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Die Erfindung betrifft ein Anfahraggregat für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, etwa eines Pkws, eines Lkws oder eines anderen Nutzfahrzeugs, mit einem Aggregatgehäuse, innerhalb dessen ein drehbares Antriebsorgan, ein drehbares Abtriebsorgan und ein dazwischen angeordnetes feststehendes Zwischenorgan vorhanden ist, wobei das Zwischenorgan zum drehfestgelegt werden an einem vorzugsweise als Leitradstutzen auslegbaren Getriebeteil vorgesehen ist.
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Benachbarter Stand der Technik ist bereits aus den Dokumenten
DE 10 2011 010 345 A1 und
US 2008/0072586 A1 bekannt.
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Aus dem Stand der Technik sind bereits Kupplungseinrichtungen bekannt, insbesondere solche, die Nasskupplungen einsetzen. So offenbart bspw. die
DE 10 2011 010 345 A1 eine solche Kupplungseinrichtung, ausbildbar als nasse Doppelkupplung oder Hybridkupplung, mit einer Reibeinrichtung zur lösbaren Verbindung einer Antriebsseite mit einer Abtriebsseite in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, wobei ein Mitnehmerelement mit dem Kupplungsgehäuse mit Hilfe eines Nietelementes vernietet ist.
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Benachbarter Stand der Technik ist auch aus der
US 2008/0072586 A1 bekannt. Dort ist insbesondere ein Antriebsstrang für ein Hybridfahrzeug, also enthaltend eine Verbrennungskraftmaschine und eine Elektromaschine, offenbart. Ein Wandlergehäuse ist mit einem Fortsatz verbunden, auf dessen radialer Außenseite eine Verzahnung ausgebildet ist, die mit einem Dämpfer über eine dort angebrachte Gegenverzahnung verbunden ist.
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Bedingt durch die Hybridisierung der Antriebsstränge und die damit erforderliche Anordnung einer Elektromaschine ergeben sich heutzutage neue Anforderungen an die Anbindung von Anfahr- bzw. Kupplungselementen, wie z.B. Wandlern oder nassen Kupplungen. Wird zwischen der Verbrennungskraftmaschine und dem Getriebe zusätzlich zu einem Anfahrelement ein weiteres Aggregat, z.B. ein Dämpfer, ein Abtrieb für eine Elektromaschine, eine Schaltkupplung für eine Elektromaschine oder ähnliches angeordnet, entsteht die Anforderung nach besonders kurzbauenden Konstruktionslösungen.
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Ein Ansatzpunkt für die Lösung ist bspw. die Anbindung zur Drehmomentübertragung hinsichtlich diesbezüglicher Ausführungen sowie deren Lagerungen. Um dies besser in den Griff zu bekommen, hat es sich gezeigt, dass ein radial geschachtelter Aufbau einer formschlüssigen Drehmomentmitnahme des Gehäuses eines Anfahr- bzw. Kupplungselementes unter Lagerung einer Welle innerhalb dieses Gehäuses zielführend ist. Unter dem Begriff „radial geschachtelt“ wird in diesem Fall gleichbedeutend auch „axial überdeckt“ verstanden.
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Das Ziel dieser älteren Lösungen war es eine in axialer Richtung bauraumsparende konstruktive Lösung anzubieten. Üblicherweise wird dies durch ein Nabenelement realisiert, welches mit dem Gehäuse verbunden wird, z.B. durch Schweißen oder Nieten. Prinzipiell kann dies Element aber auch direkt in den Gehäusedeckel eingebracht werden.
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Gerade bei Hybridantriebssträngen, bei denen das Anfahrelement über eine Steckverbindung angebunden ist, tritt jedoch leider bei ungünstigen Bedingungen ein Verzahnungsklappern auf. Dies resultiert in einem ungewünscht hohen Verschleiß.
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Wandler, d.h. hydrodynamische Drehmomentwandler, werden im Stand der Technik üblicherweise mittelbar mit dem Motor verbunden, nämlich unter Einsatz einer so genannten „Flex-Plate“. Längsstehende / längsgerichtete Axialkräfte des Wandlers werden über die Anbindung somit am Motor abgestützt. Dies betrifft sowohl Axialkräfte in Richtung der Verbrennungskraftmaschine, aber auch in Richtung des Getriebes. Axialkräfte können z.B. durch statische oder dynamische Drücke im Anfahraggregat, bspw. im Wandler als auch durch Massenkräfte während der Beschleunigung oder Verzögerung des Fahrzeugs auftreten.
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Bei einer fortschreitenden Hybridisierung von Kraftfahrzeugantrieben, werden häufig aber auch Zusatzaggregate, nämlich Kassetten eingebaut. Diese Kassetten machen es dann aber schwierig, dass eine „Flex-Plate“ montiert werden kann. Wird nämlich zwischen dem Motor und einem Wandler ein Zusatzaggregat angeordnet, z.B. ein Dämpfer, eine Kupplung, ein Abtrieb für einen Nebenantrieb und/oder Abtriebe für Elektromaschinen, ist eine Axialkraftabstützung über den Motor aufgrund der fehlenden Anbindung, wenn auf die sehr kurzbauende Antriebsstränge gewünschte Steckverbindung zurückgegriffen wird, oft nicht möglich. Während Kräfte in Richtung der Verbrennungskraftmaschine grundsätzlich durch axiales Anlaufen des Wandlers an der Antriebseinheit möglich ist, ist eine Abstützung von in Getrieberichtung wirkenden Kräften bisher nicht möglich.
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Nun soll also auch dafür eine Lösung gefunden werden. Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung für hybridisierte Antriebsstränge, die besonders kurz bauen sollen, eine positionsbestimmende Lösung für das Anfahraggregat zur Verfügung zu stellen. Diese soll gleichzeitig langlebig, kosteneffizient und einfach zu montieren sein.
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Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Anfahraggregat dadurch gelöst, dass am Zwischenorgan ein Anschlag zum Axialkraft übertragen an einen Gegenanschlag des Getriebeteils vorhanden/ausgelegt ist. Es liegt nun also die Idee vor, dass ein Anfahraggregat, bspw. ein Wandler axial verschiebbar in Richtung der Verbrennungskraftmaschine bleiben kann, aber nur begrenzt verschiebbar in Richtung des Getriebes ist. Anfahraggregatskräfte, insbesondere Wandleraxialkräfte, werden in Richtung des Getriebes über das Getriebe abgestützt, bspw. über den Leitradstutzen. Die Kraftausleitung aus dem Anfahraggregat, bspw. dem Wandler, erfolgt über einen Freilaufinnenring. Zur Vermeidung von Stoßbelastungen oder zur Verbesserung der Positionierung des Wandlers kann eine Feder, z.B. eine Tellerfeder oder eine Wellfeder zwischen dem Freilaufinnenring und dem Leitradstutzen angeordnet werden. Eine Feder kann ebenfalls zusätzlich oder alternativ auch zwischen einer Nabe / einem Antriebselement und dem Anfahraggregat / dem Wandler angeordnet werden, vorzugsweise an Bauteilen und Stellen ohne Drehzahldifferenz. Dabei besitzt das Aggregatgehäuse eine Steckverzahnung, die zum Aufgesteckt werden auf eine Gegensteckverzahnung einer Antriebswelle vorgesehen ist, wobei die Antriebswelle als Ausgangswelle etwa von einer zwischen einer Verbrennungskraftmaschine und einem das Getriebeteil aufweisenden Getriebe angeordneten Kassette, umfassend bspw. einen Dämpfer, eine (trockene / nasse) Kupplung, einen Abtrieb eines Nebenaggregats und/oder einen weiteren Antrieb bspw. eine Elektromaschine / einen Elektromotor, ausgebildet ist. Auf diese Weise lässt sich ein kompakt, insbesondere in Axialrichtung bauender Hybridantriebsstrang realisieren bzw. ein dafür vorbereitetes Hybridmodul. Außerdem ist bspw. verbrennungskraftmaschinenseitig des in Eingriff miteinander befindlichen Abschnitts der Steckverzahnung und der Gegensteckverzahnung ein Zusatzdämpfer zwischen dem Aggregatgehäuse und einem Ein- oder Aufsteckbereich der Antriebswelle zum Aufnehmen von Axialkräften, wie Stößen vorhanden, so dass etwaige Stöße der Verbrennungskraftmaschine das Anfahraggregat gar nicht erst erreichen.
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Vorteilhafte Ausführungsbeispiele sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.
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Wenn der Zusatzdämpfer als Feder, etwa als Tellerfeder oder Wellfeder ausgelegt ist, so können die Kosten besonders niedrig gehalten werden.
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So ist es von Vorteil, wenn am Anschlag des Zwischenorgans ein Dämpfer anliegt. Stöße können dann einfach eliminiert werden.
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Dabei hat es sich als kosteneffizient herausgestellt, wenn ein Dämpfer als Feder ausgebildet ist. Auch über lange Zeit haben sich hier Tellerfedern und Wellfedern bewährt.
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Es ist zweckmäßig, wenn das Anfahraggregat als hydrodynamischer Drehmomentwandler, der in dieser Druckschrift auch verkürzt als Wandler bezeichnet wird, ausgebildet ist, wobei das Antriebsorgan als Turbinenrad, das Abtriebsorgan als Pumpenrad und das Zwischenorgan als Leitrad ausgebildet ist, wobei das den Gegenanschlag tragende Getriebeteil als Leitradstutzen ausgebildet ist.
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Die Montage wird vereinfacht, wenn das Zwischenorgan einen Nabenabschnitt besitzt, an dem eine Verzahnung ausgebildet ist, um eine Gegenverzahnung des Getriebeteils zur Drehmomentübertragung aufzunehmen.
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Auch hat es sich bewährt, wenn der Zusatzdämpfer an einer Stirnseite des als Wandlergehäuses ausbildbaren Aggregatgehäuses anliegt und an einer Stirnseite des als Nabe ausbildbaren oder ausgebildeten Einsteckbereichs der Antriebswelle anliegt.
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Die Erfindung betrifft auch einen Bausatz aus einer Kassette mit einer Antriebswelle, an die das Aggregatgehäuse des erfindungsgemäßen Anfahraggregats angeschlossen ist.
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Auch betrifft die Erfindung einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, etwa einen Hybridantriebsstrang oder wenigstens ein Hybridantriebsstrangmodul, mit einer Verbrennungskraftmaschine, einer vorzugsweise (direkt) daran angeschlossenen Kassette, einem vorzugsweise (direkt) daran angeschlossenen Anfahraggregat der erfindungsgemäßen Art und einem vorzugsweise (direkt) daran angeschlossenen Getriebe.
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Die Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
- 1 einen Längsschnittausschnitt durch ein erfindungsgemäßes Anfahraggregat,
- 2 einen Längsschnittausschnitt durch das Anfahraggregat im Bereich einer Drehmomentkoppelstelle mit einer Antriebswelle / einem Antriebselement, das bspw. als Nabe ausgebildet ist und einen Wandlerdeckelfortsatz aufnimmt, und
- 3 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Antriebsstrangs mit einem angebundenen erfindungsgemäßen Anfahraggregat und vorgeschalteter Kassette.
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Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen nur dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
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In der 1 ist ein Ausschnitt durch ein erfindungsgemäßes Anfahraggregat 1 dargestellt. Dieses Anfahraggregat ist in einen Antriebsstrang 2 eingebunden, wie es bspw. in der 3 skizziert ist.
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Zurückkommend auf 1 sei auf ein Aggregatgehäuse 3 des Anfahraggregats 1 hingewiesen, innerhalb dessen ein Abtriebsorgan 4 und ein Antriebsorgan 5 vorhanden ist. Dazwischen ist ein feststehendes Zwischenorgan 6 vorhanden. Das Antriebsorgan 5 ist lediglich mit dem Bezugszeichen angedeutet.
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Es gibt ein als Leitradstutzen 7 ausgebildetes Getriebeteil 8, das einen Gegenanschlag 9 für einen Anschlag 10 des als Leitradstutzen 7 ausgebildeten Getriebeteils 8 aufweist.
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Zwischen dem Anschlag 10 und dem Gegenanschlag 9 ist ein Dämpfer 11 angeordnet. Dieser Dämpfer 11 ist als Feder 12, insbesondere als Tellerfeder oder Wellfeder ausgebildet.
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Im vorliegenden Fall ist das Anfahraggregat 1 als hydrodynamischer Drehmomentwandler / Wandler 13 ausgebildet. Das Abtriebsorgan 4 ist als Turbinenrad 14 mit einer Turbinennabe 15 ausgebildet. Das nur angedeutete Antriebsorgan 5 wirkt als Pumpenrad 16. Das Zwischenorgan 17 agiert als Leitrad 17. Dabei ist auf eine Freilauflösung zurückgegriffen, sodass ein Leitradinnenring 18 radial außen von einer Vielzahl von Rollen / Klemmkörpern 19 ergänzt wird, an die sich weiter radial außen ein Freilaufaußenring 20 anschließt. An einem Gussleitrad 21 können dann die notwendigen Schaufeln vorhanden sein.
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Beispielsweise um Hydraulikfluid auch an ein pumpenseitiges Axiallager 22 zu verbringen, das getriebeseitig des Zwischenorgans 6 angeordnet ist, ist eine Ölleitnut 23 eingebracht. Diese ist benachbart zu einem Wandlergehäuse 24, das als Pumpenabschnitt agiert. Radial innen ist auch ein Teil der Getriebeeingangswelle 25 zu erkennen.
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Angrenzend an ein turbinenseitiges Axiallager 26 ist das Abtriebsorgan 4, nämlich das Turbinenrad 14 vorhanden. Natürlich kann auch eine Lagerscheibe 27 eingesetzt werden.
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In der 2 ist ein Zusatzdämpfer 28, nach Art einer Feder, insbesondere einer Tellerfeder oder einer Wellfeder zwischen dem Aggregatgehäuse 3, nämlich einem Bereich, der als Wellenfortsatz 29 konfiguriert ist und einem Ausgangselement, wie einer Antriebswelle 31, die in diesem Bereich eine Ausbildung als Nabe 32 besitzt, angeordnet. Dabei weist der Wellenfortsatz 29 eine Steckverzahnung 33 auf, die in eine Gegensteckverzahnung 34 der Nabe 32 greift.
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Der prinzipielle Aufbau der Einzelkomponenten ist in der 3 visualisiert, so dass zwischen einer Verbrennungskraftmaschine 35 und einem Getriebe 36 das Anfahraggregat 1 und eine diesem vorgeschaltete Kassette 37 vorhanden ist. In der Kassette 37 kann ein Dämpfer, eine (nasse / trockene) Kupplung, ein Abtrieb für ein Nebenaggregat und/oder ein weiterer Antrieb, z.B. eine Elektromaschine oder ein Elektromotor enthalten sein. Insbesondere eine Kombination daraus ist möglich. Die Drehmomentkoppelstelle ist mit dem Bezugszeichen 38 angedeutet.
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Die erfindungsgemäße Umsetzung bietet sich also gerade bei Wandlern in Hybridantriebssträngen an, insbesondere wenn Wandler nicht unmittelbar an der Verbrennungskraftmaschine 35 festgelegt werden können.
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Eine Verzahnung 39 zwischen einem Nabenabschnitt des Zwischenorgans 6 und dem Leitradstutzen 7 ist mit dem Bezugszeichen 39 versehen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Anfahraggregat
- 2
- Antriebsstrang
- 3
- Aggregatgehäuse
- 4
- Abtriebsorgan
- 5
- Antriebsorgan
- 6
- Zwischenorgan
- 7
- Leitradstutzen
- 8
- Getriebeteil
- 9
- Gegenanschlag
- 10
- Anschlag
- 11
- Dämpfer
- 12
- Feder
- 13
- hydrodynamischer Drehmomentwandler / Wandler
- 14
- Turbinenrad
- 15
- Turbinennabe
- 16
- Pumpenrad
- 17
- Leitrad
- 18
- Leitradinnenring
- 19
- Rolle / Klemmkörper
- 20
- Freilaufaußenring
- 21
- Gussleitrad
- 22
- pumpenseitiges Axiallager
- 23
- Ölleitnut
- 24
- Wandlergehäuse
- 25
- Getriebeeingangswelle
- 26
- turbinenseitiges Axiallager
- 27
- Lagerscheibe
- 28
- Zusatzdämpfer
- 29
- Wellenfortsatz
- 30
- Ausgangselement
- 31
- Antriebswelle
- 32
- Nabe
- 33
- Steckverzahnung
- 34
- Gegensteckverzahnung
- 35
- Verbrennungskraftmaschine
- 36
- Getriebe
- 37
- Kassette
- 38
- Drehmomentkoppelstelle
- 39
- Verzahnung
