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Die Erfindung betrifft eine hydraulische Betätigungsvorrichtung für zwei Schaltkupplungen eines Kraftfahrzeuges, wie eines Pkws, Lkws, Busses oder sonstigen Nutzfahrzeuges. Auch betrifft die Erfindung ein elektrisches Antriebssystem mit dieser Betätigungsvorrichtung.
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Ziel ist es, die Anzahl an eingesetzten Bauteilen möglichst gering zu halten oder gar gegenüber bisherigen Betätigungsvorrichtungen zu reduzieren sowie den benötigten Bauraum möglichst kompakt zu halten.
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Dies wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Hiermit ist eine hydraulische Betätigungsvorrichtung für zwei Schaltkupplungen eines Kraftfahrzeuges umgesetzt, wobei diese Betätigungsvorrichtung mit einer, einer ersten Schaltkupplung zuordnenbaren, ersten Teileinheit und einer, einer zweiten Schaltkupplung zuordnenbaren, zweiten Teileinheit ausgestattet ist, wobei jede Teileinheit einen, in einer axialen Richtung verschiebbaren Kolben, einen mit dem Kolben einen Druckraum eingrenzenden Gehäusebereich sowie eine axial entgegengesetzt zu dem Druckraum auf den Kolben einwirkende Fliehkraftkompensationskammer aufweist, und wobei eine zum Abdichten des Druckraums der zweiten Teileinheit und zum Abdichten der Fliehkraftkompensationskammer der ersten Teileinheit vorgesehene Dichtfläche unmittelbar durch einen zylindrisch verlaufenden Wandbereich des Kolbens der ersten Teileinheit ausgebildet ist.
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Somit wird ein Bereich eines Kolbens einer Teileinheit zur Begrenzung des Fliehkraftkompensationsraums / der Fliehkraftkompensationskammer derselben Teileinheit sowie des Druckraums der anderen Teileinheit verwendet. Dadurch kommt es zu einer kompakten, radial geschachtelten Betätigungsvorrichtung für zwei Schaltkupplungen.
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Weitere vorteilhafte Ausführungen sind mit den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.
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Demnach ist es weiterhin von Vorteil, wenn der die Dichtfläche ausformende Wandbereich den Druckraum der zweiten Teileinheit sowie die Fliehkraftkompensationskammer der ersten Teileinheit jeweils radial nach außen hin begrenzt.
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Zudem ist es zweckmäßig, wenn der Kolben der ersten Teileinheit unmittelbar einen ersten Drucktopf mit einer radial außerhalb des Wandbereiches angeordneten Druckfläche ausbildet. Dadurch wird der Aufbau weiter vereinfacht.
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Ist der Kolben der zweiten Teileinheit unmittelbar als ein zweiter Drucktopf ausgebildet, wird der Aufbau der zweiten Teileinheit ebenfalls vereinfacht.
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Diesbezüglich ist es wiederum zweckmäßig, wenn eine durch den zweiten Drucktopf gebildete (zweite) Druckfläche radial innerhalb der (ersten) Druckfläche des ersten Drucktopfes angeordnet ist. Somit kommt es zu einer geschickten radialen Schachtelung der Kolben der unterschiedlichen Teileinheiten zueinander.
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Auch ist es von Vorteil, wenn der Druckraum der ersten Teileinheit zwischen dem Kolben der ersten Teileinheit und einem einer Schaltkupplung zugeordneten oder zuordnenbaren Träger begrenzt ist. Dadurch wird die Betätigungsvorrichtung mit einem Träger der entsprechenden Schaltkupplung kompakt verschachtelt angeordnet.
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Für eine möglichst robuste Lagerung der drehbaren Bestandteile der Betätigungsvorrichtung ist es zudem von Vorteil, wenn eine Fluidleithülse vorhanden ist, die drehfest mit den Gehäusebereichen der Teileinheiten verbunden ist und mehrere mit den Druckräumen und Fliehkraftkompensationskammern verbundene Durchgangslöcher aufweist, wobei die Fluidhülse, unter Ausbildung einer Drehdurchführung, relativ zu einem Lagerdom (eines Gehäuses) gelagert ist.
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Des Weiteren betrifft die Erfindung ein elektrisches Antriebssystem für ein rein elektrisch oder hybridisch angetriebenes Kraftfahrzeug, mit einem Elektromotor (vorzugsweise ausgebildet als Scheibenläufermotor), einer Getriebeeinrichtung sowie zwei, jeweils zwischen einem Rotor des Elektromotors und einem Eingang der Getriebeeinrichtung wirkend eingesetzten Schaltkupplungen, wobei die Schaltkupplungen mittels einer erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung nach zumindest einer der zuvor beschriebenen Ausführungen schaltbar / betätigbar sind.
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In diesem Zusammenhang ist es zudem von Vorteil, wenn ein den Druckraum der ersten Teileinheit mit begrenzender (erster) Träger einer ersten Schaltkupplung und/oder die Betätigungsvorrichtung zumindest teilweise radial innerhalb des Rotors angeordnet sind/ist. Somit kommt es auch zu einer geschickten Schachtelung von Betätigungsvorrichtung, Schaltkupplungen sowie Rotor.
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Ist der (erste) Träger der ersten Schaltkupplung axial und radial an dem Rotor festgelegt / befestigt, ist eine möglichst direkte Aufnahme eines ersten Kupplungsbestandteils der ersten Schaltkupplung umgesetzt, wodurch der Platzbedarf weiter gesenkt wird.
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Vorteilhaft ist es auch, wenn der (erste) Träger der ersten Schaltkupplung wieder abnehmbar an dem Rotor angebracht ist.
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Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert.
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Es zeigen:
- 1 eine Längsschnittdarstellung eines elektrischen Antriebssystems aufweisend eine erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, sowie
- 2 eine Detailansicht des Antriebssystems nach 1 im Bereich der Betätigungsvorrichtung.
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Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
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Mit 1 ist ein bevorzugter Einsatzbereich einer erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung 1, wie sie in Verbindung mit 2 detaillierter zu erkennen ist, dargestellt. Die Betätigungsvorrichtung 1 ist in dieser Ausführung in einem elektrischen Antriebssystem 20 eingesetzt. Das elektrische Antriebssystem 20 ist als elektrische Achse / Achsantriebseinheit realisiert.
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Das Antriebssystem 20 weist demnach einen Elektromotor 21, hier in Form eines Scheibenläufermotors, auf. Der Übersichtlichkeit halber ist lediglich ein Rotor 23 des Elektromotors 21 detailliert dargestellt. Ein Stator des Elektromotors 21 ist auf übliche Weise in einem Gehäuse 30 des Antriebssystems 20 fest aufgenommen. Der Rotor 23 ist (mittels eines Wälzlagers 29) relativ zu diesem Gehäuse 30 verdrehbar gelagert.
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Zudem weist das Antriebssystem 20 eine Getriebeeinrichtung 22 auf, die der Übersichtlichkeit halber lediglich hinsichtlich ihrer beiden Eingänge 24a, 24b dargestellt ist. Die Eingänge 24a, 24b sind als zwei konzentrisch zueinander angeordnete Eingangswellen umgesetzt. Die Getriebeeinrichtung 22 weist vorzugsweise ein Planetengetriebe auf. Zum wahlweisen Verbinden eines Rotors 23 des Elektromotors 21 mit einem der Eingänge 24a, 24b ist eine als Doppelkupplung realisierte Kupplungseinrichtung vorhanden, die die beiden Schaltkupplungen 2, 3 als Teilkupplungen umfasst.
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Die erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung 1 dient auf typisches Weise zum Betätigen / Verstellen dieser beiden Schaltkupplungen 2, 3 unabhängig voneinander zwischen ihren geöffneten und geschlossenen Stellungen. Die beiden Schaltkupplungen 2, 3 sind jeweils zwischen dem Rotor 23 und einem der Eingänge 24a, 24b wirkend eingesetzt. Die Schaltkupplungen 2, 3 sind im wesentlichen Aufbau und in der Funktion gleich umgesetzt. Jede Schaltkupplung 2, 3 ist in dieser Ausführung als Reiblamellenkupplung umgesetzt.
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Jede Schaltkupplung 2, 3 weist zwei Kupplungsbestandteile 31, 32 und 33, 34 auf, die in einer geschlossenen Stellung drehmomentübertragend (über einen Reibkraftschluss) miteinander verbunden sind und in einer geöffneten Stellung frei relativ zueinander verdrehbar sind. Jeder erste Kupplungsbestandteil 31, 33 der Schaltkupplungen 2, 3 weist einen ersten Träger 13, 37 auf, der als Außenträger umgesetzt ist und mehrere erste Reibelemente 39, 41 drehfest sowie axial relativ zueinander verschiebbar aufnimmt. Jeder zweite Kupplungsbestandteil 32, 34 der Schaltkupplungen 2, 3 weist einen zweiten Träger 36, 38 auf, der als Innenträger umgesetzt ist und mehrere zweite Reibelemente 40, 42 drehfest sowie axial relativ zueinander verschiebbar aufnimmt.
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Die mit dem Bezugszeichen 2 gekennzeichnete erste Schaltkupplung ist mit ihrem ersten Kupplungsbestandteil 31 direkt an dem Rotor 23 angebracht. Der erste Kupplungsbestandteil 31 der ersten Schaltkupplung 2 ist mit seinem ersten Träger 13 direkt an dem Rotor 23 angebracht / befestigt. In dieser Ausführung ist der erste Kupplungsbestandteil 33 / der erste Träger 37 der zweiten Schaltkupplung 3 über den ersten Träger 13 indirekt an dem Rotor 23 befestigt.
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Des Weiteren weist der erste Kupplungsbestandteil 31 der ersten Schaltkupplung 2, wie bereits erwähnt, mehrere in axialer Richtung relativ zueinander verschiebbare sowie drehfest an dem ersten Träger 13 aufgenommene erste Reibelemente 39 auf. Der zweite Kupplungsbestandteil 32 weist den zweiten Träger 36 sowie mehrere drehfest und axial relativ zueinander verschiebbar an diesem zweiten Träger 36 aufgenommene zweite Reibelemente 40 auf. Der erste Träger 13 bildet einen Außenlamellenträger und der zweite Träger 36 bildet einen Innenlamellenträger.
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Auf ähnliche Weise weist die zweite Schaltkupplung 3 einen ersten Träger 37 auf, an dem mehrere erste Reibelemente 41 verdrehfest sowie axial relativ zueinander verschiebbar aufgenommen sind. Der zweite Kupplungsbestandteil 34 der zweiten Schaltkupplung 3 weist wiederum den zweiten Träger 38 und mehrere zweite Reibelemente 42 auf, die an dem zweiten Träger 38 verdrehfest sowie axial relativ zueinander verschiebbar aufgenommen sind.
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Aus 1 geht auch hervor, dass der erste Träger 13 der ersten Schaltkupplung 2 einen mehrstufigen Topf bildet. Der erste Träger 13 weist dabei zwei axial und radial zueinander versetzte, zur axialen Abstützung ausgebildete Stützbereiche 27a, 27b sowie zwei axial und radial zueinander versetzte, zur radialen Abstützung ausgebildete Stützbereiche 27c, 27d auf. Mit einem ersten Stützbereich 27a liegt der erste Träger 13 unmittelbar an einem axialen Fortsatz 28 (an einer axialen Seite) des Rotors 23 an. Dieser erste Stützbereich 27a schließt an einen die ersten Reibelemente 39 aufnehmenden Hülsenbereich 43 des ersten Trägers 13 an und erstreckt sich von dem Hülsenbereich 43 aus in radialer Richtung nach innen. Neben dem ersten Stützbereich 27a ist radial innerhalb dessen ein weiterer zweiter Stützbereich 27b vorhanden, über den der erste Träger 13 ebenfalls axial an dem Rotor 23 anliegt. Radial zwischen den beiden Stützbereichen 27a, 27b verläuft ein dritter Stützbereich 27c, der an einer radialen Innenseite 44 des Rotors 23 abgestützt ist. Des Weiteren ist ein vierter Stützbereich 27d vorhanden, der ebenfalls radial von innen an dem Rotor 23 abgestützt ist.
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Somit ist der erste Träger 13 der ersten Schaltkupplung 2 mit seinem Hülsenbereich 43 axial versetzt zu dem Rotor 23 angeordnet, jedoch mit seinen Stützbereichen 27a, 27b, 27c, 27d direkt in Anlage mit dem Rotor 23 sowie teilweise radial innerhalb des Rotors 23 angeordnet. Durch die Befestigung des ersten Trägers 13 an dem Rotor 23 ist der erste Träger 13 in der axialen Richtung sowie in der radialen Richtung einer Drehachse 35 (über den Rotor 23) an dem Gehäuse 30 abgestützt. Der erste Träger 13 ist wiederabnehmbar an dem Rotor 23 befestigt.
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Der erste Träger 13 ist weiter mit einer Fluidleithülse 14, die weiter auf einem Lagerdom 17 / einem Hülsenkörper 45 des Lagerdoms 17, unter Ausbildung einer Drehdurchführung 16, gelagert ist, verbunden. Der erste Träger 13 bildet hierzu zu seiner radialen Innenseite hin einen Scheibenbereich 19 aus, der an der Fluidleithülse 14 fixiert, hier angeschweißt, ist. Der Lagerdom 17 ist ein Bestandteil des Gehäuses 30. In der Ausführung nach 1 ist der Lagerdom 17 zweiteilig (Bestandteil aufweisend Lagerbereich 46 für Wälzlager 29 sowie Hülsenkörper 45.
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Somit ist der Rotor 23 über das zentrale Wälzlager 29 an dem durch den Lagerdom 17 ausgebildeten Lagerbereich 46 abgestützt. Der gehäusefeste Lagerbereich 46 ist folglich durch den in eine axiale Durchgangsöffnung 47 des Rotors 23 hineinragenden Lagerdom 17 ausgebildet.
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Mit 2 ist schließlich der nähere Aufbau der erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung 1 zu erkennen. Die Betätigungsvorrichtung 1 ist als eine hydraulische Betätigungsvorrichtung 1 realisiert und mittels der nachfolgend beschriebenen Drehdurchführung 16 mit einer Fluidzuführung gekoppelt. Die Betätigungsvorrichtung 1 weist zwei Teileinheiten 4a, 4b auf, die im Wesentlichen mit den gleichen Bestandteilen ausgestattet sind. Zum Betätigen der ersten Schaltkupplung 2 weist die Betätigungsvorrichtung 1 eine erste Teileinheit 4a auf; zum Betätigen der zweiten Schaltkupplung 3 weist die Betätigungsvorrichtung 1 eine zweite Teileinheit 4b auf. Die jeweilige hydraulische Betätigungseinheit / Teileinheit 4a, 4b weist axial verschiebbare Kolben 5a, 5b auf, die die Kupplungen 2, 3 zwischen ihren geöffneten und geschlossenen Stellungen verstellen. Die beiden Teileinheiten 4a, 4b sind unabhängig voneinander ansteuerbar.
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Der Kolben 5a oder 5b jeder Teileinheit 4a, 4b ist axial entlang der Fluidleithülse 14 verschiebbar geführt ist. Der Kolben 5a oder 5b schließt mit einem Gehäusebereich 7a oder 7b einen hydraulischen Druckraum 6a oder 6b ein. Ein mit einem ersten Kolben 5a der ersten Teileinheit 4a einen ersten Druckraum 6a begrenzender, erster Gehäusebereich 7a ist sowohl durch einen Längsabschnitt der Fluidleithülse 14 als auch durch den Scheibenbereich 19 des ersten Trägers 35 begrenzt. Ein zweiter Kolben 5b schließt mit einem zweiten Gehäusebereich 7b und dem ersten Kolben 5a einen zweiten Druckraum 6b ein. Der zweite Gehäusebereich 7b ist sowohl durch einen Längsabschnitt der Fluidleithülse 14 als auch durch ein erstes Seitenblech 18a gebildet. Das erste Seitenblech 18a ist fest an einer radialen Außenseite der Fluidleithülse 14 angebracht.
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Mit jedem Kolben 5a, 5b steht eine Fliehkraftkompensationskammer 8a, 8b in Verbindung, welche Fliehkraftkompensationskammer 8a, 8b axial zwischen einem axialfesten Bestandteil und dem Kolben 5a oder 5b wirkend eingesetzt ist. Die Fliehkraftkompensationskammern 8a, 8b / ein Öl innerhalb der Fliehkraftkompensationskammern 8a, 8b wirken / wirkt einer im rotierenden Betrieb auf das Drucköl innerhalb der Druckräume 6a, 6b einwirkenden Fliehkraft und der damit verbundenen ungewollten Verstellkraft auf die Kolben 5a, 5b entgegen. Eine erste Fliehkraftkompensationskammer 8a wirkt folglich entgegengesetzt zu dem ersten Druckraum 6a auf den ersten Kolben 5a. Eine zweite Fliehkraftkompensationskammer 8b wirkt folglich entgegengesetzt zu dem zweiten Druckraum 6b auf den zweiten Kolben 5b. Die Druckräume 6a, 6b sind derart angeordnet, dass sie den ihnen zugeordneten Kolben 5a, 5b bei ihrer Druckbeaufschlagung in eine die jeweilige Schaltkupplung 2, 3 schließende Stellung drücken.
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Die erste Fliehkraftkompensationskammer 8a ist axial zwischen dem ersten Kolben 5a und dem ersten Seitenblech 18a ausgebildet. Die zweite Fliehkraftkompensationskammer 8b ist axial zwischen dem zweiten Kolben 5b und dem zweiten Seitenblech 18b umgesetzt. Das zweite Seitenblech 18b ist wie das erste Seitenblech 18a an der radialen Außenseite der Fluidleithülse 14 angebracht
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Erfindungsgemäß ist der erste Kolben 5a nun derart getopft realisiert, dass er eine gemeinsame Dichtfläche 9 für den zweiten Druckraum 6b sowie für die erste Fliehkraftkompensationskammer 8a aufweist. Die zylindrische Dichtfläche 9 ist durch einen axial verlaufenden Wandbereich 10 des ersten Kolbens 5a gebildet.
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Entsprechende Dichtungen 25a, 25b zur Abdichtung des zweiten Druckraums 6b und der ersten Fliehkraftkompensationskammer 8a liegen dichtend an der Dichtfläche 9 an. Die Länge des Wandbereiches 10 / Dichtfläche 9 ist dabei derart gewählt, dass die Dichtungen 25a, 25b über dem gesamten Verschiebebereich des ersten Kolbens 5a dichtend an dem Wandbereich 10 anliegen.
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Eine erste Dichtung 25a ist direkt an dem ersten Seitenblech 18a angebracht. Eine zweite Dichtung 25b ist direkt an einer radialen Außenseite des zweiten Kolbens 5b angebracht.
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Des Weiteren ist erkennbar, dass die beiden Kolben 5a, 5b jeweils einen Drucktopf 11a, 11b der ihr zugeordneten Schaltkupplung 2, 3 ausbilden. Ein erster Drucktopf 11a bildet unmittelbar den ersten Kolben 5a aus und wirkt mit seiner ersten Druckfläche 12a mit den Reibelementen 39, 40 der ersten Schaltkupplung 2 zusammen. Der zweite Drucktopf 11b, der unmittelbar den zweiten Kolben 5b ausbildet, weist eine zweite Druckfläche 12b auf, die mit den Reibelementen 41, 42 der zweiten Schaltkupplung 3 zusammenwirkt. Die zweite Druckfläche 12b ist radial innerhalb der ersten Druckfläche 12a angeordnet, was sich selbstverständlich aus der Anordnung der Reibelemente 39, 40 der ersten Schaltkupplung 2 radial außerhalb der Reibelemente 41, 42 der zweiten Schaltkupplung 3 ergibt.
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Des Weiteren ist es zu erkennen, dass die entsprechenden, jeweils mit einer der Fliehkraftkompensationskammern 8a, 8b oder der Druckräume 6a, 6b verbundenen Durchgangslöcher 15a, 15b, 15c, 15d der Fluidleithülse 14 mit weiteren Fluidkanälen 26a, 26b, 26c, 26d in dem gehäusefesten Lagerdom 17 / dem Hülsenkörper 45 wirkverbunden sind, wobei die Fluidleithülse 14 gleichzeitig verdrehbar auf dem Lagerdom 17 gelagert ist. Fluidleithülse 14 und Lagerdom 17 bilden gemeinsam die Drehdurchführung 16 aus, um ein Öl im Betrieb von dem stehenden Gehäuse 30 den rotierenden Druckräumen 6a, 6b und rotierenden Fliehkraftkompensationskammern 8a, 8b zuzuführen.
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In anderen Worten ausgedrückt, wird erfindungsgemäß die Begrenzung (Dichtfläche 9) des Druckraums 6b der zweiten Schaltkupplung 3 (K2) sowie die Begrenzung der Fliehölkompensation 8a der ersten Schaltkupplung 2 (K1) durch eine bereitgestellte zylindrische Fläche 9 am Betätigungskolben 5a der K1 übernommen. Dadurch können Teile, die speziell für diese Funktion bestimmt sind - und auch auf irgendeine Art zu verbinden sind - eingespart werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Betätigungsvorrichtung
- 2
- erste Schaltkupplung
- 3
- zweite Schaltkupplung
- 4a
- erste Teileinheit
- 4b
- zweite Teileinheit
- 5a
- erster Kolben
- 5b
- zweiter Kolben
- 6a
- erster Druckraum
- 6b
- zweiter Druckraum
- 7a
- erster Gehäusebereich
- 7b
- zweiter Gehäusebereich
- 8a
- erste Fliehkraftkompensationskammer
- 8b
- zweite Fliehkraftkompensationskammer
- 9
- Dichtfläche
- 10
- Wandbereich
- 11a
- erster Drucktopf
- 11 b
- zweiter Drucktopf
- 12a
- erste Druckfläche
- 12b
- zweite Druckfläche
- 13
- erster Träger der ersten Schaltkupplung
- 14
- Fluidleithülse
- 15a
- erstes Durchgangsloch
- 15b
- zweites Durchgangsloch
- 15c
- drittes Durchgangsloch
- 15d
- viertes Durchgangsloch
- 16
- Drehdurchführung
- 17
- Lagerdom
- 18a
- erstes Seitenblech
- 18b
- zweites Seitenblech
- 19
- Scheibenbereich
- 20
- Antriebssystem
- 21
- Elektromotor
- 22
- Getriebeeinrichtung
- 23
- Rotor
- 24a
- erster Eingang
- 24b
- zweiter Eingang
- 25a
- erste Dichtung
- 25b
- zweite Dichtung
- 26a
- erster Fluidkanal
- 26b
- zweiter Fluidkanal
- 26c
- dritter Fluidkanal
- 26d
- vierter Fluidkanal
- 27a
- erster Stützbereich
- 27b
- zweiter Stützbereich
- 27c
- dritter Stützbereich
- 27d
- vierter Stützbereich
- 28
- Fortsatz
- 29
- Wälzlager
- 30
- Gehäuse
- 31
- erster Kupplungsbestandteil der ersten Schaltkupplung
- 32
- zweiter Kupplungsbestandteil der ersten Schaltkupplung
- 33
- erster Kupplungsbestandteil der zweiten Schaltkupplung
- 34
- zweiter Kupplungsbestandteil der zweiten Schaltkupplung
- 35
- Drehachse
- 36
- zweiter Träger der ersten Schaltkupplung
- 37
- erster Träger der zweiten Schaltkupplung
- 38
- zweiter Träger der zweiten Schaltkupplung
- 39
- erstes Reibelement der ersten Schaltkupplung
- 40
- zweites Reibelement der ersten Schaltkupplung
- 41
- erstes Reibelement der zweiten Schaltkupplung
- 42
- zweites Reibelement der zweiten Schaltkupplung
- 43
- Hülsenbereich
- 44
- Innenseite
- 45
- Hülsenkörper
- 46
- Lagerbereich
- 47
- Durchgangsöffnung
