DE102018222035A1

DE102018222035A1 - Schwungstartkupplungsanordnung, Antriebsstrang sowie Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102018222035A1
Application number: DE102018222035.2A
Authority: DE
Inventors: Christoph Graswald; Patrick Isele; Johannes Winkler
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2018-12-18
Filing date: 2018-12-18
Publication date: 2020-06-18

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schwungstartkupplungsanordnung (1) mit einer Reibungskupplung (2) und einer, insbesondere einer ersten, Klauenkupplung (3), wobei die Reibungskupplung (2) zumindest einen eingangsseitigen Reibpartner (5) und wenigstens einen ausgangsseitigen Reibpartner (6) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Reibpartner (5, 6) durch eine Vorspanneinrichtung (24) in Richtung Einrücken vorgespannt ist.Daneben betrifft die Erfindung einen Antriebsstrang.Daneben betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schwungstartkupplungsanordnung mit einer Reibungskupplung und einer, insbesondere einer ersten, Klauenkupplung, wobei die Reibungskupplung zumindest einen eingangsseitigen Reibpartner und wenigstens einen ausgangsseitigen Reibpartner aufweist.
Schwungstartkupplungsanordnungen sind Kupplungsanordnungen, die in einem Hybridgetriebe direkt nach der Kurbelwelle angeordnet werden, und zwar noch vor der ersten Dämpfungseinrichtung. Hier sollen sie das durch den Elektromotor des Hybridantriebs auf eine Schwungmasse übertragene Drehmoment zum Starten des Verbrennungsmotors nutzen.
Sie sind daher Drehschwingungen ausgesetzt, da diese von der Kurbelwelle ungedämpft an die Schwungstartkupplungsanordnung gelangen.
Dies stellt für die Reibungskupplung dahingehend ein Problem dar, als dass die Eingangsseitige mit diesen Drehschwingungen beaufschlagt wird.
Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schwungstartkupplungsanordnung anzugeben, bei der die Lebensdauer der Reibungskupplung vergrößert ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, dass zumindest einer der Reibpartner durch eine Vorspanneinrichtung in Richtung Einrücken vorgespannt ist. Durch einen ständigen, von der Kraftwirkung her zumindest geringen, Reibschluss von Eingangsseite und Ausgangsseite der Reibungskupplung kann ein Aufeinanderschlagen der beiden Teile bei Drehschwingungen vermieden werden. Dadurch wird die Lebensdauer der Reibungskupplung verlängert.
Vorteilhafterweise kann eine zweite Klauenkupplung mit der Reibungskupplung kraftflussmäßig in Reihe angeordnet sein. Durch die zweite Klauenkupplung kann die Reibungskupplung aus dem Kraftfluss herausgenommen werden. Dadurch kann ein ständiger Schlupf an der Reibungskupplung vermieden werden.
Vorteilhafterweise kann die Vorspannkraft der Vorspanneinrichtung kleiner sein als die Schließkraft der Reibungskupplung. Die Reibungskupplung ist also mit einer kleineren Kraft vorgespannt als es zum tatsächlichen Schließen der Kupplung notwendig ist. Dementsprechend weist die Reibungskupplung neben der Vorspanneinrichtung auch eine Betätigungseinrichtung auf, mit der die Reibungskupplung auch bei Drehmomentübertragung geschlossen werden kann. Die Vorspanneinrichtung kann die Reibungskupplung also nur so lange kraftschlüssig verbinden, wie die zweite Klauenkupplung geöffnet ist.
Vorzugsweise kann die zweite Klauenkupplung an der Ausgangsseite der Reibungskupplung angeordnet sein. Dadurch können sowohl die Eingangsseite als auch die Ausgangsseite der Reibungskupplung mit der Kurbelwelle verbunden sein.
Vorzugsweise können die erste Klauenkupplung und die zweite Klauenkupplung gemeinsam einrückbar sein und die zweite Klauenkupplung einen früheren Einrückpunkt aufweisen als die erste Klauenkupplung. Dadurch wird bei einer parallelen Übertragung von Drehmoment durch die Reibungskupplung und die erste Klauenkupplung erreicht, dass durch die Reibungskupplung eine Synchronisierung stattfindet und nach der Synchronisierung der Kurbelwellendrehzahl und der Getriebeeingangswellendrehzahl die erste Klauenkupplung drehmomentübertragend eingreift. Weiterhin benötigt man dabei nur eine einzige Betätigungseinrichtung.
Dabei wird stillschweigend vorausgesetzt, dass die erste Klauenkupplung und die Reibungskupplung im Kraftfluss parallel angeordnet sind. Hierbei ist es wiederum wichtig, dass die Vorspannkraft der Vorspanneinrichtung kleiner ist als die Schließkraft der Betätigungseinrichtung. So kann eine Synchronisierung über die Reibungskupplung stattfinden. Indem die zweite Klauenkupplung eingerückt wird erfährt die Reibungskupplung eine Drehmomentdifferenz zwischen Eingangsseite und Ausgangsseite. Bei richtiger Ausgestaltung der Vorspannkraft befindet sich die Reibungskupplung dann im Schlupf und kann für eine Synchronisierung zwischen Eingangsseite und Ausgangsseite sorgen. Die Synchronisierung erfolgt vor dem Einrücken der ersten Klauenkupplung.
Vorzugsweise kann die zweite Klauenkupplung wenigstens eine Fangzahnklaue aufweisen. Dadurch wird ein Einrücken der zweiten Klauenkupplung auch bei unterschiedlichen Drehzahlen zwischen Eingangsseite und Ausgangsseite möglich.
Vorzugsweise kann der Ausgang der zweiten Klauenkupplung mit dem Ausgang der ersten Klauenkupplung verbunden sein. Am Ende der Schwungstartkupplungsanordnung wird also das Drehmoment an einer einzigen Stelle ausgegeben.
Bevorzugt kann die Reibungskupplung als Konuskupplung mit Kupplungskörper und Synchronring ausgebildet sein. Alternativ kann die Reibungskupplung als Lamellenkupplung ausgebildet sein. Beide Arten von Reibungskupplungen können vorgespannt werden und zusätzlich über eine Betätigungseinrichtung eingerückt werden.
Vorteilhafterweise kann der Eingang der Reibungskupplung den Eingang der ersten Klauenkupplung bilden. Mit anderen Worten befindet sich auf der Eingangsseite der Reibungskupplung wie auch auf der Eingangsseite der ersten Klauenkupplung ein gemeinsames, drehmomentführendes Bauteil.
Daneben betrifft die Erfindung einen Antriebsstrang mit einer Kurbelwelle, eine damit verbundenen Schwungstartkupplungsanordnung und einer daran angekoppelten Schwungmasse. Der Antriebsstrang zeichnet sich dadurch aus, dass die Schwungstartkupplungsanordnung wie beschrieben ausgebildet ist. Bevorzugt weist der Antriebsstrang wenigstens eines Elektromotor und einen Verbrennungsmotor auf. Weiterhin kann der Antriebsstrang eine zusätzliche Trennkupplung aufweisen. Weiterhin kann der Antriebsstrang ein Getriebe aufweisen.
Daneben betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einem Antriebsstrang. Das Kraftfahrzeug zeichnet sich dadurch aus, dass der Antriebsstrang wie beschrieben ausgebildet ist.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und Figuren. Dabei zeigen:

1 eine Schwungstartkupplungsanordnung in einer ersten Ausgestaltung,
2 eine Verzahnung in einer ersten Ausgestaltung,
3 eine Verzahnung in einer zweiten Ausgestaltung,
4 eine Verzahnung in einer dritten Ausgestaltung,
5 eine Schwungstartkupplungsanordnung in einer zweiten Ausgestaltung,
6 eine Schwungstartkupplungsanordnung in einer dritten Ausgestaltung, und
7 die Schwungstartkupplungsanordnung nach 6 mit Bemaßung.

1 zeigt eine Schwungstartkupplungsanordnung 1 mit einer Reibungskupplung 2, einer ersten Klauenkupplung 3 sowie einer zweiten Klauenkupplung 4. Die Reibungskupplung 2 ist dabei als Konuskupplung mit einem Reibkonus 5 und einem Synchronring 6 ausgestaltet. Am Synchronring 6 befinden sich die Zähne zweier Verzahnungen 7 und 8 wobei die Verzahnung 7 die Verzahnung der zweiten Klauenkupplung und die Verzahnung 8 die Verzahnung der ersten Klauenkupplung ist. Die Verzahnung 7 der zweiten Klauenkupplung 4 umfasst dabei Zähne 9 auf der Eingangsseite und Zähne 10 auf der Ausgangsseite. Ebenso besitzt die Verzahnung 8 der ersten Klauenkupplung 3 auf der Eingangsseite Zähne 12 und auf der Ausgangsseite Zähne 14. Zusätzlich stehen die Zähne auf der Ausgangsseite der Klauenkupplung in Eingriff mit Zähnen 16.
Darüber hinaus umfasst die Schwungstartkupplungsanordnung 1 eine Sperrverzahnung 18 mit Zähnen 20 und 22. Mit der Sperrverzahnung 18 wird erreicht, dass die erste Klauenkupplung 3 erst dann eingerückt wird, wenn eine Synchronisierung zwischen Eingang und Ausgang der Reibungskupplung 2 erfolgt ist.
Weiterhin wiest die Schwungstartkupplungseinrichtung 1 eine Vorspanneinrichtung 24 zum Vorspannen der Reibungskupplung 2. Diese besteht aus einer Tellerfeder 26, die über einen Sprengring 28 abgestützt ist. Die Vorspanneinrichtung 24 in Form der Tellerfeder 26 kann die Reibungskupplung so vorspannen, dass die Vorspannkraft kleiner als die Schließkraft ist.
2 zeigt Verzahnung 7 im Detail. Dabei kann man die Fangzähne 9 und 10 der zweiten Klauenkupplung 4 deutlich erkennen.
3 zeigt die Sperrverzahnung 18 mit den Zähnen 20 und 22.
4 zeigt die Verzahnung 8 der ersten Klauenkupplung. Die Zähne 12 und 14 sind dabei enger angeordnet als bei der Verzahnung 7. Diese Zähne werden auch Stumpfklauen genannt.
5 zeigt eine alternative Anordnung der Schwungstartkupplungsanordnung 1. Auch bei dieser Ausgestaltung sind am Synchronring 6 die Zähne 9 und 20 der Verzahnungen 7 und 18 angebracht. Es handelt sich bei der Ausgestaltung nach 5 letzten Endes um die Schwungstartkupplungsanordnung 1 nach 1, wobei die Anordnung der Kupplungen auf den Kopf gestellt wurde. Auch in der Ausgestaltung nach 5 ist eine Vorspanneinrichtung 24 vorhanden. Diese umfasst ebenfalls eine Tellerfeder 26 und kann über einen Sprengring 28 abgestützt werden. Auch bei der Ausgestaltung nach 5 kann die Vorspanneinrichtung 24 in Form der Tellerfeder 26 die Reibungskupplung so schließen, dass die Vorspannkraft kleiner als die Schließkraft ist. Dementsprechend kann beim Einrücken der zweiten Klauenkupplung 4 ein Schlupf zwischen Eingangsseite und Ausgangsseite entstehen und so eine Synchronisierung zwischen Eingangsseite und Ausgangsseite erfolgen. Zum Betätigen wird dann wiederum eine nicht dargestellte Betätigungseinrichtung benötigt.
6 zeigt eine alternative Ausgestaltung einer Schwungstartkupplungsanordnung 1. Bei dieser ist die Reibungskupplung 2 als Lamellenkupplung ausgebildet. Die zweite Klauenkupplung 4 befindet sich dabei auf der Ausgangseite der Reibungskupplung 2. Die Zähne 9 sind am Innenlamellenträger 30 der Lamellenkupplung ausgebildet. Auf der Eingangsseite der Reibungskupplung befindet sich der Außenlamellenträger 32. Am Außenlamellenträger 32 sind die Zähne 12 der erste Klauenkupplung drehfest verbunden. Die Schiebemuffe 34 stellt dabei den gemeinsamen Ausgang der ersten Klauenkupplung 3 und der zweiten Klauenkupplung 4 dar über die auf einen gemeinsamen Abtrieb 36 abgetrieben wird.
Auch bei dieser Anordnung kann die Lamellenkupplung über die Vorspanneinrichtung 24 vorgespannt werden, da das Lamellenpaket 38 der Reibungskupplung 2 über einen Sprengring 40 abgestützt ist. Die Verzahnung 8 ist wie zu 4 beschrieben ausgestaltet. Die Verzahnung 42 zwischen Schiebemuffe 34 und Abtrieb 36 ebenfalls.
7 zeigt die Schwungstartkupplungsanordnung 1 nach 6, wobei der Übersichtlichkeit halber die Bezugszeichen weggelassen und lediglich die Abstände zwischen den Zähnen 9 und 10 bzw. 12 und 14 dargestellt sind. Dabei kann erkannt werden, dass der Abstand S_F der Zähne 9 und 10 der Verzahnung 7 kleiner ist als der Abstand S_K der Verzahnung 8 mit den Zähnen 12 und 14. Dadurch wird die zweite Klauenkupplung beim Einrücken der Schiebemuffe zuerst eingekuppelt und dann erst die erste Klauenkupplung 3.
Bezugszeichenliste

1: Schwungstartkupplungsanordnung
2: Reibungskupplung
3: erste Klauenkupplung
4: zweite Klauenkupplung
5: Reibkonus
6: Synchronring
7: Verzahnung zweite Klauenkupplung
8: Verzahnung erste Klauenkupplung
9: Zahn Eingangsseite
10: Zahn Ausgangsseite
12: Zahn Eingangsseite
14: Zahn Ausgangsseite
16: Zahn
18: Sperrverzahnung
20: Zahn
22: Zahn
24: Vorspanneinrichtung
26: Tellerfeder
28: Sprengring
30: Innenlamellenträger
32: Außenlamellenträger
34: Schiebemuffe
36: Abtrieb
38: Lamellenpaket
40: Sprengring
42: Verzahnung

Claims

Schwungstartkupplungsanordnung (1) mit einer Reibungskupplung (2) und einer, insbesondere einer ersten, Klauenkupplung (3), wobei die Reibungskupplung (2) zumindest einen eingangsseitigen Reibpartner (5) und wenigstens einen ausgangsseitigen Reibpartner (6) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Reibpartner (5, 6) durch eine Vorspanneinrichtung (24) in Richtung Einrücken vorgespannt ist.
Schwungstartkupplungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Klauenkupplung (4) mit der Reibungskupplung (2) kraftflussmäßig in Reihe angeordnet ist.
Schwungstartkupplungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Klauenkupplung (4) an der Ausgangsseite der Reibungskupplung (2) angeordnet ist.
Schwungstartkupplungsanordnung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Klauenkupplung (3) und die zweite Klauenkupplung (4) gemeinsam einrückbar sind und die zweite Klauenkupplung (4) einen früheren Einrückpunkt hat als die erste Klauenkupplung (3).
Schwungstartkupplungsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Klauenkupplung (4) wenigstens eine Fangzahnklaue (9, 10) aufweist.
Schwungstartkupplungsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang (34) der zweiten Klauenkupplung (4) mit dem Ausgang (34) der ersten Klauenkupplung (3) verbunden ist.
Schwungstartkupplungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibungskupplung (2) als Konuskupplung mit Kupplungskörper (5) und Synchronring (6) ausgebildet ist.
Schwungstartkupplungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibungskupplung (2) als Lamellenkupplung ausgebildet ist.
Schwungstartkupplungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingang (5) der Reibungskupplung (2) den Eingang (5) der ersten Klauenkupplung (3) bildet.
Antriebsstrang mit einer Kurbelwelle, einer damit verbundenen Schwungstartkupplungsanordnung und einer daran angekoppelten Schwungmasse, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwungstartkupplungsanordnung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche ausgebildet ist.
Kraftfahrzeug mit einem Antriebsstrang, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsstrang nach Anspruch 10 ausgebildet ist.