DE102017212898A1 - Hybrid-Antriebsstrang für ein Fahrzeug - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Hybrid-Antriebsstrang (1) für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit mindestens einer Verbrennungskraftmaschine (2), mit mindestens einer E-Maschine (3), mit mindestens einem Getriebe (4) und mit mindestens einer Trennkupplung (5), insbesondere einer K0-Kupplung, wobei die Trennkupplung (5) funktional wirksam zwischen der Verbrennungskraftmaschine (2) und der E-Maschine (3) und/oder zwischen der Verbrennungskraftmaschine (2) und dem Getriebe (4) angeordnet ist, wobei im geöffneten Zustand der Trennkupplung (5) eine Verbrennungskraftmaschinenausgangswelle (6) von einer Getriebeeingangswelle (7) funktional wirksam entkoppelt ist, und wobei im geschlossenen Zustand der Trennkupplung (5) die Verbrennungskraftmaschinenausgangswelle (6) mit der Getriebeeingangswelle (7) funktional wirksam gekoppelt ist.
Der Bauraumbedarf ist dadurch verringert und der Schaltkomfort dadurch erhöht, dass die Trennkupplung (5) zumindest ein erstes Kupplungsteil (8), ein zweites Kupplungsteil (9) und eine axial verschiebbare Schiebemuffe (10) zum Öffnen und Schließen der Trennkupplung (5) aufweist, wobei die Schiebemuffe (10) eine Außenverzahnung aufweist und die Außenverzahnung der Schiebemuffe (10) zum Schließen der Trennkupplung (5) mit einer Innenverzahnung des zweiten Kupplungsteils (9) in Eingriff bringbar ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Hybrid-Antriebsstrang für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, gemäß den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1.
  • Im Stand der Technik sind unterschiedliche Hybrid-Antriebsstränge für ein Fahrzeug bzw. für Kraftfahrzeuge bereits bekannt. Im Allgemeinen ist allen Hybrid-Antriebssträngen gemeinsam, dass diese zumindest eine Verbrennungskraftmaschine, eine E-Maschine, ein Getriebe, eine Trennkupplung (eine sogenannte K0-Kupplung) aufweisen. Die Trennkupplungen sind unterschiedlich ausgebildet, wobei diese zumeist funktional wirksam zwischen der Verbrennungskraftmaschine und der E-Maschine und/oder zwischen der Verbrennungskraftmaschine und dem Getriebe angeordnet sind. Im geöffneten Zustand der Trennkupplung wird der Hybrid-Antriebsstrang bzw. die Verbrennungskraftmaschinenausgangswelle von der Getriebeeingangswelle funktional wirksam entkoppelt, und im geschlossenen Zustand der Trennkupplung, wird der Hybrid-Antriebsstrang bzw. die Verbrennungskraftmaschinenausgangswelle mit der Getriebeeingangswelle funktional wirksam gekoppelt.
  • Im Stand der Technik sind nun bereits unterschiedlichste Ausführungen bzw. Typologien von Hybrid-Antriebssträngen mit mindestens einer Trennkupplung zum Koppeln und Entkoppeln des Hybrid-Antriebsstrangs bzw. zum Koppeln und Entkoppeln der Verbrennungskraftmaschinenausgangswelle mit der Getriebeeingangswelle bekannt. Allgemein können derartige Trennkupplungen dahingehend kategorisiert werden, ob die jeweilige Trennkupplung in dem unbetätigten Zustand offen ist, also „normally open“, oder in dem unbetätigten Zustand geschlossen ist, also „normally closed“. Dies bedeutet, dass bei Wegnahme der Betätigungsenergie die Trennkupplung selbsttätig die geöffnete oder die geschlossene Position einnimmt. Damit eine Trennkupplung diesen Zustand, also „normally open“ oder „normally closed“, beibehält, muss grundsätzlich eine dementsprechend wirkende Kraft auf die Trennkupplung einwirken bzw. eine sogenannte „Haltekraft“ an die Trennkupplung angelegt werden. Dies wird vorzugsweise dadurch erreicht, dass eine Feder und/oder ein Federspeicher und/oder ein Hydrauliksystem zum Aufbringen der Haltekraft auf die Trennkupplung hierfür vorgesehen ist.
  • In der DE 10 2010 026 980 A1 , von der die Erfindung ausgeht, wird ein Hybrid-Antriebsstrang für ein Fahrzeug mit zwei Trennkupplungen zum Koppeln und Entkoppeln des Hybrid-Antriebsstrangs näher beschrieben. Die beiden Trennkupplungen sind insbesondere jeweils als eine Klauenkupplung vom Dreikegeltyp mit jeweils einer Synchronisiervorrichtung ausgeführt und innerhalb des Getriebegehäuses positioniert. Je nach deren Betriebsweise werden durch Einrücken der einen Kupplung und Ausrücken der anderen Kupplung, unterschiedliche Vorwärtsbetriebsmodi realisiert. Für beide Trennkupplungen ist jeweils eine hydraulische Betätigung zum Schließen vorgesehen und die beiden Trennkupplungen sind mittels einer Federvorspannung als „normally open“ ausgelegt. Hierzu wird dementsprechend ein Federelement bzw. ein Federspeicher benötigt und zur Betätigung bzw. zum Schließen bzw. zum Herstellen der Drehmomentübertragung eine ausreichend hohe hydraulische Kraft mit Hilfe von hydraulisch bewegbaren Komponenten realisiert. Um das Einrücken der Trennkupplung zu erleichtern und um die Lebensdauer der Trennkupplungsteile zu erhöhen, ist es vorgesehen zuerst einen Gleichlauf zwischen den beteiligten Komponenten der Trennkupplung, mittels einer Synchronisiervorrichtung herzustellen. Solange dieser Gleichlauf nicht erreicht ist, soll durch die Synchronisiervorrichtung zudem verhindert werden, dass drehmomentübertragende Kupplungsteile miteinander in Eingriff gelangen und möglicherweise beschädigt werden.
  • Der im Stand der Technik bekannte Hybrid-Antriebsstrang, für ein Fahrzeug, von dem die Erfindung ausgeht, ist aber noch nicht optimal ausgebildet. Bei den bekannten Klauenkupplungen ergibt sich bauartbedingt eine verhältnismäßig große Baulänge, die insbesondere dann, wenn mehrere derartige Trennkupplungen innerhalb des Getriebegehäuses, verwendet werden, zu einem großen axialen Bauraumbedarf führen. Ebenso ist auch eine erhöhte radiale Bauhöhe notwendig, um mit wenigen Klauen ein relativ großes Drehmoment zu übertragen. Dementsprechend vergrößert sich der gesamte Baumraumbedarf der Trennkupplung und/oder des Getriebes und somit auch des Hybrid-Antriebstrangs. Zudem bieten Klauenkupplungen im Allgemeinen weniger Schaltkomfort und können störende Geräusche beim Gangwechsel verursachen, da es trotz einer Synchronisation zu einem Anschlagen bzw. „Ankratzen“ der Klauenflanken kommen kann. Im Ergebnis ist der im Stand der Technik bekannte Hybrid-Antriebsstrang daher noch nicht optimal ausgebildet.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den eingangs genannten Hybrid-Antriebsstrang nun derart auszugestalten und weiterzubilden, dass insbesondere der erforderliche Bauraumbedarf der Trennkupplung und/oder des Getriebes und/oder der konstruktive Aufwand verringert ist, sowie der Schaltkomfort erhöht ist, insbesondere störende Geräusche während der Betätigung der Trennkupplung vermieden sind.
  • Die zuvor aufgezeigte Aufgabe ist nun zunächst durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Dadurch, dass die Trennkupplung zumindest ein erstes Kupplungsteil, ein zweites Kupplungsteil und eine axial verschiebbare Schiebemuffe zum Öffnen und Schließen der Trennkupplung aufweist, wobei die Schiebemuffe eine Außenverzahnung aufweist und die Außenverzahnung der Schiebemuffe zum Schließen der Trennkupplung mit der Innenverzahnung des zweiten Kupplungsteils in Eingriff bringbar ist, werden die zuvor genannten Nachteile vermieden und entsprechende Vorteile erzielt.
  • Das Grundprinzip der Erfindung geht zunächst dahin, dass zunächst der Bauraumbedarf der Trennkupplung, insbesondere auch innerhalb eines Getriebegehäuses reduziert werden kann, und zwar dadurch, dass zum Öffnen und Schließen der Trennkupplung eine axial verschiebbare Schiebemuffe zwischen dem ersten und dem zweiten Kupplungsteil, insbesondere funktional wirksam zwischen der ortsfest angeordneten, d.h. axial nicht verschiebbaren Verbrennungskraftmaschinenausgangswelle und der ebenso axial nicht verschiebbaren Getriebeeingangswelle angeordnet ist. Ferner wird aufgrund einer an der Schiebemuffe vorgesehenen Außenverzahnung, die Möglichkeit geschaffen die Schiebemuffe, in einer radial geringeren Distanz zu der Verbrennungskraftmaschinenausgangswelle bzw. zu der Getriebeeingangswelle zu positionieren, da die Schiebemuffe jetzt - sozusagen - „von innen“ in das zweite Kupplungsteil und insbesondere auch in das erste Kupplungsteil eingreifen kann. Das axiale Verschieben bzw. die Betätigung der Schiebemuffe erfolgt, insbesondere grundsätzlich nicht - wie bisher im Stand der Technik „von außen“, sondern ebenso „von innen“, was im Folgenden noch ausführlicher erläutert werden wird. Damit zusammenhängend kann auch das Gewicht der Trennkupplung reduziert werden, der Bauraumbedarf der Trennkupplung und/oder des Getriebes gemindert und der Schaltkomfort erhöht werden.
  • Insbesondere zum Öffnen bzw. zum Ausrücken der Trennkupplung weist die Trennkupplung einen Aktuator zur Realisierung der entsprechenden Axialbewegung der Schiebemuffe auf. Der Aktuator ist hierzu insbesondere als ein hydraulisch oder pneumatisch betätigbarer Kolben ausgebildet, welcher nur einen geringen Bauraumbedarf benötigt und hohe Kräfte übertragen kann. Alternativ kann der Aktuator auch elektromechanisch oder magneto-mechanisch ausgebildet sein, wodurch die Anbindung an ein pneumatisch oder hydraulisch wirkendes Versorgungssystem entfallen kann und somit auch der Bauraumbedarf innerhalb der Getriebegehäuses nochmals reduzierbar ist. Insbesondere ist die Trennkupplung nun aber als eine „normally closed“-Kupplung ausgebildet, wobei die Betätigungsenergie für das Öffnen der Trennkupplung vom Aktuator aufgebracht wird.
  • Ferner ist vorgesehen, dass der Aktuator einen Druckstempel zum Öffnen bzw. zum Ausrücken der Trennkupplung aufweist, wobei der insbesondere ringförmig ausgebildete Druckstempel, drehbar gelagert ist. Insbesondere ist der Druckstempel mittels eines Axiallagers gegenüber dem Kolben des Aktuators abgestützt. Somit kann der Druckstempel annähernd reibungsfrei eine Drehbewegung durchführen.
  • Der Druckstempel ist im Wesentlichen ringförmig bzw. zylindrisch ausgeführt und / oder ausgebildet, wobei der Druckstempel mindestens einen Fortsatz aufweist, insbesondere, mehrere über den Umfang verteilte und axial ausgerichtete Fortsätze aufweist. Durch einen oder auch mehrere Fortsätze lässt sich auf einfache konstruktive Art und Weise, Material und Gewicht einsparen und lassen sich die Materialkosten verringern.
  • Das zweite Kupplungsteil ist insbesondere als ein Festrad ausgebildet, wobei das Festrad mindestens eine Ausnehmung zum Durchführen eines Teils des Fortsatzes, insbesondere mehrere Ausnehmungen zur jeweiligen Durchführung eines Teils der jeweiligen Fortsätze aufweist. Hierdurch kann die Axialbewegung der Schiebemuffe zusammen gemeinsam mit einem Schiebeteil, insbesondere zum Öffnen der Trennkupplung einfach durchgeführt werden. Das erste Kupplungsteil weist ein erstes Verzahnungsteil und das zweite Kupplungsteil ein zweites Verzahnungsteil auf. Die Außenverzahnung der Schiebemuffe ist mit dem zweiten Verzahnungsteil in Eingriff bringbar. Hierzu ist vorgesehen, dass die Schiebemuffe auf dem Schiebeteil drehbar gelagert bzw. positioniert ist. Die Schiebemuffe weist hierzu einen Schleifsitz auf, in den das Schiebeteil eingreift. Somit können sich das Schiebeteil und die Schiebmuffe auch mit unterschiedlichen Drehzahlen drehen. Das Schiebeteil ist wiederum zwischen dem ersten Kupplungsteil und dem zweiten Kupplungsteil angeordnet und mit der Getriebeeingangswelle mittels einer formschlüssigen Wellen-Naben-Verbindung drehfest verbunden. Durch die realisierte Verbindung ist das Schiebeteil insbesondere ohne einen großen Widerstand axial auf der Getriebeeingangswelle verschiebbar.
  • Es ist eine Feder vorgesehen, die den „normally closed“-Zustand der Trennkupplung realisiert bzw. den Kolben des Aktuators entgegen der Öffnungsstellung der Trennkupplung federbelastet. Hierdurch kann während der Übertragung des Drehmoments, d.h. bei geschlossener Trennkupplung der Aktuator deaktiviert werden bzw. der Hydraulikdruck abgeschaltet werden. Zum Öffnen der Trennkupplung wird der Aktuator aktiviert bzw. der Kolben mit Hydraulikdruck beaufschlagt, der nun gegen die Federkraft der Feder arbeitet. Die Rotorwelle ist insbesondere drehfest mit dem zweiten Kupplungsteil verbunden.
  • Das als Festrad ausgebildete zweite Kupplungsteil ist mit der Getriebeeingangswelle funktional wirksam verbunden, insbesondere drehfest verbunden. Ferner ist das zweite Kupplungsteil auch mit dem Elektromotor bzw. mit der Rotorwelle der E-Maschine drehfest verbunden. Somit kann ein Drehmoment von der E-Maschine auf die Getriebeeingangswelle übertragen werden, wenn die Trennkupplung geöffnet ist bzw. kein Drehmoment von der Verbrennungskraftmaschine auf die Getriebeeingangswelle übertragen werden soll. Die E-Maschine ist hierzu vorzugsweise auf einer 48 V-Basis ausgeführt. Diese E-Maschine bei einer vergleichbaren Leistung zu einer E-Maschine aus 12 V-Basis benötigt einen geringeren Bauraum. Die kleinere E-Maschine auf 48 V-Basis trägt zusätzlich zu einer deutlichen Gewichtsreduzierung des Hybrid-Antriebsstrangs bei, was wiederum einen positiven Effekt auf die Gesamteffizienz des Fahrzeugs hat und ein CO2-Einsparpotential bietet. Zudem ist eine Leistungselektronik der 48 V-Basis deutlich günstiger als eine Leistungselektronik für ein Hochvoltsystem. Unter einem Hochvoltsystem wird in diesem Zusammenhang, eine Systemspannung oberhalb von 25 V (Wechselstrom) und 60 V (Gleichstrom) verstanden.
  • Ferner ist die Schiebemuffe zwischen dem ersten Kupplungsteil und dem zweiten Kupplungsteil angeordnet und im geschlossenen Zustand der Trennkupplung ist das erste Kupplungsteil und das zweite Kupplungsteil funktional wirksam miteinander durch die Schiebemuffe gekoppelt. Die Schiebemuffe weist eine Außenverzahnung auf, wobei das erste Kupplungsteil, insbesondere das erste Verzahnungsteil und das zweite Kupplungsteil, insbesondere das zweite Verzahnungsteil jeweils eine Innenverzahnung aufweisen. Hierdurch kann der Bauraumbedarf verringert werden, da die Schiebemuffe nun in einer geringeren radialen Distanz zu der Verbrennungskraftmaschinenausgangswelle bzw. zu der Getriebeeingangswelle positionierbar ist und die Schiebemuffe „vom Inneren“ der Trennkupplung her in den ersten sowie den zweiten Verzahnungsteil eingreifen kann. Um einen hohen Schaltkomfort zu gewährleisten ist eine Synchronisiervorrichtung, insbesondere ein Synchronring mit einer Reibschicht und/oder mit einem Reibbelag vorgesehen. Dadurch lassen sich die Reibwerte erhöhen, und die Temperaturfestigkeit verbessern, sowie ein sanfteres Ansprechverhalten oder eine Verminderung der Betriebsgeräusche erreichen. Dementsprechend ist die Trennkupplung, insbesondere als eine „feinsynchronisierende Zahnkupplung“ ausgebildet.
  • Ferner weist die Schiebemuffe ein Sperrstück auf, wobei das Sperrstück mit der Synchronisiervorrichtung funktional wirksam verbunden ist.
  • Im Betätigungsfall, zum Öffnen der Trennkupplung wird die Schiebemuffe, welche über die vorgesehene Außenverzahnung mit der Innenverzahnung des zweiten Kupplungsteils verbindbar ist bzw. bei geschlossener Trennkupplung drehfest mit dem zweiten Kupplungsteil verbunden ist, mittels des Aktuators, insbesondere des Fortsatzes des Druckstempels, axial derart verfahren, bis die Schiebemuffe mit der Außenverzahnung außerhalb des Eingriffsbereichs des zweiten Kupplungsteils angelangt ist.
  • Im Ergebnis sind die eingangs beschriebenen Nachteile vermieden und entsprechende Vorteile sind erzielt.
  • Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, den erfindungsgemäße Hybrid-Antriebsstrang für ein Fahrzeug in vorteilhafter Art und Weise auszugestalten und weiterzubilden. Hierfür darf zunächst auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche verwiesen werden. Im Folgenden darf eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung anhand der Zeichnung und der dazugehörigen Beschreibung näher erläutert werden. In der Zeichnung zeigt:
    • 1 zumindest teilweise eine schematisch, geschnittene Darstellung eines Teils eines Hybrid-Antriebsstrangs, insbesondere eine Trennkupplung (K0-Kupplung) mit der Darstellung wesentlicher Komponenten in einer bevorzugten Ausführungsform,
    • 2 zumindest teilweise die Trennkupplung (K0-Kupplung) aus der 1 in einer schematischen perspektivischen Darstellung,
    • 3a und 3b zumindest teilweise die Trennkupplung aus den 1 und 2 im geschlossenen Zustand (3a) und in dem geöffneten Zustand (3 b), und
    • 4 den Aktuator / den Kolben aus den 1 bis 3 in einer leicht perspektivischen schematischen Darstellung.
  • Die 1 bis 3 zeigen - zumindest teilweise - einen Hybrid-Antriebsstrang 1 für ein hier nicht im Einzelnen dargestelltes Fahrzeug, insbesondere für ein Kraftfahrzeug.
  • Der Hybrid-Antriebsstrang weist mindestens eine hier nur in 1 schematisch angedeutete Verbrennungskraftmaschine 2, mindestens eine nur teilweise dargestellte E-Maschine 3 (Elektromaschine), mindestens ein nur teilweise dargestelltes Getriebe 4 und mindestens eine Trennkupplung 5, insbesondere eine K0-Kupplung auf.
  • Der Hybrid-Antriebsstrang 1 bzw. das Fahrzeug und das Getriebe 4 sind hier nicht im Einzelnen bzw. nicht vollständig dargestellt. Dargestellt ist aber zumindest teilweise ein Getriebe 4 mit einer im Bereich des Getriebes 4 angeordneten Trennkupplung 5. Die Trennkupplung 5 ist funktional wirksam zwischen der Verbrennungskraftmaschine 2 und der E-Maschine 3 und/oder zwischen der Verbrennungskraftmaschine 2 und dem Getriebe 4 angeordnet. Die Trennkupplung 5 ist insbesondere außerhalb des Getriebegehäuses 4a angeordnet. Denkbar ist auch, dass die Trennkupplung 5 innerhalb des Getriebegehäuses angeordnet ist.
  • Im geöffneten Zustand der Trennkupplung 5 ist eine Verbrennungskraftmaschinenausgangswelle 6 von der Getriebeeingangswelle 7 durch die Trennkupplung 5 funktional wirksam entkoppelt, wobei im geschlossenen Zustand der Trennkupplung 5 die Verbrennungskraftmaschinenausgangswelle 6 mit der Getriebeeingangswelle 7 funktional wirksam gekoppelt wird bzw. ist. Grundsätzlich ist die dargestellte Trennkupplung 5 als eine „normally closed“ - Kupplung ausgebildet.
  • Gut zu erkennen in den 1 bis 3 ist, dass die Trennkupplung 5 ein erstes Kupplungsteil 8, ein zweites Kupplungsteil 9 und eine axial verschiebbare Schiebemuffe 10 zum Öffnen und Schließen der Trennkupplung 5 aufweist. Die Schiebemuffe 10 weist eine Außenverzahnung auf, welche zum Schließen der Trennkupplung 5 mit der Innenverzahnung des zweiten Kupplungsteils 9, insbesondere des zweiten Verzahnungsteils 9a in Eingriff bringbar ist. Insbesondere ist die Außenverzahnung der Schiebemuffe 10 permanent in Eingriff mit einer Innenverzahnung des ersten Kupplungsteils 8, insbesondere des ersten Verzahnungsteils 8a.
  • Gut zu erkennen ist auch ein Aktuator 11, welcher hier als hydraulischer Aktuator 11 ausgebildet ist und zur Realisierung der Axialbewegung der Schiebemuffe 10, insbesondere zum Öffnen bzw. zum Ausrücken der Trennkupplung 5 vorgesehen ist. Denkbar ist allerdings auch, dass der Aktuator pneumatisch oder elektromagnetisch oder elektromechanisch ausgebildet ist. Insbesondere weist der Aktuator 11 hier einen Kolben 11a auf.
  • In der in 1 und 2 gezeigten Ausführungsform, weist der Aktuator 11 einen ringförmigen Druckstempel 11b zum Öffnen bzw. zum Ausrücken der Trennkupplung 5 auf, wobei der Druckstempel 11b drehbar gelagert ist. Der Druckstempel 11b ist im Wesentlichen zylindrisch ausgeführt und / oder ausgebildet. Der Druckstempel 11b weist zum Übertragen der axial ausgerichteten hydraulischen Kraft mindestens einen Fortsatz 11c auf, insbesondere, mehrere über den Umfang verteilte und axial ausgerichtete Fortsätze 11c.
  • Aus der 1 und der 2 ist ferner zu erkennen, dass das zweite Kupplungsteil 9 als ein Festrad 13 ausgebildet ist, wobei das Festrad 13 mindestens eine Ausnehmung 13a zum Durchführen eines Teils des Fortsatzes 11c aufweist. Vorzugsweise sind in dem Festrad 13 mehrere Ausnehmungen 13a zur jeweiligen Durchführung eines Teils mehrerer Fortsätze 11c vorgesehen. So ist es zum Beispiel vorteilhaft, wenn mindestens vier Ausnehmungen 13a oder mehr, in dem Festrad 13 vorgesehen sind, damit zumindest vier Fortsätze 11c des Druckstempels 11b eine bessere Verteilung der zu übertragenden hydraulischen Kraft des Aktuators 11 umsetzen. Der Fortsatz 11c selbst ist dementsprechend auch als ein längliches Zylindersegment ausgebildet. Hierdurch kann die Axialbewegung der Schiebemuffe 10 zusammen mit einem Schiebeteil 12, insbesondere zum Öffnen der Trennkupplung 5 einfach durchgeführt werden und somit ist auch die Außenverzahnung der Schiebemuffe 10 mit der Innenverzahnung des zweiten Kupplungsteils 9 mit Hilfe des Aktuators 11 außer Eingriff bringbar. Hierzu ist vorgesehen, dass die Schiebemuffe 10 auf dem Schiebeteil 12 drehbar gelagert positioniert ist. Hierzu weist die Schiebemuffe 10 einen Schleifsitz 10a auf, in den das Schiebteil 12 teilweise eingreift. Somit können sich das Schiebeteil 12 und die Schiebmuffe 10 auch mit unterschiedlichen Drehzahlen relativ zueinander bewegen. Das Schiebeteil 12 ist wiederum zwischen dem ersten Kupplungsteil 8 und dem zweiten Kupplungsteil 9 angeordnet und mit der Getriebeeingangswelle 7 insbesondere mittels einer Wellen-Naben-Verbindung drehfest verbunden. Durch die Verbindung ist das Schiebeteil 12 insbesondere ohne einen großen Widerstand axial auf der Getriebeeingangswelle 7 verschiebbar.
  • Gut erkennbar aus der 1 und 2 ist auch, dass das zweite Kupplungsteil 9, insbesondere das Festrad 13 mit seinem zweiten Verzahnungsteil 9a und der Getriebeeingangswelle 7 funktional wirksam verbunden, insbesondere drehfest verbunden ist. Ferner ist das zweite Kupplungsteil 9, insbesondere das Festrad 13 bzw. das zweite Verzahnungsteil 9a auch mit der E-Maschine 3 bzw. mit der Rotorwelle 3a der E-Maschine 3 drehfest verbunden. Somit kann auch ein Drehmoment von dem E-Maschine 3 auf die Getriebeeingangswelle 7 übertragen werden, wenn die Trennkupplung 5 geöffnet ist bzw. kein Drehmoment von der Verbrennungskraftmaschine 2 auf die Getriebeeingangswelle 7 übertragen wird. Die E-Maschine 3 ist hierzu vorzugsweise auf einer 48 V-Basis ausgeführt, wobei die E-Maschine 3 bei einer vergleichbaren Leistung zu einer E-Maschine auf 12 V-Basis einen geringeren Bauraum benötigt. Die kleinere E-Maschine 3 auf 48 V-Basis trägt zusätzlich zu einer deutlichen Gewichtsreduzierung des Hybrid-Antriebsstrangs 1 bei, was wiederum einen positiven Effekt auf die Gesamteffizienz des Fahrzeugs hat und ein CO2-Einsparpotential bietet.
  • Aus der Darstellung in 1 sowie in 2 ist zu erkennen, dass die Schiebemuffe 10 zwischen dem ersten Verzahnungsteil 8a und dem zweiten Verzahnungsteil 9a funktional wirksam angeordnet ist. Im geöffneten Zustand der Trennkupplung 5, wie in der 1, 2 und 3b dargestellt, ist das erste Verzahnungsteil 8a und das zweite Verzahnungsteil 9a nicht funktional wirksam mittels der Schiebemuffe 10 miteinander gekoppelt. Das erste Kupplungsteil 8 ist also nicht mit dem zweiten Kupplungsteil 9 gekoppelt, wenn die Trennkupplung 5 geöffnet ist.
  • Zur Kopplung des ersten und zweiten Kupplungsteils 8 und 9 weisen das erste Verzahnungsteil 8a und das zweite Verzahnungsteil 9a jeweils eine Innenverzahnung auf, welche zum Eingriff in die Außenverzahnung der Schiebemuffe 10 vorgesehen sind. In der geöffneten Position der Trennkupplung 5 ist jedoch die Schiebemuffe 10 über das Schiebeteil 12 bis auf eine Endposition in den 1 und 3b nach links verschoben, so dass die Außenverzahnung des Schiebeteils 10 nicht mehr in die Innverzahnung des zweiten Verzahnungsteils 9a eingreift. Gut zu erkennen in 1 und 3b ist auch, dass der Kolben 11a des Aktuators 11 in dem zugehörigen Druckraum 11f im Getriebegehäuse 4a bis auf den Endanschlag nach links ausgefahren ist. Somit ist ein Druck in dem Druckraum 11f aufgebaut, welcher über die beteiligten Komponenten, sprich dem Schiebeteil 12 und der Feder 16 bzw. der Federkraft entgegenwirkt.
  • In der 1 und der 2 ist auch gut zu erkennen, dass die Trennkupplung 5 eine Synchronisiervorrichtung 14 aufweist. Die Synchronisiervorrichtung 14 weist hier einen Synchronring mit einem Reibbelag 14a auf. Zudem ist der Darstellung auch ein an der Schiebemuffe 10 angeordnetes zugehöriges Sperrstück 15, das insbesondere als eine „Sperrkugel 15a“ ausgebildet ist, zu entnehmen, wobei das Sperrstück 15 mit der Synchronisiervorrichtung 14 funktional wirksam verbunden ist bzw. funktional wirksam zusammenwirkt.
  • In der 3a ist nun der geschlossene Zustand der Trennkupplung 5 dargestellt. Das erste Kupplungsteil 8, insbesondere das erste Verzahnungsteil 8a und das zweite Kupplungsteil 9, insbesondere das zweite Verzahnungsteil 9a sind funktional wirksam mittels der Schiebemuffe 10 miteinander gekoppelt. Die Innenverzahnung des ersten Verzahnungsteils 8a und des zweiten Verzahnungsteils 9a greifen jeweils in die vorgesehene Außenverzahnung der Schiebemuffe 10 ein. Das Schiebeteil 12 ist bis auf eine Endposition in 3a nach rechts verschoben. Gut zu erkennen ist auch, dass der Kolben 11a des Aktuators 11 in dem zugehörigen Druckraum 11f bis auf den Endanschlag nach rechts eingetaucht ist und somit kein Druck in dem Druckraum 11f aufgebaut ist, welcher über die beteiligten Komponenten, sprich dem Schiebeteil 12 und dem Federhammer 16adann der Feder 16 bzw. der Federkraft entgegenwirken könnte. Aus den 1 bis 3 wird weiter deutlich, dass die Feder 16 in einem Hohlraum der Getriebeeingangswelle 7 angeordnet ist und über einen verschiebbar gelagerten Federhammer 16a mit dem Schiebeteil 12 wirksam gekoppelt ist. Die Feder 16 ist druckbelastet und beaufschlagt das Schiebeteil 12, insbesondere über einen nicht näher bezeichneten Flansch sich in 1 nach rechts zu verschieben. Über die Feder 16 bzw. über den Federhammer 16a ist daher die Trennkupplung 5 hier als „normally-closed“-Kupplung ausgebildet, da die Trennkupplung 5 für die geschlossene Stellung entsprechend federbelastet ausgebildet ist.
  • In der 4 ist nun der fluidisch wirksame, insbesondere hydraulisch wirksame Aktuator 11 als ein hydraulisch oder pneumatisch betätigbarer Kolben 11a mit einer Dichtung 11 e, einem Axiallager 11d und dem ringförmigen Druckstempel 11b dargestellt. Der Druckstempel 11b ist zum Öffnen bzw. zum Ausrücken der Trennkupplung 5 vorgesehen und weist hierzu mehrere über den Umfang verteilte und axial ausgerichtete Fortsätze 11c auf. Zudem ist der Druckstempel 11b mittels dem Axiallager 11d gegenüber dem Kolben 11a drehbar gelagert. Ferner ist vorgesehen, dass die Fortsätze 11c durch die jeweilige Ausnehmung 13a in dem Festrad 13 durchgreifen und auf das Schiebeteil 12 (s.a. 3b) eine Kraft ausüben, um das Schiebeteil 12 und somit die Schiebemuffe 10 axial zu verschieben.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Hybrid-Antriebsstrang
    2
    Verbrennungskraftmaschine
    3
    E-Maschine
    3a
    Rotorwelle der E-Maschine
    4
    Getriebe
    4a
    Getriebegehäuse
    5
    Trennkupplung
    6
    Verbrennungskraftmaschinenausgangswelle
    7
    Getriebeeingangswelle
    8
    erstes Kupplungsteil
    8a
    erstes Verzahnungsteil
    9
    zweites Kupplungsteil
    9a
    zweites Verzahnungsteil
    10
    Schiebemuffe
    10a
    Schleifsitz in der Schiebemuffe
    11
    Aktuator
    11a
    Kolben
    11b
    Druckstempel
    11c
    Fortsatz
    11d
    Axiallager
    11e
    Dichtung
    11f
    Druckraum
    12
    Schiebeteil
    13
    Festrad
    13a
    Ausnehmung im Festrad
    14
    Synchronisiervorrichtung
    14a
    Reibbelag
    15
    Sperrstück
    15a
    Sperrkugel
    16
    Feder
    16a
    Federhammer
  • 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 102010026980 A1 [0004]

Claims (10)

  1. Hybrid-Antriebsstrang (1) für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit mindestens einer Verbrennungskraftmaschine (2), mit mindestens einer E-Maschine (3), mit mindestens einem Getriebe (4) und mit mindestens einer Trennkupplung (5), insbesondere einer K0-Kupplung, wobei die Trennkupplung (5) funktional wirksam zwischen der Verbrennungskraftmaschine (2) und der E-Maschine (3) und/oder zwischen der Verbrennungskraftmaschine (2) und dem Getriebe (4) angeordnet ist, wobei im geöffneten Zustand der Trennkupplung (5) eine Verbrennungskraftmaschinenausgangswelle (6) von einer Getriebeeingangswelle (7) funktional wirksam entkoppelt ist, und wobei im geschlossenen Zustand der Trennkupplung (5) die Verbrennungskraftmaschinenausgangswelle (6) mit der Getriebeeingangswelle (7) funktional wirksam gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennkupplung (5) zumindest ein erstes Kupplungsteil (8), ein zweites Kupplungsteil (9) und eine axial verschiebbare Schiebemuffe (10) zum Öffnen und Schließen der Trennkupplung (5) aufweist, wobei die Schiebemuffe (10) eine Außenverzahnung aufweist und die Außenverzahnung der Schiebemuffe (10) zum Schließen der Trennkupplung (5) mit einer Innenverzahnung des zweiten Kupplungsteils (9) in Eingriff bringbar ist.
  2. Hybrid-Antriebsstrang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennkupplung (5) einen Aktuator (11) und/oder ein Schiebeteil (12) zur Realisierung der Axialbewegung der Schiebemuffe (10), insbesondere zum Öffnen bzw. zum Schließen der Trennkupplung (5) aufweist, insbesondere die Trennkupplung (5) als eine „normally closed“-Kupplung ausgebildet ist.
  3. Hybrid-Antriebsstrang nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (11) einen hydraulisch oder pneumatisch betätigbaren Kolben (11a) aufweist.
  4. Hybrid-Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (11) einem ringförmigen Druckstempel (11b) zum Öffnen bzw. zum Ausrücken der Trennkupplung (5) aufweist, wobei der Druckstempel (11b) drehbar gelagert ist.
  5. Hybrid-Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckstempel (11b) im Wesentlichen zylindrisch ausgeführt und / oder ausgebildet ist, wobei der Druckstempel (11b) mindestens einen Fortsatz (11c) aufweist, insbesondere, mehrere über den Umfang verteilte und axial ausgerichtete Fortsätze (11c) aufweist.
  6. Hybrid-Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kupplungsteil (8) ein erstes Verzahnungsteil (8a) und das zweite Kupplungsteil (9) ein zweites Verzahnungsteil (9a) aufweist, wobei das zweite Verzahnungsteil (9a) als ein Festrad (13) ausgebildet ist, wobei das Festrad (13) mindestens eine Ausnehmung (13a) zum Durchführen eines Teils des Fortsatzes (11c), insbesondere mehrere Ausnehmungen (13a) zur jeweiligen Durchführung eines Teils der Fortsätze (11c) aufweist.
  7. Hybrid-Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die E-Maschine (3) eine Rotorwelle (3a) aufweist, wobei das zweite Kupplungsteil (9), insbesondere das Festrad (13) mit der Getriebeeingangswelle (7) funktional wirksam verbunden ist, insbesondere drehfest verbunden ist, und wobei das Verzahnungsteil (9a) mit der Rotorwelle (3a) der E-Maschine (3) funktional wirksam verbunden ist, insbesondere drehfest verbunden ist.
  8. Hybrid-Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schiebemuffe (10) zwischen dem ersten Verzahnungsteil (8) und dem zweiten Verzahnungsteil (9a) angeordnet ist und im geschlossenen Zustand der Trennkupplung (5) das erste Verzahnungsteil (8a) und das zweite Verzahnungsteil (9a) funktional wirksam miteinander durch die Schiebemuffe (10) gekoppelt sind, wobei das erste Verzahnungsteil (8a) und das zweite Verzahnungsteil (9a) jeweils eine Innenverzahnung aufweisen.
  9. Hybrid-Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennkupplung (5) eine Synchronisiervorrichtung (14) aufweist, insbesondere einen Synchronring mit einem Reibbelag aufweist.
  10. Hybrid-Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schiebemuffe (10) ein Sperrstück (15) aufweist, wobei das Sperrstück (15) mit der Synchronisiervorrichtung (14) funktional wirksam verbunden ist.
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