DE102019130603A1

DE102019130603A1 - Hybridmodul für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102019130603A1
Application number: DE102019130603.5A
Authority: DE
Inventors: Marc Finkenzeller
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2019-11-13
Filing date: 2019-11-13
Publication date: 2021-05-20
Anticipated expiration: 2039-11-14
Also published as: DE102019130603B4

Abstract

Das Hybridmodul 1 erlaubt eine zweistufige Drehmomentübertragung über die integrierte, bevorzugt trockene, Trennkupplung 2. Ein an dem Rotor 4 des Elektromotors 3 angeordneter Zylinder 22 mit Drucktopf 25 erlaubt die Erzeugung einer ersten Kraft in Einrückrichtung 28, die auf die Anpressplatte 12 übertragen wird, die eine erste Kupplungsscheibe 13 zwischen Anpressplatte 12 und Gegendruckplatte 14 klemmt. Die Gegendruckplatte 14 selbst ist axial verlagerbar durch eine zweite Federeinrichtung 32 gegen einen Anschlag 29 vorgespannt. Die durch die zweite Federeinrichtung 32 erzeugte dritte Kraft reicht gerade aus, um das geforderte gut regelbare erste Nenndrehmoment zum Beispiel für den Start des Verbrennungsmotors 45 zu übertragen. Muss nach dem Start des Verbrennungsmotors 45 ein größeres Drehmoment übertragen werden, wird die erste Kraft erhöht, wodurch sich die Gegendruckplatte 14 beim Überschreiten der dritten Kraft bewegt und die zweiten Kupplungsscheiben 16 klemmt. Anpressplatte 12, erste Kupplungsscheibe 13 und Gegendruckplatte 14 bilden dabei einen ersten Reibverbund 10, Gegendruckplatte 14, zweite Kupplungsscheiben 16, Zwischenplatte 17 und Anlageplatte 26 bilden einen zweiten Reibverbund 11.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Hybridmodul für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, mit einer in einen Rotor eines Elektromotors integrierten Trennkupplung, die bei zwei Drehmomentstufen betrieben werden kann, insbesondere mit einem ersten Nenndrehmoment zum Starten des Verbrennungsmotors über den Elektromotor und mit einem höheren zweiten Drehmoment zum Betrieb des Kraftfahrzeugs über den Verbrennungsmotor.
Hybride Antriebsstränge von Kraftfahrzeugen weisen einen Verbrennungsmotor und mindestens einen Elektromotor zum Antrieb des Kraftfahrzeugs auf. Um auf einen Anlasser für den Verbrennungsmotor verzichten zu können, wird als bekannt angenommen, den Verbrennungsmotor durch einen Elektromotor zu starten. Für den rein elektrischen Betrieb des hybriden Antriebsstrangs ist eine Trennkupplung zum An- und Abkoppeln des Verbrennungsmotors notwendig. Diese muss sowohl Drehmoment vom Elektromotor zum Verbrennungsmotor als auch vom Verbrennungsmotor zum restlichen Antriebsstrang übertragen können. Jedoch erfordert das Starten des Verbrennungsmotors nur ein geringes Drehmoment, während das Drehmoment, welches der Verbrennungsmotor an den Antriebsstrang überträgt, regelmäßig deutlich höher liegt. Wird nun die Trennkupplung auf das niedrigere Drehmoment zum Starten ausgelegt, kann das hohe Drehmoment vom Verbrennungsmotor an den Antriebsstrang nicht übertragen werden. Wird andererseits die Trennkupplung auf das höhere Drehmoment des Betriebes mit dem Verbrennungsmotor ausgelegt, bedingt dies üblicherweise die Ausbildung einer Mehrzahl von Kupplungsscheiben oder Lamellen. Die dabei entstehenden größeren Verschiebereibungen erschweren das Starten des Verbrennungsmotors.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten Probleme zumindest teilweise zu überwinden und insbesondere ein Hybridmodul mit einer Trennkupplung anzugeben, die einerseits das Starten des Verbrennungsmotors mit einem Elektromotor erlaubt und andererseits die Übertagung hoher Drehmomente ermöglicht.
Diese Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängig formulierten Ansprüchen angegeben. Die in den abhängig formulierten Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus werden die in den Ansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt werden.
Das erfindungsgemäße Hybridmodul für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges umfasst
einen Elektromotor mit einem um eine Drehachse drehbaren Rotor und einem in Bezug auf die Drehachse radial außerhalb liegenden Stator,
eine Trennkupplung zum An- und Abkoppeln eines Verbrennungsmotors von einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges,

mit einer Anpressplatte und einer Gegendruckplatte, die in Richtung der Drehachse (oder axial) verlagerbar sind,
mit einem ersten Reibverbund, umfassend die Anpressplatte, eine erste Kupplungsscheibe mit mindestens einem ersten Reibbelag und die Gegendruckplatte, die lösbar in einen Reibschluss miteinander bringbar sind, und einem zweiten Reibverbund umfassend die Gegendruckplatte, mindestens eine zweite Kupplungsscheibe mit mindestens einem zweiten Reibbelag und eine Anlageplatte, die lösbar in einen Reibschluss miteinander bringbar sind,
mit einer Betätigungseinrichtung, über die eine erste Kraft in einer Einrückrichtung auf die Anpressplatte aufbringbar ist,
wobei die Trennkupplung die folgende Abfolge an Komponenten in Einrückrichtung aufweist: Anpressplatte, erste Kupplungsscheibe, Gegendruckplatte, mindestens eine zweite Kupplungsscheibe, Anlageplatte,
wobei eine erste Federeinrichtung, die eine zweite Kraft entgegen der Einrückrichtung auf die Anpressplatte aufbringt, und eine zweite Federeinrichtung ausgebildet ist, die eine dritte Kraft entgegen der Einrückrichtung auf die Gegendruckplatte aufbringt,

Das erfindungsgemäße Hybridmodul erlaubt also eine zweistufige Übertragung von Drehmoment, bei dem zunächst die Betätigungseinrichtung gegen die zweite Kraft der ersten Federeinrichtung die erste Kraft aufbringt, bis der erste Reibverbund geschlossen ist, so das Drehmoment vom Elektromotor zum Starten des Verbrennungsmotors übertragbar ist. Wird die erste Kraft durch weitere Erhöhung des Drucks an Hydraulikmedium (bevorzugt einem Öl) im Druckraum weiter erhöht, bis die dritte Kraft überwunden wird und dadurch der zweite Reibverbund geschlossen wird, so dass höheres Drehmoment vom Verbrennungsmotor auf den Antriebsstrang übertragbar ist.
Der erste Reibverbund ist als Einscheibenkupplung ausgebildet und kann somit nur relativ geringe Drehmomente übertragen, ist aber gut regelbar, so dass ein Start des Verbrennungsmotors durch den Elektromotor zuverlässig möglich ist. Die Trennkupplung ist somit zumindest teilweise mit dem Elektromotor integriert ausgebildet, so dass das Hybridmodul kompakt baut.
Bevorzugt umfasst der zweite Reibverbund mindestens zwei zweite Kupplungsscheiben und eine entsprechende Anzahl von in Richtung der Drehachse zwischen den zweiten Kupplungsscheiben liegenden Zwischenplatten.
Dies erlaubt insbesondere, den zweiten Reibverbund auf die Übertragung des Nenndrehmoments des Verbrennungsmotors auszulegen. Der zweite Reibverbund ist somit als Mehrscheibenkupplung oder Lamellenkupplung ausgelegt. Es ist dabei eine Zwischenplatte weniger ausgebildet als zweite Kupplungsscheiben. Bei zwei zweiten Kupplungsscheiben ist also eine Zwischenplatte ausgebildet, bei drei zweiten Kupplungsscheiben zwei Zwischenplatten, etc.
Bevorzugt ist ein Anschlag ausgebildet ist, gegen den die Gegendruckplatte entgegengesetzt zur Einrückrichtung anpressbar ist. Der Anschlag bewirkt eine Fixierung der Gegendruckplatte durch die zweite Federeinrichtung, wenn die erste Kraft kleiner ist als die Summe der zweiten Kraft und der dritten Kraft. Der Anschlag gewährleistet einen zuverlässigen Reibschluss im ersten Reibverbund, ohne dass der zweite Reibverbund geschlossen ist.
Bevorzugt umfasst die erste Federeinrichtung mindestens eine Blattfeder.
Die Blattfeder ist bevorzugt am Kupplungsgehäuse einerseits und an der Anpressplatte andererseits festgelegt und bewirkt eine Rückstellkraft zum Ausrücken des ersten Reibverbundes, wenn die durch die Betätigungseinrichtung aufgebrachte erste Kraft kleiner wird als die zweite Kraft. Die resultierende Kraft wirkt dann entgegen der Einrückrichtung der Trennkupplung.
Bevorzugt umfasst die zweite Federeinrichtung mindestens eine Tellerfeder. Hierdurch lässt sich die zweite Federeinrichtung einfach ausbilden, jedoch können hier Reibungsverluste beim Einrücken des zweiten Reibverbundes entstehen.
Alternativ umfasst die zweite Federeinrichtung mindestens eine Wellenfeder und mindestens eine Blattfeder. Dies verringert die Reibungsverluste zumindest.
Bevorzugt umfasst die erste Kupplungsscheibe eine Belagfederung. Dies erlaubt den Ausgleich von geometrischen Unregelmäßigkeiten des oder der Reibbeläge der ersten Kupplungsscheibe.
Bevorzugt umfasst die Betätigungseinrichtung einen Zylinder mit einem Druckraum umfasst, der eine Versorgungsleitung zur Versorgung mit Hydraulikmedium umfasst. Als Hydraulikmedium kommt insbesondere ein Öl zum Einsatz. Bevorzugt ist in diesem Zusammenhang, dass ein Drucktopf als Teil des Zylinders ausgebildet ist, der durch Aufbringen eines Drucks im Druckraum die erste Kraft in Einrückrichtung auf die mit dem Drucktopf verbundene Anpressplatte aufbringt
Weiterhin wird ein Antriebsstrang, umfassend ein erfindungsgemäßes Hybridmodul und einen Verbrennungsmotor vorgeschlagen, wobei die Trennkupplung des Hybridmoduls zum An- und Abkoppeln des Verbrennungsmotors mit einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors verbunden ist.
Weiterhin wird ein Kraftfahrzeug umfassend einen solchen Antriebsstrang vorgeschlagen.
Vorsorglich sei angemerkt, dass die hier verwendeten Zahlwörter („erste“, „zweite“,...) vorrangig (nur) zur Unterscheidung von mehreren gleichartigen Gegenständen, Größen oder Prozessen dienen, also insbesondere keine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge dieser Gegenstände, Größen oder Prozesse zueinander zwingend vorgeben. Sollte eine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge erforderlich sein, ist dies hier explizit angegeben oder es ergibt sich offensichtlich für den Fachmann beim Studium der konkret beschriebenen Ausgestaltung.
Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die gezeigten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung und/oder Figuren zu kombinieren. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Gegenstände, so dass ggf. Erläuterungen aus anderen Figuren ergänzend herangezogen werden können. Es zeigen:

1 und 2: ein erstes Beispiel eines Hybridmoduls;
3 und 4: ein zweites Beispiel eines Hybridmoduls; und
5 ein Beispiel eines Kraftfahrzeugs mit einem Hybridmodul.

1 und 2 zeigen ein erstes Beispiel eines Hybridmoduls 1 in verschiedenen Ansichten, die im Folgenden gemeinsam beschrieben werden. Das Hybridmodul 1 umfasst eine Trennkupplung 2, mit der in einem hybriden Antriebsstrang, also einem Antriebsstrang, der sowohl einen Verbrennungsmotor als auch mindestens einen Elektromotor 3 zum Bereitstellen von Drehmoment für den Antrieb mindestens eines Rades zur Verfügung stellt, der Verbrennungsmotor an- und abgekoppelt werden kann. Die Trennkupplung 2 ist dabei teilweise im Inneren eines Rotors 4 des Elektromotors 3 angeordnet. Der Stator 5 des Elektromotors 3 ist dabei radial außerhalb des Rotors 4 ausgebildet. Die Trennkupplung 2 ist über einen Dämpfer 6 mit einer Kurbellwelle 7 des Verbrennungsmotors verbunden. Durch den Dämpfer 6, hier umfassend einen Torsionsschwingungsdämpfer 8 und ein Fliehkraftpendel 9, können Drehungleichförmigkeiten des Verbrennungsmotors gedämpft werden.
Die Trennkupplung 2 umfasst einen ersten Reibverbund 10 und einen zweiten Reibverbund 11. Unter einem Reibverbund wird hier ein Verbund von Reibpartnern verstanden, die zur Drehmomentübertragung lösbar in einen Reibschluss miteinander gebracht werden können. Der erste Reibverbund 10 umfasst dabei eine Anpressplatte 12, eine erste Kupplungsscheibe 13 und eine Gegendruckplatte 14. Die erste Kupplungsscheibe 13 umfasst dabei zwei erste Reibbeläge 15. Der zweite Reibverbund 11 umfasst die Gegendruckplatte 14 und in diesem Beispiel zwei zweite Kupplungsscheiben 16, sowie eine Anlageplatte 26, die hier als Flansch ausgebildet ist und eine Zwischenplatte 17. Die Reibverbünde 10, 11 werden im Folgenden detailliert beschrieben. Die rotierbaren Teile der Trennkupplung 2 sind um eine Drehachse 18 rotierbar.
1 und 2 zeigen den ersten Reibverbund 10 im ausgerückten Zustand. Die Anpressplatte 12 ist in Richtung der Drehachse 18 beweglich über Blattfedern 19 an einem Kupplungsgehäuse 20 befestigt. Dieses ist drehfest mit der Gegendruckplatte 14, der Anlageplatte 26 und dem Rotor 4 des Elektromotors 3 verbunden. Wird nun die Anpressplatte 12 in Richtung der Drehachse 18 auf die Gegendruckplatte 16 zubewegt, klemmt die Anpressplatte 12 die erste Kupplungsscheibe 13 gegen die Gegendruckplatte 14, so dass reibschlüssig Drehmoment über den ersten Reibverbund 10 übertragbar ist. Die axiale Bewegung der Anpressplatte 12 wird dabei über eine Betätigungseinrichtung 21 bewirkt. Die Betätigungseinrichtung 21 umfasst dabei einen Zylinder 22 mit einem Druckraum 23. Über eine Zuleitung 24 kann Hydraulikmedium (zum Beispiel ein Hydrauliköl) in den Druckraum 23 eingebracht und aus diesem abgelassen werden, um den Druck an Hydraulikmedium im Druckraum 23 zu erhöhen oder zu erniedrigen. Ist der Druck im Druckraum 23 hoch genug, bewegt sich ein beweglich gelagerter Drucktopf 25 in Richtung der Gegendruckplatte 14 (in 1 und 2 nach links), der mit der Anpressplatte 12 verbunden ist, so dass sich auch diese entsprechend bewegt, bis der Reibschluss zwischen der Anpressplatte 12, den ersten Reibbelägen 15 und der Gegendruckplatte 14 hergestellt ist. Die Bewegung des Drucktopfes 25 ist dabei durch eine Wegbegrenzung 49 beschränkt. Alternativ ist es auch möglich, dass ein zusätzlicher Kolben ausgebildet ist, der mit dem Drucktopf 25 verbunden ist.
Baut sich der Druck des Hydraulikmediums im Druckraum 23 ab, bewirken die auf die Anpressplatte 12 wirkende entgegengesetzte Kraft der Blattfedern 19 ein Lösen des Reibschlusses und damit ein Ausrücken des ersten Reibverbundes 10. Der Drucktopf 25 bewirkt also im eingerückten Zustand eine erste Kraft in einer Einrückrichtung 28 auf die Anpressplatte 12. Die Blattfedern 19 bewirken eine zweite Kraft entgegen der Einrückrichtung 28 auf die Anpressplatte 12. Ist die erste Kraft größer als die zweite Kraft, wirkt eine erste resultierende Kraft in Richtung der Einrückrichtung 28 auf die Anpressplatte12.
Auch die Gegendruckplatte 14 ist in Richtung der Drehachse 18 beweglich gelagert. Hierbei übt eine erste Tellerfeder 27 eine dritte Kraft auf die Gegendruckplatte 14 entgegen der Einrückrichtung aus. Ist die dritte Kraft größer als eine erste resultierende Kraft in Einrückrichtung 28 auf die Gegendruckplatte 14, so wird die Gegendruckplatte 14 gegen einen Anschlag 29 an dem Kupplungsgehäuse 20 und fixiert die Gegendruckplatte 1 in Richtung der Drehachse 18. Ist also die erste resultierende Kraft aus erster Kraft in Einrückrichtung 28, aufgebraucht durch die Betätigungseinrichtung 21, und zweiter Kraft, aufgebracht durch die Blattfedern 19 entgegen der Einrückrichtung 29, in Einrückrichtung 29 auf die Anpressplatte 12 und über den ersten Reibverbund 10 auf die Gegendruckplatte 14 kleiner als die dritte Kraft, ist nur der erste Reibverbund 10 geschlossen und die Gegendruckplatte 14 verbleibt in axialer Richtung (in Richtung der Drehachse 18) am Anschlag 29.
Ist die erste resultierende Kraft größer als die dritte Kraft, so wirkt eine zweite resultierende Kraft in Einrückrichtung 29 auf die Gegendruckplatte 12, die der Differenz aus der dritten Kraft und der ersten resultierenden Kraft entspricht. Diese bewegt die Gegendruckplatte 12 in Einrückrichtung 29. Dadurch bewirkt die Gegendruckplatte 14 eine Kraft auf die Zwischenplatte 17, die wiederum durch eine zweite Tellerfeder 30 mit einer vierten Kraft entgegengesetzt der Einrückrichtung 29 beaufschlagt wird. Ist die zweite resultierende Kraft größer als die vierte Kraft, so wird der zweite Reibverbund 11 geschlossen, die Gegendruckplatte 14 presst mit der Zwischenplatte 17 die zweiten Kupplungsscheiben 16 gegen die Anlageplatte 26, so dass ein Reibschluss zwischen Gegendruckplatte 14, Zwischenplatte 17, zweiten Kupplungsscheiben 16 und der Anlageplatte 26 gebildet wird. Gleichzeitig bleibt der Reibschluss im ersten Reibverbund 10 geschlossen.
Sinkt die durch die Betätigungseinrichtung 21 aufgebrachte erste Kraft, so dass die zweite resultierende Kraft kleiner wird als die Summe der dritten Kraft und der vierten Kraft, so bewirken die durch die Tellerfedern 27, 30 aufgebrachte dritte und vierte Kraft eine Bewegung der Gegendruckplatte 14 weg von der Anlageplatte 26 (im Bild nach rechts), so dass der Reibschluss im zweiten Reibverbund 11 geöffnet wird.
Die Trennkupplung 2 weist also zwei Grenzkräfte auf: überschreitet die durch die Betätigungseinrichtung 21 aufgebrachte erste Kraft die erste Grenzkraft, ist aber gleichzeitig noch kleiner als die zweite Grenzkraft so schließt sich der erste Reibverbund 10. Wächst die erste Kraft weiter, so dass sie die zweite Grenzkraft überschreitet, so bleibt der erste Reibverbund 10 geschlossen, gleichzeitig wird der zweite Reibverbund 11 geschlossen. Sinkt die erste Kraft unterhalb der zweiten Grenzkraft, ist aber noch größer als die erste Grenzkraft, wird der Reibschluss im zweiten Reibverbund 11 geschlossen, der Reibschluss im ersten Reibverbund 10 bleibt aber bestehen. Sinkt die erste Kraft weiter unterhalb der ersten Grenzkraft, so wird auch der Reibschluss im ersten Reibverbund 10 geöffnet. Wie oben dargelegt wird die erste Grenzkraft definiert durch die Federkraft der Blattfedern 19, während die zweite Grenzkraft durch die Federkraft der Blattfedern 19, der ersten Tellerfeder 27 und der zweiten Tellerfeder 30 bestimmt wird. Die erste Kraft wird dabei durch die Auslegung des Zylinders 22 und den Druck im Druckraum 23 definiert.
Im ersten Beispiel wirken die Blattfedern 19 als erste Federeinrichtung 31 und die erste Tellerfeder 27 als zweite Federeinrichtung 32. Durch die beiden Federeinrichtungen 31, 32 ist eine zweistufige Drehmomentübertragung durch die Trennkupplung 2 realisierbar. Ist die durch die Betätigungseinrichtung 21 auf die Anpressplatte 12 aufgebrachte erste Kraft größer als die zweite Kraft, aber kleiner als die dritte Kraft, wird der erste Reibverbund 10 geschlossen und ein Reibschluss zwischen Anpressplatte 12, erster Kupplungsscheibe 13 und Gegendruckplatte 14 hergestellt, so dass über den ersten Reibverbund 10 Drehmoment übertragen werden kann. Die dritte Kraft der zweiten Federeinrichtung 32 wird dabei so festgelegt, dass sie gerade groß genug ist, um ein erstes Nenndrehmoment über den ersten Reibverbund 10 zu übertragen. Dieses erste Nenndrehmoment ist vergleichsweise klein und dient beispielsweise dem Verbrennerstart. Beispielsweise beträgt das erste Nenndrehmoment lediglich 150 Nm. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn der Verbrennungsmotor über den Elektromotor 3 gestartet wird. Dies stellt hohe Anforderungen an die Regelbarkeit und die Regelgüte der Trennkupplung 2. Hier ist es vorteilhaft, im ersten Reibverbund 10 lediglich eine erste Kupplungsscheibe 10 einzusetzen. Diese erlaubt zwar nur die Übertragung eines kleineren Nenndrehmoments als beispielsweise eine Kupplung wie der zweite Reibverbund 11 mit zwei oder mehr zweiten Kupplungsscheiben 16, ist aber aufgrund der geringeren Verschiebereibung der nur einen ersten Kupplungsscheibe 13 besser regelbar. Bei geschlossenem ersten Reibverbund 10 kann folglich Drehmoment vom Rotor 4 des Elektromotors 3 zum Starten des Verbrennungsmotors genutzt werden, welches vom Rotor 4 über die Gegendruckplatte 12 und die erste Kupplungsscheibe 13 auf eine Kupplungsnabe 34 und über diese und den Dämpfer 6 auf die Kurbelwelle 7 übertragen wird.
Andererseits reicht das erste Nenndrehmoment für den Betrieb mit üblichen Verbrennungsmotoren oft nicht aus, da diese ein deutlich höheres Drehmoment abgeben können. Deshalb bietet der zweite Reibverbund 11 die Möglichkeit, über mehrere zweite Kupplungsscheiben 16 ein höheres zweites Nenndrehmoment zu übertragen. Hierzu wird der Druck des Hydraulikmediums im Druckraum 23 erhöht, bis die dritte Kraft überwunden wird und die Gegendruckplatte 14 gemeinsam mit dem ersten Reibverbund 10 bewegt wird, bis die zweiten Kupplungsscheiben 16 zwischen Gegendruckplatte 14, Zwischenplatte 16 und Anlageplatte 26 geklemmt werden und somit ein Reibschluss besteht, so dass über das erste Nenndrehmoment hinausgehendes Drehmoment über den zweiten Reibverbund 11 übertragen werden kann. So kann beispielsweise über den zweiten Reibverbund 11 ein Drehmoment bis zu einem zweiten Nenndrehmoment von 750 Nm übertragen werden. Die Drehmomentübertragung von der Gegendruckplatte 14 und der Zwischenplatte 17 auf das Kupplungsgehäuse 21 erfolgt dabei in diesem ersten Beispiel bevorzugt formschlüssig über eine hier nicht gezeigte Verzahnung. Hierdurch ergeben sich Anpresskraftverluste infolge von Verschiebereibung beim Verschieben von Gegendruckplatte 14 und Zwischenplatte 17 in Richtung der Drehachse 18. Die zweiten Kupplungsscheiben 16 umfassen zweite Reibbeläge 33, die beispielsweise einen höheren Reibwert aufweisen als die ersten Reibbeläge 15, um das zweite Nenndrehmoment weiter zu erhöhen oder die Zahl der für die Übertragung eines festgelegten zweiten Nenndrehmoments nötigen zweiten Kupplungsscheiben 16 zu erniedrigen. Falls der Verbrennungsmotor Drehmoment zum Antrieb des Kraftfahrzeugs bereitstellt, wird Drehmoment von der Kurbelwelle 7 über den Dämpfer 6, die Anlageplatte 26 (den Flansch), das Kupplungsgehäuse 20, die Gegendruckplatte 14 und die Zwischenplatte 17 über die zweiten Reibscheiben 16 und die Kupplungsnabe 34 auf die Getriebeeingangswelle 35 und von dort an die angetriebenen Räder übertragen.
Die erste Kupplungsscheibe 13 ist bevorzugt mit einer Belagfederung der ersten Reibbeläge 15 ausgeführt, die es erlaubt, geometrische Ungenauigkeiten auszugleichen und die Regelbarkeit des ersten Reibverbundes 10 zu verbessern. Dies ermöglicht auch, eine Verschleißreserve im ersten Reibverbund 10 vorzusehen.
Das Hybridmodul 1 erlaubt einerseits einen kompakten und bauraumschonenden Aufbau und andererseits eine Ausgestaltung, bei der der Elektromotor 3 zum Starten des Verbrennungsmotors mit niedrigem ersten Drehmoment eingesetzt werden kann und gleichzeitig ein entsprechend höheres zweites Drehmoment, welches vom Verbrennungsmotor bereitgestellt wird, zu übertragen, ohne, dass Probleme mit der Regelbarkeit der Trennkupplung 2 auftreten.
Sowohl die erste Kupplungsscheibe 13 als auch die zweiten Kupplungsscheiben 16 sind bevorzugt mehrteilig ausgebbildet. So umfasst die erste Kupplungsscheibe 13 die ersten Reibbeläge15, die über erste Federbleche 40 und ein erstes Zwischenblech 41 mit der Kupplungsnabe 34 verbunden sind. Die zweiten Kupplungsscheiben 16 sind über zweite Federbleche 42 und zweite Zwischenbleche 43 mit der Kupplungsnabe 34, die als Doppelnabe ausgebildet ist, verbunden. Die Federbleche 40, 42 bewirken eine axiale Weichheit der Kupplungsschreiben 13, 16, die weiterhin mögliche Effekte einer Verschiebereibung reduziert, so dass sich dies nicht nachteilig auf die Regelbarkeit und die Nenndrehmomente der Trennkupplung 2 auswirkt.
Bevorzugt ist die Anlageplatte 26 (der Flansch) mit dem Kupplungsgehäuse 20 vernietet. Dies erlaubt eine einfache Montage der Trennkupplung 2 am Elektromotor 3, insbesondere kann die Trennkupplung 2 über Durchgriffe in einer Lagerwand mit dem Rotor 4 verschraubt werden.
3 und 4 zeigen ein zweites Beispiel eines Hybridmoduls 1. Hier sollen nur die Unterschiede zum ersten Beispiel beschrieben werden, im Übrigen wird, um Wiederholungen zu vermeiden, auf die Beschreibung des ersten Beispiels verwiesen.
Hier umfasst die zweite Federeinrichtung 32 eine zweite Blattfeder 36, eine erste Wellenfeder 17 und eine zweite Wellenfeder 38. In diesem zweiten Beispiel erfolgt die Übertagung des Drehmoments von der Zwischenplatte 17 zur Anlageplatte 26 (dem Flansch) über die zweite Wellenfeder 38. Damit ist die Drehmomentübertragung reibungsfrei, es entstehen keine Verschiebereibungsverluste beim Verschieben der Zwischenplatte 17 in Richtung der Drehachse 18. Die erste, lose, Wellenfeder 37 ist zwischen Zwischenplatte 17 und Gegendruckplatte 14 angeordnet. Die durch die Wellenfedern 37, 38 erzeugte Kraft wirkt so einerseits als dritte Kraft auf die Gegendruckplatte 14 und kann andererseits gleichzeitig eine Zwangsbeabstandung der Reibpartner im zweiten Reibverbund 11 bewirken. Somit wird weiterhin ein Schleppmoment, welches durch eine Anlage der zweiten Kupplungsscheiben 16 an der Gegendruckplatte 14 und der Zwischenplatte 17, sowie der Anlageplatte 26 ohne vollständigen Reibschluss vermieden werden.
Die Gegendruckplatte 14 ist im zweiten Beispiel an einem Momententopf 39 festgelegt und über diesen zentriert. Über den Momententopf 39 ist Drehmoment an die zweite Blattfeder 36 übertragbar. Diese ist zwischen Anlageplatte 26 und Momententopf 39 verbaut und erlaubt eine axiale Verschiebbarkeit der Gegendruckplatte 14 in Richtung der Drehachse 18.
5 zeigt schematisch ein Kraftfahrzeug 44 mit einem Antriebsstrang 45, der einen Verbrennungsmotor 46 umfasst, der über seine Kurbelwelle 7 mit deinem Hybridmodul 1 verbunden ist. Über das Hybridmodul 1 ist sowohl der Verbrennungsmotor 36 als auch der Elektromotor 3 des Hybridmoduls mit einer Getriebeeinheit 47 und über diese mit dem oder den angetriebenen Rädern 48 verbindbar. Die Getriebeeinheit 47 umfasst dabei ein oder mehrere Getriebe und eine oder mehrere Reibkupplungen, die auf an sich bekannte Weise ein Verbinden beispielsweise Verbrennungsmotors 46 und/oder des Elektromotors 3 des Hybridmoduls 1 über verschiedene Übersetzungsstufen mit dem oder den angetriebenen Rädern 48 ermöglicht.
Das Hybridmodul 1 erlaubt eine zweistufige Drehmomentübertragung über die integrierte, bevorzugt trockene, Trennkupplung 2. Ein an dem Rotor 4 des Elektromotors 3 angeordneter Zylinder 22 mit Drucktopf 25 erlaubt die Erzeugung einer ersten Kraft in Einrückrichtung 28, die auf die Anpressplatte 12 übertragen wird, die eine erste Kupplungsscheibe 13 zwischen Anpressplatte 12 und Gegendruckplatte 14 klemmt. Die Gegendruckplatte 14 selbst ist axial verlagerbar durch eine zweite Federeinrichtung 32 gegen einen Anschlag 29 vorgespannt. Die durch die zweite Federeinrichtung 32 erzeugte dritte Kraft reicht gerade aus, um das geforderte gut regelbare erste Nenndrehmoment zum Beispiel für den Start des Verbrennungsmotors 45 zu übertragen. Muss nach dem Start des Verbrennungsmotors 45 ein größeres Drehmoment übertragen werden, wird die erste Kraft erhöht, wodurch sich die Gegendruckplatte 14 beim Überschreiten der dritten Kraft bewegt und die zweiten Kupplungsscheiben 16 klemmt. Anpressplatte 12, erste Kupplungsscheibe 13 und Gegendruckplatte 14 bilden dabei einen ersten Reibverbund 10, Gegendruckplatte 14, zweite Kupplungsscheiben 16, Zwischenplatte 17 und Anlageplatte 26 bilden einen zweiten Reibverbund 11.
Bezugszeichenliste

1: Hybridmodul
2: Trennkupplung
3: Elektromotor
4: Rotor
5: Stator
6: Dämpfer
7: Kurbelwelle
8: Torsionsschwingungsdämpfer
9: Fliehkraftpendel
10: Erster Reibverbund
11: Zweiter Reibverbund
12: Anpressplatte
13: Erste Kupplungsscheibe
14: Gegendruckplatte
15: Erster Reibbelag
16: Zweite Kupplungsscheibe
17: Zwischenplatte
18: Drehachse
19: Blattfeder
20: Kupplungsgehäuse
21: Betätigungseinrichtung
22: Zylinder
23: Druckraum
24: Zuleitung
25: Drucktopf
26: Anlageplatte
27: Erste Tellerfeder
28: Einrückrichtung
29: Anschlag
30: Zweite Tellerfeder
31: Erste Federeinrichtung
32: Zweite Federeinrichtung
33: Zweiter Reibbelag
34: Kupplungsnabe
35: Getriebeeingangswelle
36: Zweite Blattfeder
37: Erste Wellenfeder
38: Zweite Wellenfeder
39: Momententopf
40: Erstes Federblech
41: Erstes Zwischenblech
42: Zweites Federblech
43: Zweites Zwischenblech
44: Kraftfahrzeug
45: Antriebsstrang
46: Verbrennungsmotor
47: Getriebeeinheit
48: Angetriebenes Rad
49: Wegbeschränkung

Claims

Hybridmodul (1) für einen Antriebsstrang (45) eines Kraftfahrzeuges (44), umfassend einen Elektromotor (3) mit einem um eine Drehachse (18) drehbaren Rotor (4) und einem in Bezug auf die Drehachse (18) radial außerhalb liegenden Stator (5), eine Trennkupplung (2) zum An- und Abkoppeln eines Verbrennungsmotors (46) von einem Antriebsstrang (45) eines Kraftfahrzeuges (44), mit einer Anpressplatte (12) und einer Gegendruckplatte (14), die in Richtung der Drehachse (18) verlagerbar sind, mit einem ersten Reibverbund (10), umfassend die Anpressplatte (12), eine erste Kupplungsscheibe (13) mit mindestens einem ersten Reibbelag (15) und die Gegendruckplatte (14), die lösbar in einen Reibschluss miteinander bringbar sind, und einem zweiten Reibverbund (11) umfassend die Gegendruckplatte, mindestens eine zweite Kupplungsscheibe (16) mit mindestens einem zweiten Reibbelag (33) und eine Anlageplatte (26), die lösbar in einen Reibschluss miteinander bringbar sind, mit einer Betätigungseinrichtung (21), über die eine erste Kraft in einer Einrückrichtung (28) auf die Anpressplatte (12) aufbringbar ist, wobei die Trennkupplung (2) die folgende Abfolge an Komponenten in Einrückrichtung (28) aufweist: Anpressplatte (12), erste Kupplungsscheibe (13), Gegendruckplatte (14), mindestens eine zweite Kupplungsscheibe (16), Anlageplatte (26), wobei eine erste Federeinrichtung (31), die eine zweite Kraft entgegen der Einrückrichtung (28) auf die Anpressplatte (12) aufbringt, und eine zweite Federeinrichtung (32) ausgebildet ist, die eine dritte Kraft entgegen der Einrückrichtung (28) auf die Gegendruckplatte (14) aufbringt, wobei der Rotor (4) des Elektromotors (3) drehfest zumindest mit der Gegendruckplatte (14) und der Anlageplatte (26) verbunden ist.
Hybridmodul (1) nach Anspruch 1, bei dem der zweite Reibverbund (11) mindestens zwei zweite Kupplungsscheiben (16) und eine entsprechende Anzahl von in Richtung der Drehachse (18) zwischen den zweiten Kupplungsscheiben (16) liegenden Zwischenplatten (17) umfasst.
Hybridmodul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein Anschlag (29) ausgebildet ist, gegen den die Gegendruckplatte (14) entgegengesetzt zur Einrückrichtung (28) anpressbar ist.
Hybridmodul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die erste Federeinrichtung (31) mindestens eine Blattfeder (19) umfasst.
Hybridmodul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die zweite Federeinrichtung (32) mindestens eine Tellerfeder (27, 30) umfasst.
Hybridmodul (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die zweite Federeinrichtung (32) mindestens eine Wellenfeder (37, 38) und mindestens eine Blattfeder (36) umfasst.
Hybridmodul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die erste Kupplungsscheibe (13) eine Belagfederung umfasst.
Hybridmodul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Betätigungseinrichtung (21) einen Zylinder (22) mit einem Druckraum (23) umfasst, der eine Versorgungsleitung (24) zur Versorgung mit Hydraulikmedium umfasst.
Hybridmodul (1) nach Anspruch 8, bei dem ein Drucktopf (25) als Teil des Zylinders (22) ausgebildet ist, der durch Aufbringen eines Drucks im Druckraum (23) die erste Kraft in Einrückrichtung (28) auf die mit dem Drucktopf (25) verbundene Anpressplatte (12) aufbringt.
Antriebsstrang (45), umfassend ein Hybridmodul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, und einen Verbrennungsmotor (46), wobei die Trennkupplung (2) des Hybridmoduls (1) zum An- und Abkoppeln des Verbrennungsmotors (46) mit einer Kurbelwelle (7) des Verbrennungsmotors (46) verbunden ist.