DE102017103023A1

DE102017103023A1 - Hybridmodul mit mechanisch und/oder hydraulisch betätigter Trennkupplung sowie Antriebsstrang

Info

Publication number: DE102017103023A1
Application number: DE102017103023.9A
Authority: DE
Inventors: Robin Beyer; Rolf Meinhard
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2017-02-15
Filing date: 2017-02-15
Publication date: 2018-08-16

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Hybridmodul (1) für einen Kraftfahrzeugantriebsstrang, mit zumindest einer Trennkupplung (2), einer mit einem Kupplungsbestandteil (3) der zumindest einen Trennkupplung (2) zusammenwirkenden elektrischen Maschine sowie einem die Trennkupplung (2) betätigenden hydraulischen und/oder mechanischen Betätigungssystem (4), wobei ein Stellelement (5) des Betätigungssystems (4) eine Stellung eines verschiebbaren Einrücklagers (6) vorgibt, wobei die Trennkupplung (2) als eine normal-ausgerückte Trennkupplung (2) ausgestaltet ist. Auch betrifft die Erfindung einen Hybridantriebsstrang mit einem Hybridmodul (1).

Description

Die Erfindung betrifft ein Hybridmodul für einen Kraftfahrzeugantriebsstrang / Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, wie eines Pkws, Lkws, Busses oder anderen Nutzfahrzeuges, mit zumindest einer Trennkupplung, einer mit einem Kupplungsbestandteil der zumindest einen Trennkupplung zusammenwirkenden elektrischen Maschine sowie einem die Trennkupplung betätigenden hydraulischen und/oder mechanischen Betätigungssystem, wobei ein Stellelement des Betätigungssystems eine Stellung eines verschiebbaren Einrücklagers vorgibt. Zudem betrifft die Erfindung einen hybriden Antriebsstrang / Hybridantriebsstrang eines Kraftfahrzeuges mit diesem Hybridmodul.
Gattungsgemäßer Stand der Technik ist beispielhaft aus der DE 10 2013 215 737 A1 bekannt. Hiermit ist ein Hybridmodul mit einer Trennkupplung für einen Antriebsstrang eines Fahrzeuges offenbart. Zur Betätigung der Trennkupplung dient eine als CSC / „Concentric Slave Cylinder“ (Konzentrischer Kupplungsnehmerzylinder) ausgeführte Ausrückvorrichtung.
Die aus dem Stand der Technik bekannten Hybridmodule haben jedoch häufig den Nachteil, dass sie relativ aufwändig oder großräumig ausgestaltet sind. Insbesondere sind die Betätigungssysteme, etwa aufgrund der häufig verwendeten konzentrischen Kupplungsnehmerzylinder, relativ komplex aufgebaut und daher auch relativ aufwändig in der Herstellung. Einige dieser Betätigungssysteme benötigen einen relativ großen Bauraum im Fahrzeug.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diese aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu beheben und insbesondere ein Hybridmodul zur Verfügung zu stellen, das hinsichtlich seines Bauraums weiter effektiver genutzt ist sowie hinsichtlich der Komplexität seines Aufbaus weiter reduziert wird.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Trennkupplung als eine normal-ausgerückte (d.h. bei inaktivem Betätigungssystem ausgerückte) Trennkupplung ausgestaltet ist.
Dadurch wird ein Hybridmodul zur Verfügung gestellt, dessen Betätigungssystem im Aufbau deutlich vereinfacht und kompakter ausgestaltet wird.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Hybridmodul als Hybridmodul des Paralleltyps, d.h. als achsparalleles Hybridmodul ausgeführt ist. Diesbezüglich ist es wiederum vorteilhaft, wenn die elektrische Maschine einen Rotor aufweist, der auf einer Antriebsachse angeordnet ist, die (achs-)parallel (beabstandet) zu einer Drehachse des Hybridmoduls / der Trennkupplung angeordnet ist.
In diesem Zusammenhang ist es weiter von Vorteil, wenn das Betätigungssystem als rein mechanisches / mechanisch wirkendes / mechanisch arbeitendes Betätigungssystem oder als rein hydraulisches / hydraulisch wirkendes / hydraulisch arbeitendes Betätigungssystem ausgestaltet ist.
Bei dem rein mechanischen Betätigungssystem ist es auch zweckmäßig, wenn es (zumindest teilweise) trocken laufend und/oder nass / gefettet laufend ausgebildet ist.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn das mechanische Betätigungssystem einen (eine aktorinduzierte Drehbewegung in eine axiale Stellbewegung des Stellelementes wandelende) Wandlermechanismus aufweist.
Insbesondere im Fall des nass laufenden Betätigungssystems ist es bevorzugt, wenn der Wandlermechanismus entweder trocken laufend oder nass / gefettet laufend ausgebildet ist. Auch ist es in diesem Zusammenhang zweckmäßig, wenn der nasslaufend ausgestaltete Wandlermechanismus einen zur Umgebung hin abgedichteten Nassraum / Fettraum aufweist.
Weiterhin ist zwischen dem Stellelement und dem Einrücklager ein Kunststoffverbinder positioniert.
Weiter von Vorteil ist es, wenn der Wandlermechanismus als ein Rampenmechanismus, wie ein Kugelrampenmechanismus oder ein Gleitrampenmechanismus, ausgeführt ist. Alternativ hierzu ist es jedoch auch möglich, den Wandlermechanismus als einen Spindelmechanismus / Gewindemechanismus auszubilden. Dadurch kann auf besonders engem Raum eine an dem Stellelement vorzugsweise aufgebrachte Drehbewegung in eine axiale Bewegung dieses Stellelementes gewandelt werden.
Der Wandlermechanismus ist bevorzugt radial innerhalb oder radial außerhalb des Einrücklagers, d.h. mehrerer Wälzkörper des Einrücklagers, angeordnet. Dadurch ist eine axial kompakte Bauweise umgesetzt.
Weist der Rampenmechanismus zwei über eine Aktorik relativ zueinander verdrehbare Rampenringe auf, ist dieser in radialer Richtung besonders kompakt ausgebildet.
Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn diese Rampenringe bei Ausbildung des Rampenmechanismus als Kugelrampenmechanismus als Blechumformringe ausgebildet sind. Es ist alternativ oder zusätzlich prinzipiell auch möglich, die Rampenringe rein aus Metall, wie Stahl-, oder Kunststoffmaterialien oder aus einer Kombination aus Metall, wie Stahl-, und Kunststoffmaterialien herzustellen. Die Rampenringe können untereinander aus unterschiedlichen Materialien oder aus den gleichen Materialien hergestellt sein. Bei Ausbildung des Rampenmechanismus als Gleitrampenmechanismus ist es besonders bevorzugt, die Rampenringe entweder aus Stahl oder aus Kunststoff oder kombiniert aus Stahl und aus Kunststoff herzustellen. So ist es besonders vorteilhaft, wenn ein erster Rampenring aus einem Metall, wie Stahl, und ein zweiter Rampenring aus Kunststoff hergestellt ist. Insbesondere ist es wiederum auch vorteilhaft, wenn der jeweilige Rampenring lediglich teilweise, wie im Bereich der Gleitrampen, aus Kunststoff und/oder Stahl hergestellt ist. Dadurch sind besonders kostengünstig herstellbare Betätigungsmechanismen umsetzbar.
Hinsichtlich der Aktorik ist es auch von Vorteil, wenn diese Aktorik einen Aktor mit einem Seilzug, bevorzugt einem Bowdenzug, aufweist. Alternativ hierzu ist es auch vorteilhaft, wenn die Aktorik einen Aktor aufweist, der mit einem Stelltrieb versehen ist. Weiter alternativ ist es jedoch auch möglich, den Aktor mit einem Riemen-, einem Hebel- oder einem Speichenmechanismus oder einem Kronrad / ein Schneckenrad auszustatten.
Der Aktor ist des Weiteren bevorzugt zwischen zwei Riemenbahnen schräg angeordnet oder parallel zu einer Gehäusewand eines Gehäuses des Hybridmoduls ausgerichtet.
Bevorzugt ist der Wandlermechanismus selbstzentrierend ausgebildet.
Bevorzugt ist es auch, wenn bei Umsetzung des Wandlermechanismus als Kugelrampenmechanismus die Rampenringe über Laufbahnen / Kugellaufbahnen der Rampenringe zueinander zentriert sind. Dadurch wird der Aufbau weiter vereinfacht.
Hinsichtlich des Kugelrampenmechanismus ist es zudem von Vorteil, wenn der jeweilige Rampenring eine dreidimensional gekrümmte (eine Rampe mit ausbildende / schräge) Laufbahn aufweist. Dadurch wird die Kugel über einen längeren Zeitraum an dem Auswandern in eine bestimmte Richtung gehindert, wodurch ein Kugelkäfig ggf. weggelassen werden kann.
Sind die Laufbahnen und/oder die Kugeln jeweils beschichtet oder unbeschichtet und/oder aus einem rostfreiem Stahl, aus einem Wälzlagerstahl oder einem normalen Stahl, einer Keramik oder anderen Materialien / Metallen ausgebildet, ist der Kugelrampenmechanismus auf die jeweilige individuelle Einsatzmöglichkeit adaptierbar.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn der Kugelrampenmechanismus insgesamt sechs Kugeln und je Rampenring sechs Laufbahnen aufweist. Somit wird eine Betätigungskraft entlang des Umfangs besonders effektiv verteilt, der Rampenmechanismus jedoch nicht unnötig in der Komplexität erhöht.
Von Vorteil ist es auch, wenn an dem Stellelement ein Schwenkhebelbereich vorgesehen ist, der mit einer Aktorik des Betätigungsmechanismus zusammenwirkt, wobei der Schwenkhebelbereich relativ zu einem Gehäuse des Hybridmoduls axial / in axialer Richtung (entlang einer Drehachse des Hybridmoduls) verschiebbar oder an einem Angriffspunkt / einer Einhängung eines Aktors der Aktorik in axialer Richtung gehäusefest abgestützt / gehalten ist. Dadurch ergeben sich verschiedene Möglichkeiten, die Aktorik besonders variabel auf den jeweiligen Einsatzbereich einzustellen.
Zudem ist es zweckmäßig, wenn der Schwenkhebelbereich im Bereich des Angriffspunktes zwar gehalten ist, gesamtheitlich jedoch axial verformbar, d.h. insbesondere bevorzugt als Blattfeder ausgebildet, ist. Dadurch kann insbesondere axialer Bauraum eingespart werden.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn der Schwenkhebelbereich im Bereich des Angriffspunktes gleitend gelagert ist, bevorzugt über mehrere gehäusefeste Gleitstücke, die zu beiden axialen Seiten an dem Schwenkhebelbereich anliegen. Diese Gleitstücke dienen dann zur gleitenden Führung des Schwenkhebelbereiches in radialer Richtung. Dadurch wird die Laufzeit des Betätigungssystems weiter verlängert.
Bei Ausführung des Schwenkhebelbereiches ist es bevorzugt, wenn der Aktor direkt auf diesen Schwenkhebelbereich oder indirekt auf diesen Schwenkhebelbereich, der vorzugsweise ein vorgeformter Schwenkhebelbereich ist, wirkt. Diesbezüglich ist es wiederum vorteilhaft, wenn der Angriffspunkt von dem Aktor bei Betätigung mit verschoben und/oder verschwenkt / verdreht wird.
Ist der Wandlermechanismus alternativ zu dem Rampenmechanismus als Spindelmechanismus ausgebildet, kann der Bauraum noch effektiver genutzt werden.
Diesbezüglich ist es weiter vorteilhaft, wenn der Spindelmechanismus wiederum selbstzentrierend ist. Besonders bevorzugt ist es, wenn der Spindelmechanismus über einen Kopfkreisdurchmesser zweier Gewinderinge (Innen- und Außenring) selbstzentrierend ist.
Zusätzlich ist es bei Ausbildung des Wandlermechanismus als Spindelmechanismus vorteilhaft, wenn das Stellelement als eine Gleitschraube ausgebildet ist oder zumindest einen Gleitschraubenbereich aufweist, der mit gewindeartigen Vorsprüngen in gewindeartige Ausnehmungen an einem gehäusefesten Bestandteil, wie einer Trägerplatte, eingreift.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn das Stellelement wiederum aus Kunststoff und/oder einem Metallformteil, wie einem Stahl- / Blechformteil, besteht. Auch die Trägerplatte besteht dann wiederum bevorzugt aus einem Metall, wie einem Stahl oder einem Kunststoff. Besonders bevorzugt ist es, wenn das Stellelement (Außenring) aus einem Stahl hergestellt ist und die Trägerplatte (Innenring) aus einem Kunststoff hergestellt ist. Zudem ist es vorteilhaft, wenn die Ausnehmungen in der Trägerplatte eingefräst sind. Weiterhin ist es zweckmäßig, den Innenring und/oder den Außenring, bevorzugt mit Teflon, zu beschichten oder unbeschichtet auszubilden, z.B. aus einem Kunststoff oder einem Metall, wie einem Stahl oder aus anderen Materialien.
Auch ist es vorteilhaft, wenn das Schraubgewinde eine Steigung zwischen 30° und 45°, bevorzugt von um die 34° aufweist.
Wiederum ist es bevorzugt, das Stellelement mit einem Schwenkhebelbereich (weiter bevorzugt als Blattfeder) auszustatten.
Bezüglich der Ausführung des Betätigungssystems als rein hydraulisches Betätigungssystem oder als ein hydraulisches und mechanisches Betätigungssystem ist es weiter vorteilhaft, wenn das Betätigungssystem einen (vorzugsweise als ein Formteil ausgebildeten) Stufenkolben (auch als Kolbenschlitten bezeichnet) aufweist. Dadurch ist das Betätigungssystem noch kompakter ausbildbar.
Eine Stufe in dem Stufenkolben, insbesondere eine in axialer Richtung sich radial nach außen erweiternde Stufe dient dabei sowohl zur Führung als auch gleichzeitig zur Befestigung des Einrücklagers. Dadurch wird der Aufbau des Betätigungssystems weiter vereinfacht.
Des Weiteren ist es von Vorteil, wenn der Stufenkolben in einem gehäusefesten Kolbenteil des Nehmerzylinders geführt ist, wobei dieser Kolbenteil radial innerhalb des Stufenkolbens angeordnet ist. Das Kolbenteil / Gehäuseteil ist dann bevorzugt als separates Teil zur Trägerplatte ausgeführt oder einteilig mit der Trägerplatte ausgebildet. Es ist auf jeden Fall fest mit der Trägerplatte verbunden.
Bezüglich des Kolbenteils ist es wiederum vorteilhaft, wenn dieses aus einem Metall, wie einem Aluminium, oder einem Kunststoff hergestellt ist.
Diesbezüglich ist es auch vorteilhaft, wenn der Stufenkolben aus einem Formteil, vorzugsweise einem Blechformteil, etwa aus einem Metall, wie einem Stahl oder einem Aluminium, oder aus einem Kunststoff hergestellt ist.
Des Weiteren ist es von Vorteil, wenn das hydraulische Betätigungssystem einen konzentrischen Nehmerzylinder / CSC aufweist. Ein Kolben des konzentrischen Nehmerzylinders ist dann bevorzugt als der zuvor genannte Stufenkolben ausgebildet.
Zudem ist es bevorzugt, dass das Einrücklager mit seinen Wälzkörpern radial außerhalb des Nehmerzylinders / des Stufenkolbens angeordnet ist.
Bevorzugt ist eine Rückstellfeder in Form einer Vorspannfeder an dem Einrücklager angedrückt.
Bei der Ausführung als hydraulisches Betätigungssystem ist es möglich durch die Ausführung des Stufenkolbens bekannte hydraulische Betätigungssysteme deutlich einfacher auszuformen und somit den Herstellaufwand deutlich zu verbessern. Hinsichtlich des mechanischen Betätigungssystems ist es insbesondere vorteilhaft, dass die Kupplungsbetätigung im Aufbau wiederum verkleinert sowie in der Komplexität vereinfacht wird.
Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Hybridantriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, mit einem erfindungsgemäßen Hybridmodul nach zumindest einer der zuvor beschriebenen Ausführungen.
In anderen Worten ausgedrückt, ist somit eine bevorzugt mechanisch aktuierte Trennkupplung für ein Hybridmodul des Paralleltyps ausgebildet. Die Erfindung bezieht sich somit auf eine Trennkupplung für ein Hybridmodul und insbesondere auf eine Trennkupplung für ein Hybridmodul des Paralleltyps / des Achsparalleltyps. Um eine Trennkupplung für das Hybridmodul mit einem reduzierten Bauraum und mit reduzierten Herstellkosten zur Verfügung zu stellen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, in dem Hybridmodul eine normal geöffnete / normal ausgerückte Trennkupplung vorzusehen, die durch eine Hydraulik oder bevorzugt durch eine mechanische Aktorik aufweisend einen Stufenkolben, aktuiert ist. Dadurch ergeben sich insbesondere die Vorteile, dass das Betätigungssystem kostengünstiger ist und weniger mechanische Schnittstellen aufweist. Zudem war es bisher notwendig, den hydraulischen Druck durch relativ teure Powerpacks zu erzeugen. Die Wärmeausdehnung des hydraulischen Fluids bedingte hierbei eine Veränderung der Stellposition des Aktors. Zudem haben die Dichtungen, die bisher eingesetzt wurden, eine relativ hohe Reibung erzeugt. Leckagen führten dann unter Umständen zu einer geringeren Effizienz und hohem Verlust des Druckmediums im Betrieb. Zudem ist das hydraulische Medium leicht kompressibel, was in bisherigen Ausführungen zu Wegverlusten führte. Auch hat das hydraulische Medium bei tiefen Temperaturen (Temperaturen kleiner als -30°C) eine hohe Viskosität, was zu zusätzlichen Gegenkräften und somit einem relativ hohen Widerstand bei der Betätigung führte. Auch war eine starke Rückstellfeder aufgrund der niedrigen Temperaturen erforderlich. Es konnte auch zu einem Ausfall der Lamellenkupplung bei einem Ölverlust (undicht) kommen. Zudem ging der hydraulische Druck bei längeren Stillstandzeiten verloren. Wegen Ausfallmöglichkeiten ist die Trennkupplung als normal geschlossene Kupplung umgesetzt.
Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert, in welchem Zusammenhang verschiedene Ausführungsbeispiele dargestellt sind.
Es zeigen:

1 eine Längsschnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Hybridmoduls nach einem ersten Ausführungsbeispiel, wobei das Hybridmodul bereits mittels einer Drehschwingungsdämpfeinrichtung in Form eines Zweimassenschwungrades an einer Ausgangswelle eines Verbrennungsmotors angebracht ist, und wobei das Hybridmodul insbesondere hinsichtlich eines hydraulischen Betätigungssystems sowie eines Stufenkolbens des Betätigungssystems gut erkennbar ist,
2 eine Längsschnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Hybridmoduls nach einem zweiten Ausführungsbeispiel, in dem das Betätigungssystem nun als mechanisches Betätigungssystem ausgebildet ist, das einen Wandlermechanismus in Form eines Kugelrampenmechanismus aufweist,
3 eine perspektivische Darstellung eines in Längsrichtung geschnittenen Zusammenbaus aus einem Kugelrampenmechanismus samt Einrücklager, wie er in 2 einsetzbar ist, wobei zwischen einem Stellelement des Betätigungssystems und dem Einrücklager zusätzlich ein Kunststoffverbinder eingesetzt ist,
4 eine perspektivische Darstellung des in 2 eingesetzten Kugelrampenmechanismus in Volldarstellung,
5 eine Längsschnittdarstellung des Zusammenbaus aus Kugelrampenmechanismus und Einrücklager nach 3 in einer eingefahrenen Stellung,
6 eine Längsschnittdarstellung des Zusammenbaus aus Kugelrampenmechanismus und Einrücklager nach 3 in einer ausgefahrenen Stellung,
7 eine perspektivische Darstellung eines in einem Hybridmodul nach einem dritten Ausführungsbeispiel einsetzbaren Kugelrampenmechanismus mit einer einen Stelltrieb aufweisenden alternativen Aktorik,
8 eine Längsschnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Hybridmoduls nach einem vierten Ausführungsbeispiel, wobei der Wandlermechanismus des mechanischen Betätigungssystems in Form eines Gleitrampenmechanismus ausgebildet ist,
9 eine Längsschnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Hybridmoduls nach einem fünften Ausführungsbeispiel, wobei der Wandlermechanismus des mechanischen Betätigungssystems als Spindelmechanismus ausgebildet ist,
10 eine perspektivische Darstellung eines in Längsrichtung geschnittenen Zusammenbaus aus einem Spindelmechanismus, wie er in 9 eingesetzt ist, und Einrücklager,
11 eine perspektivische Darstellung des Spindelmechanismus aus 9 in Volldarstellung,
12 eine Längsschnittdarstellung des Zusammenbaus aus Spindelmechanismus und Einrücklager nach 10 in einer eingefahrenen Stellung,
13 eine Längsschnittdarstellung des Zusammenbaus aus Spindelmechanismus und Einrücklager nach 10 in einer ausgefahrenen Stellung, und
14 eine Vorderansicht einer in einem Hybridmodul nach einem sechsten Ausführungsbeispiel einsetzbaren Aktorik des Betätigungssystems, wobei die Aktorik einen Spindeltrieb aufweist.

Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Insbesondere können auch die einzelnen Merkmale der verschiedenen Ausführungsbeispiele frei miteinander kombiniert werden. Prinzipiell sind die einzelnen Ausführungsbeispiele untereinander gleich ausgeführt, weshalb nachfolgend lediglich die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen beschrieben sind.
In 1 ist ein erfindungsgemäßes Hybridmodul 1 nach dem ersten Ausführungsbeispiel gut erkennbar. Das Hybridmodul 1 bildet dabei auf typische Weise eine Einheit aus einem mehrere Kupplungen ausweisenden Kupplungssystem und einer elektrischen Maschine / einem Elektromotor aus. Das Hybridmodul 1 ist hier bereits in einem teilweise dargestellten hybriden Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges eingesetzt. Insbesondere ist das Hybridmodul 1 bereits über eine Drehschwingungsdämpfeinrichtung 19 in Form eines Zweimassenschwungrades fest mit einer Ausgangswelle 20 (Kurbelwelle) eines hier der Übersichtlichkeit halber nicht weiter dargestellten Verbrennungsmotors, wie eines Otto- oder Dieselmotors, gekoppelt. Das Hybridmodul 1 ist weiterhin, im Antriebsstrang entlang eines Drehmomentübertragungspfades gesehen, zwischen dem Verbrennungsmotor und einem Getriebe eingesetzt.
Das Hybridmodul 1 weist eine Trennkupplung 2 auf, die auch als K0-Kupplung bezeichnet ist. Neben dieser Trennkupplung 2 weist das Hybridmodul 1 auf typische Weise im zusammengebauten Zustand des Antriebsstranges noch weitere Kupplungen, insbesondere bevorzugt eine Doppelkupplungseinrichtung, auf.
Die Trennkupplung 2 weist zwei Kupplungsbestandteile 3 und 23 auf. Ein (erster) Kupplungsbestandteil 23 ist drehfest mit einem Ausgangsteil der Drehschwingungsdämpfeinrichtung 19 verbunden, wohingegen ein Eingangsteil der Drehschwingungsdämpfeinrichtung direkt drehfest mit der Ausgangswelle 20 verbunden ist. Ein weiterer (zweiter) Kupplungsbestandteil 3 der Trennkupplung 2 ist dann wiederum mit einer elektrischen Maschine, die hier ebenfalls der Übersichtlichkeit halber nicht weiter dargestellt ist, gekoppelt.
Das Hybridmodul 1 ist als ein achsparalleles Hybridmodul 1 ausgebildet. Folglich weist die elektrische Maschine einen Rotor auf, der mittels einer Antriebswelle drehfest angebracht ist. Diese Antriebswelle ist parallel zu einer Drehachse 24 des Hybridmoduls 1 / der Trennkupplung 2 angeordnet / ausgerichtet. Die Antriebsachse ist mittels eines Zugmittels 25 in Form eines Riemens mit dem Kupplungsbestandteil 3 drehgekoppelt. Hierfür ist an dem zweiten Kupplungsbestandteil 3 insbesondere eine Zugmittelaufnahmekontur 26 zum drehfesten Aufnehmen des Zugmittels 25 angeordnet.
Die Trennkupplung 2 ist als eine trocken laufende Reibkupplung, nämlich eine Reiblamellenkupplung, ausgeführt. Auch ist die Trennkupplung 2 als eine normal-ausgerückte Trennkupplung 2 ausgebildet. Jeder der Kupplungsbestandteile 3, 23 weist einen Lamellenträger auf, der mehrere axial relativ zueinander verschiebbare Reibelemente in Form von Reiblamellen trägt.
Der zweite Kupplungsbestandteil 3 ist weiter mit einer Zwischenwelle 27 verbunden, die wiederum im Anschluss drehfest mit jeweils einem Kupplungsbestandteil der Doppelkupplungseinrichtung drehverbunden ist. Weitere Kupplungsbestandteile dieser Doppelkupplungseinrichtung sind dann wiederum mit einer jeweiligen Getriebeeingangswelle des Getriebes drehverbunden. Es sind jedoch prinzipiell auch andere Kupplungseinrichtungen, wie Einfachkupplungen, oder Wandlereinrichtungen mit der Zwischenwelle 27 verbindbar und statt der Doppelkupplungseinrichtung einsetzbar.
Zum Betätigen der Trennkupplung 2 ist ein Betätigungssystem 4 vorhanden. Wie nachfolgend näher erläutert, kann dieses Betätigungssystem 4 als hydraulisches Betätigungssystem oder als mechanisches Betätigungssystem oder als eine Kombination aus hydraulischen und mechanischen Betätigungssystem ausgeführt sein.
In 1 ist das Betätigungssystem 4 als ein hydraulisches Betätigungssystem 4 ausgebildet. Das Betätigungssystem 4 weist ein Stellelement 5 in Form eines Stufenkolbens 17 auf. Der Stufenkolben 17 ist bevorzugt Teil eines Nehmerzylinders 18, der gesamtheitlich als konzentrischer Nehmerzylinder ausgeführt sein kann. Der Stufenkolben 17 ist insbesondere deshalb als Stufenkolben bezeichnet, da er eine radiale Stufe 28 aufweist, die sich an einem axialen Mittenbereich des Stufenkolbens 17 befindet. Auch ist der Stufenkolben 17 wiederum bevorzugt als Ringkolben 35 ausgebildet
An der Stufe 28 ist das Einrücklager 6 verschiebefest abgestützt. Insbesondere ist das Einrücklager 6 wiederum als Wälzlager ausgebildet. Das Einrücklager 6 ist somit in Einrückrichtung gegen die Stufe 28 gedrückt. An dem Einrücklager 6 ist eine als Rückstellfeder dienende Vorspannfeder 30 abgestützt. Das Einrücklager 6 ist derart auf dem Stufenkolben 17 angebracht, dass insbesondere deren Wälzkörper 33, die zwischen zwei Lagerringen 34a und 34b des Einrücklagers 6 angeordnet sind, radial außerhalb des Stufenkolbens 17 vollständig angeordnet sind. Des Weiteren ist die Stufe 28 nicht nur zur Befestigung des Einrücklagers 6, sondern auch zur Führung des Einrücklagers 6 sowie zur Führung des Stufenkolbens 17 selbst entlang des Kolbenteils 31 ausgebildet.
Der Stufenkolben 17 ist an einem gehäusefesten, d.h. fest mit einem Gehäuse 14 des Hybridmoduls 1 verbundenen Kolbenteil 31 (Gehäuseteil) geführt. Das Kolbenteil 31 ist insbesondere fest mit einer Trägerplatte 32, die fest mit dem Gehäuse 14 verbunden ist, verbunden. Der Stufenkolben 17 ist des Weiteren aus einem Blech(um)formteil aus Metall, nämlich einem Aluminium, alternativ auch aus Stahl, hergestellt. Es ist jedoch prinzipiell möglich diesen Stufenkolben 17 aus einem Kunststoff auszuformen / als Kunststoffformteil auszubilden. Der Stufenkolben 17 bildet somit einen in axialer Richtung (entlang der Drehachse 24) verschiebbaren Schlitten / Kolbenschlitten. Das Kolbenteil 31 an sich kann wiederum aus einem Metall, wie einem Aluminium, oder aus einem Kunststoff hergestellt sein.
In Bezug auf die Trennkupplung 2 sei auch darauf hingewiesen, dass anstelle der trocken laufenden Ausführung diese auch nass laufend ausgestaltet sein kann. Auch sei darauf hingewiesen, dass es prinzipiell möglich ist, eine koaxiale Anordnung der elektrischen Maschine, d.h. eine elektrische Maschine mit einem koaxial zur Drehachse 24 ausgerichteten Rotor vorzusehen. Statt des Riementriebs kann auch prinzipiell ein Kettentrieb als Zugmitteltrieb eingesetzt sein. Auch weitere Triebsysteme sind für den Zugmitteltrieb / Endloszugmitteltrieb prinzipiell einsetzbar.
Hinsichtlich der Drehschwingungsdämpfeinrichtung 19 sei darauf hingewiesen, dass diese einen Flansch ohne oder mit Verspanneinrichtung aufweisen kann. Der als Innenlamellenträger ausgebildete Lamellenträger des zweiten Kupplungsbestandteils 3 ist vorzugsweise als Rotor- / Riemenscheibenträger ausgeführt. Auch kann der zweite Kupplungsbestandteil 3 wiederum als Außenlamellenträger alternativ ausgestaltet sein. Der Lamellenträger weist eine geformte Lamellenverzahnung in Form der Zugmittelaufnahmekontur 26 auf. Das Lamellenpaket (Reibbeläge der Kupplungsbestandteile 3 und 23) ist per Tellerfeder vorgespannt. Gegebenenfalls ist auch eine Modulationsfeder angeordnet. Eine Vorspannfeder / Vorlastfeder ist bevorzugt zwischen dem Gehäuse 14 und dem Einrücklager 6 eingespannt.
In 2 ist dann eine alternative Ausführung des hydraulischen Betätigungssystems 4 in Form eines rein mechanischen Betätigungssystems 4 umgesetzt. Das mechanische Betätigungssystem 4 nach 2 weist einen Wandlermechanismus 7 auf. Der Wandlermechanismus 7 ist als ein Rampenmechanismus 8 ausgeführt. Der Rampenmechanismus 8 ist wiederum als ein Kugelrampenmechanismus ausgebildet. Insbesondere ist der Wandlermechanismus 7 sowie bevorzugt das gesamte Betätigungssystem 4 trockenlaufend ausgebildet.
Der Rampenmechanismus 8 weist somit einen ersten Rampenring 9, einen zweiten Rampenring 10 und mehrere Kugeln 37 auf, die bevorzugt in einem Kugelkä36 relativ zueinander beabstandet gehalten sind. Der Kugelkä36 kann jedoch prinzipiell auch weggelassen werden. Die Rampenringe 9 und 10 sind mittels einer Aktorik 11 relativ zueinander verdrehbar.
Der Aufbau des Kugelrampenmechanismus ist auch besonders gut in Verbindung mit den 3 bis 6 erkennbar. Wie zunächst in 3 zu erkennen, ist ein erster Rampenring 9 direkt durch das Stellelement 5 ausgebildet. Der zweite Rampenring 10 ist gehäusefest angebracht. Der erste Rampenring 9 ist sowohl drehbar als auch axial verschiebbar zu dem zweiten Rampenring 10 angeordnet. Hierfür weisen die jeweiligen Rampenringe 9 und 10 Rampen 38 auf, die in Umfangsrichtung verteilt sowie beabstandet zueinander ausgebildet sind. Jeweils eine Rampe 38 des ersten Rampenrings 9 sowie eine Rampe 38 des zweiten Rampenrings 10 wirken mit einer Kugel 37 zusammen. Somit sind seitens der Rampenringe 9 und 10 jeweils Rampenpaare 38 (insgesamt sechs in Umfangsrichtung verteilte Rampenpaare) ausgebildet, die jeweils mit einer Kugel 37 zusammenwirken. Jeder Rampenring 9, 10 ist als ein Blechformteil / -ring ausgebildet. Die Rampen 38 sind so ausgerichtet, dass es bei einer Verdrehung des Rampenrings 9 zu einem Abwälzen der Kugeln 37 an den Rampen 38 kommt und somit der erste Rampenring 9 relativ zu dem zweiten Rampenring 10 axial (entlang der Drehachse 24 der Trennkupplung 2) verschoben wird.
In diesem Zusammenhang sei auch darauf hingewiesen, dass es gemäß weiterer Ausführungen auch möglich ist, den Wandlermechanismus 7, insbesondere auch den Rampenmechanismus 8 nass- / fettlaufend auszubilden. Die Rampen 8 und/oder die Kugeln 37 wären dann weiter bevorzugt zusammen in einem gemeinsamen zur Umgebung hin abgedichteten Nass- / Fettraum angeordnet. Auch können die Rampen 8 sowie die Kugeln dann wiederum beschichtet oder unbeschichtet ausgebildet sein.
Hierzu ist in 5 und 6 eine eingefahrene sowie eine ausgefahrene Stellung des Rampenmechanismus 8 veranschaulicht. Die jeweiligen Rampen 38 sind in Form von dreidimensional geformten / gekrümmten Laufbahnen ausgeführt. Dadurch sind die Kugeln 37 insbesondere in axialer Richtung in einem durch die Rampen 38 gebildeten Zwischenraum zwischen den Rampenringen 9, 10 formschlüssig gehalten und vor einem Herausfallen gesichert. Auch sind die Rampenringe 9, 10 so aufeinander sowie auf die Kugeln 37 abgestimmt, dass der Rampenmechanismus 8 / die Rampenringe 9, 10 sich im Betrieb von selbst zueinander sowie zur Drehachse 24 zentrieren.
Nach 3 ist bevorzugt zwischen dem Einrücklager 6 und dem Stellelement 5 ein Kunststoffverbinder anbringbar.
Des Weiteren ist an dem Stellelement 5 / an dem ersten Rampenring 9 ein Schwenkhebelbereich 13 angeordnet, der sich in radialer Richtung nach außen erstreckt. Dieser Schwenkhebelbereich 13 ist stoffeinteilig mit dem Stellelement 5 / dem ersten Rampenring 9 ausgeführt. An einer radialen Außenseite, radial außerhalb der Kugeln 37, bildet der Schwenkhebelbereich 13 einen Angriffspunkt 15 aus, der zum Zusammenwirken mit der Aktorik 11 bzw. einem Aktor 12 der Aktorik 11 ausgebildet ist. In 2 ist hierzu beispielhaft ein Aktor 12 in Form eines Seilzuges dargestellt, der an dem Angriffspunkt 15 angreift. Der Angriffspunkt 15 ist in diesem Ausführungsbeispiel in axialer Richtung samt dem Stellelement verschiebbar. Der Angriffspunkt 15 macht somit die gleiche Verschiebung mit wie das Stellelement 5 im Bereich des Einrücklagers 6.
Des Weiteren ist der Wandlermechanismus 7, insbesondere das Stellelement 5, in 2 radial außerhalb des Einrücklagers 6, d.h. eines Mittelpunkts / Schwerpunkts der Wälzkörper 33 des Einrücklagers 6, angeordnet. Wie jedoch auch mit dem Ausführungsbeispiel nach 9 erkennbar, ist es auch möglich, den Wandlermechanismus 7, insbesondere das Stellelement 5, radial innerhalb des Mittelpunktes / Schwerpunktes der Wälzkörper 33 des Einrücklagers 6 anzuordnen.
In Verbindung mit den 7 und 14 sind weitere Alternativen zu dem als Seilzug nach 2 ausgebildeten Aktor 12 dargestellt. Dementsprechend ist es auch möglich (7), den Aktor 12 als einen Stelltrieb 29 in Form eines Zahnradtriebes 39 auszubilden. Der Stelltrieb 29 dient wiederum dazu, den ersten Rampenring 9 relativ zu dem zweiten Rampenring 10 zu verdrehen. In Verbindung mit 14 ist des Weiteren erkennbar, dass die Aktorik 11 auch einen den Stelltrieb 29 ausbildenden Spindeltrieb 22 als Aktor 12 aufweisen kann. Die Aktorik dient stets zum Verschwenken des Schwenkhebelbereiches 13.
In Verbindung mit 8 ist in einem weiteren Ausführungsbeispiel erkennbar, dass es prinzipiell möglich ist, den Schwenkhebelbereich 13 im Bereich des Angriffspunktes 15 in axialer Richtung lagezusichern / abzustützen. Hierfür ist der Schwenkhebelbereich 13 im Angriffspunkt 15 durch Gleitelemente 40 in tangentialer Richtung gleitend sowie in axialer Richtung fest eingespannt. Der Schwenkhebelbereich 13 ist dann als eine Art Blattfeder ausgeführt und somit in axialer Richtung vorspannbar. Dadurch wird insbesondere axialer Bauraum eingespart. Durch die gleitende Anbringung zwischen den Gleitelementen 40 ist der Schwenkhebelbereich 13 jedoch wiederum, wie bereits in 2, in Umfangsrichtung bewegbar, d.h. verschwenkbar / verdrehbar um die Drehachse 24.
Des Weiteren ist in 8, im Unterschied zu 2, der Rampenmechanismus 8 nicht mehr als Kugelmechanismus, sondern als Gleitrahmenmechanismus ausgeführt. Folglich sind die Rampen 38 der beiden Rampenringe 9 und 10 unmittelbar gleitend aneinander angelegt. Auf Kugeln 37 ist daher verzichtet. Die Rampen 38 gleiten dann bei einer Verdrehung des Schwenkhebelbereichs 13 derart unmittelbar aufeinander ab, dass wiederum der erste Rampenring 9 relativ zu dem das Stellelement 5 ausbildenden zweiten Rampenring 10 in axialer Richtung verschoben wird.
In Verbindung mit 9 ist es insbesondere auch möglich, den Wandlermechanismus 7 in Form eines Spindelmechanismus 16 auszubilden. Der Spindelmechanismus 16 weist wiederum das Stellelement 5 auf, das nun mit einem separaten Schwenkhebel, unter Ausbildung des Schwenkhebelbereichs 13, fest verbunden ist. Das Stellelement 5 weist auf einer radialen Innenseite ein erstes Gewinde auf, das durch mehrere gewindeartige Vorsprünge 41 / Erhabenheiten / Zähne ausgebildet ist. Diese Vorsprünge 41 greifen jeweils in eine gewindeartige Ausnehmung 42 in einem zweiten Gewinde, das integral mit der Trägerplatte 32 ausgebildet ist, ein. Das Stellelement 5 bildet somit eine Art Gleitschraube aus. Das die Vorsprünge 41 aufweisende Stellelement 5 ist derart auf die die Ausnehmungen 42 aufweisende Trägerplatte 32 abgestimmt, dass sich das Stellelement 5 (einen Außenring ausformend) und die Trägerplatte 32 (einen Innenring ausformend) über deren Kopfkreisdurchmesser im Betrieb relativ zueinander selbständig zentrieren. Eine Steigung des durch die Vorsprünge 41 sowie die Ausnehmungen 42 jeweils gebildeten Gewindes beträgt 34°. Bevorzugt sind das Stellelement 5 und die Trägerplatte 32 im Bereich ihrer Vorsprünge 41 bzw. Ausnehmungen 42 beschichtet oder unbeschichtet ausgebildet.
Der weitere Aufbau sowie die weitere Ausbildung dieses Spindelmechanismus 16 sind auch besonders gut in den 10 bis 13 erkennbar. Kommt es dabei wiederum zu einem Verdrehen des Stellelementes 5 um die Drehachse 24 relativ zu der Trägerplatte 32 / zum Gehäuse 14, wird das Stellelement 5 in axialer Richtung verschoben.
Bezugszeichenliste

1: Hybridmodul
2: Trennkupplung
3: Kupplungsbestandteil
4: Betätigungssystem
5: Stellelement
6: Einrücklager
7: Wandlermechanismus
8: Rampenmechanismus
9: erster Rampenring
10: zweiter Rampenring
11: Aktorik
12: Aktor
13: Schwenkhebelbereich
14: Gehäuse
15: Angriffspunkt
16: Spindelmechanismus
17: Stufenkolben
18: Nehmerzylinder
19: Drehschwingungsdämpfeinrichtung
20: Ausgangswelle
21: Kunststoffverbinder
22: Spindeltrieb des Aktors
23: erster Kupplungsbestandteil
24: Drehachse
25: Zugmittel
26: Zugmittelaufnahmekontur
27: Zwischenwelle
28: Stufe
29: Stelltrieb
30: Vorspannfeder
31: Kolbenteil
32: Trägerplatte
33: Wälzkörper
34a: erster Lagerring
34b: zweiter Lagerring
35: Ringkolben
36: Kugelkäfig
37: Kugel
38: Rampe
39: Zahnradtrieb
40: Gleitelement
41: Vorsprung
42: Ausnehmung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102013215737 A1 [0002]

Claims

Hybridmodul (1) für einen Kraftfahrzeugantriebsstrang, mit zumindest einer Trennkupplung (2), einer mit einem Kupplungsbestandteil (3) der zumindest einen Trennkupplung (2) zusammenwirkenden elektrischen Maschine sowie einem die Trennkupplung (2) betätigenden hydraulischen und/oder mechanischen Betätigungssystem (4), wobei ein Stellelement (5) des Betätigungssystems (4) eine Stellung eines verschiebbaren Einrücklagers (6) vorgibt, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennkupplung (2) als eine normal-ausgerückte Trennkupplung (2) ausgestaltet ist.
Hybridmodul (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mechanische Betätigungssystem (4) trockenlaufend oder nasslaufend ausgebildet ist.
Hybridmodul (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das mechanische Betätigungssystem (4) einen Wandlermechanismus (7) aufweist.
Hybridmodul (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Wandlermechanismus (7) als ein Rampenmechanismus (8), wie ein Kugelrampenmechanismus oder ein Gleitrampenmechanismus, ausgebildet ist.
Hybridmodul (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Rampenmechanismus (8) zwei Rampenringe (9, 10) aufweist, die über eine Aktorik (11) relativ zueinander verdrehbar sind.
Hybridmodul (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Wandlermechanismus (7) selbstzentrierend ausgebildet ist.
Hybridmodul (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Stellelement (5) ein Schwenkhebelbereich (13) vorgesehen ist, der mit der Aktorik (11) zusammenwirkt, wobei der Schwenkhebelbereich (13) relativ zu einem Gehäuse (14) des Hybridmoduls (1) axial verschiebbar oder an einem Angriffspunkt (15) eines Aktors (12) in axialer Richtung gehäusefest gehalten ist.
Hybridmodul (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Wandlermechanismus (7) als ein Spindelmechanismus (16) ausgebildet ist.
Hybridmodul (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das hydraulische Betätigungssystem (4) einen Stufenkolben (17) und/oder einen konzentrischen Nehmerzylinder (18) aufweist.
Hybridantriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, mit einem Hybridmodul (1) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 9.