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Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Kraftfahrzeugübertragungen. Sie bezieht sich insbesondere auf eine Drehmomentübertragungsvorrichtung, die zur Anordnung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs zwischen einem Verbrennungsmotor und einem Getriebe vorgesehen ist.
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Die Erfindung betrifft genauer gesagt eine Drehmomentübertragungsvorrichtung für ein Hybridkraftfahrzeug, bei dem eine rotierende elektrische Maschine im Antriebsstrang angeordnet ist. Die Erfindung betrifft auch ein Hybridübertragungsmodul, das die Drehmomentübertragungsvorrichtung und eine rotierende elektrische Maschine umfasst.
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Aus dem Stand der Technik sind Hybridkraftfahrzeuge bekannt, die eine zwischen dem Getriebe und dem Verbrennungsmotor angeordnete Drehmomentübertragungseinrichtung und eine rotierende elektrische Maschine sowie eine motorseitige Trennkupplung umfassen, mit der die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors mit dem Rotor der rotierenden elektrischen Maschine drehbar gekoppelt sein kann. So ist es möglich, den Verbrennungsmotor bei jedem Anhalten des Fahrzeugs abzuschalten und mit der rotierenden elektrischen Maschine erneut zu starten. Die rotierende elektrische Maschine kann auch eine elektrische Bremse bilden oder dem Verbrennungsmotor zusätzliche Energie zuführen, um ihn zu unterstützen oder zu verhindern, dass er abstirbt. Die rotierende elektrische Maschine kann auch den Antrieb des Fahrzeugs gewährleisten. Wenn der Motor läuft, übernimmt die rotierende elektrische Maschine die Funktion einer Wechselstromlichtmaschine. Eine derartige Übertragungsvorrichtung kann auch die rotierende elektrische Maschine über eine Doppelkupplung mit dem Getriebe verbinden.
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Eine derartige rotierende elektrische Maschine kann mit der Drehmomentübertragungsvorrichtung in Reihe geschaltet sein, d. h. die Drehachse des Rotors der rotierenden elektrischen Maschine fällt mit der Drehachse der Drehmomentübertragungsvorrichtung zusammen. Alternativ kann die rotierende elektrische Maschine gegenüber der Drehmomentübertragungsvorrichtung versetzt sein, d. h. die Drehachse des Rotors der rotierenden elektrischen Maschine ist zur Drehachse der Drehmomentübertragungsvorrichtung versetzt.
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Ein Verbrennungsmotor umfasst aufgrund der aufeinanderfolgenden Explosionen in den Zylindern des Verbrennungsmotors azyklische Bewegungen, wobei die Häufigkeit der azyklischen Bewegungen insbesondere in Abhängigkeit von der Zylinderanzahl und der Drehzahl des Verbrennungsmotors variiert. Um die durch die azyklischen Bewegungen des Verbrennungsmotors verursachten Vibrationen zu filtern, ist bekannt, in die Drehmomentübertragungsvorrichtungen Torsionsschwingungsdämpfer mit elastischen Elementen zu integrieren. Ohne derartige Dämpfer würden Vibrationen, die in das Getriebe gelangen, im Betrieb zu besonders unerwünschten Stößen, Geräuschen oder Lärm führen. Derartige Dämpfer sind herkömmlicherweise zwischen dem Verbrennungsmotor und der rotierenden elektrischen Maschine angeordnet und bilden zusammen mit der Kupplung die Drehmomentübertragungsvorrichtung. Eine derartige Vorrichtung ist z. B. im Dokument
FR3015380 offenbart. Der Aufbau von Drehmomentübertragungsvorrichtungen wird immer kompakter, und eine Unterbringung aller Komponenten ist manchmal schwierig. So ist es aufgrund des Vorhandenseins der rotierenden elektrischen Maschine notwendig, die Trennkupplung und das zugehörige Betätigungsorgan auf der Seite des Verbrennungsmotors anzuordnen, was eine Reihe von Problemen aufwirft, insbesondere bei der Versorgung der Trennkupplung mit Fluid zur Betätigung und zum Schmieren und/oder Kühlen.
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Bei den aktuellen Entwicklungen von Hybridfahrzeugen ist es notwendig, die rotierende elektrische Maschine an der Drehmomentübertragungsvorrichtung einzusetzen, ohne dabei jedoch die axiale und radiale Kompaktheit zu beeinträchtigen. Da es sich um eine Nasskupplung handelt, musste eine Drehmomentübertragungsvorrichtung entwickelt werden, mit der die Kupplung mit Fluid versorgt werden kann, ohne den Platzbedarf der Drehmomentübertragungsvorrichtung zu verändern. Dieses Streben nach axialer und radialer Kompaktheit bildet die Grundlage der Erfindung.
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Aus dem Stand der Technik, z. B.
FR3090773 , sind Vorrichtungen bekannt, bei denen die Zufuhr von Fluid, das zur Betätigung und/oder zum Kühlen der Trennkupplung vorgesehen ist, auf der Seite des Verbrennungsmotors über das Schutzgehäuse erfolgt, was die Herstellung des Schutzgehäuses komplexer macht. Darüber hinaus ist bei diesem Vorrichtungstyp in der Regel die Anwendung einer externen Versorgung des Getriebes, wie einer Pumpe oder eines Stellglieds, erforderlich, um das Fluid zum Betätigungssystem leiten zu können.
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Das Ziel der Erfindung ist es, die bestehende Konstruktion zu verbessern und dabei von einer Drehmomentübertragungsvorrichtung zu profitieren, mit der die Anforderungen hinsichtlich der axialen und radialen Kompaktheit vereint werden können und gleichzeitig eine gute Versorgung der Trennkupplung mit Fluid gewährleistet werden kann.
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Die Erfindung erreicht dies gemäß einem ihrer Aspekte mit einer Drehmomentübertragungsvorrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit:
- - einer Trennkupplung, die mit einem Drehmomenteingangselement der Übertragungsvorrichtung verbunden ist, wobei sich das Drehmomenteingangselement um eine Achse dreht und mit einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors drehbar gekoppelt sein kann, wobei die Trennkupplung mit einem ersten Fluid betätigt und mit einem zweiten Fluid gekühlt und/oder geschmiert wird,
- - einer ersten Ausgangskupplung mit einem ersten Drehmomentausgangselement, das drehbar mit einer ersten Getriebeeingangswelle gekoppelt ist,
- - einer zweiten Ausgangskupplung mit einem zweiten Drehmomentausgangselement, das drehbar mit einer Getriebeeingangswelle gekoppelt ist,
- - einer Ölzuführnabe mit einem zylindrischen Abschnitt, einem Flansch, der sich ausgehend von dem zylindrischen Abschnitt radial erstreckt, und einem Antriebsdeckel mit einem elektrischen Anschlussbereich, der mit einer rotierenden elektrischen Maschine verbunden ist, so dass die Drehachse der Maschine zur Drehachse der Drehmomentübertragungsvorrichtung versetzt ist, wobei der Deckel von einem ersten und einem zweiten Rollorgan gestützt wird, die in Bezug auf die drei Kupplungen auf der Seite des Verbrennungsmotors bzw. auf der Seite des Getriebes angeordnet sind,
wobei das erste Fluid über die erste Getriebeeingangswelle in Richtung der Trennkupplung geleitet wird und das zweite Fluid über die erste und/oder zweite Getriebeeingangswelle und die Ölzuführnabe in Richtung der Trennkupplung geleitet wird.
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Aufgrund dieses Aufbaus wird der Versorgungskreislauf für das Fluid zur Betätigung und zum Schmieren und/oder Kühlen der Trennkupplung getriebeseitig auf andere Teile als das Gehäuse verlagert, wodurch die Herstellung des Trenngehäuses vereinfacht wird und die Verwendung einer Versorgung außerhalb des Getriebes nicht erforderlich ist.
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Außerdem ist es mit dieser Ausgestaltung möglich, das Schmier- und/oder Kühlfluid durch die Mitte der Übertragungsvorrichtung in Richtung der Trennkupplung zu leiten. Es ist dann also möglich, die Zentrifugalkraft für die Verteilung dieses Fluid an alle Lagerorgane, die radial über dem Drehmomenteingangselement liegen, zu nutzen.
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In der Beschreibung und in den Ansprüchen werden die Begriffe „vorne“ V oder „hinten“ H entsprechend der Richtung in Bezug auf eine axiale Ausrichtung verwendet, die durch die Hauptdrehachse X des Kraftfahrzeuggetriebes bestimmt wird, wobei „vorne“ den Teil auf der linken Seite der Figuren auf der Motorseite bezeichnet und „hinten“ den Teil auf der rechten Seite der Figuren auf der Getriebeseite bezeichnet, und die Begriffe „außen“ und „innen“ sowie die Ausrichtungen „axial“ und „radial“ zur Bezeichnung der Elemente der gesamten Drehmomentübertragung entsprechend den in der Beschreibung angegebenen Definitionen bezeichnet. In der Regel ist die „radiale“ Ausrichtung orthogonal zur axialen Orientierung gerichtet. Die axiale Ausrichtung bezieht sich, je nach Kontext, auf die Drehachse der gesamten Drehmomentübertragung. Die „umfangsmäßige“ Ausrichtung ist orthogonal zur axialen Richtung und orthogonal zur radialen Richtung gerichtet. Die Begriffe „außen“ und „innen“ werden dazu verwendet, die relative Position eines Elements zu einem anderen in Bezug auf die Bezugsachse zu definieren. Im Gegensatz zu einem äußeren Element, das sich radial am Umfang befindet, wird daher ein Element nahe der Achse als inneres Element bezeichnet.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird das zweite Fluid auch als Ausgleichsfluid in den Ausgleichskammern der Kupplungen verwendet.
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Vorteilhafterweise wird das erste Fluid über eine axial ausgerichtete Bohrung der ersten Eingangswelle in Richtung der Trennkupplung geleitet. Vorzugsweise mündet die axial ausgerichtete Bohrung radial in Richtung des Drehmomenteingangselements.
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Vorteilhafterweise liegt eine radial ausgerichtete Bohrung im Drehmomenteingangselement im Wesentlichen dem Ausgang der axial ausgerichteten Bohrung der ersten Eingangswelle gegenüber und mündet in eine Druckkammer der Trennkupplung. Da aufgrund des Drehzahlunterschieds zwischen den beiden Wellen die Ausrichtung der beiden Bohrungen nicht beibehalten werden kann, ist vorzugsweise radial zwischen den beiden Bohrungen eine ringförmige Kammer zur Aufnahme des Fluids und zur Kanalisierung des Fluids zu seinem radialen Auslass ausgebildet.
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Gemäß einer Ausführungsform wird das zweite Fluid über eine axial ausgerichtete Bohrung der ersten Eingangswelle in Richtung der Trennkupplung geleitet. In diesem Fall werden das erste und das zweite Fluid über Bohrungen in der ersten Eingangswelle in Richtung der Trennkupplung geleitet. Die Bohrungen für das erste und das zweite Fluid sind in Umfangsrichtung versetzt und ihre radialen Auslässe axial versetzt. Vorzugsweise mündet die axial ausgerichtete Bohrung für das zweite radial in Richtung des Drehmomenteingangselements.
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Vorteilhafterweise und im Wesentlichen identisch mit dem ersten Fluid liegt eine radial ausgerichtete Bohrung im Drehmomenteingangselement im Wesentlichen dem Ausgang der axial ausgerichteten Bohrung der ersten Eingangswelle für das zweite Fluid gegenüber und mündet in eine Ausgleichskammer der Trennkupplung.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird das zweite Fluid über einen axialen Durchgang, der durch die erste und zweite Eingangswelle gebildet ist, in Richtung der Trennkupplung geleitet.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung soll mit „axialer Durchgang“ ein Fluidströmungsdurchgang bezeichnet werden, der durch eine Anordnung von mindestens zwei Teilen gebildet wird. Dieser Durchgang unterscheidet sich somit von einer Bohrung.
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Wenn das zweite Fluid über einen axialen Durchgang, der durch die erste und zweite Eingangswelle gebildet ist, in Richtung der Trennkupplung geleitet wird, wird der axiale Durchgang vorzugsweise durch die Außenwand der ersten Welle und die Innenwand der zweiten Welle gebildet.
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Vorzugsweise wird das zweite Fluid ausgehend von dem axialen Durchgang über Öffnungen, die am ersten Drehmomentausgangselement angeordnet sind, in Richtung der Trennkupplung geleitet. In diesem Fall können die Öffnungen entweder Durchgangsöffnungen entsprechen, die am radial inneren Teil des ersten Drehmomentausgangselements angeordnet sind, oder einer besonderen Rillenanordnung, die das Fluid durchlassen kann. Das Drehmomenteingangselement weist vorteilhafterweise eine Bohrung zum Leiten des zweiten Fluids in Richtung der Trennkupplung auf.
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Vorzugsweise ist zwischen einem radial inneren Ende des zweiten Drehmomentausgangselements und der zweiten Getriebeeingangswelle, insbesondere deren Außenwand, eine Dichtung angeordnet.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird das zweite Fluid über einen axialen Durchgang, der durch den zylindrischen Abschnitt der Ölzuführnabe und die zweite Eingangswelle gebildet ist, vorzugsweise zwischen der Innenwand der Nabe und der Außenwand der zweiten Welle, in Richtung der Trennkupplung geleitet. Vorteilhafterweise ist es mit diesem axialen Durchgang auch möglich, das zweite Fluid in Richtung der beiden Ausgangskupplungen zu leiten. Auf diese Weise können die Schmier-, Kühl- und Ausgleichsfunktionen der drei Kupplungen gemeinsam oder zumindest teilweise über einen axialen Durchgang erfolgen. Dadurch kann die Durchführung dieser Funktionen vereinfacht werden.
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Vorzugsweise wird das zweite Fluid ausgehend von dem axialen Durchgang über Öffnungen, die am ersten und/oder zweiten Drehmomentausgangselement angeordnet sind, in Richtung der Trennkupplung geleitet. In diesem Fall können die Öffnungen entweder Durchgangsöffnungen entsprechen, die an den radial inneren Teilen des ersten und zweiten Drehmomentausgangselements angeordnet sind, oder einer besonderen Rillenanordnung des zweiten Drehmomentausganselements, die das Fluid durchlassen kann.
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Vorzugsweise ist eine Dichtung radial zwischen der ersten und der zweiten Eingangswelle angeordnet, insbesondere zwischen der Außenwand der ersten Welle und der Innenwand der zweiten Welle.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird das zweite Fluid über eine axial ausgerichtete Bohrung der Ölzuführnabe in Richtung der Trennkupplung geleitet. Vorteilhafterweise kann über diese axiale Bohrung auch das zweite Fluid in Richtung der beiden Ausgangskupplungen geleitet werden. Auf diese Weise können die Schmier-, Kühl- und Ausgleichsfunktionen der drei Kupplungen gemeinsam oder zumindest teilweise über die axiale Bohrung erfolgen. Dadurch kann die Ausführung dieser Funktionen vereinfacht werden.
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Wenn eine gemeinsame Nutzung der Schmier-, Kühl- und Ausgleichsfunktionen der drei Kupplungen vorliegt, hat die Vorrichtung vorteilhafterweise ein Strömungsdifferential, das hinsichtlich der Strömungsbahn zwischen der Trennkupplung und den Ausgangskupplungen liegt. Dieses Differenzial ermöglicht somit eine Konzentration des Fluids insbesondere in Richtung der Ausgangskupplungen. Dieses Strömungsdifferential wird üblicherweise durch eine lokale Querschnittsverringerung und/oder durch eine Folge von Formen erreicht, die den Fluiddurchgang nach der Verteilung des Fluids auf die Ausgangskupplungen begrenzen.
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Vorteilhafterweise ist die Drehmomentübertragungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung mit einem 48V- oder Hochspannungs-Elektromotor verbunden.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Hybridmodul mit einer wie vorstehend beschriebenen Drehmomentübertragungsvorrichtung und einer rotierenden elektrischen Maschine, so dass die Drehachse der Maschine zur Drehachse der Drehmomentübertragungsvorrichtung versetzt ist. Die elektrische Maschine wird dann als „offline“ bezeichnet.
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Durch diese Anordnung ist es insbesondere möglich, dass die elektrische Maschine nicht radial jenseits der Kupplungen angeordnet werden muss, was sich negativ auf die radiale Kompaktheit auswirken würde.
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Diese Anordnung ermöglicht eine Positionierung der elektrischen Maschine entsprechend dem verfügbaren Platz im Antriebsstrang des Fahrzeugs. Durch diese Anordnung ist es insbesondere möglich, die elektrische Maschine nicht axial im Anschluss an die Kupplungen anordnen zu müssen, was sich negativ auf die axiale Kompaktheit auswirken würde. Durch diese Anordnung ist es insbesondere möglich, die elektrische Maschine nicht radial jenseits der Kupplungen anordnen zu müssen, was sich negativ auf die radiale Kompaktheit auswirken würde.
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Erfindungsgemäß können die Kupplungen, d. h. die Trennkupplung, die erste Kupplung und die zweite Kupplung, als Mehrscheibenkupplungen ausgeführt sein. Im Rahmen der Erfindung ist eine Mehrscheibenbaugruppe eine Baugruppe mit mindestens einer Reibscheibe, die drehfest mit dem Eingangs- oder Ausgangsscheibenträger verbunden ist, und mit mindestens zwei Platten, die auf der einen bzw. der anderen Seite jeder Reibscheibe angeordnet und drehbar mit dem anderen des Eingangs- und Ausgangsscheibenträgers verbunden sind, und mit Reibbelägen, die zwischen den Platten und einer Reibscheibe angeordnet sind, wobei die Kupplungen eine ausgerückte Stellung und eine eingerückte Stellung beschreiben, in der die Platten und die Reibscheibe die Reibbeläge so einklemmen, dass ein Drehmoment zwischen einem Eingangsscheibenträger und einem Ausgangsscheibenträger übertragen wird.
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Schließlich ist der Gegenstand der Erfindung auch ein Kraftfahrzeug mit einem Hybridmodul gemäß der vorliegenden Erfindung.
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Beim Lesen der nachfolgenden Beschreibung, die als nicht einschränkendes Beispiel mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen gegeben ist, wird die Erfindung besser verstanden und werden weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung offensichtlicher. In den Zeichnungen zeigen:
- [1] eine axiale Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Drehmomentübertragungsvorrichtung.
- [2] eine axiale Teilschnittansicht einer Drehmomentübertragungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform.
- [3] eine axiale Teilschnittansicht einer Drehmomentübertragungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform.
- [4] eine axiale Teilschnittansicht einer Drehmomentübertragungsvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform.
- [5] eine axiale Teilschnittansicht einer Drehmomentübertragungsvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform.
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Identische, ähnliche oder analoge Elemente behalten von Figur zu Figur dasselbe Bezugszeichen.
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In Verbindung mit 1 ist eine Drehmomentübertragungsvorrichtung 1 zu sehen, die Folgendes aufweist:
- - ein Drehmomenteingangselement 2, das sich um eine Achse X dreht und mit einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors (nicht gezeigt, aber an der Vorderseite der Drehmomentübertragungsvorrichtung 1 angeordnet) drehbar gekoppelt sein kann,
- - ein erstes Drehmomentausgangselement 6, das mit einer ersten Getriebeeingangswelle 3 drehbar gekoppelt sein kann,
- - ein zweites Drehmomentausgangselement 7, das mit einer zweiten Getriebeeingangswelle 4 drehbar gekoppelt sein kann, und
- - eine Ölzuführnabe 50.
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In dem betrachteten Beispiel ist das erste Ausgangselement 6 in Richtung der Drehmomentübertragung parallel zum zweiten Ausgangselement 7 angeordnet. Jedes dieser Elemente dreht sich um eine Drehachse X der Vorrichtung. Vorzugsweise verlaufen die erste und die zweite Welle 3, 4 koaxial.
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Das erste und das zweite Ausgangselement 6, 7 weisen Ausgangsschnittstellen auf, deren radial innerer Umfang gerippt ist und die mit der ersten bzw. einer zweiten Getriebewelle 3, 4 zusammenzuwirken können.
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Das Drehmomenteingangselement 2, das insgesamt eine „L“-Form hat, weist einen ringförmigen, radial ausgerichteten Abschnitt auf, der von einer Eingangsabdeckung gebildet ist, und einen axial ausgerichteten Abschnitt, der durch eine Nabe gebildet ist. Die Eingangsabdeckung und die Eingangsnabe sind fest miteinander verbunden, vorzugsweise durch Schweißen, z. B. Laserdurchstrahlschweißen, aneinander befestigt. Die Nabe ist in Bezug auf die Eingangsabdeckung radial innen angeordnet. Die Eingangsnabe ist beispielsweise über Rillen drehbar mit dem Ausgang einer Dämpfungsvorrichtung (wie einem Zweimassendämpfungsschwungrad usw.) verbunden, deren Eingang insbesondere über ein Motorschwungrad mit der Antriebswelle verbunden ist, die von einer Kurbelwelle gebildet ist, die von einem Motor in Drehung versetzt wird, mit dem das Kraftfahrzeug ausgestattet ist.
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Die Ölzuführnabe 50 ist wahlweise über eine Trennkupplung 10 mit dem Drehmomenteingangselement 2, über eine erste Ausgangskupplung E1 mit dem ersten Drehmomentausgangselement 6 und über eine zweite Ausgangskupplung E2 mit dem zweiten Drehmomentausgangselement 7 verbunden.
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In Verbindung mit 1 werden nun die Trennkupplung 10, die erste Ausgangskupplung E1 und die zweite Ausgangskupplung E2 beschrieben.
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Die Trennkupplung 10 weist Folgendes auf:
- - einen Eingangsscheibenträger, der drehfest mit dem ersten Drehmomenteingangselement 2 verbunden ist,
- - einen Ausgangsscheibenträger, der drehfest mit der Ölzuführnabe 50 verbunden ist, und
- - eine Mehrscheibenbaugruppe mit mehreren Reibscheiben, hier zwei Reibscheiben, die drehfest mit dem Eingangsscheibenträger verbunden sind, mehreren Platten, die auf der einen bzw. auf der anderen Seite jeder Reibscheibe angeordnet und drehfest mit dem Ausgangsscheibenträger verbunden sind, und Reibbelägen, die zwischen den Platten und einer Reibscheibe angeordnet und auf jeder Seite der Reibscheiben befestigt sind, wobei die Kupplung 10 eine ausgerückte Position und eine eingerückte Position beschreibt, in der die Platten und die Reibscheibe die Reibbeläge so einklemmen, dass ein Drehmoment zwischen dem Eingangs- und dem Ausgangsscheibenträger übertragen wird.
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Analog zur Trennkupplung 10 weisen die erste Ausgangskupplung E1 und die zweite Ausgangskupplung E2 Folgendes auf:
- - einen Eingangsscheibenträger, der drehfest mit der Ölzuführnabe 50 verbunden ist,
- - einen Ausgangsscheibenträger, der drehfest mit dem ersten Ausgangselement 6 (für die Kupplung E1) oder drehfest mit dem zweiten Ausgangselement 7 (für die Kupplung E2) verbunden ist, und
- - eine Mehrscheibenbaugruppe mit mehreren Reibscheiben, hier drei (für die Kupplung E1) und vier (für die Kupplung E2), die drehfest mit dem Ausgangsscheibenträger verbunden sind, mehreren Platten, die auf der einen bzw. auf der anderen Seite jeder Reibscheibe angeordnet und drehfest mit dem Eingangsscheibenträger verbunden sind, und Reibbelägen, die zwischen den Platten und einer Reibscheibe angeordnet und auf jeder Seite der Reibscheiben befestigt sind, wobei die Kupplungen E1 und E2 eine ausgerückte Stellung und eine eingerückte Stellung beschreiben, in der die Platten und die Reibscheibe die Reibbeläge so einklemmen, dass ein Drehmoment zwischen dem Eingangs- und dem Ausgangsscheibenträger übertragen wird.
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Gemeinsam für alle drei Kupplungen 10, E1 und E2 gilt, dass die Reibbeläge an den Reibscheiben befestigt sein können, insbesondere durch Kleben, insbesondere durch Nieten, insbesondere durch Umspritzen. Alternativ sind die Reibbeläge an den Platten befestigt.
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Jeder Scheibenträger kann die Gesamtheit der Platten oder die Gesamtheit der Reibscheiben in Drehung synchronisieren.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung können die Platten drehfest mit dem Eingangsscheibenträger und die Reibscheiben können fest mit dem Ausgangsscheibenträger verbunden sein. Alternativ können die Platten drehfest mit dem Ausgangsscheibenträger verbunden sein. Die Scheiben können drehfest mit dem Eingangsscheibenträger verbunden sein.
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Die Kupplungen sind Nasskupplungen und umfassen zwischen zwei und sieben Reibscheiben, vorzugsweise vier Reibscheiben. Derartige Mehrscheibenkupplungen ermöglichen eine Begrenzung der radialen Höhe und eine Begrenzung der axialen Ausdehnung.
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Die Ausgangskupplungen E1, E2 können so angeordnet sein, dass sie nicht gleichzeitig in der gleichen eingerückten Ausgestaltung vorliegen. Sie können hingegen gleichzeitig in ihrer ausgerückten Position ausgestaltet sein.
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Die Vorrichtung 1 weist ferner ein Schutzgehäuse 27 auf. Dieses Gehäuse 27 ist so angeordnet, dass es das Drehmomenteingangselement 2, das erste und das zweite Drehmomentausgangselement 6, 7, die Trennkupplung 10 und die Ausgangskupplungen E1, E2 zumindest teilweise umschließt.
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Das Gehäuse 27 besteht aus einer radialen Wand 26 und einer inneren Wand 28, die sich axial um die Achse X erstrecken, und hat insgesamt im Wesentlichen eine „L“-Form, wobei die Basis des „L“ auf der Seite der Drehachse X liegt. Vorteilhafterweise kann das Gehäuse 27 durch Befestigungsmittel, z. B. sichtbare Schrauben oder Nieten, am Verbrennungsmotor oder am Motor der elektrischen Maschine befestigt sein.
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Die Vorrichtung weist außerdem eine Ölzuführnabe 50 mit der Drehachse X auf, die die Trennkupplungen E1, E2 mit Öl versorgt. Die Nabe 50 weist einen zylindrischen Abschnitt 51, einen Flansch 52, der sich ausgehend von dem zylindrischen Abschnitt radial erstreckt, und einen Antriebsdeckel 53 mit einem Bereich 54 für den elektrischen Anschluss an eine rotierende elektrische Maschine auf, so dass die Drehachse der Maschine zur Drehachse X der Drehmomentübertragungsvorrichtung versetzt ist.
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Die Nabe 50 ist über den Antriebsdeckel 53 drehbar mit dem Drehmomenteingangselement 2 gekoppelt. Wenn das Drehmomenteingangselement 2 an eine Motorwelle gekoppelt ist, die wie oben beschrieben von der Kurbelwelle eines Motors in Drehung versetzt wird, und die Kupplung 10 geschlossen ist, dann wird die Nabe 50 in eine Drehbewegung versetzt, die der der Motorwelle ähnlich ist.
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Bei der vorliegenden Erfindung wird der Deckel 53 von einem ersten und einem zweiten Rollorgan R1, R2 gestützt, die in Bezug auf die drei Kupplungen auf der Seite des Verbrennungsmotors bzw. auf der Seite des Getriebes angeordnet sind.
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Vorzugsweise ist die erste Ausgangskupplung E1 radial oberhalb der zweiten Ausgangskupplung E2 angeordnet. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die erste Ausgangskupplung und die zweite Ausgangskupplung E1, E2 gestapelt und radial ausgerichtet, d. h. es gibt eine fiktive Achse orthogonal zur Drehachse X, die durch beide Kupplungen verläuft.
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Vorzugsweise sind die Trennkupplung 10 und die erste Ausgangskupplung E1 axial ausgerichtet.
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Die Trennkupplung 10, die erste Kupplung E1 und die zweite Kupplung E2 (nachfolgend „die Kupplungen“) befinden sich vorzugsweise in einem offenen Zustand, der auch als „normal offen“ bezeichnet wird, und werden im Betrieb durch eine (nicht gezeigte) Steuervorrichtung wahlweise betätigt, so dass sie von dem offenen Zustand in den geschlossenen Zustand übergehen.
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Die Kupplungen werden jeweils von einem Betätigungssystem gesteuert, das so angeordnet ist, dass es die Kupplungen in einer beliebigen Ausgestaltung zwischen der eingerückten und der ausgerückten Ausgestaltung gestalten kann.
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Jedes Betätigungssystem weist Folgendes auf:
- - eine Druckkammer, die zur Aufnahme eines unter Druck stehenden Fluids angeordnet ist,
- - einen Kolben, der innerhalb der Druckkammer axial beweglich ist,
- - eine Ausgleichskammer, die sich in Bezug auf den Kolben auf der gegenüberliegenden Seite der Druckkammer befindet.
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Jedes Betätigungssystem weist ferner ein Element zur elastischen Rückstellung auf, vorteilhafterweise eine Bellevillefeder oder ein aus Schraubenfedern bestehendes Rückstellelement, das so angeordnet ist, dass es eine axiale Kraft erzeugt, die der Bewegung des entsprechenden Kolbens zum Einrücken der entsprechenden Kupplung 10, E1, E2 entgegenwirkt. Dadurch kann der Kolben automatisch in die ausgerückte Position zurückgestellt werden, die einem offenen Zustand der Kupplung entspricht. In dieser Stellung gibt der Kolben die entsprechende Mehrscheibenbaugruppe axial frei, die dann kein Drehmoment mehr in Richtung der ersten Getriebeeingangswelle 3 oder der zweiten Getriebeeingangswelle 4 überträgt.
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Jeder Kolben ist axial zwischen einer Druckkammer und einer Ausgleichskammer angeordnet. Die Kolben nehmen die Form eines Wellblechs an und sind axial nach vorne V oder nach hinten H gekrümmt. Äußere Stützen erstrecken sich parallel zur Längsachse X.
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Als nicht einschränkendes Beispiel können die Kolben durch Tiefziehen erhalten werden.
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Die Druckkammern der Betätigungssysteme sind so angeordnet, dass sie ein bestimmtes Volumen an unter Druck stehendem Hydraulikfluid aufnehmen, so dass eine axiale Kraft auf einen Kolben erzeugt und so die entsprechende Kupplung in einer der zuvor beschriebenen Ausgestaltungen ausgestaltet wird. Die Druckkammer, die die Kolbenkraft erzeugt, ist einer Ausgleichskammer zugeordnet, die zur Aufnahme eines bestimmten Volumens an Hydraulikfluid angeordnet ist. Das Fluid ist z. B. Öl, das z. B. über niedrige Fluidzirkulationsleitungen geleitet wird, auf die im Folgenden näher eingegangen wird.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird die Trennkupplung mit einem ersten Fluid F1 (durch einen Pfeil gekennzeichnet) betätigt und mit einem zweiten Fluid F2 gekühlt und/oder geschmiert. Das erste Fluid F1 wird über die erste Getriebeeingangswelle 3 in Richtung der Trennkupplung 10 geleitet, und das zweite Fluid F2 wird über die erste und/oder zweite Getriebeeingangswelle 3, 4 und die Ölzuführnabe 50 in Richtung der Trennkupplung 10 geleitet.
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Wie in 1 gezeigt, wird das erste Fluid F1 über eine, vorzugsweise mehrere axial ausgerichtete Bohrungen 30 der ersten Eingangswelle 3 in Richtung der Trennkupplung 10 geleitet. Die axial ausgerichtete Bohrung 30 mündet radial in Richtung des Drehmomenteingangselements. Eine radial ausgerichtete Bohrung in dem Drehmomenteingangselement liegt im Wesentlichen dem Ausgang der axial ausgerichteten Bohrung 30 der ersten Eingangswelle 3 gegenüber und mündet in die Druckkammer der Trennkupplung 10.
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Das zweite Fluid F2 wiederum wird über eine axial ausgerichtete Bohrung 37 der Ölzuführnabe 50 in Richtung der Trennkupplung 10 geleitet. Über diese axiale Bohrung 37 kann auch das zweite Fluid F2 in Richtung der Ausgleichskammern der beiden Ausgangskupplungen E1, E2 geleitet werden. Auf diese Weise können die Schmier-, Kühl- und Ausgleichsfunktionen der drei Kupplungen gemeinsam oder zumindest teilweise über die axiale Bohrung 37 erfolgen.
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Alternativ und wie in 2 dargestellt, kann das zweite Fluid F2 über eine axial ausgerichtete Bohrung 31 der ersten Eingangswelle 3 in Richtung der Trennkupplung 10 geleitet werden.
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Alternativ und wie in 3 dargestellt, wird das zweite Fluid F2 über einen axialen Durchgang 32, der durch die erste und zweite Eingangswelle 3, 4 gebildet ist, in Richtung der Trennkupplung 10 geleitet.
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Der Durchgang 32, den man auch als Raum für das Durchströmen eines Fluids bezeichnen kann, wird von der Außenwand der ersten Welle 3 und der Innenwand der zweiten Welle 4 gebildet. Das zweite Fluid F2 wird ausgehend von dem axialen Durchgang 32 über Öffnungen 33, die am ersten Drehmomentausgangselement 6 angeordnet sind, in Richtung der Trennkupplung 10 geleitet. Wie in 3 zu sehen ist, entsprechen die Öffnungen 33 Öffnungen, die durch das erste Drehmomentausgangselement 6 hindurchgehen. Diese Öffnungen sind am radial inneren Teil des ersten Drehmomentausgangselements 6 angeordnet.
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Alternativ und wie in 4 dargestellt, entsprechen die Öffnungen 33 einer besonderen Anordnung der Rillen des radial inneren Teils des ersten Drehmomentausgangselements 6, wobei diese Rillen so angeordnet sind, dass zwischen ihnen das Fluid in Richtung der Trennkupplung 10 strömen kann.
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In den beiden in den 3 und 4 dargestellten Ausführungsformen weist das Drehmomenteingangselement 2 eine Bohrung zum Leiten des zweiten Fluids F2 in Richtung der Trennkupplung 10 auf.
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Eine Dichtung 40 ist zwischen einem inneren radialen Ende des zweiten Drehmomentausgangselements 7 und der zweiten Getriebeeingangswelle 4 angeordnet.
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Gemäß einer weiteren in 5 dargestellten Ausführungsform wird das zweite Fluid F2 über einen axialen Durchgang 34, der durch den zylindrischen Abschnitt 51 der Ölzuführnabe 50 und die zweite Getriebeeingangswelle 4 gebildet wird, insbesondere zwischen der Innenwand des zylindrischen Abschnitts 51 und der Außenwand der zweiten Welle 4, in Richtung der Trennkupplung 10 geleitet. Vorteilhafterweise ermöglicht dieser axiale Durchgang 34 auch das Leiten des zweiten Fluids F2 in Richtung der beiden Ausgangskupplungen E1, E2.
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In diesem Fall wird das zweite Fluid F2 ausgehend von dem axialen Durchgang 34 über Öffnungen 35, 36, die am ersten und/oder zweiten Drehmomentausgangselement angeordnet sind, in Richtung der Trennkupplung 10 geleitet. In diesem Fall können die Öffnungen entweder Durchgangsöffnungen 35, 36 entsprechen, die an den radial inneren Teilen des ersten und zweiten Drehmomentausgangselements 6, 7 angeordnet sind, oder einer besonderen Rillenanordnung des zweiten Drehmomentausgangselements 7, die das Fluid durchlassen kann.
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Eine Dichtung 41 ist radial zwischen der ersten und der zweiten Eingangswelle 3, 4 angeordnet, insbesondere zwischen der Außenwand der ersten Welle 3 und der Innenwand der zweiten Welle 4.
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In den Fällen, in denen eine gemeinsame Nutzung der Kühl- und/oder Schmierfunktionen der drei Kupplungen (1 und 5) besteht, kann vorteilhafterweise ein Strömungsdifferential zwischen den verschiedenen Kupplungen und insbesondere zwischen den Ausgangskupplungen E1, E2 und der Trennkupplung 10 vorgesehen sein, um die Ausgangskupplungen E1, E2 im Vergleich zur Trennkupplung 10 besser zu kühlen.
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Vorzugsweise kann das Strömungsdifferential ein Verhältnis zwischen dem Fluidstrom vor dem Differential und dem Fluidstrom nach dem Differential erzeugen, das größer als 1 ist und vorzugsweise zwischen 1 und 100, weiter vorzugsweise zwischen 1 und 5 liegt. Dieses Strömungsdifferential wird üblicherweise durch eine lokale Querschnittsverringerung und/oder eine Folge von Formen erreicht, die den Fluiddurchgang 34 nach der Verteilung des Fluids auf die Ausgangskupplungen E1, E2 begrenzen.
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Insbesondere können die Durchmesser der Fluiddurchgänge 35, 36 nach dem Strömen durch die Ausgangskupplungen E1, E2 verringert oder die Anzahl der Durchgangsquerschnitte über die Ausgangskupplungen E1, E2 hinaus verringert sein, z. B. mit vier axialen Durchgängen 34 und dann nur einem nach der Verteilung in die Ausgangskupplungen.
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Der Fluiddurchsatz liegt an den Ausgangskupplungen E1, E2 z.B. in der Größenordnung von 15 bis 20 l/min und an der Trennkupplung von 0,5 bis 2 l/min.
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In Abwesenheit eines Differentials ist der Fluiddurchsatz an den Ausgangskupplungen E1, E2 und der Trennkupplung daher im Wesentlichen identisch.
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Auch wenn die Erfindung in Verbindung mit mehreren besonderen Ausführungsformen beschrieben wurde, ist offensichtlich, dass sie in keiner Weise darauf beschränkt ist und alle technischen Äquivalente der beschriebenen Mittel sowie deren Kombinationen umfasst, wenn diese in den Erfindungsumfang fallen.
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In den Ansprüchen sind die Bezugszeichen in Klammern nicht als Beschränkung des Anspruchs auszulegen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- FR 3015380 [0005]
- FR 3090773 [0007]
