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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Zentralausrücker, insbesondere für ein hydraulisches Ausrücksystem eines Kraftfahrzeugs, umfassend ein Zentralausrückergehäuse mit einem ringförmigen Zentralausrückerkolbenraum in dem durch eine dem Zentralausrückerkolbenraum zuführbaren Hydraulikflüssigkeit ein Zentralausrückerkolben axial bewegbar aufgenommen ist, wobei der Zentralausrücker wenigsten eine Zentralausrückerkolbendichtung aufweist, die den Zentralausrückerkolben gegen den Zentralausrückerkolbenraum abdichtet. Die Erfindung betrifft ferner eine Kupplungsanordnung und einen elektrischen Achsantriebsstrang.
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Ein Kupplungssystem für Kraftfahrzeuge mit konventionellem Verbrennungsantrieb hat die Funktion, die antreibende Motorseite in einem Antriebsstrang eines Fahrzeuges schaltbar von der Getriebeseite zu kuppeln bzw. zu entkuppeln und so einen Gangwechsel des Getriebes während der Fahrt zu ermöglichen und den antreibenden Motor hierdurch in einem bevorzugten Drehzahl-/ Drehmomentenbereich betreiben zu können.
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Mit zunehmender Elektrifizierung von Kraftfahrzeugen sind auch Kupplungssysteme in vollelektrischen oder hybriden Antriebssträngen bekannt geworden.
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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.
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Zur Hybridisierung von konventionellen Antriebssträngen sind sogenannte Hybridmodule bekannt, welche die zur Elektrifizierung des Antriebsstrangs notwendigen Baugruppen in einem Modul baulich zusammenfassen. Zu diesen Baugruppen gehören neben einer elektrischen Maschine regelmäßig auch hydraulische Kupplungssysteme zum Ein- bzw. Auskuppeln der elektrischen Maschine in bzw. aus dem Antriebsstrang.
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Derartige, zumeist vollhydraulisch betriebene Kupplungssysteme von Hybridfahrzeugen können mit einem Zentralausrücker ausgestattet sein, welcher häufig auch als Concentric Slave Cylinder (CSC) bezeichnet wird. Dieser kann insbesondere aus einem ringförmigen hydraulischen Zentralausrückerzylinder mit integriertem Ausrücklager bestehen, der in mittig zur Kupplungswelle angeordnet ist.
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Diese Zentralausrücker für ein Kupplungssystems eines Kraftfahrzeugs weisen in der Regel ein Zentralausrückergehäuse mit einem ringförmigen Zentralausrückerkolbenraum auf, in dem durch eine dem Zentralausrückerkolbenraum zuführbaren Hydraulikflüssigkeit ein Zentralausrückerkolben axial bewegbar aufgenommen ist. Zur Abdichtung des Zentralausrückerkolbens gegenüber dem Zentralausrückergehäuse besitzt ein derartiger Zentralausrücker wenigsten eine Zentralausrückerkolbendichtung, die in dem Zentralausrückergehäuse fixiert werden muss.
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In der Regel wird der Zentralausrückerkolben entgegen seiner Ausrückrichtung durch das aktuierte Kupplungssystem kraftbeaufschlagt, so dass beim abfallenden hydraulischen Druck innerhalb des Zentralausrückerkolbenraums der Zentralausrückerkolben durch das Kupplungssystem in seine eingerückte Position versetzt wird und die entsprechende Kupplung so öffnet.
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Im Zusammenhang mit den eingangs erwähnten elektrisch betreibbaren Achsantriebssträngen in Kraftfahrzeugen sind auch Getriebeanordnungen bekannt geworden, die beispielsweise ein Torque-Vectoring Modul umfassen. Mit Hilfe der Funktion des „Torque Vectoring“ besteht die Möglichkeit, das Drehmoment einer Antriebsachse radselektiv zu verteilen. Derartige Torque-Vectoring Module umfassen in der Regel ein mechanisches Differenzial, welches das Eingangsdrehmoment zu gleichen Teilen auf die beiden Räder einer Achse verteilt. Die Drehzahl an den Rädern ändert sich dabei mit dem Kurvenradius. Das kurveninnere Rad dreht langsamer als das kurvenäußere Rad, das einen größeren Weg zurücklegen muss. Das kurvenäußere Rad wird durch die innere Reibung im Differenzial gegenüber dem Differenzialgehäuse leicht abgebremst und das kurveninnere Rad entsprechend beschleunigt. Dadurch bedingt liegt ein etwas höheres Moment am kurveninneren Rad an. Dieser Effekt wird auch von Torque Vectoring-Systemen genutzt, die mindestens eines der beiden Räder gezielt beschleunigen oder abbremsen.
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Die Steuerung derartiger Differenzialgetriebe mit Torque-Vectoring Funktionalität kann beispielsweise über Bremsen oder Kupplungen erfolgen, welche Getriebestufen des Differenzialgetriebes so sperren oder abbremsen, dass eine stufenlose Zuweisung von Raddrehzahl und -drehmoment möglich ist, wodurch gezielt Giermomente um die Hochachse erzeugt werden können. Auch können generell Traktionsverbesserungen erzielt werden.
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Da der Bauraum für elektrisch betreibbare Achsantriebsstränge mit einer Getriebeanordnung in einem Fahrzeug regelmäßig begrenzt ist, besteht ein anhaltendes Bedürfnis darin, derartige Achsantriebsstränge möglichst kompakt und an gegebene Bauraumsituationen anpassbar auszuführen.
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Aus der
DE 10 2010 048 837 A1 ist eine derartige Antriebsvorrichtung mit wenigstens einem Elektromotor und mindestens einem mit einem Rotor des Elektromotors antreibbaren Planetendifferenzial bekannt, wobei das Planetendifferenzial wenigstens einen Planententräger, der mit einem Rotor des Elektromotors wirkverbunden ist, erste Planetenräder und zweite Planetenräder, die drehbar an dem Planetenträger gelagert sind, sowie ein erstes Sonnenrad und ein zweites Sonnenrad, von denen jedes jeweils mit einer Abtriebswelle des Planetendifferenzials wirkverbunden ist, aufweist. Dabei stehen die ersten Planetenräder mit dem ersten Sonnenrad im Zahneingriff und steht jedes der zweiten Planetenräder mit dem zweiten Sonnenrad sowie mit einem der ersten Planetenräder im Zahneingriff. Ferner sind die Sonnenräder koaxial einer Rotationsachse des Rotors angeordnet.
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Bei derartigen Kraftfahrzeugen mit einem elektrisch betreibbaren Achsantriebsstrang ist ein Betriebsmodus bekannt, der gelegentlich auch als „Segeln“ bezeichnet wird. Dabei wird die elektrische Maschine mitsamt seinem Getriebe komplett von den Antriebsrädern entkoppelt, um die Bewegungsenergie des Fahrzeuges, beispielsweise bei einer Bergabfahrt, möglichst effizient zu nutzen ohne die Reibungsverluste des elektrischen Achsantriebsstrangs weiter mit zu schleifen. Für die Gesamteffizienz des elektrischen Achsantriebsstrangs in diesem Betriebsmodus „Segeln“ ist es sinnvoll, die Abkoppelung möglichst nah an den Antriebsrädern z.B. in unmittelbarer Nähe der Steckwellen in der Antriebsachse umzusetzen. Dabei kann es beispielsweise ausreichen, eine Steckwelle neben dem Differenzial zu trennen, um beide Räder einer Fahrzeugachse dann komplett vom restlichen Antriebsstrang zu entkoppeln.
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Schaltvorrichtungen, die durch einen Abkopplungsvorgang den Drehmomentenpfad zwischen der elektrischen Maschine und den Antriebsrädern des Kraftfahrzeugs auftrennen können, werden auch als DCU (Dis-Connect-Unit) bezeichnet. Häufig werden für derartige DCUs zur Aktuierung die eingangs beschriebenen hydraulischen Zentralausrücker verwendet, welche dann mit einer Kupplungsvorrichtung den Drehmomentenpfad trennen und verbinden. Weiterer Stand der Technik ist aus der
US 2012 / 0 247 913 A1 sowie der
DE 10 2013 010 960 A1 bekannt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen Zentralausrücker, insbesondere für ein hydraulisches Ausrücksystem eines Kraftfahrzeugs bereitzustellen, der kompakt und kostengünstig herstellbar ist. Es ist ferner die Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Kupplungsanordnung und einen optimierten elektrischen Achsantriebsstrang zu realisieren.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Zentralausrücker, insbesondere für ein hydraulisches Ausrücksystem eines Kraftfahrzeugs, umfassend ein Zentralausrückergehäuse mit einem ringförmigen Zentralausrückerkolbenraum in dem durch eine dem Zentralausrückerkolbenraum zuführbaren Hydraulikflüssigkeit ein Zentralausrückerkolben axial bewegbar aufgenommen ist, wobei der Zentralausrücker wenigsten eine Zentralausrückerkolbendichtung aufweist, die den Zentralausrückerkolben gegen den Zentralausrückerkolbenraum abdichtet, wobei an dem Zentralausrückerkolben eine in radialer Richtung federelastische Schrägringfeder axial gesichert angeordnet ist und in einem ortsfesten Rastelement, welches in axialer Richtung eine erste Rastposition und eine davon axial beabstandete zweite Rastposition aufweist, in welche die Schrägringfeder lösbar formschschlüssig einrasten kann oder eine in radialer Richtung federelastische Schrägringfeder ortsfest gegenüber dem Zentralausrückerkolben positioniert ist und an dem Zentralausrückerkolben ein Rastelement, welches in axialer Richtung eine erste Rastposition und eine davon axial beabstandete zweite Rastposition aufweist, angeordnet ist, in welche die Schrägringfeder lösbar formschlüssig einrasten kann.
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Hierdurch wird der Vorteil erzielt, dass der Zentralausrückerkolben in zwei vordefinierte axiale Positionen versetzbar ist, in welchen dieser lösbar formschlüssig gehalten ist. Zum einen kann hierdurch eine exakte Schaltposition des Zentralausrückerkolbens zwischen zwei Schaltzuständen realisiert werden, was insbesondere für Schaltvorgänge zwischen zwei Betriebszuständen vorteilhaft ist. Hierbei benötigt der Zentralausrückerkolben insbesondere in den mechanisch, formschlüssigen Schaltpositionen keine hohen hydraulischen Druckbeaufschlagungen, da die Sicherung der axialen Position teilweise durch die Verrastung übernommen wird.
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Die entsprechende Rastierung ist erfindungsgemäß über eine Schrägringfeder bewirkt, die entweder auf dem Zentralausrückerkolben oder ortsfest, beispielsweise an dem Zentralausrückergehäuse, platziert ist.
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Die Schrägringfeder ermöglich überdies eine sehr einfache Montage, was erheblich die Montagekosten für den Zentralausrücker reduziert. Ebenso ist die Schrägringfeder ein sehr einfaches und kostengünstiges Bauteil.
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Ein weiterer Vorteil ist auch die Verteilung der Normalkraft der Schrägringfeder auf den gesamten Umfang des Zentralausrückerkolbens, was die örtliche Reibung und somit den Verschleiß des Zentralausrückerkolbens oder des Zentralausrückergehäuses reduziert.
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Zunächst werden die einzelnen Elemente des beanspruchten Erfindungsgegenstandes in der Reihenfolge ihrer Nennung im Anspruchssatz erläutert und nachfolgend besonders bevorzugte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes beschrieben.
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Der erfindungsgemäße Zentralausrücker ist bevorzugt zum Einsatz in einem hydraulischen Ausrücksystem vorgesehen. Ein hydraulisches Ausrücksystem verfügt in der Regel über einen Geberzylinder, der den am Geberzylinder erzeugten Druck über eine hydraulische Druckleitung an den Nehmerzylinder, im vorliegenden Fall einem Zentralausrücker, überträgt. Der hydraulische Druck kann insbesondere auch mittels eines sogg. Powerpacks bereitgestellt werden, 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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Das hydraulische Ausrücksystem betätigt somit besonders bevorzugt eine Trennkupplung eines Kupplungssystems hydraulisch durch Beaufschlagung des Geberzylinders. Dies kann - wie erläutert - entweder mittels eines Aktors, der von einem Steuergerät gesteuert wird, erfolgen oder durch eine manuelle Betätigung durch den Fahrer mittels eines Kupplungspedals.
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Der Zentralausrücker ist besonders bevorzugt in einem hydraulischen Ausrücksystem für Kraftfahrzeuge einsetzbar. Das Ausrückssystem kann hierbei die Funktion haben, die antreibende Motorseite in einem Antriebsstrang eines Fahrzeuges schaltbar von der Getriebeseite einzukuppeln bzw. zu entkuppeln und so beispielsweise einen Gangwechsel des Getriebes während der Fahrt zu ermöglichen und den antreibenden Motor hierdurch in einem bevorzugten Drehzahl-/ Drehmomentenbereich betreiben zu können, oder einen elektrischen Motor bzw. eine Verbrennungskraftmaschine aus einem Antriebsstrang aus bzw. in einen Antriebsstrang einzukuppeln.
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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. Der Zentralausrücker ist besonders bevorzugt zur Verwendung in einem Hybridelektrofahrzeug vorgesehen. 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 erfindungsgemäßer Zentralausrücker weist ein Zentralausrückergehäuse auf. Das Zentralausrückergehäuse hat die Funktion Bauteile des Zentralausrückers wie insbesondere den beweglichen Zentralausrückerkolben aufzunehmen und vor äußeren mechanischen oder chemischen Einflüssen zu schützen. Ferner besitzt das Zentralausrückergehäuse die Funktion, eine einfache Montage und Fixierung des Zentralausrückers innerhalb des Antriebsstrangs zu erlauben. Das Zentralausrückergehäuse kann einstückig oder mehrstückig ausgebildet sein. Bevorzugt kann das Zentralausrückergehäuse aus einem Kunststoff, einem metallischen Werkstoff und/oder keramischen Werkstoff gebildet sein. Der in dem Zentralausrückergehäuse ausgeformte Zentralausrückerkolbenraum dient der Aufnahme sowie der Führung des linearbeweglich in dem Zentralausrückergehäuse gelagerten Zentralausrückerkolben.
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Der erfindungsgemäße Zentralausrücker besitzt ferner einen Zentralausrückerkolben. Der Zentralausrückerkolben hat die Funktion eine hydraulische Druckbeaufschlagung in eine lineare Verschiebung des Zentralausrückerkolbens umzuwandeln, wobei diese bewirkt, dass das Kupplungssystem von einem eingekuppelten Betriebszustand in einen ausgekuppelten Betriebszustand überführbar ist. Der Zentralausrücker kann über einen ringförmigen Zentralausrückerkolben oder mehrere Zentralausrückerkolben (Mehrkolbenausrücker) verfügen.
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Des Weiteren verfügt der erfindungsgemäße Zentralausrücker über wenigstens eine Zentralausrückerkolbendichtung. Die Zentralausrückerkolbendichtung dichtet den linearbeweglich geführten Zentralausrückerkolben gegenüber dem den Zentralausrückerkolben aufnehmenden Zentralausrückergehäuse ab. Die Zentralausrückkolbendichtung kann insbesondere als Dichtring ausgebildet sein. Besonders bevorzugt ist es, dass die Zentralausrückerkolbendichtung 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 Metall-oberflächen 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 weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass der Zentralausrückerkolben und/oder das Zentralausrückergehäuse aus einem Kunststoff geformt sind/ist. Hierdurch lässt sich insbesondere der Wirkung erzielen, dass der Zentralausrücker kostengünstig gefertigt und besonders gewichtsoptimiert ausgestaltet werden kann.
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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.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Rastelement ein separates Bauteil ist. Der Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, dass hierdurch ein anderes Material als das des Zentralausrückerkolbens oder des Zentralausrückergehäuses verwendet werden kann. So ist es beispielsweise denkbar, dass das Rastelement aus einem metallischen Material, insbesondere einem Blech geformt ist.
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Es kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass das Rastelement einstückig, insbesondere monolithisch, mit dem Zentralausrückerkolben oder dem Zentralausrückergehäuse ausgeformt ist. Es kann hierdurch erreicht werden, dass sich der Montageaufwand reduzieren lässt.
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Des Weiteren kann es gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass das Rastelement eine geschlossen umlaufende, zylinderringartige Raumform aufweist, wodurch sich besonders gute Rastierungseigenschaften des Rastelements erreichen lassen.
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Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass die erste Rastposition und die zweite Rastposition als geschlossen umlaufende, im Querschnitt kreisringabschnittsförmige Kontur ausgebildet ist, was ebenfalls zu guten Rastierungseigenschaften des Rastelements beitragen kann.
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Des Weiteren kann die Erfindung auch dahingehend weiterentwickelt sein, dass der Zentralausrückerkolben eine umlaufende Nut aufweist, in der die Schrägringfeder axial gesichert aufgenommen ist und radial nach außen aus der Nut hervorsteht. Der Vorteil dieser Ausgestaltung ist, dass eine konstruktiv einfache und sichere Aufnahme für die Schrägringfeder realisiert werden kann.
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Die Aufgabe der Erfindung kann ferner gelöst sein durch eine Kupplungsanordnung eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, umfassend einen ersten drehbaren Kupplungskörper und einen zweiten drehbaren, koaxial zum ersten Kupplungskörper angeordneten Kupplungskörper, wobei die Kupplungsanordnung mittels eines Zentralausrückers, der den ersten Kupplungskörper oder den zweiten Kupplungskörper aktuiert, in einen eingekuppelten und einen ausgekuppelten Betriebszustand versetzbar ist, wobei der Zentralausrücker nach einem der Ansprüche 1-6 ausgebildet ist.
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Auch kann die Aufgabe der Erfindung gelöst werden durch einen elektrischen Achsantriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, umfassend eine elektrische Maschine und eine mit der elektrischen Maschine gekoppelten Getriebeanordnung, wobei der elektrische Achsantriebsstrang einen Ausgang aufweist, der mit einem Antriebsrad des Kraftfahrzeugs koppelbar ist, wobei in dem Momentenpfad zwischen der elektrischen Maschine und dem Ausgang eine Kupplungsanordnung nach Anspruch angeordnet ist, welche die elektrische Maschine in den Momentenpfad einkuppelt oder auskuppelt.
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Hierdurch kann insbesondere auch ein Segelbetrieb des Achsantriebsstrangs realisiert werden.
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Der elektrische Achsantriebsstrang eines Kraftfahrzeugs umfasst eine elektrische Maschine und eine Getriebeanordnung, wobei die elektrische Maschine und die Getriebeanordnung eine bauliche Einheit bilden.
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Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass die elektrische Maschine und die Getriebeanordnung in einem gemeinsamen Antriebsstranggehäuse angeordnet sind. Alternativ wäre es natürlich auch möglich, dass die elektrische Maschine ein Motorgehäuse und das Getriebe ein Getriebegehäuse besitzt, wobei die bauliche Einheit dann über eine Fixierung der Getriebeanordnung gegenüber der elektrischen Maschine bewirkbar ist. Diese bauliche Einheit wird gelegentlich auch als E-Achse bezeichnet.
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Die elektrische Maschine und die Getriebeanordnung können auch in einem Antriebsstranggehäuse aufgenommen sein. Das Antriebsstranggehäuse ist zumindest zur Aufnahme der elektrischen Maschine und der Getriebeanordnung vorgesehen.
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Das Antriebsstranggehäuse ist bevorzugt aus einem metallischen Material, insbesondere bevorzugt aus Aluminium, Grauguss oder Stahlguss, insbesondere mittels einem Urformverfahren wie Gießen oder Druckguss geformt. Grundsätzlich wäre es jedoch auch möglich, das Antriebsstranggehäuse aus einem Kunststoff zu bilden. Das Antriebsstranggehäuse kann insbesondere bevorzugt eine topfartige Grundform aufweisen, so dass die elektrische Maschine und das Getriebe über die offene Stirnseite des Antriebsstranggehäuses in dieses eingesetzt werden können.
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Eine elektrische Maschine dient zur Umwandlung elektrischer Energie in mechanische Energie und/oder umgekehrt, und umfasst in der Regel einen als Stator, Ständer oder Anker bezeichneten ortsfesten Teil sowie einen als Rotor oder Läufer bezeichneten und gegenüber dem ortsfesten Teil beweglich angeordneten Teil.
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Im Falle von als Rotationsmaschinen ausgebildeten elektrischen Maschinen wird insbesondere zwischen Radialflussmaschinen und Axialflussmaschinen unterschieden. Dabei zeichnet sich eine Radialflussmaschine dadurch aus, dass die Magnetfeldlinien in dem zwischen Rotor und Stator ausgebildeten Luftspalt, sich in radialer Richtung erstrecken, während im Falle einer Axialflussmaschine sich die Magnetfeldlinien in dem zwischen Rotor und Stator gebildeten Luftspalt in axialer Richtung erstrecken.
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Im Zusammenhang mit der Erfindung kann die elektrische Maschine als Radial- oder Axialflussmaschine ausgebildet sein. Um einen axial besonders kompakt bauende Achsantriebsstrang auszubilden, sind Axialflussmaschinen zu bevorzugen.
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Insbesondere ist die elektrische Maschine so dimensioniert, dass Fahrzeuggeschwindigkeiten größer als 50 km/h, vorzugsweise größer als 80 km/h und insbesondere größer als 100 km/h erreicht werden können. Besonders bevorzugt weist der Elektromotor eine Leistung größer als 30 kW, vorzugsweise größer als 50 kW und insbesondere größer als 70 kW auf. Es ist des Weiteren bevorzugt, dass die elektrische Maschine Drehzahlen größer als 5.000 U/min, besonders bevorzugt größer als 10.000 U/min, ganz besonders bevorzugt größer als 12.500 U/min bereitstellt
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Die Getriebeanordnung des elektrischen Achsantriebsstrangs ist insbesondere mit der elektrischen Maschine koppelbar, welche zur Erzeugung eines Antriebsdrehmoments für das Kraftfahrzeug ausgebildet ist. Bei dem Antriebsdrehmoment handelt es sich besonders bevorzugt um ein Hauptantriebsdrehmoment, sodass das Kraftfahrzeug ausschließlich durch das Antriebsdrehmoment angetrieben wird.
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Die Getriebeanordnung kann ein Differentialgetriebe aufweisen. Ein Differentialgetriebe ist ein Planetengetriebe mit einem Antrieb und zwei Abtrieben. Es hat üblicherweise die Funktion, zwei Fahrzeugräder eines Kraftfahrzeugs so anzutreiben, dass sie in Kurven unterschiedlich schnell, aber mit gleicher Vortriebskraft drehen können.
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Die Getriebeanordnung des elektrisch betreibbaren Achsantriebsstrangs kann ferner ein Torque-Vectoring Modul aufweisen, wodurch das Drehmoment eines elektrisch betreibbaren Achsantriebsstrangs radselektiv verteilt werden kann. Dies kann beispielsweise durch den Einsatz eines elektromechanisch angetriebenen, dreistufigen Planetenradgetriebes, des sogenannten Überlagerungsgetriebes, realisiert sein. Im Sinne dieser Anmeldung wird unter einem Torque-Vectoring Modul auch eine Drehmomentverteileinrichtung verstanden.
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Gemäß einer weiteren zu bevorzugenden Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes kann vorgesehen sein, dass die Kupplungsanordnung innerhalb der Getriebeanordnung angeordnet ist, was zu einem besonders kompakten Aufbau des Achsantriebsstrangs beitragen kann.
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Schließlich kann die Erfindung auch in vorteilhafter Weise dahingehend ausgeführt sein, dass die Kupplungsanordnung zwischen dem Ausgang der elektrischen Maschine und dem Eingang der Getriebeanordnung angeordnet ist, so dass die elektrische Maschine von der Getriebeanordnung entkoppelbar ist, wodurch sich ein Segelbetrieb des Achsantriebsstrangs bereitstellen lässt.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden.
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Es zeigt:
- 1 einen Zentralausrücker in einer ersten Betriebsstellung in einer schematischen Axialschnittansicht,
- 2 einen Zentralausrücker in einer zweiten Betriebsstellung in einer schematischen Axialschnittansicht,
- 3 einen Zentralausrücker in einer dritten Betriebsstellung in einer schematischen Axialschnittansicht,
- 4 einen elektrischen Achsantriebsstrang eines Kraftfahrzeugs in einer schematischen Blockschaltansicht.
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Die 1 zeigt einen Zentralausrücker 1 für ein hydraulisches Ausrücksystem eines Kraftfahrzeugs 4, wie es exemplarisch auch in der 4 gezeigt ist.
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Der Zentralausrücker 1 besitzt ein Zentralausrückergehäuse 5 mit einem ringförmigen Zentralausrückerkolbenraum 6 in dem durch eine dem Zentralausrückerkolbenraum 6 zuführbaren Hydraulikflüssigkeit 7 ein ringförmiger Zentralausrückerkolben 8 axial bewegbar aufgenommen ist. Der Zentralausrücker 1 besitzt eine radial äußere Zentralausrückerkolbendichtung 9 und eine radial innere Zentralausrückerkolbendichtung 16, die den Zentralausrückerkolben 8 gegen den Zentralausrückerkolbenraum 6 abdichten.
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Durch hydraulische Druckbeaufschlagung in den Zentralausrückerkolbenraum 6 kann der Zentralausrückerkolben 8 in der 1 von rechts nach links in Ausrückrichtung translatorisch versetzt werden. Um den Zentralausrückerkolben 8 entgegen seiner Ausrückrichtung von links nach rechts zu versetzen kann der zweite Zentralausrückerkolbenraum 17 mit einer Hydraulikflüssigkeit 7 druckbeaufschlagt werden.
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An dem Zentralausrückerkolben 8 ist eine in radialer Richtung federelastische Schrägringfeder 10 axial gesichert angeordnet. Ferner besitzt der Zentralausrücker 1 ein ortsfestes Rastelement 11, welches in axialer Richtung eine erste Rastposition 12 und eine davon axial beabstandete zweite Rastposition 13 aufweist, in welche die Schrägringfeder 10 lösbar formschlüssig einrasten kann. Das Rastelement 11 ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel als ein separates Bauteil ausgeführt.
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Grundsätzlich wäre es aber auch möglich, das Rastelement 11 einstückig, insbesondere monolithisch, mit Zentralausrückergehäuse 5 auszuformen. Das Rastelement 11 besitzt eine geschlossen umlaufende, zylinderringartige Raumform, wobei die erste Rastposition 12 und die zweite Rastposition 13 als geschlossen umlaufende, im Querschnitt kreisringabschnittsförmige Kontur ausgebildet ist.
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Der Zentralausrückerkolben 8 weist eine umlaufende Nut 14 auf, in der die Schrägringfeder 10 axial gesichert aufgenommen ist und radial nach außen aus der Nut 14 hervorsteht.
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Anhand der 1-3 können nun die verschiedenen Betriebszustände des Zentralausrückers erläutert und nachvollzogen werden. Der Zentralausrückerkolben 8 besitzt eine Nut 14 für die Schrägringfeder 10. in der diese axial gesichert aufgenommen ist. In einem ersten Betriebszustand, der in der 1 gezeigt ist, befindet sich der Zentralausrückerkolben 8 in einer eingerückten Stellung bei der sich die Schrägringfeder 10 mit der zweiten Rastposition 13 im Formschluss steht und so den Zentralausrückerkolben 8 axial fixiert. Sobald der Zentralausrückerkolben 8 axial nach links bewegt wird, beispielsweise durch den Aufbau von hydraulischen Druck im Zentralausrückerkolbenraum 6, wird die Schrägringfeder 10 radial gestaucht und von der zweiten Rastposition 13 des Rastelements 11 zur ersten Rastposition 12 bewegt. Dieser Betriebszustand ist in der 2 gezeigt. Sobald die Schrägringfeder 10 die erste Rastposition 12 des Rastelements 11 erreicht hat, springt die Schrägringfeder 10 in die erste Rastposition 12 rein und hält den Zentralausrückerkolben 8 dann in dieser Axialposition fest.
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Die 4 zeigt einen möglichen Anwendungsfall für den aus den 1-3 bekannten Zentralausrücker. In der 4 ist ein Antriebsstrang 20 eines Kraftfahrzeugs 4 als ein elektrischer Achsantriebsstrang 25 eines Kraftfahrzeugs 4 ausgebildet. Der Achsantriebsstrang 25 umfasst eine elektrische Maschine 26 und eine mit der elektrischen Maschine 26 gekoppelten Getriebeanordnung 27. Der elektrische Achsantriebsstrang 25 besitzt einen Ausgang 28, der mit einem Antriebsrad 29 des Kraftfahrzeugs 4 koppelbar ist. In dem Momentenpfad zwischen der elektrischen Maschine 26 und dem Ausgang 28 ist eine Kupplungsanordnung 15 angeordnet ist, welche die elektrische Maschine 26 in den Momentenpfad einkuppelt oder auskuppelt.
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Die Kupplungsanordnung 15 verfügt über einen ersten drehbaren Kupplungskörper 21 und einen zweiten drehbaren, koaxial zum ersten Kupplungskörper 21 angeordneten Kupplungskörper 22, wobei die Kupplungsanordnung 15 mittels des in den 1-3 gezeigten Zentralausrückers 1, der den ersten Kupplungskörper 21 oder den zweiten Kupplungskörper 22 aktuiert, in einen eingekuppelten und einen ausgekuppelten Betriebszustand versetzbar ist. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Kupplungsanordnung 15 innerhalb der Getriebeanordnung 27 angeordnet und zwar zwischen der elektrische Maschine 26 und einem Differentialgetriebe 23.
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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
- Zentralausrücker
- 4
- Kraftfahrzeug
- 5
- Zentralausrückergehäuse
- 6
- Zentralausrückerkolbenraum
- 7
- Hydraulikflüssigkeit
- 8
- Zentralausrückerkolben
- 9
- Zentralausrückerkolbendichtung
- 10
- Schrägringfeder
- 11
- Rastelement
- 12
- Rastposition
- 13
- Rastposition
- 14
- Nut
- 15
- Kupplungsanordnung
- 16
- Zentralausrückerkolbendichtung
- 17
- Zentralausrückerkolbenraum
- 20
- Antriebsstrang
- 21
- Kupplungskörper
- 22
- Kupplungskörper
- 23
- Differentialgetriebe
- 25
- Achsantriebsstrang
- 26
- elektrische Maschine
- 27
- Getriebeanordnung
- 28
- Ausgang
- 29
- Antriebsrad
