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Die Erfindung betrifft ein Hybridmodul für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, wie eines Pkws, Lkws, Busses oder sonstigen Nutzfahrzeuges, mit einer einen Stator und einen Rotor aufweisenden elektrischen Maschine, zwei entlang einer Drehachse des Rotors benachbart zueinander angeordneten Kupplungseinrichtungen sowie zwei Betätigungssystemen, wobei ein erstes Betätigungssystem auf eine erste Kupplungseinrichtung und ein zweites Betätigungssystem auf eine zweite Kupplungseinrichtung verstellend / betätigend einwirken. Somit stellt das Hybridmodul ein modulares System aus einer elektrischen Maschine und einer Kupplungseinrichtung dar. Zudem betrifft die Erfindung einen Hybridantriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit diesem Hybridmodul.
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Gattungsgemäße Hybridmodule sind aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt. Mit der
DE 10 2009 059 944 A1 ist ein solches Hybridmodul für einen Antriebsstrang eines Fahrzeuges offenbart.
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Des Weiteren offenbart die
DE 10 2007 008 946 A1 ein Kupplungssystem für Kraftfahrzeugantriebe mit mindestens einem Kupplungseingang und mindestens zwei Getriebeeingangswellen. Jede Getriebeeingangswelle ist über eine separate flüssigkeitsgekühlte und -geschmierte Reibkupplung mit dem Kupplungseingang verbunden. Jede Reibkupplung weist ein Lamellenpaket auf, das zwischen einem Innenlamellenträger und einem Außenlamellenträger angeordnet ist, wobei die Lamellenpakete räumlich nebeneinander liegen.
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Der zur Verfügung stehende Bauraum wird in Hybridmodulen hauptsächlich durch die verwendete elektrische Maschine und deren Blechpaket / Rotor vorgegeben. Als nachteilig hat es sich jedoch bei den bekannten Ausführungen gezeigt, dass auch die eingesetzten Betätigungssysteme relativ viel Bauraum einnehmen. Dadurch können die bekannten Hybridmodule häufig noch nicht beliebig in bereits bestehende Antriebsstränge ohne geometrische Anpassung der benachbarten Bauteile (etwa Getriebeeingangswellen und Kurbelwellen) integriert werden.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu beheben und insbesondere ein Hybridmodul zur Verfügung zu stellen, das hinsichtlich seines Bauraums so kompakt ausgebildet ist, dass es besonders variabel in bekannte Antriebsstränge einsetzbar ist.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die beiden Betätigungssysteme der beiden Kupplungseinrichtungen zumindest teilweise zu einer gemeinsamen axialen Seite hin (in Bezug auf die Drehachse) neben den beiden Kupplungseinrichtungen angeordnet sind.
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Durch die Verlagerung der Betätigungssysteme der beiden axial benachbarten Kupplungseinrichtungen zur gleichen Seite hin wird axialer Bauraum eingespart oder der freiwerdende axiale Bauraum kann für andere Systeme verwendet werden. Somit wird das gesamte Hybridmodul wiederum in axialer Richtung kompakt ausgebildet und kann als Austauschmodul für weitere Anwendungen auf einfache Weise in den jeweiligen Antriebsstrang eingesetzt werden.
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Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.
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Weiterhin ist es von Vorteil, wenn zumindest ein Betätigungslager sowie ein auf das Betätigungslager verstellend einwirkendes Stellorgan jedes Betätigungssystems (des ersten sowie des zweiten Betätigungssystems) zu der gemeinsamen axialen Seite hin (neben den beiden Kupplungseinrichtungen) angeordnet sind. Dadurch sind die Betätigungssysteme besonders kompakt ausgeführt.
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In diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, wenn die Betätigungslager und/oder die Stellorgane der beiden (ersten und zweiten) Betätigungssysteme in radialer Richtung geschachtelt angeordnet sind.
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Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn das erste Betätigungssystem einen Drucktopf aufweist, der eine Betätigungskraft von einem Betätigungslager des ersten Betätigungssystems auf ein Anpresselement (Anpressscheibe) der ersten Kupplungseinrichtung weiterleitet, wobei der Drucktopf derart ausgeformt und angeordnet ist, dass er die zweite Kupplungseinrichtung (insbesondere mehrere Reibelemente der zweiten Kupplungseinrichtung) in axialer Richtung durchdringt. Dadurch wird eine besonders geschickte sowie platzsparende Einrichtung zur Weitergabe der Betätigungskraft zum Betätigen der ersten Kupplungseinrichtung umgesetzt.
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In diesem Zusammenhang ist es weiterhin zweckmäßig, wenn der Drucktopf zwei in Umfangsrichtung geschlossene / durchgängig umlaufende Stützflächen ausbildet. Dadurch ist der Drucktopf an seinen Stützbereichen besonders stabil ausgeformt.
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Weiterhin bevorzugt ist es, wenn eine erste geschlossene Stützfläche zum Kontaktieren des Anpresselementes (in axialer Richtung) vorgesehen ist und eine zweite geschlossene Stützfläche, die bevorzugt zu der ersten geschlossenen Stützfläche in axialer Richtung abgewandt angeordnet ist, zum Kontaktieren des Betätigungslagers (in axialer Richtung), nämlich vorzugsweise eines Lageraußenringes des Betätigungslagers, vorgesehen ist.
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Wenn der Drucktopf mehrteilig ausgebildet ist, ist das Hybridmodul einfacher montierbar.
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Diesbezüglich ist es weiter vorteilhaft, wenn zwei Bestandteile des Drucktopfes formschlüssig und/oder kraftschlüssig, etwa durch einen Sicherungsring, eine Schraubenverbindung, eine Nietverbindung, ein Durchsetzfügen (Clinchen), eine Laschenumformung, eine Steckverbindung und/oder eine Schnappverbindung, miteinander verbunden sind. Dadurch wird die Endmontage weiter vereinfacht.
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Insbesondere in Bezug auf eine Steckverbindung ist es vorteilhaft, wenn mehrere Verbindungsstege an einem ersten Bestandteil des Drucktopfes ausgebildet sind, die durch Durchgangslöcher des anderen, zweiten Bestandteils des Drucktopfes hindurch ragen / hindurchgesteckt sind und mit einem Sicherungsring axial zueinander festgelegt / abgestützt / lagergesichert sind.
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Des Weiteren ist es möglich, die beiden Bestandteile durch ein (vorzugsweise axialfestes / in axialer Richtung gehaltenes) Stützblech sowie ein Federelement zueinander abzustützen. In diesem Zusammenhang ist es bevorzugt das Federelement, wie eine Tellerfeder oder einen Federring, zwischen dem Stützblech und einem der Bestandteile einzusetzen. Die beiden Bestandteile sind in weiteren Ausführungen auch über ein zusätzliches Verbindungselement miteinander verbunden. Das zusätzliche Verbindungselement ist bevorzugt als ein im Querschnitt Z-förmig ausgebildeter Ring umgesetzt.
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Zusätzlich oder alternativ zu der form- und/oder kraftschlüssigen Verbindung, ist es auch vorteilhaft, wenn die beiden Bestandteile des Drucktopfes stopfschlüssig, besonders bevorzugt durch eine Schweißverbindung, eine Lötverbindung und/oder eine Klebeverbindung, miteinander verbunden sind.
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Auch ist es von Vorteil, wenn zumindest ein erster Bestandteil des Drucktopfes (zumindest teilweise) ring- und/oder scheibenförmig und/oder hülsenförmig ausgebildet ist und ein, mit dem ersten Bestandteil verbundener, zweiter Bestandteil einen ringförmigen Grundabschnitt aufweist, wobei der Grundabschnitt axial beabstandet zu dem ersten Bestandteil ist und über mehrere sich in axialer Richtung erstreckender Verbindungsstege mit dem ersten Bestandteil verbunden ist. Insbesondere bildet bevorzugt jeder Bestandteil eine der beiden geschlossenen Stützflächen aus.
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Hinsichtlich des ersten Bestandteils des Drucktopfes ist es zudem zweckmäßig, wenn dieser einen ringförmigen Abstützflansch aufweist, an dem der zweite Bestandteil des Drucktopfes (drehfest und/oder axialfest) aufgenommen ist, wobei an dem Abstützflansch, in einer Umfangsrichtung zwischen jeweils zwei Verbindungsstegen, eine Öffnung derart ausgebildet ist, dass mehrere Reibelemente (jeweils mit einer radial nach außen abstehenden Lasche / Nase) der zweiten Kupplungseinrichtung in axialer Richtung in den ersten Bestandteil einschiebbar sind. Dadurch wird die Montagefreundlichkeit des Hybridmoduls weiter verbessert.
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Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Hybridantriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, mit einem erfindungsgemäßen Hybridmodul nach zumindest einer der zuvor beschriebenen Ausführungen.
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Die Kupplungseinrichtungen sind bevorzugt als Reiblamellenkupplungen / Lamellenkupplungen ausgebildet.
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In anderen Worten ausgedrückt, ist erfindungsgemäß ein Drucktopf für einen Durchgriff einer Lamellenkupplung in einem Hybridmodul umgesetzt. Die integrierte Mehrfachkupplung in dem Hybridmodul weist mehrere Teillamellenkupplungen auf. Die Teilkupplungen sind von derselben axialen Seite betätigt. Ein Drucktopf koppelt ein Betätigungselement mit einer der Teilkupplungen, die auf einer dem Betätigungselement gegenüberliegenden Seite angeordnet ist. Der Drucktopf weist geschlossene Flächen an beiden Seiten auf, um seine ausreichende Steifigkeit zu ermöglichen. Dadurch wird ein Hybridmodul mit einer verlässlicheren Funktionalität, einer hohen Haltbarkeit und einem reduzierten Bauraum realisiert.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand mehrerer Figuren näher beschrieben, in welchem Zusammenhang auch verschiedene Ausführungsbeispiele erläutert sind.
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Es zeigen:
- 1 eine Längsschnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Hybridmoduls nach einem ersten Ausführungsbeispiel, wobei der innere Aufbau des Hybridmoduls samt elektrischer Maschine, Kupplungseinrichtungen sowie deren Betätigungssystemen gut zu erkennen ist,
- 2 eine perspektivische Darstellung eines teilweise geschnittenen Drucktopfes, wie er in 1 in einem ersten Betätigungssystem einer ersten Kupplungseinrichtung eingesetzt ist,
- 3 eine Längsschnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Hybridmoduls nach einem zweiten Ausführungsbeispiel, wobei ein erster Bestandteil des Drucktopfes im Vergleich zu dem ersten Ausführungsbeispiel nun ohne einen Abstützflansch für einen zweiten Bestandteil des Drucktopfes ausgestaltet ist,
- 4 eine perspektivische Darstellung eines teilweise geschnittenen Drucktopfes, wie er in 3 eingesetzt ist, wobei auf dem Drucktopf bereits ein zusätzlicher Stützring einer zweiten Kupplungseinrichtung aufgesetzt ist,
- 5 eine Längsschnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Hybridmoduls nach einem dritten Ausführungsbeispiel, wobei der erste Bestandteil ringförmig ausgestaltet ist und der zweite Bestandteil mehrerer mit dem ersten Bestandteil verbundene Verbindungsstege aufweist,
- 6 eine perspektivische Darstellung eines teilweise geschnittenen Drucktopfes, wie er in 5 eingesetzt ist,
- 7 eine detaillierte Längsschnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Hybridmoduls im Bereich des Drucktopfes, gemäß einer Untervariante zu dem dritten Ausführungsbeispiel der 5 und 6, wobei der erste Bestandteil über ein Federelement in Form einer Tellerfeder relativ zu einem axialfesten Stützelement abgestützt ist,
- 8 eine detaillierte Längsschnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Hybridmoduls im Bereich des Drucktopfes, gemäß einer Untervariante zu dem dritten Ausführungsbeispiel der 5 und 6, wobei der erste Bestandteil nun über einen das Federelement ausbildenden Federring abgestützt ist, und
- 9 eine detaillierte Längsschnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Hybridmoduls im Bereich des Drucktopfes, gemäß einer Untervariante zu dem dritten Ausführungsbeispiel der 5 und 6, wobei ein die beiden Bestandteile formschlüssig miteinander verbindendes Verbindungselement eingesetzt ist.
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Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Auch können die unterschiedlichen Merkmale der Ausführungsbeispiele frei miteinander kombiniert werden.
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In 1 ist anhand eines ersten Ausführungsbeispiels der prinzipielle Aufbau eines erfindungsgemäßen Hybridmoduls 1 besonders gut erkennbar. Das erfindungsgemäße Hybridmodul 1 ist als ein sogenanntes P2-Hybridmodul ausgebildet und weist folglich eine elektrische Maschine 4 (Elektromotor) auf, die mit einer Drehachse 5 ihres Rotors 3 koaxial zu Drehachsen mehrerer Kupplungseinrichtungen 6, 7, 26 des Hybridmoduls 1 ausgerichtet ist. Das Hybridmodul 1 ist in seinem Betrieb in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges eingesetzt. Das Hybridmodul 1 ist hierbei insbesondere in einer Drehmomentenübertragungsrichtung gesehen zwischen einer Ausgangswelle / Kurbelwelle einer Verbrennungskraftmaschine, wie einem Otto- oder Dieselmotor, und einem Eingang eines Getriebes in Form zweier Getriebeeingangswellen 27, 28 eingesetzt.
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Die elektrische Maschine 4 weist neben dem Rotor 3 einen gehäusefest angeordneten Stator 2 auf. Der Rotor 3 ist relativ zu dem Stator 2 drehbar gelagert. Der Rotor 3 ist um seine zentrale Drehachse 5 rotierbar gelagert. Insbesondere ist der Rotor 3 über Rotorlager 20 in Form von Wälzlagern (zwei Kugellager) relativ zu einem Gehäuse 21 des Hybridmoduls 1 gelagert. Der Rotor 3 ist durch ein Blechpaket 22 gebildet und auf einem Rotorträger 23 drehfest aufgenommen / angeordnet. Der Rotorträger 23 weist zur Aufnahme des Blechpaketes 22 einen Hülsenbereich 24 auf, der eine radiale Außenseite des Rotorträgers 23, auf der das Blechpaket 22 aufgenommen ist, ausformt. Von diesem Hülsenbereich 24 aus erstreckt sich der Rotorträger 23 über einen Scheibenbereich 25 in radialer Richtung nach innen und ist auf einer radialen Innenseite des Scheibenbereiches 25 über die Rotorlager 20 relativ zum Gehäuse 21 gelagert.
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Des Weiteren weist das Hybridmodul 1 drei Kupplungseinrichtungen 6, 7, 26 auf. Jede der Kupplungseinrichtungen 6, 7, 26 ist als eine Reibkupplung, nämlich eine Reiblamellenkupplung ausgebildet. Jede Kupplungseinrichtung 6, 7, 26 ist mit einem ihrer Kupplungsbestandteile 29a, 30a; 29b, 30b; 29c; 30c drehfest mit dem Rotorträger 23 verbunden / gekoppelt.
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Eine erste Kupplungseinrichtung 6 sowie eine zweite Kupplungseinrichtung 7 dienen jeweils zum wahlweisen Drehverbinden des Rotorträgers 23 / des Rotors 3 mit einer der beiden Getriebeeingangswellen 27, 28. Die erste Kupplungseinrichtung 6 weist einen ersten Kupplungsbestandteil 29a sowie einen zweiten Kupplungsbestandteil 30a auf. Die zweite Kupplungseinrichtung 7 weist einen ersten Kupplungsbestandteil 29b sowie einen zweiten Kupplungsbestandteil 30b auf. Der erste Kupplungsbestandteil 29a der ersten Kupplungseinrichtung 6 ist unmittelbar durch den Rotorträger 23 mit ausgebildet. Auch der erste Kupplungsbestandteil 29b der zweiten Kupplungseinrichtung 7 ist unmittelbar durch den Rotorträger 23 mit ausgebildet. Insbesondere ist an einer radialen Innenseite des Hülsenbereiches 24 eine Aufnahmekontur vorgesehen, die mehrere in axialer Richtung nebeneinander angeordnete sowie relativ zueinander axial verschiebbare erste Reibelemente 31a der ersten bzw. zweiten Kupplungseinrichtung 6, 7 drehfest aufnimmt.
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Der zweite Kupplungsbestandteil 30a der ersten Kupplungseinrichtung 6 weist mehrere axial benachbarte (zweite) Reibelemente 31b auf. Die zweiten Reibelemente 31b des zweiten Kupplungsbestandteils 30a sind in axialer Richtung relativ zueinander verschiebbar. Die zweiten Reibelemente 31b des zweiten Kupplungsbestandteils 30a sind drehfest mit der ersten Getriebeeingangswelle 27 weiter verbunden. Auch der zweite Kupplungsbestandteil 30b der zweiten Kupplungseinrichtung 7 weist mehrere axial benachbarte (zweite) Reibelemente 31b auf. Die zweiten Reibelemente 31b des zweiten Kupplungsbestandteils 30b sind in axialer Richtung relativ zueinander verschiebbar. Die zweiten Reibelemente 31b des zweiten Kupplungsbestandteils 30b sind drehfest mit der zweiten Getriebeeingangswelle 28 weiter verbunden. Gesamtheitlich sind die Reibelemente 31a und 31b des jeweiligen ersten bzw. zweiten Kupplungsbestandteils 29a und 30a in axialer Richtung abwechselnd angeordnet. Die Reibelemente 31a, 31b sind jeweils als Lamellen / Reiblamellen ausgebildet.
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Die zweite Kupplungseinrichtung 7 ist somit im Prinzip entsprechend der ersten Kupplungseinrichtung 6 aufgebaut sowie funktionierend. Der erste Kupplungsbestandteil 29a, 29b der jeweiligen Kupplungseinrichtung 6, 7 ist drehfester Bestandteil des Rotorträgers 23. Wiederum sind mehrere (erste) Reibelemente 31a drehfest mit dem Rotorträger 23 gekoppelt, jedoch in axialer Richtung relativ zueinander verschiebbar.
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Neben den beiden ersten und zweiten Kupplungseinrichtungen 6, 7 weist das Hybridmodul eine dritte Kupplungseinrichtung 26 auf, die prinzipiell entsprechend der ersten Kupplungseinrichtung 6 aufgebaut ist. Die beiden Kupplungseinrichtungen 6 und 7 sind gemeinsam als eine Doppelkupplung ausgeführt. Jede Kupplungseinrichtung 6, 7 bildet somit eine Teilkupplung der Doppelkupplung aus. Die weitere dritte Kupplungseinrichtung 26 dient als Trennkupplung. Die dritte Kupplungseinrichtung 26 dient zum Entkoppeln und Verbinden der Ausgangswelle der Verbrennungskraftmaschine von / mit dem Rotor 3.
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Ein erster Kupplungsbestandteil 29c der dritten Kupplungseinrichtung 26 ist drehfest mit einer Verbindungswelle 32 ausgeführt, welche Verbindungswelle 32 auf typische Weise im Betrieb weiter mit einer Drehschwingungsdämpfseinrichtung, wie einem Zweimassenschwungrad, weiter verbunden ist. Die Drehschwingungsdämpfseinrichtung ist wiederum im Betrieb drehfest mit der Ausgangswelle gekoppelt. Der erste Kupplungsbestandteil 29c der dritten Kupplungseinrichtung 26 weist wiederum mehrere axial zueinander benachbart angeordnete erste Reibelemente 31a auf. Zwischen jeweils zwei ersten Reibelementen 31a des ersten Kupplungsbestandteils 29c ist ein zweites Reibelement 31b eines zweiten Kupplungsbestandteils 30c der dritten Kupplungseinrichtung 26 angeordnet. Die zweiten Reibelemente 31b des zweiten Kupplungsbestandteils 30c sind dann weiter mit dem Rotorträger 23 drehfest verbunden.
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Des Weiteren ist zu erkennen, dass die erste und die zweite Kupplungseinrichtung 6 und 7 in axialer Richtung (insbesondere hinsichtlich ihrer Reibelemente 31a, 31b) benachbart zueinander angeordnet sind. Die dritte Kupplungseinrichtung 26 (mit ihren Reibelementen 31a, 31b) ist radial innerhalb der ersten Kupplungseinrichtung 6 angeordnet. Auch ist die dritte Kupplungseinrichtung 26 (mit ihren Reibelementen 31a, 31b) in axialer Richtung benachbart zu der zweiten Kupplungseinrichtung 7 angeordnet. Alle drei Kupplungseinrichtungen 6, 7, 26 sind in radialer Richtung innerhalb des Rotors 3 angeordnet. In axialer Richtung sind alle drei Kupplungseinrichtungen 6, 7, 26 auch innerhalb der axialen Abmaße des Rotorträgers 23 angeordnet.
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Jede Kupplungseinrichtung 6, 7, 26 ist mit ihrem eigenen Betätigungssystem 8, 9, 33 betätigt. Die erste Kupplungseinrichtung 6 ist mit einem ersten Betätigungssystem 8 betätigbar. Zur Betätigung der zweiten Kupplungseinrichtung 7 dient ein zweites Betätigungssystem 9. Die dritte Kupplungseinrichtung 26 ist wiederum anhand eines dritten Betätigungssystems 33 betätigt.
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Erfindungsgemäß sind nun die beiden Betätigungssysteme 8 und 9 zumindest teilweise zu einer gemeinsamen axialen Seite hin neben den beiden Kupplungseinrichtungen 6, 7 angeordnet. Hierzu weist das erste Betätigungssystem 8 einen Drucktopf 12 auf, der die zweite Kupplungseinrichtung 7 in axialer Richtung durchdringt. Der Drucktopf 12 durchdringt insbesondere die ersten Reibelemente 31a sowie einen diese axial abstützenden Stützring 46 des ersten Kupplungsbestandteils 29b. Somit ist der Drucktopf 12 unmittelbar mit den ersten Reibelementen 31a des zweiten Kupplungsbestandteils 29b drehfest verbunden.
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Der Drucktopf 12 ist auf einer der ersten Kupplungseinrichtung 6 abgewandten axialen Seite der zweiten Kupplungseinrichtung 7 mit einem ersten Betätigungslager 29a bewegungsgekoppelt. Auf der gleichen, der ersten Kupplungseinrichtung 6 abgewandten axialen Seite der zweiten Kupplungseinrichtung 7 ist auch ein Druckelement 34, das ebenfalls als Drucktopf bezeichnet werden kann, des zweiten Betätigungssystems 9 angeordnet. Dieses Druckelement 34 ist vollständig auf dieser axialen Seite angeordnet. Mit dem Druckelement 34 wirkt ein zweites Betätigungslager 10b zusammen.
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Des Weiteren ist in 1 erkennbar, dass die Betätigungssysteme 8, 9 hydraulisch ausgebildet sind. Die Betätigungssysteme 8, 9 weisen hydraulisch aktuierte Stellorgane 11a und 11b in Form von Kolben auf. Prinzipiell sind jedoch auch andere Betätigungssysteme in weiteren Ausführungen umsetzbar. So können die Stellorgane auch Bestandteile von elektrischen oder elektrisch-hydraulischen oder auf andere Weise wirkenden Betätigungssystemen sein.
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In dem ersten Ausführungsbeispiel nach 1 wirkt ein erstes Stellorgan 11a mit dem ersten Betätigungslager 10a zusammen. Das erste Stellorgan 11a in Form eines ersten Kolbens ist in einem fest mit dem Gehäuse 21 verbundenen ersten Zylinderabschnitt verschiebbar angeordnet. Auch ein zweites Stellorgan 11b, das mit dem zweiten Betätigungslager 10b zusammenwirkt, ist als (zweiter) Kolben ausgeführt und in einem gehäusefesten (zweiten) Zylinderabschnitt des Gehäuses 21 verschiebbar aufgenommen. Die Betätigungslager 10a und 10b sind als Wälzlager ausgebildet. Ein erster Lagerring 35 (Lagerinnenring) des jeweiligen Betätigungslagers 10a und 10b ist verschiebefest mit dem jeweiligen Stellorgan 11a, 11b gekoppelt. Ein zu dem ersten Lagerring 35 wälzgelagerter zweiter Lagerring 36 (Lageraußenring) des jeweiligen Betätigungslagers 10a und 10b ist mit dem Druckelement 34 bzw. Drucktopf 12 bewegungsgekoppelt. Das Betätigungslager 10a sowie das Stellorgan 11a des ersten Betätigungssystems 8 sind radial außerhalb des Betätigungslagers 10b sowie des Stellorgans 11b des zweiten Betätigungssystems 9 angeordnet. Somit sind in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel insbesondere die Betätigungslager 10a und 10b sowie die Stellorgane 11a und 11b vollständig auf einer gemeinsamen axialen Seite der zweiten Kupplungseinrichtung 7 angeordnet.
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Auf einer dem zweiten Lagerring 36 abgewandten Seite sind das Druckelement 34 bzw. der Drucktopfes 12 mit einer entsprechenden Anpresselement 13 bzw. 37 des jeweiligen Betätigungssystems 8, 9 in Kontakt. Das jeweilige Anpresselement 13, 37 dient auf typische Weise zum Zusammenpressen der entsprechenden Reibelemente 31a, 31b in der eingekuppelten Stellung der jeweiligen Kupplungseinrichtung 6, 7. Auch sei darauf hingewiesen, dass der Drucktopf 12 durch eine zusätzliche (erste) Tellerfeder 48a in axialer Richtung vorgespannt ist. Diese erste Tellerfeder 48a ist in axialer Richtung derart zwischen dem Drucktopf 12 und dem Rotorträger 23 eingespannt, dass der Drucktopf 12 von den Reibelementen 31a, 31b bzw. von dem ersten Anpresselement 13 weg gedrückt ist. Dadurch ist die erste Kupplungseinrichtung 6 als normal geöffnete Kupplung umgesetzt. Auch das zweite Betätigungssystem 9 weist, korrespondierend zu der ersten Tellerfeder 48a, eine (zweite) Tellerfeder 48b auf. Diese zweite Tellerfeder 48b ist axial zwischen dem Druckelement 34 und dem Rotorträger 23 derart eingespannt, dass die zweite Kupplungseinrichtung 7 normal geöffnet ist.
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Ein drittes Betätigungssystem 33, das mit der dritten Kupplungseinrichtung 26 zusammenwirkt, ist auf einer den beiden ersten und zweiten Betätigungssystemen 8 und 9 abgewandten axialen Seite in Bezug auf die zweite Kupplungseinrichtung 7 angeordnet. Das dritte Betätigungssystem 33 ist mit seinem Stellorgan 11c und seinem Betätigungslager 10c in einem axialen Zwischenraum zwischen dem Rotorträger 23 / dem Scheibenbereich 25 und dem Gehäuse 21 angeordnet. Ein Schieberelement 38 des dritten Betätigungssystems 33 durchdringt den Rotorträger 23 in axialer Richtung und wirkt wiederum mit einem dritten Anpresselement 39 der dritten Kupplungseinrichtung 26 zum Öffnen bzw. Schließen der dritten Kupplungseinrichtung 26 zusammen. Auch das dritte Betätigungssystem 33 weist, korrespondierend zu der ersten Tellerfeder 48a, eine (dritte) Tellerfeder 48c auf. Diese zweite Tellerfeder 48c ist ebenfalls axial zwischen dem Schieberelement 38 und dem Rotorträger 23 derart eingespannt, dass die dritte Kupplungseinrichtung 26 normal geöffnet ist. Der weitere Aufbau des dritten Betätigungssystems 33 entspricht dem des ersten Betätigungssystems 8.
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Der in 1 eingesetzte Drucktopf 12 ist in seinem weiteren Aufbau auch besonders gut in 2 veranschaulicht. Hierbei wird deutlich, dass der Drucktopf 12 mehrteilig ausgebildet ist. Der Drucktopf 12 besteht im Wesentlichen aus zwei Bestandteilen 16 und 17, die miteinander drehfest verbunden sind. Hier sind die beiden Bestandteile 16 und 17 über einen Sicherungsring 40 in axialer Richtung relativ zueinander festgelegt. Der erste Bestandteil 16 erstreckt sich in axialer Richtung. Der zweite Bestandteil 17 ist im Wesentlichen scheibenförmig und erstreckt sich in radialer Richtung. Der zweite Bestandteil 17 ist an einem axialen Endbereich des ersten Bestandteils 16 mit diesem verbunden.
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Der erste Bestandteil 16 bildet an einer dem zweiten Bestandteil 17 abgewandten axialen Seite eine erste geschlossene Stützfläche 14 aus, die somit als Ringfläche ausgeführt ist. Von dieser ersten Stützfläche 14 aus erstrecken sich mehrere in einer Umfangsrichtung benachbart zueinander angeordnete Verbindungsstege 19 des ersten Bestandteils 16 zu dem fest mit dem zweiten Bestandteil 17 verbundenen Endbereich hin. Zum Befestigen der beiden Bestandteile 16 und 17 weist der erste Bestandteil 16 in dem Endbereich einen Abstützflansch 41 auf, der als Anlagefläche für den zweiten Bestandteil 17 dient. Der Sicherungsring 40 dient zum axialen Sichern des zweiten Bestandteils 17 an dem Abstützflansch 41. Der zweite Bestandteil 17 bildet wiederum eine zweite geschlossene Stützfläche 15 aus, die der ersten Stützfläche 14 in axialer Richtung abgewandt ist. Der zweite Bestandteil 17 bildet daher gesamtheitlich einen ringförmigen Grundabschnitt 18 aus. Die zweite Stützfläche 15 in Form einer Ringfläche liegt mit einem radialen inneren Bereich an dem zweiten Lagerring 36 an. Zudem ist der Abstützflansch 41 in Umfangsrichtung zwischen den Verbindungsstegen 19 so ausgeformt, dass er Öffnungen 47 ausbildet, in die die Reibelemente 31a der zweiten Kupplungseinrichtung 7 einschiebbar sind. In Umfangsrichtung zwischen je zwei Verbindungsstegen 19 ist eine Öffnung 47 in Form einer axialen Durchgangsöffnung an dem Abstützflansch 41 ausgebildet. Die Öffnungen 47 bilden jeweils eine Aussparung aus, die den ersten Bestandteil 16 im Bereich des Abstützflansches 41 von den Verbindungsstegen 19 aus radial nach außen um ein bestimmtes Abmaß aussparen. Durch jede somit gebildete Öffnung 47 ist bei der Montage zumindest eine hier der Übersichtlichkeit halber nicht weiter dargestellte, in radialer Richtung nach außen abstehende Lasche / Nase an den ersten Reibelementen 31a der zweiten Kupplungseinrichtung 7 einschiebbar. Im Betriebszustand sind die Laschen der ersten Reibelementen 31a dann wiederum auf übliche Weise in Umfangsrichtung zwischen den zwei benachbarten Verbindungsstegen 19 drehfest abgestützt.
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In Verbindung mit den 3 bis 9 sind zudem alternative Ausführungsbeispiele veranschaulicht, die sich insbesondere hinsichtlich der Ausführung des Drucktopfes 12 von dem ersten Ausführungsbeispiel unterscheiden.
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Wie in 3 und 4 des zweiten Ausführungsbeispiels erkennbar, kann seitens des ersten Bestandteils 16 auch auf den Abstützflansch 41 verzichtet werden. Somit weist der erste Bestandteil 16 bei dieser Ausführung lediglich die ringförmig ausgebildete erste Stützfläche 14 sowie die einzelnen sich in axialer Richtung von dieser Stützfläche 14 aus weg erstreckenden Verbindungsstege 19 auf. Die einzelnen Verbindungsstege 19 sind dann durch Durchgangslöcher 42 in dem zweiten Bestandteil 17 eingeschoben und auf einer der ersten Stützfläche 14 abgewandten Seite mittels des Sicherungsrings 40 an dem zweiten Bestandteil 17 festgelegt. Somit ist der erste Bestandteil 16 auch besonders geschickt drehfest mit dem zweiten Bestandteil 17 gekoppelt. Zudem ist in 4 bereits der Stützring 46 an dem Drucktopf 12 drehfest aufgenommen.
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In dem dritten Ausführungsbeispiel der 5 und 6 ist zu erkennen, dass die beiden ersten und zweiten Bestandteile 16 und 17 im Wesentlichen (im Vergleich zu dem zweiten Ausführungsbeispiel) umgekehrt ausgeformt werden können. So kann auch der erste Bestandteil 16 im Wesentlichen ringförmig / scheibenförmig ausgebildet sein und die Verbindungsstege 19 stattdessen an dem zweiten Bestandteil 17 mit ausgebildet sein.
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Gemäß zweier Untervarianten zu dem dritten Ausführungsbeispiel, wie sie in den 7 und 8 dargestellt sind, ist es jedoch auch möglich, den ersten Bestandteil 16 über ein Federelement 44 relativ zu dem Rotorträger 23 abzustützen. In 7 ist dieses Federelement 44 als Tellerfeder, in 8 als Federring ausgebildet. Das Federelement 44 ist dabei stets zwischen einem axialfest an dem Rotorträger 23 angebrachten Stützelement 43 und dem ersten Bestandteil 16 eingespannt, sodass der ersten Bestandteil 16 drehfest mit dem zweiten Bestandteil 17 verbunden ist.
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Gemäß einer dritten Untervariante zu dem dritten Ausführungsbeispiel, wie sie in 9 umgesetzt ist, ist es auch erkennbar, dass beide Bestandteile 16 und 17 über ein im Querschnitt Z-förmig ausgebildetes Verbindungselement 42 miteinander verbunden sind.
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In anderen Worten ausgedrückt, werden erfindungsgemäß zwei integrierte Mehrfachlamellenkupplungen (Kupplungseinrichtungen 6, 7) von der gleichen Seite betätigt werden. Hierfür ist ein Drucktopf 12 eingesetzt, der die Verbindung zwischen dem Betätigungssystem 8 selbst und der Kupplung 6, welche sich auf der dem Betätigungssystem 8 gegenüberliegenden Seite befindet, herstellt und dabei die andere Kupplung 7 nicht beeinflusst. Hiermit soll eine getrennte Ansteuerung der Kupplungen 6, 7 ermöglicht werden. Ein Durchgriff wird somit in Form des Drucktopfes 12 mit Hilfe eines Bauteils, welches an beiden Seiten eine geschlossene Fläche (Stützflächen 14, 15) aufweist, realisiert. Dieses überträgt die Betätigungskräfte welche von dem Betätigungssystem 8 an den Drucktopf 12 übertragen werden weiter an das Lamellenpaket (Reibelemente 31a und 31b). Durch die geschlossene Fläche 14, 15 an beiden Seiten wird die Steifigkeit des Bauteils sowie die Krafteinleitung verbessert.
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Das erfindungsgemäße Hybridmodul 1 weist gesamtheitlich eine elektrische Maschine 4 mit einem Rotor 3, sowie eine erste Teilkupplung 6 und eine zweite Teilkupplung 7 einer Mehrfachkupplungsvorrichtung, insbesondere einer Doppelkupplungsvorrichtung, auf, mit denen Drehmoment vom Rotor 3 und/ oder von der Trennkupplung 26 auf einen Antriebsstrang übertragbar ist. Die Trennkupplung 26, die erste Teilkupplung 6 und die zweite Teilkupplung 7 sind innerhalb des vom Rotor 3 umschlossenen Raumes angeordnet. Jeder Kupplung 6, 7, 26 ist jeweils ein Betätigungssystem 8, 9, 33 zur Betätigung der jeweiligen Kupplung 6, 7, 26 zugeordnet, wobei wenigstens zwei der Betätigungssysteme 8, 9 axial an einer Seite des Rotors 3 angeordnet sind. Die Trennkupplung 26 des Hybridmoduls 1 ist dabei zur mechanischen und lösbaren Ankopplung des Antriebsaggregats, welches insbesondere eine Verbrennungskraftmaschine sein kann, vorgesehen. Der vom Rotor 3 der elektrischen Maschine 4 umschlossene Raum ist im Wesentlichen ein zylinderförmiger Raum, der radial vom Rotor 3 begrenzt ist. Die Kupplungen 6, 7, 26 des Hybridmoduls 1 sind vorzugsweise Reibkupplungen, die gegebenenfalls Nachstelleinrichtungen zum Ausgleich des über die Lebensdauer auftretenden Verschleißes aufweisen. Die zur Betätigung der Kupplungen 6, 7, 26 eingesetzten Betätigungssysteme 8, 9, 33 sind vorzugsweise elektrische oder hydraulische Systeme oder gegebenenfalls eine Kombination aus elektrischer und hydraulischer Funktion.
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Die beiden Bauteile 16, 17 des Drucktopfes 12 können so wie in den 1 und 2 gezeigt über einen Sicherungsring 40 verbunden werden. Alternativ kann die Verbindung durch eine Schrauben- bzw. Nietverbindung, Durchsetzfügen (Clinchen), die Umformung von Laschen, eine Schnappverbindung oder eine stoffschlüssige Verbindung (Schweißen, Löten oder Kleben) erfolgen. Die axialen Öffnungen an der Kontaktfläche zum Drucktopf 12, dienen der Montage des zweiten Lamellenpakets (Reibelemente 31a, 31b der zweiten Kupplungseinrichtung 7) sowie weiterer benötigter Bauteile. Wie in den 3 und 4 gezeigt, werden die beiden Teile 16, 17 zusammen gesteckt und über einen Sicherungsring 40 miteinander verbunden. Über den Stützring 46 der anderen Kupplung 7 wird der Durchgriff am Außendurchmesser zentriert. An der Kontaktstelle sind die einzelnen Stege (Verbindungsstege 19) des Durchgriffs gegenüber einer Verformung aufgrund von Drehzahleinflüssen gesichert.
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Im Vergleich zu den vorherigen Varianten, ist in den 5 und 6 die Trennstelle der beiden Teile 16, 17 auf der anderen Seite. Die Verdrehsicherung der beiden Teile 16, 17 wird in Kombination mit dem Stützblech (Stützring 46) der anderen Kupplung 7 realisiert. Dieses dient gleichzeitig den Stegen 19 des Durchgriffs als Drehzahlsicherung. Um die beiden Teile des Drucktopfs 12 auch im Betrieb dauerhaft miteinander zu verbinden kann eine Schnappverbindung oder eine zusätzliches Bauteil (9) verwendet werden (vergleichbar mit einem Z-Blech). Es besteht außerdem die Möglichkeit die beiden Teile 16, 17 durch ein vorgespanntes Federelement 44 (Tellerfeder oder Wellfeder (Federring)) miteinander zu verbinden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Hybridmodul
- 2
- Stator
- 3
- Rotor
- 4
- elektrische Maschine
- 5
- Drehachse
- 6
- erste Kupplungseinrichtung
- 7
- zweite Kupplungseinrichtung
- 8
- erstes Betätigungssystem
- 9
- zweites Betätigungssystem
- 10a
- erstes Betätigungslager
- 10b
- zweites Betätigungslager
- 10c
- drittes Betätigungslager
- 11a
- erstes Stellorgan
- 11b
- zweites Stellorgan
- 11c
- drittes Stellorgan
- 12
- Drucktopf
- 13
- erstes Anpresselement
- 14
- erste Stützfläche
- 15
- zweite Stützfläche
- 16
- erster Bestandteil
- 17
- zweiter Bestandteil
- 18
- Grundabschnitt
- 19
- Verbindungssteg
- 20
- Rotorlager
- 21
- Gehäuse
- 22
- Blechpaket
- 23
- Rotorträger
- 24
- Hülsenbereich
- 25
- Scheibenbereich
- 26
- dritte Kupplungseinrichtung
- 27
- erste Getriebeeingangswelle
- 28
- zweite Getriebeeingangswelle
- 29a
- erster Kupplungsbestandteil der ersten Kupplungseinrichtung
- 29b
- erster Kupplungsbestandteil der zweiten Kupplungseinrichtung
- 29c
- erster Kupplungsbestandteil der dritten Kupplungseinrichtung
- 30a
- zweiter Kupplungsbestandteil der ersten Kupplungseinrichtung
- 30b
- zweiter Kupplungsbestandteil der zweiten Kupplungseinrichtung
- 30c
- zweiter Kupplungsbestandteil der dritten Kupplungseinrichtung
- 31a
- erstes Reibelement
- 31b
- zweites Reibelement
- 32
- Verbindungswelle
- 33
- drittes Betätigungssystem
- 34
- Druckelement
- 35
- erster Lagerring
- 36
- zweiter Lagerring
- 37
- zweites Anpresselement
- 38
- Schieberelement
- 39
- drittes Anpresselement
- 40
- Sicherungsring
- 41
- Abstützflansch
- 42
- Durchgangsloch
- 43
- Stützelement
- 44
- Federelement
- 45
- Verbindungselement
- 46
- Stützring
- 47
- Öffnung
- 48a
- erste Tellerfeder
- 48b
- zweite Tellerfeder
- 48c
- dritte Tellerfeder
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009059944 A1 [0002]
- DE 102007008946 A1 [0003]
