DE102018122696A1 - Kupplungsvorrichtung und Hybridmodul mit einer Kupplungsvorrichtung - Google Patents

Kupplungsvorrichtung und Hybridmodul mit einer Kupplungsvorrichtung Download PDF

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Dirk Hofstetter
Pascal Carl
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kupplungsvorrichtung (10) in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, umfassend einen Lamellenträger (12) zur Aufnahme von Kupplungslamellen (14) und weiterhin umfassend ein Übertragungselement (22), wobei der Lamellenträger (12) und das Übertragungselement (22) über eine Drehmomentverbindung (24) zur Übertragung eines Drehmoments miteinander gekoppelt sind und das Übertragungselement (22) einen ersten Abstützbereich (26) aufweist, in dem eine von dem Lamellenträger (12) ausgehende Axialkraft auf das Übertragungselement (22) einwirkt, wobei die Drehmomentverbindung (24) lösbar ausgeführt und radial beabstandet von dem ersten Abstützbereich (26) angeordnet ist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Hybridmodul (20) mit einer Kupplungsvorrichtung (10).

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Kupplungsvorrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie eine Hybridmodul mit einer Kupplungsvorrichtung.
  • Eine Kupplungsvorrichtung in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs ist allgemein bekannt. Eine nass laufende Kupplungsvorrichtung in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs umfasst üblicherweise einen Lamellenträger zur Aufnahme von Kupplungslamellen und ein Übertragungselement, welches mit dem Lamellenträger über eine Drehmomentverbindung zur Übertragung eines Drehmoments verbunden ist. Die Drehmomentverbindung, die eine Schweißverbindung oder eine Nietverbindung sein kann, ist dabei in einem Abstützbereich des Übertragungselements angeordnet, durch den eine Axialkraft abgestützt wird.
  • Dadurch kommt es zu einer Anhäufung von Materialspannungen in dem Übertragungselement, zum einen wegen der ausgeübten Abstützwirkung der Axialkraft durch den Abstützbereich und zum anderen wegen der Materialbelastung durch die ebenfalls in diesem Abstützbereich liegende Drehmomentverbindung.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Kupplungsvorrichtung zu verbessern.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Kupplungsvorrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst. Entsprechend wird eine Kupplungsvorrichtung in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs vorgeschlagen, aufweisend einen Lamellenträger zur Aufnahme von Kupplungslamellen und weiterhin umfassend ein Übertragungselement, wobei der Lamellenträger und das Übertragungselement über eine Drehmomentverbindung zur Übertragung eines Drehmoments miteinander gekoppelt sind und das Übertragungselement einen ersten Abstützbereich aufweist, in dem eine von dem Lamellenträger ausgehende Axialkraft auf das Übertragungselement einwirkt, wobei die Drehmomentverbindung lösbar ausgeführt und radial beabstandet von dem ersten Abstützbereich angeordnet ist.
  • Dadurch kann eine Verlagerung der Axialkrafteinwirkung in dem ersten Abstützbereich weg von der Drehmomentverbindung erreicht werden. Weiterhin wird eine kostengünstige und einfache Herstellung und Montage der Kupplungsvorrichtung ermöglicht.
  • Die Kupplungsvorrichtung kann nass laufend ausgeführt sein und kann von einem Fluid durchströmt sein. Das Fluid kann eine Spritzkühlung bewirken.
  • Der Lamellenträger kann ein Innenlamellenträger oder ein Aussenlamellenträger sein. Der Lamellenträger kann die Kupplungslamellen drehfest aufnehmen. Die Kupplungslamellen können axial verschiebbar in dem Lamellenträger eingehängt sein. Der Lamellenträger kann gehärtet sein, beispielsweise gasnitriert sein.
  • Das Drehmoment kann ausgehend von dem Lamellenträger auf das Übertragungselement oder umgekehrt übertragen werden.
  • In einer besonders vorteilhaften Ausführung der Erfindung weist das Übertragungselement einen Belastungsbereich auf, in dem die Materialspannungen gegenüber den an den Belastungsbereich radial innen und aussen angrenzenden Bereichen des Übertragungselements erhöht sind, wobei die Drehmomentverbindung radial beabstandet von dem Belastungsbereich angeordnet ist.
  • Der radiale Abstand zwischen der Drehmomentverbindung und dem ersten Abstützbereich kann kleiner oder gleich gross wie der Abstand zwischen dem ersten Abstützbereich und dem Belastungsbereich sein. Der radiale Abstand zwischen der Drehmomentverbindung und dem ersten Abstützbereich kann grösser als der Abstand zwischen dem ersten Abstützbereich und dem Belastungsbereich sein.
  • In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die Drehmomentverbindung eine formschlüssige Verbindung, insbesondere eine Steckverzahnung. Die Steckverzahnung kann durch axial und/oder radial von dem Lamellenträger ausgehende Zähne gebildet sein, die in eine entsprechende Gegenverzahnung in dem Übertragungselement eingreifen. Die Drehmomentverbindung kann eine Pressverbindung sein.
  • In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist die Drehmomentverbindung radial außerhalb von dem ersten Abstützbereich angeordnet. Der erste Abstützbereich kann radial auf Höhe der Kupplungslamellen liegen.
  • In einer speziellen Ausgestaltung der Erfindung ist der erste Abstützbereich radial beabstandet zu dem Belastungsbereich angeordnet. Der Belastungsbereich kann radial innerhalb oder radial außerhalb der Kupplungslamellen angeordnet sein. Der Belastungsbereich kann ein Bereich erhöhter Materialspannungen in dem Übertragungselement sein, der durch die Form und Ausgestaltung des Übertragungselements, beispielsweise durch eine Knickstelle oder einen abgebogenen Verlauf des Übertragungselements bedingt ist.
  • In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die Axialkraft eine Betätigungskraft oder ein Teil einer Betätigungskraft der Kupplungsvorrichtung und die Abstützung der Betätigungskraft erfolgt über einen zweiten Abstützbereich an dem Lamellenträger.
  • In einer speziellen Ausgestaltung der Erfindung leitet der Lamellenträger die Betätigungskraft als Axialkraft an den ersten Abstützbereich des Übertragungselements weiter und der erste und zweite Abstützbereich sind radial versetzt zueinander angeordnet.
  • In einer weiteren speziellen Ausführung der Erfindung ist der zweite Abstützbereich radial außerhalb von dem ersten Abstützbereich.
  • In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung sind der Lamellenträger und das Übertragungselement gegenseitig axial gesichert, insbesondere gegeneinander axial verspannt. Der Lamellenträger kann an dem Übertragungselement über ein Ölleitblech verspannt sein. Die Spannkraft kann durch eine Feder bewirkt sein. Die Feder kann eine Rückstellfeder eines Betätigungselements der Kupplungsvorrichtung sein.
  • In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung sind der Lamellenträger und das Übertragungselement über Zentrierelemente gegenseitig zentriert. Die Zentrierelemente können umfangsseitig abwechselnd mit der Drehmomentverbindung angeordnet sein. Die Zentrierelemente können Zentrierfinger umfassen.
  • Das Drehmoment kann weiterhin zwischen dem Übertragungselement und einem weiteren, damit verbundenen, beispielsweise verschweißten oder vernieteten Bauteil, beispielsweise einer Nabe, übertragen werden.
  • Die vorstehend genannte Aufgabe wird auch durch ein Hybridmodul mit einer Kupplungsvorrichtung mit wenigstens einem der zuvor angegebenen Merkmale gelöst, wobei die Kupplungsvorrichtung als KO-Kupplung ausgebildet ist und antriebsseitig mit einer Brennkraftmaschine und abtriebsseitig mit einem Elektromotor verbunden ist.
  • Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Figurenbeschreibung und den Abbildungen.
  • Figurenliste
  • Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Abbildungen ausführlich beschrieben. Es zeigen im Einzelnen:
    • 1: Einen Querschnitt durch eine Kupplungsvorrichtung nach dem Stand der Technik.
    • 2: Einen Querschnitt eines Lamellenträgers und eines Übertragungselements einer Kupplungsvorrichtung in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung.
    • 3: Eine räumliche Ansicht einer Kupplungsvorrichtung in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung.
    • 4: Eine räumliche Ansicht eines Ausschnitts einer Kupplungsvorrichtung in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung.
    • 5: Einen Querschnitt eines Lamellenträgers und eines Übertragungselements einer Kupplungsvorrichtung in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung.
    • 6: Einen Querschnitt durch eine Kupplungsvorrichtung in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung.
  • 1 zeigt einen Querschnitt durch eine Kupplungsvorrichtung 10 nach dem Stand der Technik. Die Kupplungsvorrichtung 10 ist nass laufend ausgeführt und wird somit durch ein Fluid durchströmt. Das Fluid kann eine Kühlung der Kupplungsvorrichtung 10 bewirken. Die Kupplungsvorrichtung 10 ist in einem Hybridmodul 20 in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs angeordnet. Die Kupplungsvorrichtung 10 ist speziell als KO-Kupplung ausgebildet und antriebsseitig durch eine Antriebsnabe 16 mit einer Brennkraftmaschine und abtriebsseitig über einen Lamellenträger 18, hier einen Aussenlamellenträger, mit einem Elektromotor verbunden.
  • Die Kupplungsvorrichtung 10 umfasst einen Lamellenträger 12, der hier ein Innenlamellenträger ist, zur Aufnahme von Kupplungslamellen 14. Die Kupplungslamellen 14 sind in dem Lamellenträger 12 axial verschiebbar und drehfest eingehängt. Ein von den Kupplungslamellen 14 kommendes Drehmoment wird dadurch auf den Lamellenträger 12 weitergeleitet. Der Lamellenträger 12 kann gehärtet sein, beispielsweise gasnitriert sein.
  • Die Kupplungsvorrichtung 10 umfasst weiterhin ein Übertragungselement 22, wobei der Lamellenträger 12 und das Übertragungselement 22 über eine Drehmomentverbindung 24 zur Übertragung eines Drehmoments miteinander gekoppelt sind. Die Drehmomentverbindung 24 ist als Nietverbindung ausgeführt. Das Drehmoment wird ausgehend von der Antriebsnabe 16 auf das Übertragungselement 22 und weiter auf den Lamellenträger 12 übertragen.
  • Das Übertragungselement 22 umfasst weiterhin einen ersten Abstützbereich 26, in dem eine von dem Lamellenträger 12 ausgehende Axialkraft auf das Übertragungselement 22 einwirkt. Die Drehmomentverbindung 24 ist dabei in dem Bereich des ersten Abstützbereichs 26 angeordnet. Dies kann zu einer Anhäufung von Materialspannungen in dem Übertragungselement 22 zum einen wegen der ausgeübten Abstützwirkung der Axialkraft durch den ersten Abstützbereich 26 und zum anderen wegen der Materialbelastung durch die Drehmomentverbindung 24 führen.
  • Das Übertragungselement 22 weist einen weiteren Abstützbereich 28 auf, durch welchen eine Betätigungskraft oder ein Teil einer Betätigungskraft der Kupplungsvorrichtung 10 abgestützt wird. Dieser weitere Abstützbereich 28 wirkt als Gegendruckelement zu dem Betätigungselement 30, welches die Kupplungsvorrichtung 10 durch axiales Verschieben betätigt, indem die Kupplungslamellen 14 durch eine Betätigungskraft beaufschlagt werden.
  • Der Lamellenträger 18, der mit dem Elektromotor verbunden ist, wird über ein Lager 32 auf einem nicht drehenden Kupplungsgehäuse 34 aufgenommen.
  • Ein Ölleitblech 36 bewirkt eine gerichtete Strömungsführung des Fluids in der Kupplungsvorrichtung 10. Das Ölleitblech 36 dient auch als Anlagefläche für eine Rückstellfeder 38 des Betätigungselements 30.
  • In 2 ist ein Querschnitt eines Lamellenträgers 12 und eines Übertragungselements 22 einer Kupplungsvorrichtung 10 in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Die Drehmomentverbindung 24 ist lösbar und hier insbesondere als formschlüssige Verbindung, beispielsweise als Steckverzahnung ausgeführt.
  • Die Drehmomentverbindung 24 wird durch axial von dem Lamellenträger 12 ausgehende Zähne 40 gebildet, die in eine entsprechende Gegenverzahnung 42 in dem Übertragungselement 22 eingreifen. Die Gegenverzahnung 42 ist eine radiale Verzahnung. Die lösbare Drehmomentverbindung 24 hat den Vorteil, die Bauteile einfach und kostengünstig ineinanderstecken und montieren zu können.
  • Dabei kann es durch die lösbare Ausgestaltung der Drehmomentverbindung 24 jedoch zu einer Kerbwirkung kommen, die eine Belastung für das Übertragungselement 22 darstellt. Deswegen wird ein erster Abstützbereich 26 des Übertragungselement 22, in dem eine von dem Lamellenträger 12 ausgehende Axialkraft auf das Übertragungselement 22 einwirkt, radial beabstandet von der Drehmomentverbindung 24 angeordnet.
  • Dadurch kann die lokale Belastung des Übertragungselements 22 verringert werden und die Gesamtbelastung des Übertragungselements 22 räumlich besser verteilt werden. Die Axialkrafteinwirkung in dem ersten Abstützbereich 26 kann weg von der Drehmomentverbindung 24 verlagert werden.
  • Der erste Abstützbereich 26 liegt radial auf Höhe der hier nicht dargestellten Kupplungslamellen. Die Axialkraft kann eine Betätigungskraft oder einen Teil einer Betätigungskraft der Kupplungsvorrichtung 10 sein. Die Abstützung der Betätigungskraft kann über einen zweiten Abstützbereich 44 an dem Lamellenträger 12 erfolgen. Diese Betätigungskraft wird über den Lamellenträger 12 als Axialkraft an den ersten Abstützbereich 26 des Übertragungselements 22 weitergeleitet.
  • Der erste und zweite Abstützbereich 26, 44 sind radial versetzt zueinander angeordnet. Der zweite Abstützbereich 44 liegt radial außerhalb von dem ersten Abstützbereich 26. Die Drehmomentverbindung 24 wiederum ist radial außerhalb von dem ersten und zweiten Abstützbereich 26, 44 angeordnet.
  • Das Übertragungselement 22 weist weiterhin einen Belastungsbereich 46 auf, in dem die Materialspannungen gegenüber den an den Belastungsbereich 46 radial innen und aussen angrenzenden Bereichen des Übertragungselements 22 erhöht sind. Der Belastungsbereich 46 ist unter anderem durch die Form und Ausgestaltung des Übertragungselements 22, beispielsweise durch die Knickstelle 48, bedingt.
  • Der Belastungsbereich 46 stellt eine weitere Belastung des Übertragungselements 22 dar. Deswegen wird der erste Abstützbereich 26 radial außerhalb von dem Belastungsbereich 46 angeordnet, wodurch eine Konzentration von Materialbelastungen in dem Übertragungselement 22 verringert wird. Auch die Drehmomentverbindung 24 liegt radial außerhalb von dem Belastungsbereich 46.
  • Der radiale Abstand zwischen der Drehmomentverbindung 24 und dem ersten Abstützbereich 26 ist kleiner oder gleich gross wie der Abstand zwischen dem ersten Abstützbereich 26 und dem Belastungsbereich 46.
  • 3 zeigt eine räumliche Ansicht einer Kupplungsvorrichtung 10 in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung. Die Drehmomentverbindung 24 wird durch axial von dem Lamellenträger 12 ausgehende Zähne 40 gebildet, die in eine entsprechende Gegenverzahnung 42 in dem Übertragungselement 22 eingreifen. Die Gegenverzahnung 42 ist eine radiale Verzahnung.
  • In 4 ist eine räumliche Ansicht eines Ausschnitts einer Kupplungsvorrichtung 10 in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Der Lamellenträger 12 und das Übertragungselement 22 sind über Zentrierelemente 50 gegenseitig zentriert. Die Zentrierelemente 50 sind umfangsseitig versetzt zu der Drehmomentverbindung 24 angeordnet und umfassen Zentrierfinger 52 an dem Lamellenträger 12, die auf einer Zentrierfläche 54 an dem Übertragungselement 22 aufliegen und dadurch die Zentrierung bewirken.
  • 5 zeigt einen Querschnitt eines Lamellenträgers 12 und eines Übertragungselements 22 einer Kupplungsvorrichtung 10 in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung. Die Drehmomentverbindung 24 wird durch radial von dem Lamellenträger 12 ausgehende Zähne 40 gebildet, die in eine entsprechende Gegenverzahnung 42 in dem Übertragungselement 22 eingreifen. Die Gegenverzahnung 42 ist eine axiale Verzahnung.
  • Ein erster Abstützbereich 26 des Übertragungselements 22, in dem eine von dem Lamellenträger 12 ausgehende Axialkraft auf das Übertragungselement 22 einwirkt, ist radial beabstandet von der Drehmomentverbindung 24 angeordnet.
  • In 6 ist ein Querschnitt durch eine Kupplungsvorrichtung 10 in einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Der Lamellenträger 12 und das Übertragungselement 22 sind gegenseitig axial gesichert. Der Lamellenträger 12 ist an dem Übertragungselement 22 über ein Ölleitblech 36 verspannt und die Spannkraft wird durch eine Feder bewirkt, die eine Rückstellfeder eines Betätigungselements der Kupplungsvorrichtung 10 ist. Dadurch werden der Lamellenträger 12 und das Übertragungselement 22 miteinander axial verspannt, wodurch auch die Drehmomentverbindung 24 axial gesichert wird.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Kupplungsvorrichtung
    12
    Lamellenträger
    14
    Kupplungslamellen
    16
    Antriebsnabe
    18
    Lamellenträger
    20
    Hybridmodul
    22
    Übertragungselement
    24
    Drehmomentverbindung
    26
    Abstützbereich
    28
    Abstützbereich
    30
    Betätigungselement
    32
    Lager
    34
    Kupplungsgehäuse
    36
    Ölleitblech
    38
    Rückstellfeder
    40
    Zahn
    42
    Gegenverzahnung
    44
    Abstützbereich
    46
    Belastungsbereich
    48
    Knickstelle
    50
    Zentrierelement
    52
    Zentrierfinger
    54
    Zentrierfläche

Claims (10)

  1. Kupplungsvorrichtung (10) in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, umfassend einen Lamellenträger (12) zur Aufnahme von Kupplungslamellen (14) und weiterhin umfassend ein Übertragungselement (22), wobei der Lamellenträger (12) und das Übertragungselement (22) über eine Drehmomentverbindung (24) zur Übertragung eines Drehmoments miteinander gekoppelt sind und das Übertragungselement (22) einen ersten Abstützbereich (26) aufweist, in dem eine von dem Lamellenträger (12) ausgehende Axialkraft auf das Übertragungselement (22) einwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehmomentverbindung (24) lösbar ausgeführt und radial beabstandet von dem ersten Abstützbereich (26) angeordnet ist.
  2. Kupplungsvorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungselement (22) einen Belastungsbereich (46) aufweist, in dem die Materialspannungen gegenüber den an den Belastungsbereich (46) radial innen und aussen angrenzenden Bereichen des Übertragungselements (22) erhöht sind, wobei die Drehmomentverbindung (24) radial beabstandet von dem Belastungsbereich (46) angeordnet ist.
  3. Kupplungsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehmomentverbindung (24) eine formschlüssige Verbindung ist, insbesondere eine Steckverzahnung ist.
  4. Kupplungsvorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehmomentverbindung (24) radial außerhalb von dem ersten Abstützbereich (26) angeordnet ist.
  5. Kupplungsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abstützbereich (26) radial beabstandet zu dem Belastungsbereich (46) angeordnet ist.
  6. Kupplungsvorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Axialkraft eine Betätigungskraft oder einen Teil einer Betätigungskraft der Kupplungsvorrichtung (10) ist und die Abstützung der Betätigungskraft über einen zweiten Abstützbereich (44) an dem Lamellenträger erfolgt.
  7. Kupplungsvorrichtung (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Lamellenträger (12) die Betätigungskraft als Axialkraft an den ersten Abstützbereich (26) weiterleitet und der erste und zweite Abstützbereich (26, 44) radial versetzt zueinander angeordnet sind.
  8. Kupplungsvorrichtung (10) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Abstützbereich (44) radial außerhalb von dem ersten Abstützbereich (26) liegt.
  9. Kupplungsvorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lamellenträger (12) und das Übertragungselement (22) gegenseitig axial gesichert sind, insbesondere gegeneinander axial verspannt sind.
  10. Hybridmodul (20) mit einer Kupplungsvorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Kupplungsvorrichtung (10) als K0-Kupplung ausgebildet ist und antriebsseitig mit einer Brennkraftmaschine und abtriebsseitig mit einem Elektromotor verbunden ist.
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