DE102017104446A1

DE102017104446A1 - Mehrfachkupplungseinrichtung und Hybridmodul für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102017104446A1
Application number: DE102017104446.9A
Authority: DE
Inventors: Dirk Hofstetter
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2017-03-03
Filing date: 2017-03-03
Publication date: 2018-09-06
Also published as: CN110290958A; CN110290958B; KR102520610B1; DE112018001121A5; WO2018157879A1; KR20190124721A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Mehrfachkupplungseinrichtung für ein Hybridmodul, sowie das Hybridmodul selbst.
Die Mehrfachkupplungseinrichtung umfasst eine Trennkupplung (10), mit der Drehmoment von der Verbrennungskraftmaschine auf die Mehrfachkupplungseinrichtung übertragbar ist und mit der die Mehrfachkupplungseinrichtung von der Verbrennungskraftmaschine trennbar ist; und eine weitere Kupplungsvorrichtung (30), mit der Drehmoment von einer elektrischen Maschine und/ oder von der Trennkupplung (10) auf einen Antriebsstrang übertragbar ist, insbesondere eine Doppelkupplungsvorrichtung mit einer ersten Teilkupplung (40) und einer zweiten Teilkupplung (50); sowie ein Gehäuse (110) und ein die Trennkupplung (10) mit der weiteren Kupplungsvorrichtung (30) rotatorisch koppelndes gemeinsames Rotationsteil (80), wobei die Mehrfachkupplungseinrichtung zur rotatorischen Lagerung des gemeinsamen Rotationsteils (80) in Bezug zum Gehäuse (110) ein Festlager (60) sowie ein Loslager (61) aufweist, und das Festlager (60) und das Loslager (61) sich jeweils radial am Gehäuse (110) und am gemeinsamen Rotationsteil (80) abstützen.
Mit der hier vorgeschlagenen Erfindung werden eine Mehrfachkupplungseinrichtung und ein Hybridmodul zur Verfügung gestellt, die einen geringen axialen und radialen Bauraum mit geringem Verschleiß vereinbaren.

Description

Die Erfindung betrifft eine Mehrfachkupplungseinrichtung für ein Hybridmodul, welches für ein Kraftfahrzeug, wie z.B. einen Pkw, einen Lkw oder ein anderes Nutzfahrzeug vorgesehen ist, und welches an eine Verbrennungskraftmaschine anzukoppeln ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung das Hybridmodul selbst, das die Mehrfachkupplungseinrichtung aufweist.
Ein Hybridmodul umfasst üblicherweise eine Anschlusseinrichtung zur mechanischen Ankopplung einer Verbrennungskraftmaschine, eine Trennkupplung, mit der Drehmoment von der Verbrennungskraftmaschine auf das Hybridmodul übertragbar ist und mit der das Hybridmodul von der Verbrennungskraftmaschine trennbar ist, eine elektrische Maschine zur Erzeugung eines Antriebsdrehmoments mit einem Rotor, sowie eine Doppelkupplungsvorrichtung, mit der Drehmoment von der elektrischen Maschine und/ oder von der Trennkupplung auf einen Antriebsstrang übertragbar ist. Die Doppelkupplungsvorrichtung umfasst eine erste Teilkupplung und eine zweite Teilkupplung. Jeder angeordneten Kupplung ist jeweils ein Betätigungssystem zugeordnet.
Die elektrische Maschine ermöglicht das elektrische Fahren, Leistungszuwachs zum Verbrennungsmotorbetrieb und Rekuperieren. Die Trennkupplung und deren Betätigungssystem sorgen für das Ankuppeln oder Abkuppeln des Verbrennungsmotors.
Wenn ein Hybridmodul mit einer Doppelkupplung derart in einen Antriebsstrang integriert wird, dass sich das Hybridmodul in Drehmomentübertragungsrichtung zwischen Verbrennungsmotor und Getriebe befindet, müssen im Fahrzeug der Verbrennungsmotor, das Hybridmodul, die Doppelkupplung mit ihren Betätigungssystemen und das Getriebe hinter- oder nebeneinander angeordnet werden. Eine solche Anordnung führt jedoch gelegentlich zu Bauraumproblemen. Auf Grund der Nutzung mehrerer Betätigungssysteme zur Öffnung und Schließung der einzelnen Kupplungen werden von mehreren Stellen Kräfte in die jeweilige Mehrfachkupplungseinrichtung bzw. in das jeweilige Hybridmodul eingetragen, die in den meisten Ausgestaltungen unterschiedliche Richtungen und/ oder Beträge haben. Je nach Betriebszustand der einzelnen Kupplungen kann es somit zu unterschiedlichsten Belastungsformen der Kupplungen bzw. der angeschlossenen Aggregate kommen, die sich in Verschleißerscheinungen bemerkbar machen.
Die nicht vorveröffentlichte deutsche Patentanmeldung mit dem amtlichen Aktenzeichen 102016212846.9 offenbart eine Kupplungsanordnung für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges mit einer Elektromaschine und einer Verbrennungskraftmaschine, deren Drehmoment zu einem Getriebe durch ein Kupplungsaggregat hindurch verbringbar ist, wobei eine Trennkupplung zwischen einem Koppelorgan, das zum Einleiten von Drehmoment der Elektromaschine in Richtung des Kupplungsaggregates vorbereitet ist, und einem verbrennungskraftmaschinenseitig antreibbaren Übertragungsorgan angeordnet ist.
Die Elektromaschine ist dabei mittels eines Kettentriebes mit dem Kupplungsaggregat verbunden. Die Kupplungsanordnung umfasst ein Zentrallager, welches auf einem sich in axialer Richtung erstreckenden Bereich des Wellenbereichs angeordnet ist, das sowohl die Trennkupplung als auch das Kupplungsaggregat stützt. Dieses Zentrallager ist als zweireihiges Schrägkugellager für Axial- und Radialkräfte ausgebildet.
Die nicht vorveröffentlichte deutsche Patentanmeldung mit dem amtlichen Aktenzeichen 102016203384.0 offenbart eine Kupplungsanordnung für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges mit Hybridantrieb, deren elektrische Maschine mit der Kupplungsanordnung über einen Riementrieb verbunden ist. Die Kupplungsanordnung umfasst eine erste Kupplung und eine zweite Kupplung, die jeweils rotatorisch voneinander entkoppelbare Drehteile aufweisen, wobei ein erstes Drehteil der ersten Kupplung mit einem ersten Drehteil der zweiten Kupplung drehfest verbunden ist, und mit einem Zentrallager, das auf einem Wellenbereich des ersten Drehteils der zweiten Kupplung angeordnet ist. Das Zentrallager dient als axiale sowie radiale Lagerung des ersten Drehteiles.
Die DE 10 2009 002 805 A1 lehrt einen Parallel-Hybridantrieb für Kraftfahrzeuge mit einem Fahrzeuggetriebe mit veränderlicher Übersetzung. Der Parallel-Hybridantrieb umfasst des Weiteren eine Elektromaschine sowie einen Verbrennungsmotor. Die Elektromaschine ist mit der Getriebeausgangswelle über ein reibschlüssiges Schaltelement ankoppelbar. Die Rotationsachse der Elektromaschine verläuft dabei koaxial zur Abtriebswelle des Verbrennungsmotors sowie zu einer Getriebeeingangswelle.
Die WO 2008/052909 A1 offenbart einen Antriebsstrang für ein Hybridfahrzeug zur mechanischen Kopplung eines Verbrennungsmotors mit einer elektrischen Maschine mit einer Kupplung, die den Verbrennungsmotor auswählbar vollständig mit der elektrischen Maschine selektiv verbindet oder von dieser vollständig trennt. Die Rotationsachse der elektrischen Maschine verläuft dabei koaxial zur Abtriebswelle des Verbrennungsmotors sowie zu einer Getriebeeingangswelle.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Mehrfachkupplungseinrichtung sowie ein mit der Mehrfachkupplungseinrichtung ausgestattetes Hybridmodul für ein Kraftfahrzeug zur Verfügung zu stellen, die mit geringem Bauraum eine lange Lebensdauer aufweisen.
Diese Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße Mehrfachkupplungseinrichtung nach Anspruch 1 sowie durch das erfindungsgemäße Hybridmodul nach Anspruch 9 gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Mehrfachkupplungseinrichtung sind in den Unteransprüchen 2 bis 8 angegeben. Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Hybridmoduls ist in Unteranspruch 10 angegeben.
Die Merkmale der Ansprüche können in jeglicher technisch sinnvollen Art und Weise kombiniert werden, wobei hierzu auch die Erläuterungen aus der nachfolgenden Beschreibung sowie Merkmale aus den Figuren hinzugezogen werden können, die ergänzende Ausgestaltungen der Erfindung umfassen.
Die Begriffe radial und axial beziehen sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung immer auf die Rotationsachse der Mehrfachkupplungseinrichtung bzw. des Hybridmoduls.
Die Erfindung betrifft eine Mehrfachkupplungseinrichtung für ein Hybridmodul zum Ankoppeln einer Verbrennungskraftmaschine. Die Mehrfachkupplungseinrichtung umfasst eine Trennkupplung, mit der Drehmoment von der Verbrennungskraftmaschine auf die Mehrfachkupplungseinrichtung übertragbar ist und mit der die Mehrfachkupplungseinrichtung von der Verbrennungskraftmaschine trennbar ist; sowie eine weitere Kupplungsvorrichtung, mit der Drehmoment von einer elektrischen Maschine und/ oder von der Trennkupplung auf einen Antriebsstrang übertragbar ist. Die weitere Kupplungsvorrichtung kann insbesondere eine Doppelkupplungsvorrichtung mit einer ersten Teilkupplung und einer zweiten Teilkupplung sein. Des Weiteren umfasst die Mehrfachkupplungseinrichtung ein Gehäuse und ein die Trennkupplung mit der weiteren Kupplungsvorrichtung rotatorisch koppelndes gemeinsames Rotationsteil, wobei die Mehrfachkupplungseinrichtung zur rotatorischen Lagerung des gemeinsamen Rotationsteils in Bezug zum Gehäuse ein Festlager sowie ein Loslager aufweist und das Festlager und das Loslager sich jeweils radial am Gehäuse und am gemeinsamen Rotationsteil abstützen.
Vorzugsweise erfolgt die radiale Abstützung von Festlager und Loslager am Gehäuse und am gemeinsamen Rotationsteil unmittelbar bzw. direkt an diesen Bauteilen. Das Gehäuse ist dabei insbesondere ein statischer Bestandteil der Mehrfachkupplungseinrichtung, in Bezug zu diesem das gemeinsame Rotationsteil rotieren kann. Es ist dabei jedoch nicht ausgeschlossen, dass auch das Gehäuse gegebenenfalls eine Drehbewegung in einem Antriebsstrang ausführen kann.
Das Festlager ist vorzugsweise ein zweireihiges Wälzlager, und das Loslager ist ein Nadellager.
Die Anordnung eines Festlagers gewährleistet die Aufnahme von in der Mehrfachkupplungseinrichtung wirkenden axialen Kräften, so dass weitere Komponenten der Mehrfachkupplungseinrichtung nicht oder nur unwesentlich mit axialer Kraft beaufschlagt sind.
Zwecks Verwendung der Mehrfachkupplungseinrichtung an einem Doppelkupplungsgetriebe ist vorgesehen, dass die weitere Kupplungsvorrichtung eine Doppelkupplungsvorrichtung mit einer ersten Teilkupplung und einer zweiten Teilkupplung ist, wobei die Mehrfachkupplungseinrichtung ein Betätigungssystem mit einer ersten Betätigungseinrichtung zur Betätigung der ersten Teilkupplung und einer zweiten Betätigungseinrichtung zur Betätigung der zweiten Teilkupplung aufweist. Von der ersten Betätigungseinrichtung und der zweiten Betätigungseinrichtung werden axiale Kräfte auf das gemeinsame Rotationsteil übertragen, von dem diese axialen Kräfte wiederum auf das Festlager übertragen werden. Vom Festlager werden die axialen Kräfte in das statische Gehäuse eingetragen.
Die erste Betätigungseinrichtung und die zweite Betätigungseinrichtung können einander radial zumindest abschnittsweise überlagern. Das heißt, dass hier für die Doppelkupplungsvorrichtung ein radial geschachtelter Doppel-Zentraleinrücker oder - ausrücker zur Anwendung kommen kann. Dabei kann vorgesehen sein, dass beide Betätigungseinrichtungen jeweils eine im Wesentlichen ringförmige Kolben-Zylinder-Einheit aufweisen, deren Kolben im Wesentlichen axial translatorisch verschiebbar ist, und weiterhin jeweils ein ringförmiges Betätigungslager aufweisen, welches eine rotatorische Relativbewegung zwischen der Kolben-Zylinder-Einheit und einem zu betätigenden Kupplungselement der jeweiligen Teilkupplung erlaubt, wobei die radiale Erstreckung einer jeweiligen Kolben-Zylinder-Einheit in Bezug zur Rotationsachse genau so groß ist wie der Abstand einer Umlaufbahn eines jeweiligen Betätigungslagers zur Rotationsachse.
In weiterer Ausführung der Mehrfachkupplungseinrichtung ist vorgesehen, dass die beiden Teilkupplungen jeweils einen Innenlamellenträger, insbesondere mit Belaglamellen, sowie einen Außenlamellenträger, insbesondere mit Stahllamellen, aufweisen, die zwecks Drehmomentübertragung mit einer von einer jeweiligen Betätigungseinrichtung aufgebrachten Kraft in Reibschluss miteinander bringbar sind, wobei ein jeweiliger Innenlamellenträger rotationsfest mit einer Getriebeeingangswelle verbindbar oder verbunden ist und ein jeweiliger Außenlamellenträger rotationsfest mit dem gemeinsamen Rotationsteil verbunden ist oder von diesem ausgebildet ist.
Die Trennkupplung kann von der Doppelkupplungsvorrichtung radial überlagert sein. Dabei kann die Trennkupplung in Bezug zu der Doppelkupplungsvorrichtung radial innen angeordnet sein, und die beiden Teilkupplungen der Doppelkupplungsvorrichtung können im Wesentlichen axial nebeneinander angeordnet sein.
In einer Ausführungsform der Mehrfachkupplungseinrichtung ist vorgesehen, dass sich das Festlager und das Loslager mit ihrer jeweiligen radial inneren Seite am Gehäuse abstützen, und mit ihrer jeweiligen radial äußeren Seite am gemeinsamen Rotationsteil abstützen. Das bedeutet, dass in dieser Ausführungsform der Mehrfachkupplungseinrichtung das gemeinsame Rotationsteil in Bezug zu wenigstens einem Abschnitt des Gehäuses an dessen radial innerer Seite angeordnet ist.
Insbesondere kann das gemeinsame Rotationsteil eine sich im Wesentlichen axial erstreckende Auskragung aufweisen, deren radial äußere Seite der Abstützung durch das Festlager dient.
Weiterhin kann das Gehäuse eine sich im Wesentlichen axial erstreckende Auskragung aufweisen, deren radial innere Seite der Abstützung durch das Festlager dient. In dieser Ausgestaltungsform ist somit das Festlager zwischen den beiden sich axial erstreckenden Auskragungen des gemeinsamen Rotationsteils sowie des Gehäuses angeordnet. Neben dem Festlager kann das Loslager positioniert sein und so ebenfalls von der axialen Auskragung des Gehäuses abgestützt sein.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Festlager radial innerhalb der Trennkupplung angeordnet ist. Bei bevorzugter Ausgestaltung der weiteren Kupplungsvorrichtung als Doppelkupplungsvorrichtung ist vorgesehen, dass sich das Festlager auch radial innerhalb der Teilkupplungen der Doppelkupplungsvorrichtung befindet. Insbesondere bietet sich eine Ausführungsform an, bei der die beiden Teilkupplungen der Doppelkupplungsvorrichtung die Trennkupplung radial überdecken, und diese Trennkupplung das Festlager radial überlagert. Dadurch wird eine axial sehr wenig Bauraum benötigende Mehrfachkupplungseinrichtung zur Verfügung gestellt. Das Loslager kann dabei axial außerhalb der Trennkupplung bzw. der Teilkupplungen der Doppelkupplungsvorrichtung angeordnet sein, wobei das Loslager im wesentlichen den gleichen Drehdurchmesser wie das Festlager aufweist in Bezug zum Festlager axial in Richtung auf einen Verbrennungskraftmaschinenanschluss versetzt ist.
Vorzugsweise ist der Trennkupplung ein Trennkupplungsbetätigungssystem zugeordnet, mit welchem eine im Wesentlichen axiale Kraft auf die Trennkupplung zwecks deren Betätigung aufbringbar ist.
Die Trennkupplung kann einen Innenlamellenträger, insbesondere mit Belaglamellen, sowie einen Außenlamellenträger, insbesondere mit Stahllamellen, umfassen, die zwecks Drehmomentübertragung mit einer vom Trennkupplungsbetätigungssystem aufgebrachten Kraft in Reibschluss miteinander bringbar sind, wobei der Außenlamellenträger rotationsfest mit einer Kupplungseingangswelle verbunden ist und der Innenlamellenträger rotationsfest mit dem gemeinsamen Rotationsteil verbunden ist.
In alternativer Ausgestaltung ist der Außenlamellenträger rotationsfest mit einer Kupplungseingangswelle verbunden und der Innenlamellenträger ist rotationsfest mit dem gemeinsamen Rotationsteil verbunden.
Das Trennkupplungsbetätigungssystem ist in oder an dem Gehäuse axial abgestützt. Weiterhin weist die Trennkupplung ein der vom Trennkupplungsbetätigungssystem ausgeübten axialen Kraft entgegen wirkendes Gegendruckelement auf, wobei das Gegendruckelement entweder direkt mit der axial erstreckenden Auskragung des gemeinsamen Rotationsteils, welche einen Innenlamellenträger der Trennkupplung ausbildet, zumindest in axialer Richtung fest verbunden ist, oder direkt mit einem Außenlamellenträger der Trennkupplung zumindest in axialer Richtung fest verbunden ist. Das Gegendruckelement sorgt unter Aufbringung einer der vom Trennkupplungsbetätigungssystem bewirkten axialen Kraft entgegen wirkenden Kraft dafür, dass die Lamellen der Trennkupplung aneinandergedrückt werden und somit die Trennkupplung geschlossen wird.
Das Gegendruckelement stützt sich dabei entweder am gemeinsamen Rotationsteil bzw. dessen axialer Auskragung ab, oder am Außenlamellenträger der Trennkupplung, welcher wiederum fest mit dem gemeinsamen Rotationsteil verbunden ist. In beiden Ausgestaltungen wird somit eine Gegenkraft zu der vom Trennkupplungsbetätigungssystem aufgebrachten axialen Kraft in das gemeinsame Rotationsteil eingetragen, welches sich am Festlager abstützt, sodass insgesamt das Festlager die axiale Belastung zu ertragen hat.
Vorzugsweise umfasst das Trennkupplungsbetätigungssystem eine im Wesentlichen ringförmige Kolben-Zylinder-Einheit, deren Kolben im Wesentlichen axial translatorisch verschiebbar ist, und weiterhin ein ringförmiges Betätigungslager, welches eine rotatorische Relativbewegung zwischen der Kolben-Zylinder-Einheit und einem zu betätigenden Kupplungselement der Trennkupplung erlaubt. Die Kolben-Zylinder-Einheit ist dabei in oder an dem Gehäuse aufgenommen.
Weiterhin kann die Mehrfachkupplungseinrichtung ein Getriebeelement zur Ausbildung eines Getriebes zwischen einer elektrischen Maschine und der Mehrfachkupplungseinrichtung zwecks Übertragung einer Drehbewegung zwischen der elektrischen Maschine und der Mehrfachkupplungseinrichtung aufweisen, wobei das Getriebeelement ein Kettenrad zur Ausbildung eines Kettentriebes; ein Riemenrad zur Ausbildung eines Riementriebes; oder ein Zahnrad zur Ausbildung eines Zahnradgetriebes ist. Ein realisiertes Zahnradgetriebe kann einstufig oder mehrstufig ausgeführt sein.
Dabei können die einzelnen Kupplungen der Mehrfachkupplungseinrichtung und das Getriebeelement in einem Nassraum angeordnet sein.
Insbesondere kann die Mehrfachkupplungseinrichtung derart ausgestaltet sein, dass das gemeinsame Rotationsteil an einer radialen Außenseite eine Außenverzahnung aufweist und weiterhin ein Zahnrad vorhanden ist, welches mit dieser Außenverzahnung kämmt und mit einer Verzahnung an einem Rotor der elektrischen Maschine im Eingriff steht. Derart kann ein Drehmoment über dieses Zahnradgetriebe von der Mehrfachkupplungseinrichtung auf die elektrische Maschine zwecks Rekuperation und in umgekehrter Richtung zwecks elektromotorischen Antriebs übertragen werden.
Diese Bauweise ermöglicht den Einsatz von verschleißgeminderten Nasskupplungen, ohne auf eine Kombination mit dem Betrieb eines Elektromotors zur Ausbildung eines Hybridmoduls verzichten zu müssen. Die Mehrfachkupplungseinrichtung kann derart ausgestaltet sein, dass die Kupplungen sowie das Getriebeelement um eine gemeinsame Rotationsachse koaxial angeordnet sind. Dabei kann der wirksame Durchmesser des Getriebeelementes größer sein als der wirksame Durchmesser der mittels Reibschluss Drehmoment übertragenen Bestandteile der Trennkupplung. Das heißt, dass durch eine radial äußere Anordnung des wirksamen Teilkreises des Getriebeelementes in Bezug zu der Trennkupplung der radiale Abstand des wirksamen Teilkreises des Getriebeelementes, in dem das Drehmoment vom Getriebeelement übertragen wird, größer ist als der radiale Abstand der Lamellen der Trennkupplung zur Rotationsachse, mit denen durch Reibschluss Drehmoment innerhalb der Trennkupplung übertragen wird. Der radiale Abstand des wirksamen Teilkreises des Getriebeelementes, in dem das Drehmoment vom Getriebeelement übertragen wird, ist allerdings kleiner als der radiale Abstand der Lamellen der Teilkupplungen zur Rotationsachse, mit denen durch Reibschluss Drehmoment innerhalb der jeweiligen Kupplung übertragen wird.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Festlager als einreihiges Kugellager ausgeführt ist und die Mehrfachkupplungseinrichtung ein weiteres Festlager aufweist, welches zwischen dem Gehäuse sowie einer Kupplungseingangswelle angeordnet ist. Die Kupplungseingangswelle dient dem rotatorischen Anschluss der Mehrfachkupplungseinrichtung an eine Verbrennungskraftmaschine.
Das weitere Festlager ist vorzugsweise ebenfalls ein einreihiges Kugellager. Die Kupplungseingangswelle ist dabei rotatorisch fest mit einer Eingangsseite der Trennkupplung gekoppelt. Dadurch wird eine zusätzliche axiale Lagerung von Trennkupplungs-Komponenten am Gehäuse realisiert und das erstgenannte Festlager in axialer Richtung entsprechend entlastet.
Zur Lösung der Aufgabe wird außerdem ein Hybridmodul zur Verfügung gestellt, umfassend eine erfindungsgemäße Mehrfachkupplungseinrichtung sowie eine elektrische Maschine zur Erzeugung eines Antriebsdrehmoments mit einem Rotor, wobei der Rotor mit der Mehrfachkupplungseinrichtung rotatorisch verbunden ist, nämlich vorzugsweise mittels eines Getriebes, welches das Getriebeelement der Mehrfachkupplungseinrichtung umfasst. Mit dem Getriebe kann somit ein Drehmoment bzw. eine Drehbewegung von der elektrischen Maschine auf die Mehrfachkupplungseinrichtung zum Antrieb der Mehrfachkupplungseinrichtung und demzufolge eines Antriebsmoduls, bzw. in umgekehrter Richtung von der Mehrfachkupplungseinrichtung auf die elektrische Maschine zwecks Rekuperation erfolgen.
Der Rotor der elektrischen Maschine kann dabei außerhalb eines Nassraums angeordnet sein und mit einem weiteren Getriebeelement rotationsfest verbindbar oder verbunden sein, welches zusammen mit dem Getriebeelement der Mehrfachkupplungseinrichtung das Getriebe ausbildet. Das weitere Getriebeelement kann ebenfalls im Nassraum angeordnet sein und zwischen dem weiteren Getriebeelement und dem Rotor der elektrischen Maschine kann eine Dichtung zur Abdichtung des Nassraums angeordnet sein.
Ergänzend wird eine Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug mit einer Verbrennungskraftmaschine und einem erfindungsgemäßen Hybridmodul sowie mit einem Fahrzeuggetriebe zur Verfügung gestellt, wobei das Hybridmodul mit der Verbrennungskraftmaschine und dem Fahrzeuggetriebe mechanisch über Kupplungen des Hybridmoduls verbunden ist.
Die oben beschriebene Erfindung wird nachfolgend vor dem betreffenden technischen Hintergrund unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen, welche bevorzugte Ausgestaltungen zeigen, detailliert erläutert. Die Erfindung wird durch die rein schematischen Zeichnungen in keiner Weise beschränkt, wobei anzumerken ist, dass die in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispiele nicht auf die dargestellten Maße eingeschränkt sind.
Es ist dargestellt in

1: eine erfindungsgemäße Mehrfachkupplungseinrichtung einer ersten Ausführungsform in einem Teilschnitt,
2: eine erfindungsgemäße Mehrfachkupplungseinrichtung einer zweiten Ausführungsform in einem Teilschnitt, und
3: eine erfindungsgemäße Mehrfachkupplungseinrichtung einer dritten Ausführungsform in einem Teilschnitt.

Die Ausführungsform gemäß 1 umfasst ein zweireihiges Festlager 60 sowie ein als Nadellager ausgestaltetes Loslager 61.
Entsprechende Lagerungen sind auch in der in 2 dargestellten Ausführungsform vorhanden. Diese Ausführungsform weist ein auf einer Hohlwelle 140 mittels eines Nadellagers 150 gelagertes Getriebeelement 70 auf, das hier als Zahnrad ausgeführt ist und mit einer Außenverzahnung am gemeinsamen Rotationsteil 80 kämmt.
Ein weiterer Unterschied der hier dargestellten Ausführungsform in Bezug zu den in den 1 und 3 dargestellten Ausführungsformen besteht darin, dass in der in 2 dargestellten Ausführungsform der Durchmesser des Betätigungslagers 20 der Trennkupplung 10 im wesentlichen genauso groß ist wie der Durchmesser der Kolben-Zylinder-Einheit 12 des Trennkupplungsbetätigungssystems 11.
Die in 3 dargestellte Ausführungsform weist das Festlager 60 lediglich als einreihiges Kugellager auf.
Die folgende Erläuterung der Erfindung bezieht sich auf alle 3 in den 1-3 dargestellten Ausführungsformen.
Auf einer gemeinsamen Rotationsachse 1 sind eine Trennkupplung 10 sowie eine als Doppelkupplungsvorrichtung ausgeführte weitere Kupplungsvorrichtung 30 angeordnet. Die Doppelkupplungsvorrichtung 30 umfasst eine erste Teilkupplung 40 und eine zweite Teilkupplung 50. Alle drei Kupplungen 10,40,50 können in einem Nassraum 90 angeordnet sein. Das bedeutet, dass in einer solchen Ausführung der Mehrfachkupplungseinrichtung alle drei Kupplungen 10,40,50 als Nasskupplungen ausgeführt sind. Des Weiteren sind alle drei Kupplungen 10,40,50 über ein gemeinsames Rotationsteil 80 rotatorisch miteinander gekoppelt.
Der Trennkupplung 10 ist ein Trennkupplungsbetätigungssystem 11 zugeordnet, welches eine ringförmige Kolben-Zylinder-Einheit 12 sowie ein Betätigungslager 20 umfasst. Die radiale Erstreckung 13 der Kolben-Zylinder-Einheit 12 ist dabei größer als der radiale Abstand der Umlaufbahn 21 des Betätigungslagers 20 zur Rotationsachse 1.
Es ist ersichtlich, dass der wirksame Durchmesser des Getriebeelementes 70 größer ist als der wirksame Durchmesser der mittels Reibschluss Drehmoment übertragenen Bestandteile der Trennkupplung. Aufgrund des relativ großen Abstandes des Getriebeelementes 70 zur Rotationsachse 1 ist es möglich, die elektrische Maschine mit einer relativ geringen Antriebsleistung bzw. daraus resultierenden Drehmoment auszugestalten. Dies sowie die Möglichkeit, die elektrische Maschine achsparallel beabstandet zur Rotationsachse anzuordnen, ermöglicht die Realisierung eines sehr bauraumeffizienten Hybridmoduls bzw. der flexibleren Anordnung der Aggregate des Hybridmoduls einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs.
Je nach Schließung einer der mit dem gemeinsamen Rotationsteil 80 verbundenen Teilkupplung 40,50 wird von dieser Teilkupplung 40,50 Drehmoment über einen jeweiligen ersten Außenlamellenträger 44 bzw. zweiten Außenlamellenträger 54 auf den jeweiligen ersten Innenlamellenträger 42 bzw. zweiten Innenlamellenträger 52 auf eine erste Getriebeeingangswelle 100 bzw. auf eine zweite Getriebeeingangswelle 101 übertragen. Zu diesem Zweck wird mittels der ersten Betätigungseirichtung 41 ein erster Drucktopf 46 bzw. mittels einer zweiten Betätigungseirichtung 51 ein zweiter Drucktopf 56 zur Schließung der jeweiligen Teilkupplung 40,50 axial verschoben.
Zwischen dem Gehäuse 110 und dem gemeinsamen Rotationsteil 80 ist ein Festlager 60 angeordnet und zwischen der Kupplungseingangswelle 130 und dem Gehäuse 110 ist ein weiteres Festlager 62 angeordnet.
Die Kupplungseingangswelle 130 ist somit durch das weitere Festlager 62 abgestützt. Neben dem Festlager 60 in Richtung auf den Anschluss einer Verbrennungskraftmaschine ist ein Loslager 61 in Form eines Nadellagers angeordnet. Dieses Loslager 61 dient der Aufnahme von radialen Kräften. Demzufolge wird das Festlager 60 sowie auch das weitere Festlager 62 in nur geringen Maße mit radialen Kräften beaufschlagt, so dass sie im wesentlichen zur Belastung mit axialen Kräften ausgelegt werden können und entsprechend der Verschleiß in der Lagerung gemindert werden kann. Es ist ersichtlich, dass sich das Loslager 62 nicht radial innerhalb der Trennkupplung 10 befindet. Derart kann das Loslager 62 einem Kippmoment in der Trennkupplung bzw. auch in der weiteren Kupplungsvorrichtung 30 entgegenwirken.
Das Festlager 60 und das Loslager 61 stützen mit ihrer radial äußeren Seite das gemeinsame Rotationsteils 80 bzw. dessen axial erstreckende Auskragung 81, die sich zwischen der Kupplungseingangswelle 130 sowie der Trennkupplung 10 erstreckt. Dabei sitzen das Festlager 60 und das Loslager 61 auf bzw. in dem Gehäuse 110, nämlich hier auf einer sich axial erstreckenden Auskragung 111 des Gehäuses 110, die im Wesentlichen parallel zur axial erstreckenden Auskragung 81 des gemeinsamen Rotationsteils 80 verläuft.
Die vom Trennkupplungsbetätigungssystem 11 ausgeübte axiale Kraft wirkt derart auf die Trennkupplung 10, dass die Belaglamellen 23 sowie die Stahllamellen 26 zusammen gepresst werden, so dass über diese Lamellen 23,26 ein Drehmoment übertragen werden kann. Die als Doppelkupplungsvorrichtung ausgestaltete weitere Kupplungsvorrichtung 30 umfasst die erste Teilkupplung 40 und die zweite Teilkupplung 50, denen eine erste Betätigungseinrichtung 41 und eine zweite Betätigungseinrichtung 51 zugeordnet sind. Über deren Drucktöpfe 46,56 übertragen diese Betätigungseinrichtungen 41,51 ebenfalls axiale Kräfte, die jedoch der vom Trennkupplungsbetätigungssystem 11 ausgeübten axialen Kraft entgegen gerichtet sind. Über die jeweiligen Belaglamellen 43,53 und die alternierend dazu angeordneten Stahllamellen 45,55 werden die von den Betätigungseinrichtungen 41,51 generierten axialen Kräfte auf den ersten Außenlamellenträger 44 und den zweiten Außenlamellenträger 54 übertragen. Die beiden Außenlamellenträger 44,54 sind dabei an dem gemeinsamen Rotationsteil 80 angeordnet oder auch von diesem ausgebildet. Das gemeinsame Rotationsteil 80 stützt sich wiederum axial an dem Festlager 60 ab, welches sich wiederum axial an dem Gehäuse 110 abstützt.
Von einer Antriebswelle bzw. Kupplungseingangswelle 130, die mit einem hier nicht dargestellten Verbrennungsaggregat koppelbar ist, kann Drehmoment in die Trennkupplung 10 über deren Außenlamellenträger 25 eingeleitet werden. Bei Schließung der Trennkupplung 10 mittels Betätigung des Trennkupplungsbetätigungssystems 11 wird von der Trennkupplung 10 Drehmoment auf das gemeinsame Rotationsteil 80 übertragen, nämlich mittels eines Gegendruckelements 14, welches eine Gegenkraft zu der vom Trennkupplungsbetätigungssystem 11 aufgebrachten Kraft aufbringt. Diese Kräfte bewirken ein Zusammenpressen der Lamellen 23,26 der Trennkupplung 10.
In der in 1 dargestellten Ausführungsform ist das Gegendruckelement 14 in axialer Richtung fest mit dem gemeinsamen Rotationsteils 80 gekoppelt, sodass die in das Gegendruckelement 14 eingetragene axiale Kraft direkt in das gemeinsame Rotationsteil 80 übertragen wird und von diesem auf das Festlager 60 aufgebracht wird.
In der in 2 dargestellten Ausführungsform ist das Gegendruckelement 14 Bestandteil des Außenlamellenträgers 25 der Trennkupplung 10, der fest mit dem gemeinsamen Rotationsteil 80 verbunden ist bzw. durch diesen ausgebildet ist. In entsprechender Weise wird auch hier wieder die axiale Kraft über das gemeinsame Rotationsteil 80 auf das Festlager 60 übertragen.
In der in 3 gezeigten Ausführungsformen ist das Gegendruckelement 14 axial fest mit der Kupplungseingangswelle 130 verbunden, sodass in das Gegendruckelement 14 eingetragene axiale Kräfte direkt auf die Kupplungseingangswelle 130 übertragen werden, die sich über das weitere Festlager 62 am Gehäuse 110 abgestützt.
An dem gemeinsamen Rotationsteil 80 ist ein Getriebeelement 70 fest angeordnet, welches in der hier dargestellten Ausführungsform ein Kettenrad zur Ausbildung eines Kettentriebes ist. Dieser Kettentrieb ist mit einem Ritzel einer hier nicht dargestellten elektrischen Maschine verbunden, die außerhalb des Nassraums 90 angeordnet ist. Derart lässt sich von der elektrischen Maschine auf das gemeinsame Rotationsteil 80 und demzufolge auf alle drei Kupplungen 10,40, 50 Drehmoment übertragen, und in umgekehrter Richtung. Zwischen dem der elektrischen Maschine zugeordneten Ritzel und dem Rotor der elektrischen Maschine ist eine hier nicht dargestellte Dichtung zur Abdichtung des Nassraums 90 angeordnet.
Die der ersten Teilkupplung 40 zugeordnete erste Betätigungseinrichtung 41 und der zweiten Teilkupplung 50 zugeordnete zweite Betätigungseinrichtung 51 sind radial ineinander verschachtelt angeordnet, wobei jedoch auch eine axial nebeneinander realisierte Anordnung nicht ausgeschlossen werden soll.
Mit der hier vorgeschlagenen Erfindung wird somit eine Mehrfachkupplungseinrichtung und ein Hybridmodul zur Verfügung gestellt, die einen geringen axialen und radialen Bauraum mit geringem Verschleiß aufgrund der Anordnung eines Festlagers vereinbaren, welches die Aufnahme der axialen Kräfte gewährleistet, so dass weitere Komponenten der Mehrfachkupplungseinrichtung nicht oder nur unwesentlich mit axialer Kraft beaufschlagt sind.
Bezugszeichenliste

1: Rotationsachse
10: Trennkupplung
11: Trennkupplungsbetätigungssystem
12: Kolben-Zylinder-Einheit
13: Radiale Erstreckung
14: Gegendruckelement
20: Betätigungslager
21: Radialer Abstand der Umlaufbahn
22: Innenlamellenträger
23: Belaglamelle
25: Außenlamellenträger
26: Stahllamelle
30: weitere Kupplungsvorrichtung
31: weiteres Betätigungssystem
40: erste Teilkupplung
41: erste Betätigungseinrichtung
42: erster Innenlamellenträger
43: Belaglamelle
44: erster Außenlamellenträger
45: Stahllamelle
46: erster Drucktopf
50: zweite Teilkupplung
51: zweite Betätigungseinrichtung
52: zweiter Innenlamellenträger
53: Belaglamelle
54: zweiter Außenlamellenträger
55: Stahllamelle
56: zweiter Drucktopf
60: Festlager
61: Loslager
62: weiteres Festlager
70: Getriebeelement
80: gemeinsames Rotationsteil
81: axial erstreckende Auskragung
90: Nassraum
100: erste Getriebeeingangswelle
101: zweite Getriebeeingangswelle
110: Gehäuse
111: axial erstreckende Auskragung
130: Kupplungseingangswelle
140: Hohlwelle
150: Nadellager

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102016212846 [0005]
DE 102016203384 [0007]
DE 102009002805 A1 [0008]
WO 2008/052909 A1 [0009]

Claims

Mehrfachkupplungseinrichtung für ein Hybridmodul zum Ankoppeln einer Verbrennungskraftmaschine, die aufweist: eine Trennkupplung (10), mit der Drehmoment von der Verbrennungskraftmaschine auf die Mehrfachkupplungseinrichtung übertragbar ist und mit der die Mehrfachkupplungseinrichtung von der Verbrennungskraftmaschine trennbar ist; eine weitere Kupplungsvorrichtung (30), insbesondere eine Doppelkupplungsvorrichtung mit einer ersten Teilkupplung (40) und einer zweiten Teilkupplung (50), mit der Drehmoment von einer elektrischen Maschine und/ oder von der Trennkupplung (10) auf einen Antriebsstrang übertragbar ist; ein Gehäuse (110); und ein die Trennkupplung (10) mit der weiteren Kupplungsvorrichtung (30) rotatorisch koppelndes gemeinsames Rotationsteil (80), wobei die Mehrfachkupplungseinrichtung zur rotatorischen Lagerung des gemeinsamen Rotationsteils (80) in Bezug zu dem Gehäuse (110) ein Festlager (60) sowie ein Loslager (61) aufweist, und das Festlager (60) und das Loslager (61) sich jeweils radial an dem Gehäuse (110) und an dem gemeinsamen Rotationsteil (80) abstützen.
Mehrfachkupplungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Festlager (60) und das Loslager (61) mit ihrer jeweiligen radial inneren Seite an dem Gehäuse (110) abstützen, und mit ihrer jeweiligen radial äußeren Seite an dem gemeinsamen Rotationsteil (80) abstützen.
Mehrfachkupplungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das gemeinsame Rotationsteil (80) eine sich im Wesentlichen axial erstreckende Auskragung (81)aufweist, deren radial äußere Seite der Abstützung durch das Festlager (60) dient.
Mehrfachkupplungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (110) eine sich im Wesentlichen axial erstreckende Auskragung (111) aufweist, deren radial innere Seite der Abstützung durch das Festlager (60) dient.
Mehrfachkupplungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Festlager (60) radial innerhalb der Trennkupplung (10) angeordnet ist.
Mehrfachkupplungseinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Trennkupplung (10) ein Trennkupplungsbetätigungssystem (11) zugeordnet ist, mit welchem eine im Wesentlichen axiale Kraft auf die Trennkupplung (10) zwecks deren Betätigung aufbringbar ist, die Trennkupplung (10) weiterhin ein der von dem Trennkupplungsbetätigungssystem (11) ausgeübten axialen Kraft entgegen wirkendes Gegendruckelement (14) aufweist, und das Gegendruckelement (14) direkt mit der axial erstreckenden Auskragung (81) des gemeinsamen Rotationsteils (80), welche einen Innenlamellenträger (22) der Trennkupplung (10) ausbildet, zumindest in axialer Richtung fest verbunden ist, oder direkt mit einem Außenlamellenträger (25) der Trennkupplung (10) zumindest in axialer Richtung fest verbunden ist.
Mehrfachkupplungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrfachkupplungseinrichtung ein Getriebeelement (70) zur Ausbildung eines Getriebes zwischen einer elektrischen Maschine und der Mehrfachkupplungseinrichtung zwecks Übertragung einer Drehbewegung zwischen der elektrischen Maschine und der Mehrfachkupplungseinrichtung aufweist, und das Getriebeelement ein Kettenrad zur Ausbildung eines Kettentriebes, ein Riemenrad zur Ausbildung eines Riementriebes oder ein Zahnrad zur Ausbildung eines Zahnradgetriebes ist.
Mehrfachkupplungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Festlager (60) als einreihiges Kugellager ausgeführt ist und die Mehrfachkupplungseinrichtung ein weiteres Festlager (62) aufweist, welches zwischen dem Gehäuse 8110) sowie einer Kupplungseingangswelle (130) angeordnet ist.
Hybridmodul, die eine Mehrfachkupplungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 und eine elektrische Maschine zur Erzeugung eines Antriebsdrehmoments mit einem Rotor aufweist, wobei der Rotor mit der Mehrfachkupplungseinrichtung rotatorisch verbunden ist.
Hybridmodul nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor der elektrischen Maschine außerhalb eines Nassraums (90) angeordnet ist und mit einem weiteren Getriebeelement rotationsfest verbindbar oder verbunden ist, welches zusammen mit dem Getriebeelement (70) der Mehrfachkupplungseinrichtung das Getriebe ausbildet, und das weitere Getriebeelement ebenfalls in dem Nassraum (90) angeordnet ist und zwischen dem weiteren Getriebeelement und dem Rotor der elektrischen Maschine eine Dichtung zur Abdichtung des Nassraums (90) angeordnet ist.