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Die vorliegende Erfindung betrifft ein hydraulisches Ausrücksystem zur Aktuierung einer Trennkupplung innerhalb eines hybridisierten Anstriebsstranges eines Kraftfahrzeugs, umfassend eine Zentralausrückeranordnung mit einem durch hydraulische Druckbeaufschlagung mittels einer Hydraulikflüssigkeit in Bezug auf einen Zylinder in axialer Richtung versetzbaren Kolben, wobei der Zylinder drehfest mit einer Getriebeeingangswelle eines im Antriebsstrang angeordneten Getriebes gekoppelt und koaxial zu dieser angeordnet ist, wobei der Kolben und der Zylinder einen hydraulischen Druckraum definieren, welcher über eine hydraulische Hochdruckleitung mit Hydraulikflüssigkeit beaufschlagbar ist, und zwischen dem Kolben und dem Zylinder wenigstens ein erstes Dichtungselement angeordnet ist, dass den Druckraum gegenüber dem axial beweglichen Kolben abdichtet, und der Kolben gegenüber dem Zylinder über wenigstens einen ersten Gleitring axial verschiebbar gelagert ist, wobei das Dichtungselement in hydraulischer Druckrichtung vor dem Gleitring angeordnet ist.
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Ein Antriebsstrang eines Hybridfahrzeuges umfasst eine Kombination aus einer Brennkraftmaschine und einem Elektromotor, und ermöglicht - beispielsweise in Ballungsgebieten - eine rein elektrische Betriebsweise bei gleichzeitiger ausreichender Reichweite und Verfügbarkeit gerade bei Überlandfahrten. Zudem besteht die Möglichkeit, in bestimmten Betriebssituationen gleichzeitig durch die Brennkraftmaschine und den Elektromotor anzutreiben. Der Elektromotor von Hybridfahrzeugen ersetzt dabei meist den früher üblichen Starter für die Brennkraftmaschine und die Lichtmaschine, um eine Gewichtszunahme des Hybridfahrzeuges gegenüber Fahrzeugen mit üblichen Antriebssträngen zu reduzieren.
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Wie aus der
EP 0 773 127 A1 ,
DE 100 18 926 A1 und
US 2007/0175726 A1 bekannt ist, kann zwischen Brennkraftmaschine und Elektromotor eine erste Kupplungsanordnung angeordnet sein, um die Brennkraftmaschine von dem Elektromotor und dem restlichen Antriebsstrang des Hybridfahrzeuges abzutrennen. Bei rein elektrischer Fahrt wird dann die erste Kupplungsanordnung geöffnet und die Brennkraftmaschine abgeschaltet, so dass das Abtriebsmoment des Hybridfahrzeuges alleine von dem Elektromotor aufgebracht wird.
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Vollhydraulische Kupplungssysteme von Kraftfahrzeugen können mit einem Zentralausrücker ausgestattet sein, welcher häufig auch als Concentric Slave Cylinder (CSC) bezeichnet wird. Zentralausrücker sind grundsätzlich für die Verwendung im Zusammenhang von in Hybridfahrzeugen zu findenden Trennkupplungen bekannt. Es ist ferner bekannt, das es im oben bezeichneten Zusammenhang hydraulische Ausrücksysteme gibt, die einen mitdrehenden Druckraum aufweisen.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, derartige hydraulische Ausrücksysteme möglichst kompakt und ausfallsicher zu gestalten.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein hydraulisches Ausrücksystem zur Aktuierung einer Trennkupplung innerhalb eines hybridisierten Anstriebsstranges eines Kraftfahrzeugs, umfassend eine Zentralausrückeranordnung mit einem durch hydraulische Druckbeaufschlagung mittels einer Hydraulikflüssigkeit in Bezug auf einen Zylinder in axialer Richtung versetzbaren Kolben, wobei der Zylinder drehfest mit einer Getriebeeingangswelle eines im Antriebsstrang angeordneten Getriebes gekoppelt und koaxial zu dieser angeordnet ist, wobei der Kolben und der Zylinder einen hydraulischen Druckraum definieren, welcher über eine hydraulische Hochdruckleitung mit Hydraulikflüssigkeit beaufschlagbar ist, und zwischen dem Kolben und dem Zylinder wenigstens ein erstes Dichtungselement angeordnet ist, dass den Druckraum gegenüber dem axial beweglichen Kolben abdichtet, und der Kolben gegenüber dem Zylinder über wenigstens einen ersten Gleitring axial verschiebbar gelagert ist, wobei das Dichtungselement in hydraulischer Druckrichtung vor dem Gleitring angeordnet ist.
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Hierdurch wird ein besonders kompaktes, montagefreundliches sowie gut dichtendes hydraulisches Ausrücksystem zur Verfügung gestellt. Zur Zentrierung des Kolbens wird ein Gleitring eingesetzt, welcher das Dichtungselement vor Schmutz und abrasiven Partikeln schützen. Der Gleitring wird daher zwischen dem Dichtungselement und dem Trockenraum positioniert. In hydraulischer Druckrichtung liegt das Dichtungselement also vor dem Gleitring.
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Als Kraftfahrzeuge im Sinne dieser Anmeldung gelten Landfahrzeuge, die durch Maschinenkraft bewegt werden, ohne an Bahngleise gebunden zu sein. Ein Kraftfahrzeug kann beispielsweise ausgewählt sein aus der Gruppe der Personenkraftwagen (PKW), Lastkraftwagen (LKW), Kleinkrafträder, Leichtkraftfahrzeuge, Krafträder, Kraftomnibusse (KOM) oder Zugmaschinen.
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Ein Hybridelektrokraftfahrzeug, auch als Hybrid Electric Vehicle (HEV) bezeichnet, ist ein Elektrofahrzeug, das von mindestens einem Elektromotor sowie einem weiteren Energiewandler angetrieben wird und Energie sowohl aus seinem elektrischen Speicher (Akku) als auch einem zusätzlich mitgeführten Kraftstoff bezieht.
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Ein Hybridelektrofahrzeug kann insbesondere ein Hybridmodul aufweisen. In einem Hybridmodul können Bau- und Funktionselemente eines hybridisierten Antriebsstrangs räumlich und/oder baulich zusammengefasst und vorkonfiguriert sein, so dass ein Hybridmodul in einer besonders einfachen Weise in einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs integrierbar ist. Insbesondere können ein Elektromotor und ein Kupplungssystem, insbesondere mit einer Trennkupplung zum Einkuppeln des Elektromotors in und/oder Auskuppeln des Elektromotors aus dem Antriebsstrang, in einem Hybridmodul vorhanden sein.
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Ein Hybridmodul kann je nach Eingriffspunkt des Elektromotors in den Antriebsstrang in die folgenden Kategorien P0-P4 eingeteilt werden:
- PO: der Elektromotor ist vor der Brennkraftmaschine angeordnet und beispielsweise über einen Riemen mit der Brennkraftmaschine gekoppelt. Bei dieser Anordnung des Elektromotors wird dieser auch gelegentlich als Riemenstartergenerator (RSG) bezeichnet,
- P1: der Elektromotor ist direkt hinter der Brennkraftmaschine angeordnet. Die Anordnung des Elektromotors kann beispielsweise kurbelwellenfest vor der Anfahrkupplung erfolgen,
- P2: der Elektromotor ist zwischen einer häufig als KO bezeichneten Trennkupplung und der Anfahrkupplung aber vor dem Fahrzeuggetriebe im Antriebsstrang angeordnet,
- P3: der Elektromotor ist im Fahrzeuggetriebe und/oder der Getriebeausgangswelle angeordnet,
- P4: der Elektromotor ist an einer bestehenden oder separaten Fahrzeugachse angeordnet und
- P5: der Elektromotor ist am oder im Fahrzeugrad angeordnet, beispielsweise als Radnabenmotor.
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Das erfindungsgemäße hydraulische Ausrücksystem ist insbesondere zur Verwendung im Zusammenhang mit einer Trennkupplung eines Hybridmoduls, insbesondere eines P0-P4 Hybridmoduls vorgesehen.
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Ein hydraulisches Ausrücksystem verfügt in der Regel über einen Geberzylinder, der den am Geberzylinder erzeugten Druck über eine hydraulische Hochdruckleitung an den Nehmerzylinder, hier die Zentralausrückeranordnung, überträgt. Gelegentlich wird der hydraulische Druck auch mittels eines sogg. Powerpacks bereitgestellt, welches aus einer Hydraulikpumpe und einem von der Hydraulikpumpe beaufschlagbaren hydraulischen Druckspeicher besteht. Hierbei kann dann eine Druckkammer des Nehmerzylinders beispielsweise auch von einem Geberzylinder, der mittels eines Elektromotors von einem Steuergerät gesteuert wird, oder von einer Hydraulikpumpe, gegebenenfalls unter Mitwirkung eines Druckspeichers, hydraulisch druckbeaufschlagt sein. In vorteilhafter Weise kann ein sogenanntes Powerpack eingesetzt werden, das über eine insbesondere zentrale Hydraulikpumpe und entsprechenden Ventilen mehrere Druckkreisläufe schaltet.
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Der Kolben hat die Funktion eine hydraulische Druckbeaufschlagung in eine lineare Verschiebung des Kolbens umzuwandeln, wobei diese bewirkt, dass das Kupplungssystem von einem eingekuppelten Betriebszustand in einen ausgekuppelten Betriebszustand überführbar ist.
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Das Dichtungselement dichter den linearbeweglich geführten Kolben gegenüber dem den Kolben aufnehmenden Zylinder ab. Das Dichtungselement kann insbesondere als Dichtring ausgebildet sein. Das Dichtungselement kann insbesondere formschlüssig mit dem Kolben oder dem Zylinder verbunden sein.
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Besonders bevorzugt ist es, dass das Dichtungselement aus einem elastischen, insbesondere bevorzugt gummielastischen Material geformt ist. Das elastische Material kann bevorzugt ganz oder teilweise aus einem Elastomer bestehen, wobei wiederum bevorzugt die Elastomere ausgewählt sind aus der Gruppe der Vulkanisate von Naturkautschuk und Silikonkautschuk.
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Die Hydraulikflüssigkeit hat in einem hydraulischen Ausrücksystem eines Kraftfahrzeugs die Funktion, Energie in Form von Druck möglichst verlustfrei beispielsweise innerhalb eines Kupplungssystems eines Fahrzeugs zu übertragen. Neben dieser Hauptaufgabe kann die Hydraulikflüssigkeit insbesondere auch die Schmierung und den Korrosionsschutz für die beweglichen Teile und die Metalloberflächen des hydraulischen Ausrücksystems bereitstellen. Außerdem kann sie insbesondere auch Verunreinigungen (beispielsweise durch Abrieb), Wasser und Luft sowie Verlustwärme abführen.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Zylinder wenigsten einen ersten axial verlaufenden ringförmigen Zentrierungsabschnitt aufweist, an dem das Dichtungselement und/oder der Gleitring fixiert ist/sind und der in radialer Richtung von außen von einem ersten ringförmigen Zentrierungsabschnitt des Kolbens umgriffen wird.
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Es kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass die Hochdruckleitung zumindest abschnittsweise durch die als Hohlwelle ausgebildete Getriebeeingangswelle gebildet ist.
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Des Weiteren kann es gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass die Getriebeeingangswelle radiale Bohrungen aufweist, die die Hohlwelle mit dem Druckraum hydraulisch verbinden.
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Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass der Zylinder wenigsten einen zweiten axial verlaufenden ringförmigen Zentrierungsabschnitt aufweist, an dem ein zweites Dichtungselement und/oder ein zweiter Gleitring fixiert ist/sind und der in radialer Richtung von außen von einem zweiten ringförmigen Zentrierungsabschnitt des Kolbens umgriffen wird.
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Des Weiteren kann die Erfindung auch dahingehend weiterentwickelt sein, dass der Zylinder mittels einer Zentralschraube mit der Getriebeeingangswelle drehfest verbunden ist.
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In einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass Kolben ringförmig ausgeformt ist und eine Dichtkappe zum Verschluss seiner kreisringförmigen Öffnung aufweist.
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Auch kann es vorteilhaft sein, die Erfindung dahingehend weiterzuentwickeln, dass ein Dichtungselement und ein Gleitring radial versetzt zueinander an einem Zentrierungsabschnitt des Zylinders angeordnet sind.
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Gemäß einer weiteren zu bevorzugenden Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes kann vorgesehen sein, dass das Dichtungselement formschlüssig mit dem Zylinder ausgebildet ist, insbesondere durch Vulkanisierung.
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Schließlich kann die Erfindung auch in vorteilhafter Weise dahingehend ausgeführt sein, dass der Gleitring aus Teflon gebildet ist oder einer Teflon-Beschichtung aufweist.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden.
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Es zeigen:
- 1 eine erste Ausführungsform eines hydraulischen Ausrücksystems in einer schematischen Schnittansicht,
- 2 eine zweite Ausführungsform eines hydraulischen Ausrücksystems in einer schematischen Schnittansicht,
- 3 eine dritte Ausführungsform eines hydraulischen Ausrücksystems in einer schematischen Schnittansicht, und
- 4 ein Kraftfahrzeug mit einem hydraulischen Ausrücksystem.
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Die 1 zeigt eine erste Ausführung eines hydraulisches Ausrücksystems 1 zur Aktuierung einer Trennkupplung 2 innerhalb eines hybridisierten Anstriebsstranges 3 eines Kraftfahrzeugs 4, wie es beispielhaft in der 4 gezeigt ist.
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Das hydraulische Ausrücksystem 1 umfasst eine Zentralausrückeranordnung 5 mit einem durch hydraulische Druckbeaufschlagung mittels einer Hydraulikflüssigkeit 6 in Bezug auf einen Zylinder 7 in axialer Richtung versetzbaren Kolben 8. Der Zylinder 9 ist drehfest mit einer Getriebeeingangswelle 10 eines im Antriebsstrang 3 angeordneten Getriebes 11 gekoppelt und koaxial zu dieser angeordnet ist. Der Zylinder 9 übernimmt die Drehmomentübertragung von der nicht weiter dargestellten Kupplung zur Getriebeeingangswelle 10, beispielsweise über eine Verzahnung. Der Zylinder 9 ist axial über einen Sicherungsring 25 auf der Getriebeeingangswelle 10 fixiert und dreht im geschlossenen Zustand der Kupplung mit dieser.
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Der Kolben 8 und der Zylinder 9 definieren einen hydraulischen Druckraum 12, welcher über eine hydraulische Hochdruckleitung 13 mit Hydraulikflüssigkeit 6 beaufschlagbar ist. Die Hochdruckleitung 13 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel der 1 abschnittsweise durch die als Hohlwelle ausgebildete Getriebeeingangswelle 10 gebildet.
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Zwischen dem Kolben 8 und dem Zylinder 9 ist ein erstes Dichtungselement 14 angeordnet, dass den Druckraum 12 gegenüber dem axial beweglichen Kolben 8 abdichtet. Der Kolben 8 ist gegenüber dem Zylinder 9 über einen ersten Gleitring 15 axial verschiebbar gelagert, wobei das Dichtungselement 14 in hydraulischer Druckrichtung vor dem Gleitring 15 angeordnet ist.
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Zur Zentrierung des Kolbens 8 am Zylinder 9 weist der Zylinder 9 einen ersten axial verlaufenden ringförmigen Zentrierungsabschnitt 16 auf, an dem das Dichtungselement 14 und der Gleitring 15 fixiert sind und der in radialer Richtung von außen von einem ersten ringförmigen Zentrierungsabschnitt 17 des Kolbens 8 umgriffen wird.
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2 zeigt eine alternative Ausführungsform des hydraulischen Ausrücksystems 1. Es wird zur Vermeidung von Wiederholungen nachfolgend nur auf die technischen Aspekte eingegangen, die die weiteren Ausführungsformen von der in der 1 bereits beschriebenen unterscheiden.
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Wie in der 2 dargestellt, weist die Getriebeeingangswelle 10 radiale Bohrungen 18 auf, die die Hohlwelle mit dem Druckraum 12 hydraulisch verbinden. Korrespondierend hierzu weist auch der Zylinder 9 eine entsprechende Bohrung 26 auf. Die beiden Bohrungen 18,26 und die Hohlwelle bilden so einen Abschnitt der hydraulischen Hochdruckleitung 13.
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Die 2 zeigt des Weiteren, dass der Zylinder 9 einen zweiten axial verlaufenden ringförmigen Zentrierungsabschnitt 19 aufweist, an dem ein zweites Dichtungselement 20 und ein zweiter Gleitring 21 fixiert sind und der in radialer Richtung von außen von einem zweiten ringförmigen Zentrierungsabschnitt 22 des Kolbens 8 umgriffen wird.
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Die radialen Bohrungen 18,26 können zur Abdichtung mit nicht näher bezeichneten Dichtungsringen versehen sein. Der Kolben 8 ist ringförmig ausgebildet. Dies ermöglicht im Servicefall eine Demontage, ohne den Kolben 8 abzunehmen.
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In der 3 ist eine weitere Ausführung eines erfindungsgemäßen hydraulischen Ausrücksystems 1 gezeigt, bei dem der Zylinder 9 mittels einer Zentralschraube 22 mit der Getriebeeingangswelle 10 drehfest verbunden ist. Der Kolben 8 ist hier ringförmig ausgeformt und der Kolben weist eine Dichtkappe 23 zum Verschluss seiner kreisringförmigen Öffnung auf. Das Dichtungselement 14 und der Gleitring 15 sind radial versetzt zueinander an einem Zentrierungsabschnitt 16 des Zylinders 9 angeordnet. Hierdurch baut der die Zentralausrückeranordnung 5 axial sehr kurz. Die Ölzufuhr erfolgt hier über die hohle Getriebeeingangswelle 10 und durch Ölbohrungen in der Deckscheibe.
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Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Patentansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Patentansprüche und die vorstehende Beschreibung ‚erste‘ und ‚zweite‘ Merkmal definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Merkmale, ohne eine Rangfolge festzulegen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Ausrücksystem
- 2
- Trennkupplung
- 3
- Anstriebsstranges
- 4
- Kraftfahrzeugs
- 5
- Zentralausrückeranordnung
- 6
- Hydraulikflüssigkeit
- 8
- Kolben
- 9
- Zylinder
- 10
- Getriebeeingangswelle
- 11
- Getriebes
- 12
- Druckraum
- 13
- Hochdruckleitung
- 14
- Dichtungselement
- 15
- Gleitring
- 16
- Zentrierungsabschnitt
- 17
- Zentrierungsabschnitt
- 18
- Bohrungen
- 19
- Zentrierungsabschnitt
- 20
- Dichtungselement
- 21
- Gleitring
- 22
- Zentralschraube
- 23
- Dichtkappe
- 24
- Zentrierungsabschnitt
- 25
- Sicherungsring
- 26
- Bohrungen
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 0773127 A1 [0003]
- DE 10018926 A1 [0003]
- US 2007/0175726 A1 [0003]
