist die Anzahl der Reiblamellen/Reibflächen dieser Lamellenkupplung/Reibkupplung kleiner als 10, bevorzugt kleiner, als 5 und besonders bevorzugt kleiner oder gleich 3. Vorzugsweise ist. diese Lamellenkupplung/Reibkupplung als eine trockenlaufende Lamellenkupplung ausgebildet. Anders als bei herkömmlichen Lamellenkupplung, welche in Kraftfahrzeugen häufig als nasslaufende Lamellenkupplung und/oder als Lamellenkupplung mit einer großen Anzahl an Reiblamellen ausgestattet ist, ist es erfindungsgemäß ermöglicht, die erste Kopplungseinrichtung als trockenlaufende Lamellenkupplung mit wenigen Reiblamellen auszugestalten, da ein Teil des übertragbaren Drehmoments durch die parallelgeschaltete weitere Kopplungseinrichtung übertragbar ist. Vorzugsweise ist dieser durch die weitere Kopplungseinrichtung übertragbare Teil des Drehmoments 50% oder mehr des gesamten Drehmoments, vorzugsweise 66% oder mehr und bevorzugt 75% oder mehr.
  • Vorzugsweise ist die erste Kopplungseinrichtung, wenigstens im Wesentlichen zum Anschleppen einer Verbrennungskraftmaschine (erste Antriebsmaschine) während eines Startvorgangs der Verbrennungskraftmaschine eingerichtet. Zum Starten der Verbrennungskraftmaschine muss diese insbesondere aus dem Stillstand auf eine Startdrehzahl, ab welcher ein befeuerter Betrieb möglich ist, beschleunigt werden. Für derartige Startvorgänge ist insbesondere ein geringeres Drehmoment notwendig als von der ersten Antriebsmaschine abgebbar ist, vorzugsweise ist die erste Kopplungseinrichtung auf dieses geringe Drehmoment, welches zum Starten der Verbrennungskraftmaschine notwendig ist, ausgelegt. Vorzugsweise ist also die erste Kopplungseinrichtung dazu eingerichtet, eine drehmomentleitende Verbindung von der Ausgangsseite der Kopplungseinrichtung zur Eingangsseite dieser herzustellen und damit einen sogenannten Schleppstart der Verbrennungskraftmaschine zu ermöglichen. Insbesondere wird die erste Kopplungseinrichtung nicht zum Ermöglichen von Anfahrvorgängen mit der ersten Antriebsmaschine herangezogen und es ist somit ermöglicht diese besonderes platzsparend zu dimensionieren.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist die weitere Kopplungseinrichtung als eine formschlüssige Kopplungseinrichtung ausgebildet. Entsprechen der vorzugsweise zum Starten der ersten Antriebsmaschine dimensionierten ersten Kopplungseinrichtung ist die weitere Kopplungseinrichtung zum Übertragen des „restlichen” Drehmoments eingerichtet. Vorzugsweise ist unter einer formschlüssigen Kopplungseinrichtung im Sinne der Erfindung eine Klauenkupplung, eine Kupplung mit einer Schiebemuffe zur selektiven Drehmomentübertragung, bzw. allgemein eine Kopplungseinrichtung, bei welcher das Drehmoment selektiv durch eine formschlüssige Verbindung übertragbar ist, zu verstehen. Insbesondere mittels einer formschlüssigen Kopplungseinrichtung ist es ermöglicht, große Drehmomente auf kleinem Bauraum zu übertragen. Dabei ist diese weitere Kopplungseinrichtung derart angeordnet, dass mit dieser Drehmoment selektiv Von der Eingangs- auf die Ausgangswelle mittels dieser formschlüssigen Verbindung selektiv übertragbar ist.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Abtriebswelle der Antriebsmaschinenkopplungsvorrichtung mit einer weiteren Antriebsmaschine koppelbar bzw. mit dieser gekoppelt. Vorzugsweise ist diese weitere Antriebsmaschine als ein elektromechanischer Energiewandler, vorzugsweise als ein Elektromotor/-generator, bevorzugt als ein Elektromotor ausgebildet. Weiter vorzugsweise weist diese weitere Antriebsmaschine zum Übertragen von Antriebsleistung auf die Abtriebswelle einen mit der Abtriebswelle, wenigstens mittelbar, koppelbaren Rotor und mit einem Stator auf. Dabei ist im Sinne der Erfindung unter der mittelbaren Kopplung des Rotors mit der Abtriebswelle insbesondere zu verstehen, dass in Drehmomentübertragungsrichtung vom Rotor auf diese Abtriebswelle zwischen diesen eine Getriebeeinrichtung angeordnet ist. Vorzugsweise ist diese Getriebeeinrichtung als ein Planetengetriebe ausgebildet. Insbesondere durch eine derartige Ausgestaltung ist es ermöglicht durch die weitere Antriebsmaschine ein besonders großes Drehmoment auf die Abtriebswelle zu übertragen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Getriebeeinrichtung die zur Übertragung von Antriebsleistung von der weiteren Antriebsmaschine auf die Abtriebswelle eingerichtet ist, ein Übersetzungsverhältnis auf, welches größer ist als 1, bevorzugt größer ist als 1,25 und besonders bevorzugt größer ist als 1,5 und weiter vorzugsweise ist dieses Übersetzungsverhältnis kleiner als 2,5, bevorzugt kleiner als 2 und besonders bevorzugt kleiner als 1,7. In einer weiter bevorzugten Ausführungsform ist dieses Übersetzungsverhältnis, wenigstens im Wesentlichen, 1,6. Insbesondere durch ein derartiges Übersetzungsverhältnis ist eine Übersetzung der Drehzahl des Rotors in Bezug auf die Drehzahl der Abtriebswelle ins langsame und damit eine Erhöhung des Drehmoments an der Abtriebswelle ermöglicht.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist die in Drehmomentübertragungsrichtung von der weiteren Antriebsmaschine auf die Abtriebswelle zwischen diesen angeordnete Getriebeeinrichtung als ein Planetengetriebe ausgebildet. Vorzugsweise weist dieses Planetengetriebe einen mit der Abtriebswelle koppelbaren Planetenradträger auf. Vorzugsweise ist auf diesem Planetenradträger zumindest ein Planetenrad, vorzugsweise 2, bevorzugt 3 oder besonders bevorzugt 4 oder mehr Planetenräder drehbar gelagert. Vorzugsweise sind dieses Planetenrad oder diese Planetenräder durch ein Hohlrad oder durch ein Sonnenrad des Planetengetriebes oder durch beide zur Leistungsübertragung kontaktierbar. Weiter vorzugsweise ist das Hohlrad des Planetengetriebes mit dem Rotor der weiteren Antriebsmaschine zur Leistungsübertragung verbindbar bzw. ist mit diesem drehfest verbunden. Insbesondere durch eine derartige Ausgestaltung des Planetengetriebes ist ein besonders platzsparender Aufbau der Antriebsmaschinenkopplungsvorrichtung erreichbar.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Hohlrad dieses Planetengetriebe radial wenigstens abschnittsweise, vorzugsweise vollständig, innerhalb des Rotors der weiteren Antriebsmaschine angeordnet. Vorzugsweise ist zumindest die zur Leistungsübertragung vorgesehene Verzahnung des Hohlrades, wenigstens abschnittsweise oder vollständig, in axialer Richtung innerhalb dieses Motors angeordnet. Insbesondere durch die konstruktive Anordnung des Hohlrades innerhalb des Rotors der weiteren Antriebsmaschine ist ein besonders platzsparender Aufbau der Antriebsmaschinenkopplungsvorrichtung erreichbar.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die erste Kopplungseinrichtung als eine Lamellenkupplung, insbesondere eine trockenlaufende Lamellenkupplung, ausgebildet. Vorzugsweise weist diese Lamellenkupplung eine Lamellenkupplungsfeder auf und weiter vorzugsweise ist diese Lamellenkupplungsfeder derart angeordnet, dass die Lamellenkupplung durch die Lamellenkupplungsfeder in eine geöffnete Position vor gespannt ist. Derartige Kupplungen sind aus dem Stand der Technik bekannt und werden häufig als „normally open” Kupplungen bezeichnet.
  • Vorzugsweise weist diese Lamellenkupplung einen ersten Kupplungsaktuator auf. Weiter vorzugsweise ist dieser erste Kupplungsaktuator dazu vorgesehen zum Betätigen dieser Lamellenkupplung eine Lamellenkupplungskraft aufzubringen, welche der durch die Lamellenkupplungsfeder aufbringbare Vorspannkraft entgegen gerichtet ist, insbesondere ist dieser Kupplungsaktuator also dazu eingerichtet, die Lamellenkupplung von der geöffneten Position in eine geschlossene Position zu überführen. Dabei ist in der geöffneten Position kein Drehmoment durch die Lamellenkupplung übertragbar und in der geschlossenen Position ist ein Drehmoment durch die Lamellenkupplung übertragbar.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die weitere Kopplungseinrichtung als eine schaltbare, formschlüssige Kopplungseinrichtung ausgebildet. Dabei ist im Sinne der Erfindung unter einer formschlüssigen Kopplungseinrichtung eine Kopplungseinrichtung, bei welcher das selektiv übertragbare Drehmoment mittels einer Formschlussverbindung übertragbar ist, beziehungsweise im geöffneten Zustand dieser Kopplungseinrichtung diese Formschlussverbindung nicht besteht. Derartige formschlüssige Kopplungseinrichtungen sind aus dem Stand der Technik insbesondere als Klauenkupplung oder in anderen Bauformen bekannt.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die weitere Kopplungseinrichtung als eine Klauenkupplung ausgebildet. Vorzugsweise weist diese Klauenkupplung eine Klauenkupplungsfeder auf, durch welche die Klauenkupplung in eine geöffnete Position vorspannbar ist, d. h. also in eine geöffnete Position, in welcher das selektiv übertragbare Drehmoment nicht übertragbar ist. Weiter vorzugsweise ist zum Betätigen der weiteren Kopplungseinrichtung ein weiterer Kupplungsaktuator vorgesehen. Vorzugsweise ist dieser weitere Kupplungsaktuator als ein hydraulischer Aktuator, bevorzugt als ein elektrischer beziehungsweise magnetischer Aktuator ausgebildet und besonders bevorzugt ist dieser Aktuator als ein hydraulischer Zylinder und ganz besonders bevorzugt als ein hydraulischer Ringzylinder ausgebildet. Weiter vorzugsweise ist mit diesem weiteren Kupplungsaktuator eine Kraft auf die weitere Kopplungseinrichtung aufbringbar, welche der Federkraft der Klauenkupplungsfeder entgegen gerichtet ist und mit welcher die Klauenkupplung von ihrer geöffneten in ihre geschlossene Position überführbar ist, in welcher ein Drehmoment übertragbar ist.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Kopplungseinrichtung und die weitere Kopplungseinrichtung derart angeordnet, dass die Klauenkupplungskraft und die Lamellenkupplungskraft, also jeweils die Kräfte die zum Überführen der Kopplungseinrichtungen in deren geschlossene Position vorgesehen sind, entgegen gerichtet sind. Insbesondere durch eine derartige Anordnung der Kopplungseinrichtungen ist ein besonders platzsparender Aufbau dieser ermöglicht.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Eingangs- und die Ausgangswelle der Antriebsmaschinenkopplungseinrichtung konzentrisch zueinander ausgerichtet, so dass diese um eine gemeinsame Rotationsachse rotierbar sind. In axialer Richtung, entlang der Rotationsachse, sind die Kopplungseinrichtung und die weitere Kopplungseinrichtung vorzugsweise voneinander beabstandet angeordnet. Dabei ist in diesem Sinne unter einer axialen Beabstandung zu verstehen, dass sich die zur selektiven Drehmomentübertragung vorgesehenen Bereiche, bei einer Lamellenkupplung also insbesondere die Reiblamellen und bei einer Klauenkupplung also insbesondere die ineinandergreifenden Klauen, sich in axialer Richtung nicht überdecken. Weiter vorzugsweise sind die Kopplungseinrichtungen derart angeordnet, dass sich die Kupplungsaktuatoren in axialer Richtung nicht überdecken. Insbesondere durch einen derartigen Aufbau der Antriebsmaschinenkopplungsvorrichtung ist ein besonders betriebssicherer Aufbau dieser ermöglicht.
  • Vorzugsweise ist die weitere Kopplungseinrichtung, welche vorzugsweise als formschlüssige Kopplungseinrichtung ausgebildet ist, geometrisch in einem solchen Bereich des Rotors angeordnet, der mit Kühlschmierstoff, vorzugsweise mit Getriebeöl, versorgbar ist. Insbesondere mittels des Kühlschmierstoffs ist die Funktionssicherheit der weiteren Kopplungseinrichtung verbesserbar und weiter ist dieser Kühlschmierstoff auch der Getriebeeinrichtung, vorzugsweise dem Planetengetriebe, zuführbar. Weiter ist es ermöglicht, mittels des Kühlschmierstoffs, insbesondere beim Antrieb mittels der weiteren Antriebsmaschine anfallende, Abwärme abzuführen.
  • Ein erfindungsgemäßer Hybridantriebsstrang weist eine Antriebsmaschinenkopplungsvorrichtung der zuvor beschriebenen Bauart auf. Als eine erste Antriebsmaschine weist ein derartiger Antriebsstrang vorzugsweise eine Verbrennungskraftmaschine in Hubkolbenbauweise auf. Weiter weist dieser Hybridantriebsstrang ein Drehschwingungsreduzierungssystem auf. Derartige Systeme sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Bauformen bekannt. Prinzip bedingt gibt die Verbrennungskraftmaschine das Antriebsdrehmoment an die Antriebsmaschinenkopplungsvorrichtung mit Drehmomentungleichförmigkeiten ab, dabei ist das Drehschwingungsreduzierungssystem dazu vorgesehen, diese Drehmomentungleichförmigkeiten wenigstens zu reduzieren. Vorzugsweise ist dieses System, bezogen auf die Drehmomentübertragung zwischen der Verbrennungskraftmaschine und der Antriebsmaschinenkopplungsvorrichtung angeordnet. Vorzugsweise ist das Drehschwingungsreduzierungssystem einerseits mit der Verbrennungskraftmaschine und andererseits mit der Antriebsmaschinenkopplungsvorrichtung verbindbar und bevorzugt dauerhaft drehfest verbunden. Vorzugsweise ist das Drehschwingungsreduzierungssystem einerseits mit der Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine verbindbar und andererseits mit der Eingangswelle der Antriebsmaschinenkopplungsvorrichtung. Insbesondere mittels einer solchen Antriebsarchitektur ist ein besonders effizientes Antriebssystem darstellbar.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Drehschwingungsreduzierungssystem aus einer Gruppe ausgewählt, welche wenigstens folgende Einrichtungen umfasst:
    • – Fliehkraftpendel,
    • – Einmassenschwungrad,
    • – Zweimassen- oder Mehrmassenschwungrad,
    • – Elektrischer Schwingungsdämpfer,
    • – Hydraulischer Schwingungsdämpfer.
  • Dabei sind in diesem Sinn unter elektrischen Schwingungsdämpfern vorzugsweise motorisch und generatorisch betreibbare Einrichtungen zu verstehen. Weiter vorzugsweise Einrichtungen bei welchen elektrische Leistung mittels einer Widerstandsschaltung abgebaut wird. Untersuchungen haben gezeigt, dass die genannten Drehschwingungsreduzierungssysteme besonders geeignet zum Verwirklichen eines erfindungsgemäßen Antriebsstrangs sind.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform die erste Kopplungseinrichtung axialfest mit der zweiten Kopplungseinrichtung verbunden. Vorzugsweise ist die Eingangsseite der ersten Kopplungseinrichtung als Kupplungskorb ausgebildet und dieser Kupplungskorb ist drehfest und axialfest mit der Eingangsseite der zweiten Kopplungseinrichtung verbunden. Weiter vorzugsweise ist das Drehschwingungsreduzierungssystem mittels wenigstens eines oder mehrerer Radiallager gegenüber beziehungsweise auf der Ausgangswelle drehbar lagerbar. Weiter vorzugsweise ist die Ausgangsseite des Drehschwingungsreduzierungssystems auf der Eingangsseite des Drehschwingungsreduzierungssystems lagerbar oder umgekehrt. Insbesondere ist die Eingangsseite des Drehschwingungsreduzierungssystems mit einer Kurbelwelle einer Verbrennungskraftmaschine koppelbar und die Ausgangsseite dieses Systems ist zu Abgabe der von der Verbrennungskraftmaschine aufgenommenen Leistung eingerichtet.
  • Nachfolgend sind einzelne Merkmale und Ausführungsformen der Erfindung anhand der teilweise schematisierten Figuren näher erläutert, dabei zeigt
  • 1: eine teilweise Längsschnittdarstellung der Antriebsmaschinenkoppelungsvorrichtung,
  • 2: einen schematisierten Hybridantriebsstrang mit einer derartigen Antriebsmaschinenkoppelungsvorrichtung,
  • 3: teilweise Längsschnittdarstellung der Antriebsmaschinenkoppelungsvorrichtung.
  • 1 zeigt eine Längsschnittdarstellung der Antriebsmaschinenkopplungsvorrichtung. Dabei ist erkennbar, dass die Antriebsmaschinenkopplungsvorrichtung im Wesentlichen rotationssymmetrisch zur Rotationsachse 1 angeordnet ist. An die Eingangswelle 4 kann die Kurbelwelle 2 der Verbrennungskraftmaschine (nicht dargestellt) Antriebsleistung zum Antreiben des Kraftfahrzeugs abgeben. In Drehmomentübertragungsrichtung von der Verbrennungskraftmaschine auf die Antriebsmaschinenkopplungsvorrichtung ist vor dieser ein Drehschwingungsreduzierungssystem 3 angeordnet, dieses weist ein Fliehkraftpendel auf, mit welchem in Abhängigkeit der von der Verbrennungskraftmaschine abgebbaren Drehzahl Drehmomentungleichförmigkeiten reduziert werden. In der gleichen Richtung ist nach diesem Drehschwingungsreduzierungssystem und damit zwischen der Eingangs- 4 und der Ausgangswelle 5 eine Lamellenkupplung 6 angeordnet, mit welcher diese beiden Wellen selektiv miteinander verbindbar sind.
  • Die Lamellenkupplung 6 ist über einen zentralen Lamellenkupplungsaktuator betätigbar, dieser ist als hydraulischer Zylinder 7 mit Ringkolben, beziehungsweise als hydraulischer Zentralausrücker, ausgebildet. Die Lamellenkupplung 6 ist über den Betätigungsarm 8, welcher als eine geschlitzte Tellerfeder ausgebildet ist, betätigbar und befindet sich ohne Betätigung durch den Lamellenkupplungsaktuator in einer geöffneten Stellung, in welcher durch die Lamellenkupplung 6 kein Drehmoment von der Eingangs- 4 auf die Ausgangswelle 5 übertragbar ist.
  • Die Eingangswelle 4 ist abschnittsweise als Hohlwelle ausgebildet und dadurch direkt mit der weiteren Kopplungseinrichtung verbunden, diese ist als Klauenkupplung 9 ausgebildet. Mittels der Klauenkupplung 9 ist also die Eingangswelle 4, unabhängig von der Lamellenkupplung 6, mit der Ausgangswelle 5 selektiv zur Drehmomentübertragung verbindbar. Beide Kupplungen 6, 9 sind bezogen auf die Drehmomentübertragung parallelgeschaltet, so dass ein größeres Drehmoment zwischen der Eingangs- 4 und der Ausgangswelle 5 übertragbar ist, wenn beide Kupplungen 8, 9 geschlossen sind. Der Träger 39 der Klauenkupplung 9 ist mittels der Radiallagerung 38 auf der Ausgangswelle 5 drehbar gelagert und weiter ist dieser Träger 39 über eine Wellenabeverbindung mit der Lamellenkupplung 6 drehfest verbunden.
  • Die Klauenkupplung 9 ist mit einem Klauenkupplungsaktuator betätigbar, dieser ist als ein weiterer hydraulischer Zylinder 10 ausgebildet. Weiter ist die Klauenkupplung 9 mittels der Klauenkupplungsfeder 11 in die geöffnete Position vorgespannt und ist damit also sog. „normally open” Kupplung ausgebildet, wie auch die Lamellenkupplung 6.
  • Weiter weist die Ankopplungsvorrichtung einen elektromechanischen Energiewandler, also einen sowohl motorisch wie auch generatorisch betreibbaren Elektromotor, mit einem Stator 12, welcher gehäusefest montiert ist, und einem gegenüber diesem Stator 12 drehbar gelagerten Rotor 13 auf. Der Rotor 13 ist darüber hinaus mit dem Hohlrad 15 eines Planetengetriebes 14 verbunden. Das Planetengetriebe 14 weist mehrere Planetenräder 16, welche auf dem Planetenradträger 17 gelagert sind, auf. Der Planetenradträger 17 ist drehfest mit der Abtriebswelle verbunden und das Planetengetriebe 14 ist so ausgestaltet, dass diese eine Übersetzung vom Rotor 13 zur Ausgangswelle 5 von 1,6 ins Langsame aufweist.
  • Die Planetenräder 16 kämmen zur Leistungsübertragung sowohl mit dem Hohlrad 15, wie auch mit dem Sonnenrad 18. Das Sonnenrad 18 ist gehäusefest gelagert, dieses weist also dauerhaft die Drehzahl Null auf. Die Ausgangswelle 5 der Antriebsmaschinenkopplungsvorrichtung ist drehfest mit einer Getriebeeingangswelle 19 in ein schaltbares Getriebe (nicht dargestellt) verbindbar.
  • Weiter sind Radialwellendichtringe 36, 37 vorgesehen. Diese Radialwellendichtringe 36, 37 verhindern, dass Getriebeöl, mit welchem der Elektromotor 12, 13 kühlbar ist und mit welchem die Klauenkupplung 9 sowie das Planetengetriebe 14 geschmiert werden, zur trockenen Lamellenkupplung 6 durchtritt und diese verunreinigt. Mittels der Radialwellendichtringe 36, 37 wird damit der Ölraum des Getriebes gegenüber dem Raum in welchem die Lamellenkupplung 6 angeordnet ist fluiddicht abgeschlossen.
  • 2 zeigt einen schematisierten Antriebsstrang mit einer Antriebsmaschinenkoppelungsvorrichtung wie in 1 dargestellt. Die Antriebsmaschinenkopplungsvorrichtung 20 ist einerseits mit ihrer Eingangswelle 4 mit der Verbrennungskraftmaschine 21 verbindbar und andererseits mit ihrer Ausgangswelle 5 mit der Getriebeeingangswelle in das schaltbare Getriebe 22.
  • Vom schaltbaren Getriebe 22 wird die von der Verbrennungskraftmaschine 21 und/oder vom elektromechanischen Energiewandler (nicht dargestellt) bereitgestellte Antriebsleistung in Richtung zu den antreibbaren Rädern 23 mittels Gelenkwellen 24 und einem Achsgetriebe 25 übertragen.
  • Dabei ist es in dieser Antriebskonfiguration insbesondere ermöglicht, einen besonders kompakten Aufbau zu realisieren.
  • 3 zeigt eine weitere Ausführungsform mit einer bevorzugten Ausführungsform der Lagerung der ersten Koppelungseinrichtung, Lamellenkupplung 6. Nachfolgend wird im Wesentlichen auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsformen in den Figuren 1 und 3 eingegangen.
  • Die Eingangswelle 4 ist als Kupplungskorb der Lamellenkupplung 6 ausgebildet. Dieser Kupplungskorb ist mittels einer Wellenabeverbindung drehfest mit dem Träger 39 der Klauenkupplung 9 verbunden. Weiter weist diese Wellenabeverbindung eine axiale Sicherung 35 auf, welche beispielsweise als Wellenmutter oder Sicherungsring ausgebildet sein kann. Mittels der axialen Sicherung 35 ist die Lamellenkupplung 6 axialfest mit dem Träger 39 der Klauenkupplung 9 verbunden.
  • Das Drehschwingungsreduzierungssystem 3 ist mittels der Lager 31 und 32 drehbar gegenüber der Ausgangswelle 5 gelagert, wobei für die Eingangsseite des Drehschwingungsreduzierungssystems 3 das Radiallager 31 und für dessen Ausgangsseite das Radiallager 32 vorgesehen ist.
  • Weiter ist das Drehschwingungsreduzierungssystem 3 mittels einer axial flexiblen Platte, sogenannten Flexplatte 34, drehfest mit der Kurbelwelle 2 verbunden. Die Flexplatte 34 ist axialweich aber torsionssteif ausgebildet.
  • Mittels einer solchen Ausführungsform der Erfindung ist es ermöglicht, dass keine Kräfte aus der Kupplungsbetätigung auf die Kurbellwelle 2 der Verbrennungskraftmaschine übertragen werden.
  • Abweichend von den in den 1 und 3 dargestellten Ausführungsformen der Erfindung ist es ermöglicht, dass die Getriebeeingangswelle 19 sowie die Ausgangswelle 5 einstückig miteinander ausgebildet sind. In einem solchen Fall ist der Planetenradträger 17 mittels einer Wellenabeverbindung mit der Ausgangswelle 5 verbunden, so dass die Antriebsmaschinenkopplungsvorrichtung montierbar ist.

Claims (9)

  1. Antriebsmaschinenkopplungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einem Hybridantrieb mit einer Eingangswelle (4), welche zur Aufnahme einer von einer ersten Antriebsmaschine bereitstellbaren Antriebsleistung eingerichtet ist und mit einer Ausgangswelle (5), welche zur Abgabe dieser Antriebsleistung eingerichtet ist und mit einer ersten Kopplungseinrichtung (6), welche in Richtung der Drehmomentübertragung von der Eingangs- (4) auf die Ausgangswelle (5) zwischen diesen angeordnet ist und durch welche selektiv Drehmoment von der Eingangs- (4) auf die Ausgangswelle (5) übertragbar ist, wobei diese Kopplungseinrichtung (6) unmittelbar mit der Ausgangswelle (5) koppelbar ist, wobei bezogen auf die Drehmomentübertragung von der Eingangs- (4) auf die Ausgangswelle (5) eine weitere Kopplungseinrichtung (9) zwischen diesen angeordnet und unmittelbar mit der Ausgangswelle (5) koppelbar ist und wobei durch diese weitere Kopplungseinrichtung (9) selektiv Drehmoment von der Eingangs- (4) auf die Ausgangswelle (5) übertragbar ist und wobei die weitere Kopplungseinrichtung (9), bezogen auf die Drehmomentübertragung, parallel zur ersten Kopplungseinrichtung (6) angeordnet ist, wobei die erste Kopplungseinrichtung (6) als eine Lamellenkupplung ausgebildet ist, diese Lamellenkupplung durch einen Betätigungsarm (8) betätigbar ist und als eine „normally open” Kupplung ausgebildet ist, ein erster Kupplungsaktuator (7) vorgesehen ist, mit dem eine Lamellenkupplungskraft zum Überführen der Lamellenkupplung in eine geschlossene Position aufbringbar ist und dass die weitere Kopplungseinrichtung (9) als eine Klauenkupplung ausgebildet ist, diese Klauenkupplung durch eine Klauenkupplungsfeder (11) in eine geöffnete Position vorgespannt ist, und ein weiterer Kupplungsaktuator (10) vorgesehen ist, mit dem eine Klauenkupplungskraft entgegen der Klauenkupplungsfeder (11) zum Überführen der Klauenkupplung in eine geschlossene Position aufbringbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Klauenkupplungskraft und die Lamellenkupplungskraft einander entgegengerichtet sind.
  2. Antriebsmaschinenkopplungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtriebswelle (5) mit einer weiteren Antriebsmaschine (12, 13) koppelbar ist, dass diese weitere Antriebsmaschine (12, 13) als eine elektrische Antriebsmaschine mit einem Rotor (13) und einem Stator (12) ausgebildet ist.
  3. Antriebsmaschinenkopplungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in Richtung der Drehmomentübertragung von der weiteren Antriebsmaschine (12, 13) auf die Abtriebswelle (5) ein Planetengetriebe (14) angeordnet ist, dass dieses Planetengetriebe (14) einen mit der Abtriebswelle koppelbaren Planetenradträger (17) aufweist, dass auf diesem Planetenradträger (17) zumindest ein Planetenrad (16) drehbar gelagert ist, welches zur Leistungsübertragung durch ein Hohlrad (15) oder durch ein Sonnenrad (18) dieses Planetengetriebes (14) oder durch beide kontaktierbar ist und, dass das Hohlrad (15) mit dem Rotor (13) zur Leistungsübertragung verbindbar ist.
  4. Antriebsmaschinenkopplungsvorrichtung nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (15) radial innerhalb des Rotors (13) angeordnet ist und, dass zumindest die zur Leistungsübertragung vorgesehene Verzahnung des Hohlrads (15), wenigstens abschnittsweise oder vollständig, in axialer Richtung innerhalb des Rotors (13) angeordnet ist.
  5. Antriebsmaschinenkopplungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Kopplungseinrichtung (9) als eine als „normally open” Kupplung ausgebildet ist.
  6. Antriebsmaschinenkopplungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangswelle (4) und die Ausgangswelle (5) konzentrisch zueinander angeordnet und damit um eine gemeinsame Rotationsachse (1) rotierbar sind, dass die erste Kopplungseinrichtung (6) und die weitere Kopplungseinrichtung (9) in axialer Richtung der Rotationsachse (1) axial voneinander beabstandet angeordnet sind.
  7. Hybridantriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einer Antriebskopplungsvorrichtung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Verbrennungskraftmaschine (21) als erster Antriebsmaschine und mit einem Drehschwingungsreduzierungssystem (3), welches, bezogen auf die Drehmomentübertragung, zwischen der Verbrennungskraftmaschine (21) und der Eingangswelle (4) angeordnet ist.
  8. Hybridantriebsstrang nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehschwingungsreduzierungssystem (3) mindestens eine oder mehrere Einrichtungen aus der folgenden Gruppe von Einrichtungen aufweist: – Fliehkraftpendel, – Einmassenschwungrad, – Zwei- oder Mehrmassenschwungrad, – elektrischer Schwingungsdämpfer, – hydraulischer Schwingungsdämpfer.
  9. Kraftfahrzeug mit einem Hybridantriebsstrang nach einem der Ansprüche 7 oder 8.
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