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Die Erfindung betrifft ein Kupplungssystem für einen hybriden Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, wie eines Pkws, Lkws, Busses oder anderen Nutzfahrzeuges, mit einer Teilkupplung sowie einer die Teilkupplung zwischen einer eingekuppelten Stellung und einer ausgekuppelten Stellung verstellenden Betätigungseinrichtung, wobei die Betätigungseinrichtung ein Betätigungslager, ein verschiebbar gelagertes Schubelement und ein mit dem Schubelement in Wirkbeziehung stehendes sowie schwenkbar gelagertes Hebelelement aufweist, und wobei das Hebelelement auf ein Anpresselement der Teilkupplung verschiebend einwirkt. Zudem betrifft die Erfindung ein Hybridmodul für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges mit diesem Kupplungssystem sowie wiederum einen Antriebsstrang mit diesem Hybridmodul.
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Gattungsgemäßer Stand der Technik ist bereits prinzipiell bekannt. Die
WO 2015/154 770 A1 offenbart ein Kupplungssystem als Kupplungsaggregat mit verbesserter Hebelbetätigung, wobei eine Kupplung direkt von einer geöffneten/ausgekuppelten Stellung hin zu einem Tastpunkt betätigbar ist. Die Kupplung ist durch die Hebelbetätigung auch so aktuierbar, dass eine Hebelfeder, die Kupplung von dem Tastpunkt hin zu einer geschlossenen/eingekuppelten Stellung drängend, einwirkt.
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Diese aus dem Stand der Technik bekannten Kupplungssysteme haben den Nachteil, dass sie insbesondere in axialer Richtung relativ großbauend ausgeführt sind.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diese aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu beheben und insbesondere ein Kupplungssystem samt Teilkupplung sowie Betätigungseinrichtung zur Verfügung zu stellen, das gesamtheitlich im Bauraum weiter reduziert werden soll.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein Umlenkpunkt des Hebelelementes so angebracht ist, dass das Hebelelement mit einem radial innerhalb des Umlenkpunkts angeordneten ersten Abstützbereich (direkt/unmittelbar) an dem Anpresselement anliegt/angedrückt ist und mit einem radial außerhalb des Umlenkpunktes angeordneten zweiten Abstützbereich (direkt/unmittelbar) an dem Schubelement anliegt/angedrückt ist.
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Dadurch wird eine in axialer Richtung besonders kompakte Bauweise umgesetzt. Insbesondere die Betätigungseinrichtung ist dadurch besonders kompakt integriert.
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Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.
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Greift eine Rückstellfeder so an dem Hebelelement an, dass das Hebelelement in einem unbetätigten Zustand der Betätigungseinrichtung (bei normal eingerückter Teilkupplung in einem eingekuppelten Zustand oder bei normal ausgerückter Teilkupplung in einem ausgekuppelten Zustand) in eine Ausgangslage relativ zu dem Anpresselement gezwungen ist, ist das Hebelelement besonders sicher in seiner Ausgangslage abgestützt.
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Auch ist es von Vorteil, wenn die Rückstellfeder radial außerhalb des Umlenkpunktes an dem Hebelelement angreift. Dann ist radial innerhalb des Umlenkpunktes ein besonders kompakter Bauraum umsetzbar.
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Liegt die Rückstellfeder weiterhin an einer dem Schubelement axial abgewandten Seite des Hebelelementes an, ist die Rückstellfeder konstruktiv besonders einfach, vorzugsweise als Tellerfeder, ausführbar.
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Desweiteren ist es zweckmäßig, wenn das Schubelement einen sich axial erstreckenden Verbindungsabschnitt aufweist, der sich radial außerhalb mehrerer Reibelemente der Teilkupplung (in axialer Richtung) an diesen vorbei erstreckt. Dies ermöglicht insbesondere in axialer Richtung eine noch kompaktere Bauweise.
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Erstreckt sich das Schubelement derart, dass es zu einer ersten axialen Seite der Teilkupplung hin mit einem ersten Anlagebereich an dem Betätigungslager anliegt und zu einer, der ersten axialen Seite abgewandten, zweiten axialen Seite der Teilkupplung hin mit einem zweiten Anlagebereich an dem zweiten Abstützbereich des Hebelelementes anliegt, ist eine besonders geschickte Anordnung des Betätigungssystems/der Betätigungseinrichtung verwirklicht.
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Von Vorteil ist es auch, wenn der Umlenkpunkt an einem Kupplungsbestandteil, vorzugsweise einem Außenlamellenträger, der Teilkupplung ausgebildet/angebracht ist. Dadurch wird der Aufbau des Kupplungssystems besonders vereinfacht.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn in der Teilkupplung eine Federeinrichtung (vorzugsweise aufweisend eine Biege- und/oder Torsionsfeder) so integriert ist, dass sie eine Vorspannkraft erzeugt, die zumindest das Anpresselement in Richtung des ersten Abstützbereiches drängt/drückt. Dadurch wird auch das Lüften der Teilkupplung besonders geschickt umgesetzt.
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Ist die Teilkupplung als Mehrscheibenkupplung, vorzugsweise als Lamellenkupplung, ausgestaltet, ist die Teilkupplung auch eine in radialer Richtung besonders kompakt ausgeführt.
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Desweiteren ist es vorteilhaft, wenn das Hebelelement (elastisch) biegbar, d.h. als Hebelfeder, bspw. in Form einer Tellerfeder, ausgestaltet ist. Dadurch ist auch das Hebelelement besonders kompakt ausgestaltet.
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Auch betrifft die Erfindung ein Hybridmodul für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges mit zumindest einem Kupplungssystem nach zumindest einer der zuvor beschriebenen Ausführungen. Somit ist auch ein Hybridmodul besonders platzsparend ausgebildet.
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Darüber hinaus betrifft die Erfindung einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, mit dem Hybridmodul.
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In anderen Worten ausgedrückt, ist somit erfindungsgemäß eine Umlenkung einer Betätigungskraft einer Teilkupplung in einer Mehrfachkupplung/einem Kupplungssystem, vorzugsweise einem Hybridmodul, umgesetzt. Die erfindungsgemäße Lösung dient dazu, eine Teilkupplung für ein Hybridmodul besonders einfach konstruktiv sowie funktionell auszubilden. In einer solchen Teilkupplung für ein Hybridfahrzeug wird die Betätigung der Teilkupplung durch die Verwendung eines Hebelzusammenbaus (Betätigungseinrichtung) durchgeführt. Insbesondere ist im Detail an einer ersten Seite ein erstes (radiales) Ende eines Hebels (Hebelelement) in Kontakt mit einer Anpressplatte (Anpresselement) der Teilkupplung. Der Hebel ist umlenkbar über einen Schwenkpunkt/Umlenkpunkt, der zwischen dem ersten Ende des Hebels und einem zweiten (radialen) Ende des Hebels angeordnet ist. Eine Rückstellfeder ist an dem zweiten Ende des Hebels vorgesehen. Eine Betätigungskraft zum Betätigen der Teilkupplung wird von einer zweiten Seite, die zu der ersten Seite entgegengesetzt angeordnet ist, an dem Hebel angesetzt, um den Hebel über den Umlenkpunkt/Schwenkpunkt umzulenken, und um die Anpressplatte auf eine oder mehrere Kupplungsscheiben (Reibelement/-e) zu drücken, um dadurch die Teilkupplung zu schließen.
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Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert, in welchem Zusammenhang auch prinzipiell verschiedene Ausführungsbeispiel beschrieben sind.
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Es zeigen:
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1 eine Längsschnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Kupplungssystems nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, wobei der Aufbau einer Betätigungseinrichtung sowie einer Teilkupplung des Kupplungssystems besonders gut zu erkennen ist, und
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2 eine vereinfachte Längsschnittdarstellung des Kupplungssystems nach 1.
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Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist ein erfindungsgemäßes Kupplungssystem 1 nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel im Aufbau sowie der Funktionsweise gut zu erkennen. Das Kupplungssystem 1 ist im Betrieb Bestandteil eines hier der Übersichtlichkeit halber nicht vollständig dargestellten Hybridmoduls. Das Kupplungssystem 1 kann auch unmittelbar das Hybridmodul ausbilden. Auf typische Weise weist das Hybridmodul neben dem Kupplungssystem 1 einen Elektromotor auf, der etwa mit einem nachfolgend näher beschriebenen Kupplungsbestandteil 19 einer Teilkupplung 2 des Kupplungssystems 1 zusammenwirkt. Das Hybridmodul ist wiederum Bestandteil eines Antriebsstranges eines Kraftfahrzeuges und dient als Kopplungseinheit zwischen dem Elektromotor, einem Verbrennungsmotor sowie einem Getriebe des Antriebsstranges.
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Das Kupplungssystem 1 gemäß 1 weist die Teilkupplung 2 in Form einer Lamellenkupplung auf. Die Teilkupplung 2 ist daher als Reibkupplung ausgeführt. Auch weist das Kupplungssystem 1 eine Betätigungseinrichtung 3 auf, die der Teilkupplung 2 zugeordnet ist. Die Betätigungseinrichtung 3 dient zum Betätigen der Teilkupplung 2 im Betriebszustand des Kupplungssystems 1 und verstellt die Teilkupplung 2 somit zwischen einer eingekuppelten Stellung und einer ausgekuppelten Stellung.
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Die Teilkupplung 2 weist im Wesentlichen zwei Kupplungsbestandteile 19 und 20 auf. Ein erster Kupplungsbestandteil 19 weist mehrere erste Reibelemente 21 und ein zweiter Kupplungsbestandteil 20 mehrere zweite Reibelemente 22 auf. Die ersten Reibelemente 21 in Form von Reiblamellen wechseln sich in axialer Richtung mit den zweiten Reibelementen 22, wiederum in Form von Reiblamellen, ab, sodass axial benachbart zu jedem ersten Reibelement 21 ein zweites Reibelement 22 angeordnet ist. Insbesondere sind nach 1 insgesamt zwei erste Reibelemente 21 sowie zwei zweite Reibelemente 22 vorgesehen. Die Reibelemente 21 und 22 sind in axialer Richtung der Teilkupplung 2, d.h. entlang einer Drehachse 23 der Teilkupplung 2, verschiebbar aufgenommen. Die ersten Reibelemente 21 sind verschiebbar, jedoch drehfest, an dem ersten Kupplungsbestandteil 19 angeordnet. Die zweiten Reibelemente 22 sind axial verschiebbar, jedoch drehfest, an dem zweiten Kupplungsbestandteil 20 angeordnet. Während der erste Kupplungsbestandteil 19 einen Außenlamellenträger bildet, bildet der zweite Kupplungsbestandteil 20 einen Innenlamellenträger aus. Jedoch können die beiden Kupplungsbestandteile 19 und 20 auch umgekehrt ausgeführt sein, wodurch dann der erste Kupplungsbestandteil 19 ein Innenlamellenträger ist und der zweite Kupplungsbestandteil 20 ein Außenlamellenträger ist.
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Zusätzlich zu den Reibelementen 21 und 22 ist zum drehfesten Verbinden der Reibelemente 21 und 22 miteinander in der eingekuppelten Stellung ein axial verschiebbar sowie drehfest an dem ersten Kupplungsbestandteil 19 angeordnetes Anpresselement 7 in Form einer Anpressplatte/Anpresslamelle/Anpressscheibe vorgesehen. Auf einer dem Anpresselement 7 abgewandten axialen Seite der Reibelemente 21 und 22 Das Anpresselement 7 ist ein axial fest abgestütztes Druckelement 24 an dem ersten Kupplungsbestandteil 19 angebracht. Das Anpresselement 7 ist in der eingekuppelten Stellung derart mittels der Betätigungseinrichtung 3 an die Reibelemente 21 und 22 und diese wiederum an das Druckelement 24 angepresst, dass die beiden Kupplungsbestandteile 19 und 20 (durch einen Reibkraftschluss der Reibelemente 21 und 22 miteinander) drehfest miteinander verbunden sind. In einer ausgekuppelten Stellung der Teilkupplung 2, wie sie in 1 dargestellt ist, ist das Anpresselement 7 derart von den Reibelementen 21 und 22 beabstandet, dass die Reibelemente 21 und 22 frei drehbar relativ zueinander angeordnet sind und somit keine Drehverbindung zwischen den beiden Kupplungsbestandteilen 19 und 20 herrscht.
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Auf das Anpresselement 7 wirkt, wie bereits erwähnt, die Betätigungseinrichtung 3 des Kupplungssystems 1 verstellend ein. Die Betätigungseinrichtung 3 weist hierzu prinzipiell ein Betätigungslager 4, hier in Form eines Wälzlagers, ein verschiebbar gelagertes Schubelement 5, etwa in Form eines Drucktopfes, sowie ein mit dem Schubelement 5 in Wirkbeziehung stehendes sowie schwenkbar gelagertes Hebelelement 6 auf. Die Betätigungseinrichtung 3 weist zudem einen hier der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellten Nehmerzylinder auf, der mit einem Kolben die Verschiebeposition des Betätigungslagers 4, und somit auch wiederum des Anpresselementes 7, vorgibt.
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Statt des vorzugsweise hydraulischen Nehmerzylinders sind jedoch auch prinzipiell andere Betätigungsorgane, wie mechanische Systeme mit bspw. mechanisch betätigten Kolben umsetzbar.
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Schubelement 5 und Hebelelement 6 sind in einem radialen Aufnahmeraum 31 des ersten (topfförmigen) Kupplungsbestandteiles 19 bewegbar relativ zu dem Kupplungsbestandteil 19 aufgenommen/angeordnet. Ein Umlenkpunkt 8 des Hebelelementes 6 ist prinzipiell so angebracht, dass das Hebelelement 6 mit einem radialen innerhalb des Umlenkpunktes 8 angeordneten ersten Abstützbereich 9 an dem Anpresselement 7 anliegt und mit einem radial außerhalb des Umlenkpunktes 8 angeordneten zweiten Abstützbereich 10 an dem Schubelement 5 anliegt.
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Der Umlenkpunkt 8 ist unmittelbar an dem/durch den ersten Kupplungsbestandteil 19 ausgebildet. Der Umlenkpunkt 8 ist hierbei in Form einer an dem Kupplungsbestandteil 19 ausgebildeten Erhabenheit 25 ausgebildet, welche Erhabenheit 25 sich in Umfangsrichtung durchgängig oder unterbrochen (ringförmig oder teilringförmig) erstreckt. Die Erhabenheit 25 bildet somit ein Umlenk-/Schwenkzentrum des Hebelelementes 6 aus.
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Das Hebelelement 6 ist als Hebelfeder, nämlich bevorzugt als Tellerfeder, ausgeführt. Mit einem radial innerhalb des Umlenkpunktes 8 angeordneten ersten Endbereich 26, der einen ersten (axialen) Abstützbereich 9 ausbildet, ist das Hebelelement 6 unmittelbar an einer den Reibelementen 21 und 22 (axial) abgewandten Seite des Anpresselementes 7 angedrückt/angelegt. Radial außerhalb des Umlenkpunktes 8, in Bezug auf die Drehachse 23 gesehen, liegt das Hebelelement 6 dann wiederum mit einem an einem zweiten Endbereich 28 ausgebildeten zweiten (axialen) Abstützbereich 10 an dem Schubelement 5 an. Die beiden Abstützbereiche 9 und 10 des Hebelelementes sind auf einer gemeinsamen (ersten) axialen Seite 12 des Hebelelementes 6 ausgestaltet.
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Insbesondere ist das Hebelelement 6 so zwischen einem in radialer Richtung verlaufenden Seitenwandbereich 27 des ersten Kupplungsbestandteils 19, welcher Seitenwandbereich 27 den Umlenkpunkt 8 aufweist, sowie dem Anpresselement 7 angeordnet, dass sich das Hebelelement 6 in radialer Richtung in einen Zwischenraum zwischen dem Seitenwandbereich 27 und dem Anpresselement 7 hinein erstreckt.
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Auf einer radial außerhalb der Reibelemente 21 und 22 angeordneten Seite/dem zweiten Endbereich 28 des Hebelelementes 6 ist das Hebelelement 6 zusätzlich auf einer dem Schubelement 5 abgewandten axialen zweiten Seite 13 über eine Rückstellfeder 11 federelastisch relativ zu dem Seitenwandbereich 27 vorgespannt. Die Rückstellfeder 11 ist prinzipiell so eingespannt, dass sie, unter Ausbildung der Teilkupplung 2 als normal geöffnete Kupplung, in einem unbetätigten Zustand der Betätigungseinrichtung 3, das Anpresselement 7 in eine Ausgangslage korrespondierend mit der ausgekuppelten Stellung zwingt.
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Das Schubelement 5 erstreckt sich wiederum derart mit einem Verbindungsabschnitt 14 in axialer Richtung, dass es die Reibelemente 21 und 22 gesamtheitlich (radial von außen) in ihrer axialen Erstreckung überragt. Ein erster Anlagebereich 17 des Schubelementes 5 liegt an dem Betätigungslager 4, nämlich einem Lagerring des Betätigungslagers 4, drehfest an. Ein diesem ersten Anlagebereich 17 axial gegenüberliegender zweiter Anlagebereich 18, in Form eines Druckringes, liegt an dem Hebelelement 6 an.
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2 zeigt wiederum eine vereinfachte Darstellung des Kupplungssystems 1 nach 1. Der Einfachheit halber ist je Kupplungsbestandteil 19, 20 nur ein Reibelement 21, 22 ausgebildet, wobei das erste Reibelement 21 auch gleichzeitig das Anpresselement 7 mit ausbildet. In diesem Zusammenhang sei auch darauf hingewiesen, dass die Teilkupplung 2 in weiteren Ausführungen auch lediglich als Einfachkupplung ausgeführt sein kann.
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In 2 ist auch übersichtlich erkennbar, dass die Betätigungseinrichtung 3 gesamtheitlich so ausgestaltet ist, dass sie eine Betätigungskraft (F) in ihrer Wirkrichtung umlenkt. Während die an dem Betätigungslager 4 eingebrachte Betätigungskraft (F) zum Schließen/Einrücken der Teilkupplung 2 noch in einer ersten axialen Richtung gerichtet ist, wird diese mittels des Hebelelementes 6 so umgelenkt, dass sie schließlich an dem Anpresselement 7 in einer dieser ersten axialen Richtung entgegengesetzten zweiten axialen Richtung angelangt. Dadurch wird ein besonders geschicktes Umlenken der Betätigungskraft um 180° bewirkt.
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Desweiteren ist prinzipiell zu erkennen, dass der zweite Kupplungsbestandteil 20 mit einem An-/Abtrieb 29 sowie der erste Kupplungsbestandteil 19 mit einem Antrieb 30 verbindbar ist.
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Der erste Kupplungsbestandteil 19 dient bei dieser Ausführung in seinem Betrieb bevorzugt als Rotorträger, zur drehfesten Aufnahme eines Rotors des hier der Übersichtlichkeit halber nicht weiter dargestellten Elektromotors des Hybridmoduls. Im Betrieb dient das Kupplungssystem 1 somit zum Zweck einer Hybridisierung des Antriebstranges, um das Hybridmodul bzw. eine weitere Teilkupplung zur schaltbaren Kopplung von Verbrennungs- und E-Motor, zu gewährleisten.
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In anderen Worten ausgedrückt, ist somit erfindungsgemäß eine Umlenkung einer Betätigungskraft F über eine Hebelfeder 6 umgesetzt. Die Hebelfeder 6 stützt sich am Außenlamellenträger 19 ab. Die Lage des Abstütz-/Umlenkpunktes 8 der Hebelfeder 6, die vorzugsweise als Tellerfeder ausgestaltet ist, am Außenlamellenträger 19 kann in einem bestimmten Bereich variiert werden. Dadurch ändern sich die Hebelverhältnisse. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit, die für die Anpresskraft der jeweiligen Lamellen 21, 22/die Flächenpressung im Lamellenpaket 21, 22 benötigte Kraft, die etwa durch ein CSC (Konzentrischer Nehmerzylinder bzw. einen hydraulisch oder mechanisch angesteuerten Kolben) vorzugsweise eingeleitet werden muss, zu verringern (es muss weniger Kraft eingeleitet werden als im Resultat erzeugt wird). Zudem wird die Belastung und Beanspruchung der im Kraftfluss befindlichen Bauteile verringert. Dies stellt eine einfache Möglichkeit, die Kraft-Weg-Kennlinie zu ändern. Ein kurzer Kraftfluss im Außenlamellenträger 19 wird dadurch bewirkt, um die eingeleitete Kraft und die resultierende Kraft aufzuheben, wobei diese sich vorzugsweise teilweise gegenseitig aufgrund der entgegengesetzten Richtung aufheben. Das Lüften des Lamellenpaketes 21, 22 kann über eine hier der Übersichtlichkeit halber nicht weiter dargestellte Federeinrichtung, die eine Biege- oder Torsionsfeder aufweist, erfolgen. Die Federeinrichtung ist dabei so angeordnet, dass sie über einen Hebeleffekt immer gewährleistet, dass die Hebelfeder 6 zum einen am Druckring 18 und zum anderen am Umlenkpunkt 8 des Außenlamellenträgers 19 anliegt. Die Hebelfeder 6 kann in ihrer Form verschiedenartig ausgeführt sein. Anstelle einer Hebelfeder 6 kann auch ein anderes Bauteil als Hebel 6 verwendet werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kupplungssystem
- 2
- Teilkupplung
- 3
- Betätigungseinrichtung
- 4
- Betätigungslager
- 5
- Schubelement
- 6
- Hebelelement
- 7
- Anpresselement
- 8
- Umlenkpunkt
- 9
- erster Abstützbereich
- 10
- zweiter Abstützbereich
- 11
- Rückstellfeder
- 12
- erste Seite des Hebelelementes
- 13
- zweite Seite des Hebelelementes
- 14
- Verbindungsabschnitt
- 15
- erste axiale Seite der Teilkupplung
- 16
- zweite axiale Seite der Teilkupplung
- 17
- erster Anlagebereich
- 18
- zweiter Anlagebereich
- 19
- erster Kupplungsbestandteil
- 20
- zweiter Kupplungsbestandteil
- 21
- erstes Reibelement
- 22
- zweites Reibelement
- 23
- Drehachse
- 24
- Druckelement
- 25
- Erhabenheit
- 26
- erster Endbereich
- 27
- Seitenwandbereich
- 28
- zweiter Endbereich
- 29
- An-/Abtrieb
- 30
- Antrieb
- 31
- Aufnahmeraum
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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