JP2015521719A

JP2015521719A - 操作装置を備えたクラッチ装置

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Publication number: JP2015521719A
Application number: JP2015516558A
Authority: JP
Inventors: フォーゲルフローリアン; ヘルマーダニエル
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
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Priority date: 2012-06-13
Filing date: 2013-06-05
Publication date: 2015-07-30
Anticipated expiration: 2033-06-05
Also published as: US9505296B2; JP6234447B2; WO2013186102A1; EP2861885B1; US20150122607A1; EP2861885A1; DE102013210452A1; CN104379957B; CN104379957A; DE112013003005A5

Abstract

特に内燃機関（１０４）と、ステータ（１１８）およびロータ（１２０）を備えた電気機械（１０８）と、トランスミッション装置（１１０）とを有する自動車のパワートレーン（１００）用の、操作装置（２０４）を備えたクラッチ装置（１０２，２０２）であって、前記クラッチ装置（１０２，２０２）は、前記パワートレーン（１００）において、前記内燃機関（１０４）と前記電気機械（１０８）および前記トランスミッション装置（１１０）の間に配置可能であり、前記クラッチ装置（１０２，２０２）および操作装置（２０４）は、前記電気機械（１０８）の前記ロータ（１２０）内に組み込まれており、前記操作装置（２０４）は、ブレーキステータ（２４６，３０２）およびブレーキロータ（２４８，３０４）を備えた電気的な渦電流ブレーキ（２４４，３００）を有している、クラッチ装置（１０２，２０２）において、前記ブレーキステータ（２４６，３０２）は、コイルおよびコアを備えた少なくとも１つの電磁石（２５０，３０６，３１４）を有しており、前記コイルおよび前記コアは互いに同心的に配置されている。

Description

本発明は、特に内燃機関と、ステータおよびロータを有する電気機械と、トランスミッション装置とを備えた自動車のパワートレーン用の、操作装置を備えたクラッチ装置に関する。クラッチ装置は、パワートレーンにおいて内燃機関と電気機械およびトランスミッションとの間に配置可能であり、クラッチ装置および操作装置は、電気機械のロータ内に組み込まれており、操作装置は、ブレーキステータおよびブレーキロータを備えた渦電流ブレーキを有している。

独国特許出願公開第１０２００８００６０６２号明細書から、内燃機関と、スタータジェネレータとを備えた自動車におけるパワートレーンが知られている。このパワートレーンでは、オイル内で作動する発進クラッチによって、内燃機関とスタータジェネレータおよびトランスミッションとの間の力伝達経路で回転結合が形成可能である。スタータジェネレータのロータは、少なくとも間接的にクラッチカバーに支持されており、クラッチカバーはトランスミッションのクラッチベルハウジングに相対回動不能かつ油密に結合されている。これにより、パワートレーンを比較的廉価かつ省スペースに構成することができる。

独国特許出願公開第１０２０１００４８８３０号明細書から、クランク軸を有する内燃機械と、トランスミッション入力軸を有するトランスミッションとを備えた自動車のパワートレーン内のクラッチユニットが知られている。クラッチユニットは、第１のカウンタプレッシャプレートと、該カウンタプレッシャプレートに軸方向に移動可能かつ相対回動不能に収容される第１の圧着プレートとを有する第１の摩擦クラッチを有している。この場合、第１の圧着プレートは、皿ばねにより、第１のカウンタプレッシャプレートに向かって、トランスミッション入力軸に相対回動不能に結合された第１のクラッチディスクの摩擦ライニングの介在下で締め付けられている。クラッチ装置は、第２のカウンタプレッシャプレートと、該第２のカウンタプレートに軸方向に移動可能かつ相対回動不能に収容される第２の圧着プレートとを備えた第２の摩擦クラッチを有している。この場合、第２の圧着プレートは、第２のカウンタプレートに向かって、トランスミッション入力軸に結合された第２のクラッチディスクの摩擦ライニングの介在下で締め付けられている。このクラッチユニットでは、第２のカウンタプレッシャプレートは、有効にクランク軸に結合されており、第１のカウンタプレッシャプレートは、第２のカウンタプレッシャプレートに相対回動可能に支承されており、第１のカウンタプレッシャプレートと第２の圧着プレートとの間に、軸方向で有効なカム装置が配置されている。これによって、小さな操作力で伝達可能なモーメントの容量を拡大することができる。

２０１１年１２月１４日付けで提出された第１０２０１１０８８４７３．４号の書類番号の独国特許出願から、内燃機関、ステータおよびロータを備えた電気機械ならびにトランスミッション装置を備えた自動車のパワートレーン用の、操作装置を有するクラッチ装置が知られている。クラッチ装置は、パワートレーンにおいて内燃機関と電気機械およびトランスミッション装置との間に配置されている。この場合、クラッチ装置を構造的かつ／または機能的に改良するために、クラッチ装置および操作装置は、電気機械のロータに組み込まれている。

本発明の特徴に関する詳しい情報に関しては、独国特許出願公開第１０２０１００４８８３０号明細書及び第１０２０１１０８８４７３．４号の書類番号を有する独国特許出願を参照されたい。この明細書およびこの特許出願の思想は、本願明細書の構成部分と見なすべきである。この明細書およびこの特許出願の特徴は、本願明細書の特徴である。

本発明の根底を成す課題は、冒頭で述べたクラッチ装置を構造的および／または機能的に改良することにある。特に、渦電流ブレーキの効率が高められることが望ましい。特に、モーメント容量が高められていることが望ましい。特に必要となる磁石の個数が減じられていると望ましい。特に、モーメント形成のための有効半径が拡大されていることが望ましい。特に有効な磁石面積が拡大されていることが望ましい。特に渦電流ブレーキ内の磁束が増大されていることが望ましい。特にブレーキモーメントが拡大されていると望ましい。

上記課題を解決した本発明による構成では、特に内燃機関と、ステータおよびロータを有する電気機械と、トランスミッション装置とを有する自動車のパワートレーン用の、操作装置を備えたクラッチ装置において、クラッチ装置が、パワートレーンにおいて内燃機関と電気機械およびトランスミッション装置との間の配置可能であり、クラッチ装置および操作装置は、電気機械のロータ内に組み込まれており、操作装置は、ブレーキステータとブレーキロータとを備えた渦電流ブレーキを有しており、渦電流ブレーキにおいて、ブレーキステータが、コイルとコアとを有する少なくとも１つの電磁石を有しており、コイルとコアとが互いに対して同心的に配置されているようにした。

パワートレーンには、内燃機関、クラッチ装置、電気機械およびトランスミッション装置が、挙げられた順番で配置されている。パワートレーンには、トーショナルバイブレーションダンパ、特にデュアルマスフライホイールが配置されていてよい。トーショナルバイブレーションダンパは、入力部と、該入力部に対して相対回動可能な出力部と、入力部と出力部との間で作用する少なくとも１つのエネルギ蓄え器とを有していてよい。「入力部」および「出力部」とは、内燃機関を起点とする動力経路に関連する。トーショナルバイブレーションダンパは、パワートレーンにおいて、内燃機関とクラッチ装置との間に配置されていてよい。トーショナルバイブレーションダンパは、パワートレーンにおいて、内燃機関と電気機械との間に配置されていてよい。トーショナルバイブレーションダンパの入力部は、内燃機関に駆動結合されていてよい。トーショナルバイブレーションダンパの出力部は、クラッチ装置に駆動結合されていてよい。トーショナルバイブレーションダンパの出力部は、電気機械に駆動結合されていてよい。パワートレーンにおいて、少なくとも１つの駆動可能なホイールが配置されていてよい。少なくとも１つの駆動可能なホイールは、パワートレーンにおいてトランスミッション装置の下流側に配置されていてよい。

自動車は、ハイブリッドドライブを有していてよい。自動車は、第１のエネルギ変換器を有していてよい。第１のエネルギ変換器は、内燃機関であってよい。内燃機関は、ガソリン、ディーゼル、天然ガス（液化天然ガス、ＬＮＧまたは圧縮天然ガス、ＣＮＧ）またはオートガス（液化石油ガス、ＬＰＧ）のような炭化水素により運転可能であってよい。内燃機関は、水素で運転可能であってよい。自動車は、第１のエネルギ蓄え器を有していてよい。第１のエネルギ蓄え器は、燃料タンクであってよい。自動車は、第２のエネルギ変換器を有していてよい。第２のエネルギ変換器は、電気機械であってよい。電気機械は、電動モータとして運転可能であってよい。電気機械は、ジェネレータとして運転可能であってよい。電気機械は、電動モータおよびジェネレータを構造的に統合したものであってよい。電気機械は、スタータジェネレータであってもよい。自動車は、第２のエネルギ蓄え器を有していてよい。第２のエネルギ蓄え器は、電気的なエネルギ蓄え器であってよい。第２のエネルギ蓄え器は、アキュムレータであってよい。第２のエネルギ蓄え器は、バッテリであってよい。エネルギ変換器は、自動車を駆動するために用いられてよい。エネルギ変換器を用いて、機械的な出力が発生可能であってよい。自動車は、パラレル式のハイブリッドドライブを有していてよい。自動車は、フルハイブリッドドライブを有していてよい。

クラッチ装置は、摩擦クラッチを有していてよい。クラッチ装置は、乾式クラッチを有していてよい。クラッチ装置は、単板クラッチを有していてよい。クラッチ装置は、湿式クラッチを有していてよい。クラッチ装置は、多板クラッチを有していてよい。クラッチ装置は、ディスククラッチを有していてよい。クラッチ装置は、プッシュ式のクラッチを有していてよい。クラッチ装置は、プル式のクラッチを有していてよい。クラッチ装置は、圧着プレートを有していてよい。クラッチ装置は、少なくとも１つの中間プレッシャプレートを有していてよい。クラッチ装置はプレッシャプレートを有していてよい。クラッチ装置は、少なくとも１つのクラッチディスクを有していてよい。少なくとも１つのクラッチディスクは、摩擦ライニングを有していてよい。中間プレッシャプレートと、クラッチディスクとは交互に配置されていてよい。少なくとも１つのクラッチディスクは、圧着プレート、少なくとも１つの中間プレッシャプレートおよび／またはプレッシャプレートの間に締め付け可能であってよい。

クラッチ装置は、パワートレーンにおいて内燃機関と電気機械との間に配置されていてよい。クラッチ装置は、パワートレーンにおいて内燃機関と、電気機械のロータとの間に配置されていてよい。クラッチ装置は、入力部と出力部とを有している。「入力部」および「出力部」とは、自動車の駆動可能なホイールに向かう動力経路に関連している。クラッチ装置の入力部は、少なくとも１つのクラッチディスクを有していてよい。クラッチ装置の入力部は、内燃機関に駆動結合されていてよい。クラッチ装置の出力部は、圧着プレート、少なくとも１つの中間プレッシャプレートおよび／またはプレッシャプレートを有していてよい。クラッチ装置の出力部は、電気機械に駆動結合されていてよい。クラッチ装置の出力部は、電気機械のロータに駆動結合されていてよい。クラッチ装置は、パワートレーンにおいて、内燃機関とトランスミッション装置との間に配置されていてよい。クラッチ装置の出力部は、トランスミッション装置に駆動接続されていてよい。クラッチ装置の出力部は、トランスミッション装置の入力軸に駆動結合されていてよい。クラッチ装置は、パワートレーンにおいて、トーショナルバイブレーションダンパと、電気機械の間に配置されていてよい。クラッチ装置の入力部は、トーショナルバイブレーションダンパに駆動結合されていてよい。クラッチ装置の入力部は、トーショナルバイブレーションダンパの出力部に駆動結合されていてよい。クラッチ装置は、パワートレーンにおいて、トーショナルバイブレーションダンパとトランスミッション装置との間に配置されていてよい。

クラッチ装置は、入力部と少なくとも１つの出力部との間で出力伝達がほぼ行われない、完全に切断された操作位置を起点として、入力部と少なくとも１つの出力部との間でほぼ完全な出力伝達が行われる、完全に接続された操作位置にまで、操作に応じて増大する出力伝達を可能としてよい。入力部と少なくとも１つの出力部との間の出力伝達は、力を伝達する結合（ｋｒａｆｔｓｃｈｌｕｅｓｓｉｇ：力による束縛）、特に摩擦力による結合（ｒｅｉｂｓｃｈｌｕｅｓｓｉｇ：摩擦力による束縛）により行われてよい。これとは逆に、入力部と少なくとも１つの出力部との間で完全な出力伝達が行われる完全に接続された操作位置を起点として、入力部と少なくとも１つの出力部との間で出力伝達がほぼ行われない、完全に切断された操作位置にまで、操作に応じて減少する出力伝達を可能としてよい。完全に接続された操作位置は、閉鎖された操作位置であってよい。完全に切断された操作位置は、開放された操作位置であってよい。

クラッチ装置は、モーメントフィーラ（Ｍｏｍｅｎｔｆｕｅｈｌｅｒ）を有していてよい。モーメントフィーラは、クラッチ装置の入力部に配置されていてよい。モーメントフィーラは、入力部と、該入力部に対して相対的に回動可能な出力部と、入力部と出力部との間で作用する少なくとも１つのエネルギ蓄え器とを有していてよい。モーメントは、エネルギ蓄え器の力に抗した入力部と出力部との間の相対回動に基づいて検出可能であってよい。モーメントフィーラを用いて、クラッチ装置の制御された操作が行われてもよい。

トランスミッション装置は、入力軸と出力軸とを有していてよい。「入力軸」および「出力軸」は、内燃機関または電気機械を起点とした動力経路に関連している。トランスミッション装置は、有段式トランスミッションを有していてよい。トランスミッション装置は、無段式トランスミッションを有していてよい。トランスミッション装置は、デュアルクラッチ式トランスミッションであってよい。トランスミッション装置は、トルクコンバータ及びシフト用クラッチを有するトランスミッション（Ｗａｎｄｌｅｒｓｃｈａｌｔｋｕｐｐｌｕｎｇｓｇｅｔｒｉｅｂｅ）を有していてよい。トランスミッション装置は、手動シフト可能であってよい。トランスミッション装置は自動シフト可能であってよい。入力軸は、電気機械に駆動結合されていてよい。入力軸は，電気機械のロータに駆動結合されていてよい。入力軸は、クラッチ装置に駆動結合されていてよい。出力軸は駆動可能な少なくとも１つのホイールに駆動結合されていてよい。

電気機械は、ハウジングを有していてよい。ステータは、ハウジングに対して不動に配置されていてよい。ステータは、ロータの半径方向外側に配置されていてよい。電気機械は、少なくとも１つの軸またはハブを有していてよい。ロータは、ステータの半径方向内側に配置されていてよい。電気機械は、第１の軸またはハブおよび第２の軸またはハブを有していてよい。第１の軸またはハブと、第２の軸またはハブとは、同軸的に配置されていてよい。ロータは、第２の軸またはハブに不動に配置されていてよい、第１の軸またはハブは、クラッチ装置の入力部に配設されていてよい。第２の軸またはハブは、クラッチ装置の出力部に配設されていてよい。ロータは、スリーブ状の形状を有していてよい。ロータは、管区分の形状を有していてよい。ロータは、中空円筒の形状を有していてよい。ロータ内には、収容室が形成されていてよい。

ロータ内に組み込まれたクラッチ装置は、少なくともほぼロータの内側に配置されているクラッチ装置であってよい。ロータ内に組み込まれたクラッチ装置は、半径方向で少なくともほぼロータの内側に配置されているクラッチ装置であってよい。半径方向は、電気機械の回転軸線に対して垂直な方向である。ロータ内に組み込まれたクラッチ装置は、軸方向で少なくともほぼロータの内側に配置されているクラッチ装置であってよい。軸方向は、電気機械の回転軸線の延在方向である。ロータ内に組み込まれた操作装置は、少なくともほぼロータの内側に配置されている操作装置であってよい。ロータ内に組み込まれた操作装置は、半径方向で少なくともほぼロータの内側に配置されている操作装置であってもよい。ロータ内に組み込まれた操作装置は、軸方向で少なくともほぼロータの内側に配置されている操作装置であってもよい。クラッチ装置と操作装置とは、部分的に互いに入れ子に配置されていてもよい。操作装置は、部分的に、内燃機関に面した側に配置されていてもよい。クラッチ装置は、部分的に、トランスミッション装置に面した側に配置されていてもよい。操作装置は、部分的に半径方向内側に配置されていてもよい。クラッチ装置は、部分的に半径方向外側に配置されていてもよい。

操作装置により、クラッチ装置の圧着プレートは、軸方向に移動可能であってよい。操作装置により、クラッチ装置は、開放されるか、または閉鎖され得る。操作装置により、クラッチ装置は、接続または切断され得る。操作装置は、自己倍力式であってよい。これにより比較的に高い仕事量の切換えが比較的に小さな操作力で可能にされる。操作力は自己倍力式であってよい。これにより、クラッチ装置を接続および／または遮断するために必要とされる操作エネルギが低減されている。アクチュエータは、低減された出力を有していてよい。アクチュエータは、低減された消費電力を有していてよい。アクチュエータは、縮小された構造空間を有していてよい。アクチュエータは、低減された重量を有していてよい。シフト速度は、高められていてよい。

操作装置は、第１のカムと第２のカムとを備えた調節可能なカム装置を有していてよい。カム装置は、回動により調節可能であってよい。第１のカムあるいはランプと第２のカムあるいはランプとは、互いに相対回動可能であってよい。第１のカムと第２のカムとの相互の回動は、軸方向の間隔の変化を引き起こしてよい。第１のカムと第２のカムとの間には、転動体、特にボールが配置されていてよい。カムは、転動体のための転動面を形成してもよい。カムは、転動体カム、特にボールカムとして形成されていてよい。カムは、クラッチ装置の周方向で分配配置されていてよい。カムは、クラッチ装置の回転軸線に対して垂直な平面に対して傾いていてよい。カムは、クラッチ装置の周方向で上昇および／または下降していてもよい。カムは、片側で上昇していてよい。カムは、両側で上昇していてよい。第１のカムと第２のカムとは、互いに幾何学的に相補的に形成されていてよい。第１のカムは、第１のカムと第２のカムとの相互の回動時に、第１のカムと第２のカムとがクラッチ装置の回転軸線の延在方向で互いに離間運動または接近運動するように、第２のカムと対応していてよい。第１のカムは、転動体を半径方向内側から支持していてよい。第２のカムは、転動体を半径方向外側から支持していてよい。転動体は、該転動体が第１のカムと第２のカムとの間で紛失しないように保持されているような直径を有していてもよい。転動体は、転動体ケージ内に配置されていてよい。これによって、カムに対する転動体の割当てが、保証されている。

操作装置は、１つの中空車、１つの太陽車および複数の公転車および１つの腕を備えた公転車伝動装置であってよい。公転車伝動装置は、遊星伝動装置であってよい。中空車は、内歯を有していてよい。太陽車は、外歯を有していてよい。公転車は、それぞれ外歯を有していてよい。公転車は、それぞれ中空車および／または太陽車に係合してよい。公転車伝動装置は、第１の伝動装置軸、第２の伝動装置軸および第３の伝動装置軸を有していてよい。中空車は、第１の伝動装置軸に配置されていてよい。太陽車は、第２の伝動装置軸に配置されていてよい。公転歯車は、第３の伝動装置軸に配置されていてよい。第１の伝動装置軸および第２の伝動装置軸は、同軸的な軸線を有していてよい。第３の伝動装置軸は、第１の伝動装置軸および第２の伝動装置軸の軸線に対して平行であり、第１の伝動装置軸および第２の伝動装置軸から離間していてよい。公転車伝動装置の運転時に、公転車は太陽車の周りで公転してよい。腕は、公転車の支持体であってよい。腕は、複数の第３の伝動装置軸を互いに不動に結合するか、または複数の第３の伝動装置軸を有していてもよい。

第１のカムは、中空車に配設されており、第２のカムは腕に配設されていてよい。第１のカムは、中空車に不動に結合され、第２のカムは、少なくとも１つの板ばねにより腕に相対回動不能に、かつ軸方向でプリロードが加えられた状態で結合されていてよく、腕は、ロータに不動に結合されていてよい。カム装置は、第１のカムリングを有していてよい。第１のカムリングは、第１のカムを有していてよい。第１のカムリングは、まず構造的に別体に製造され、次いで中空車に結合されていてよい。第１のカムは、中空車に組み込まれていてよい。第１のカムは、中空車の一部であってよい。カム装置は、第２のカムリングを有していてよい。第２のカムリングは、第２のカムを有していてよい。第２のカムリングは、まず構造的に別体に製造され、次いで腕に結合されていてもよい。少なくとも１つの板ばねは、引っ張りばねであってもよい。少なくとも１つの板ばねは、環状の形状を有していてもよい。少なくとも１つの板ばねは、一方では第１のカムリングに、他方では第２のカムリングに結合されていてよい。少なくとも１つの板ばねにより、カム装置には、プリロード力が加えられていてよい。腕は、ロータと一体的に製造されていてよい。腕とロータとは、まず構造的に別体に製造され、次いで互いに結合されていてよい。

公転車伝動装置は、太陽車とともに第１の変速比を形成する第１の公転車と、中空車とともに第２の変速比を形成する第２の公転車とを有する公転車対を有していてよい。それぞれ１つの第１の公転車と第２の公転車とが互いに割り当てられていてよい。互いに割り当てられた第１の公転車と第２の公転車とは、互いに対して同軸的に配置されていてよい。互いに割り当てられた第１の公転車と第２の公転車とは、互いに軸方向で離間していてもよい。互いに割り当てられた第１の公転車と第２の公転車とは、互いに相対回動不能に結合されていてよい。第１の公転車は、第２の公転車より大きな直径を有していてよい。これにより、公転歯車伝動装置の変速比を拡大されている。

操作装置は、カム装置を制御して調節するためのモーメントフィーラと、フリーホイール装置とを有していてよく、モーメントフィーラおよびフリーホイールは、半径方向で少なくとも部分的にオーバラップして配置されていてよい。フリーホイール装置は、内レースと外レースとを有している。フリーホイール装置は、締結体を有していてよい。締結体は、内レースと外レースとの間で作用する。フリーホイール装置により、内レースと外レースとの間の互いに対して相対的な第１の回転方向への回動が可能にされていてよく、第１の方向とは反対方向の第２の方向への回動は阻止されていてよい。内レースは、電気機械の軸またはハブに配設されていてよい。外レースは、公転車伝動装置の太陽車に配設されていてよい。これにより、クラッチ装置が完全に閉鎖された操作位置で、操作装置の自己制御が可能である。内燃機関のコースト運転が可能である。モーメントフィーラは、少なくとも１つのモーメントばね、特にコイル状の圧縮ばねを有し、モーメントばねとフリーホイール装置とは、半径方向で少なくとも部分的にオーバラップするように配置されていてもよい。

渦電流ブレーキは、磁界で運動させられるブレーキロータの渦流損失を、制動のために使用してよい。ブレーキステータの電磁石は、磁界を形成するために役立つ。ブレーキロータは、導電性であってよい。ブレーキステータとブレーキロータとの間には、空隙が形成されていてよい。渦電流ブレーキは、クラッチ装置を閉鎖するために役立ち得る。渦電流ブレーキを制御するために、電気的な制御装置が設けられていてもよい。渦電流ブレーキにより、中空車が第１のカムを伴って、かつ腕が第２のカムを伴って、互いに相対的に回動するように、公転車伝動装置の回転に反作用するモーメントを太陽車に加えることが可能であってもよい。コイルは、回転対称の形状を有していてよい。コイルは、コイル軸線を有していてよい。コアは、回転対称の形状を有していてよい。コアは、コア軸線を有していてよい。コイル軸線とコア軸線とは少なくともほぼ完全に等しいように配置されていてよい。

本発明に係るクラッチ装置では、渦電流ブレーキの効率が高められている。モーメント容量は高められている。必要となる磁石の個数は減じられている。モーメントを形成するための有効半径は拡大されている。有効磁石面積は拡大されている。渦電流ブレーキ内の磁束は増大されている。ブレーキモーメントは、交流磁界により拡大されている。

コイルは、中空円筒の形状を有していてよい。コアは、Ｅ字形の断面を有するポット状の形状を有していてよい。コアは、フラットリング状の隙間を有していてよい。コイルは、コア内に収容されていてよい。コイルは、コアに設けられた隙間内に収容されていてよい。コイルは、コア内に少なくともほぼ完全に収容されていてよい。コアは、コイルの半径方向内側に配置されているコア区分を有していてよい。コアは、コイルの半径方向外側に配置されている壁区分を有していてよい。コアは、隙間を片側で閉じている底部区分を有していてよい。コイルとコアとは、共通の軸線を有していてよい。この軸線は、ロータの回転軸線に対して平行に配置されていてよい。したがって、磁界はブレーキロータを垂直方向に貫通してよい。

ブレーキステータは、ディスク区分を有していてよく、少なくとも１つの電磁石は、基部区分を有していてよく、電磁石は、基部区分で、ブレーキステータのディスク区分に配置されていてよい。ディスク区分は、半径方向外側の縁部を有していてよい。ブレーキステータは、ハブ区分を有していてよい。ハブ区分は、ディスク区分を起点としてブレーキロータに向かって方向付けられていてよい。少なくとも１つの電磁石は、ブレーキロータに向けられた端面を有していてよい。電磁石の端面は、少なくともほぼ１つの平面に配置されていてよい。ブレーキステータは、周方向に分配されて配置された複数の、特に約１０個〜１４個、特に１２個の電磁石を有していてよい。電磁石は周方向で均等に分配されている。電磁石は、円形に分配されて配置されていてよい。電磁石は、内側円と外側円とを画定してよい。電磁石は、半径方向でブレーキステータのハブ区分と、ディスク区分の半径方向外側の縁部との間に配置されていてよい。

ブレーキロータは、ディスク区分を有していてよく、ブレーキロータのディスク区分は、少なくとも１つの電磁石を半径方向で少なくともほぼ完全に覆っていてよい。ブレーキロータのディスク区分は、半径方向外側の縁部を有していてよい。ブレーキロータのディスク区分の半径方向外側の縁部は、電磁石により画定された外側円の直径以上の直径を有していてよい。ブレーキロータのディスク区分および電磁石の端面の平面は、互いに対して少なくともほぼ平行に配置されていてよい。ブレーキロータのディスク区分と、電磁石の端面の平面との間には空隙が形成されていてよい。

ブレーキロータは、歯車区分を有していてよく、歯車区分は、ブレーキロータのディスク区分に直接に配置されていてよい。歯車区分は、太陽車を形成していてよい。歯車区分およびディスク区分は一体的に製造されていてよい。歯車区分およびディスク区分は、まず構造的に別体に製造され、次いで互いに結合されていてよい。これにより、軸方向で縮小された構造空間しか必要ではない。

これにより、要約及び換言すれば、本発明により、とりわけポット状磁石を備えた操作渦電流ブレーキを有する、ロータに組み込まれたクラッチが生じる。ポット状磁石としてのコイルにより、渦電流ブレーキの効率は高められていてよい。渦電流ブレーキは、支持体上に位置しているポット状磁石を備えて構成されていてよい。この場合、ポット状磁石は、渦電流ブレーキの作用直径に背面側でねじ締結されていてよい。このような磁石により、大きな作用直径が実現可能である。ポット状磁石は、磁束線の簡単なガイドを保証する。これにより、大きな磁場密度が生じ、このことはディスク内でより強い渦電流をもたらす。

「〜てよい」とは、特に本発明の任意選択的な特徴を表している。それゆえ、それぞれの単数の特徴またはそれぞれの複数の特徴を有する本発明のそれぞれの実施の形態が生じる。

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。以下の説明からその他の特徴および利点が判る。これらの実施の形態の具体的な特徴は、本発明の普遍的な特徴であってもよい。これらの実施の形態の、他の特徴と結び付けられた特徴は、本発明の独立した特徴であってもよい。

パラレル式のフルハイブリッドドライブと、パワートレーン内に配置されたクラッチとを有する自動車のパワートレーンを概略的かつ例示的に示す図である。ハイブリッドドライブを有する自動車用の、渦電流ブレーキを有する操作装置を備えた、電気機械のロータ内に組み込まれたクラッチを概略的かつ例示的に示す図である。ブレーキステータおよびブレーキロータを有する渦電流ブレーキを概略的かつ例示的に示す図である。ポット状磁石を備えた渦電流ブレーキのブレーキステータを概略的かつ例示的に示す図である。

図１は、パラレル式のフルハイブリッドドライブと、パワートレーン１００内に配置されたクラッチ１０２とを備えた自動車（本明細書ではその他の部分は詳しく説明しない）のパワートレーン１００を示している。パワートレーン１００は、内燃機関１０４と、デュアルマスフライホイール１０６と、クラッチ１０２と、電気機械１０８と、トランスミッション１１０と、少なくとも１つの駆動可能なホイール１１２とを有している。電気機械１０８は、モータとして運転可能である。クラッチ１０２は、パワートレーン１００において、デュアルマスフライホイール１０６と電気機械１０８との間に配置されている。クラッチ１０２は、パワートレーン１００において、デュアルマスフライホイール１０６と、トランスミッション１１０との間に配置されている。

クラッチ１０２は、入力部１１４および出力部１１６を有している。クラッチ１０２の入力部１１４は、デュアルマスフライホイール１０６に接続されている。クラッチ１０２の出力部１１６は、電気機械１０８に接続されている。電気機械１０８は、ステータ１１８およびロータ１２０を有している。クラッチ１０２の出力部１１６は、電気機械１０８のロータ１２０に接続されている。クラッチ１０２の出力部１１６は、トランスミッション１１０に接続されている。電気機械１０８は、トランスミッション１１０に接続されている。電気機械１０８のロータ１２０は、トランスミッション１１０に接続されている。

図２は、ハイブリッドドライブを備えた自動車用の、電気機械（本明細書ではその他の部分は詳しく説明しない。たとえば図１に示した電気機械１０８）のロータ２００（たとえば図１に示したロータ１２０）内に組み込まれた、操作装置２０４を備えたクラッチ２０２（たとえば図１に示したクラッチ１０２）を示している。クラッチ２０２は、回転軸線２０６の延在方向および半径方向でロータ２００の内部に配置されている。操作装置２０４は、回転軸線２０６の延在方向および半径方向でロータ２００の内部に配置されている。クラッチ２０２および操作装置２０４は、互いに入れ子式に配置されている。クラッチ２０２は、内燃機関側に配置されている。操作装置２０４は、トランスミッション側に配置されている。

クラッチ２０２は、入力部および出力部を有している。入力部は、軸２０８、モーメントフィーラ２１０および複数のクラッチディスク（たとえば２１２）を有している。クラッチ２０２の出力部は、１つの圧着プレート２１４と、複数の中間プレッシャプレート（たとえば２１６）と、１つのプレッシャプレート２１８とを有している。クラッチディスク２１２は、相対回動不能に軸２０８に結合されている。圧着プレート２１４、中間プレッシャプレート２１６およびプレッシャプレート２１８は、相対回動不能にロータ２００に結合されている。圧着プレート２１４は、回転軸線２０６の延在方向で制限されて軸方向に移動可能である。

操作装置２０４は、１つの中空車２２０、１つの太陽車２２２、複数の公転車および１つの腕２２４を備えた公転車伝動装置を有している。中空車２２０は、内歯を有している。太陽車２２２は、外歯を有している。複数の公転車は、それぞれ外歯を有している。公転車伝動装置は、複数の第１の公転車（たとえば２２６）を有している。該第１の公転車２２６は、太陽車２２２とともに第１の変速比を形成する。公転車伝動装置は、複数の第２の公転車（たとえば２２８）を有している。該第２の公転車２２８は、中空車２２０とともに第２の変速比を形成する。それぞれ１つの第１の公転車２２６と第２の公転車２２８とは、相対回動不能に互いに結合されている。第１の公転車２２６はそれぞれ第２の公転車２２８よりも、大きな直径を有している。公転車２２６，２２８は、腕２２４内に支承されている。

操作装置２０４は、第１のカムリング２３０および第２のカムリング２３２を備えたカム装置を有している。第１のカムリング２３０は、第１のカムを有している。第２のカムリング２３２は、第２のカムを有している。第１のカムリング２３０と第２のカムリング２３２とは互いに対して相対的に回動可能である。第１のカムリング２３０と第２のカムリング２３２との間には、転動体（たとえば２３４）が配置されている。カムリング２３０，２３２の互いに対して相対的な回動は、カムリング２３０，２３２間の間隔変更を生ぜしめる。カムリング２３０，２３２は、公転車伝動装置を介して互いに接続されている。第１のカムリング２３０は、中空車２２０に不動に結合されている。第２のカムリング２３２は、腕２２４に相対回動不能に、かつ腕２２４に対して軸方向に移動可能に結合されている。第２のカムリング２３２は、腕２２４に、複数の環状の板ばね（たとえば２３６）により結合されている。板ばね２３６は、引っ張りばねとして腕２２４とカムリング２３２との間で作用する。腕２２４は、ロータ２００に不動に結合されている。

操作装置２０４は、モーメントフィーラ２１０およびフリーホイール２３８を有している。モーメントフィーラ２１０は、カム装置を制御して調節するために役立つ。モーメントフィーラ２１０は、入力部および出力部を有している。モーメントフィーラ２１０の入力部は、軸２０８に相対回動不能に結合されている。モーメントフィーラ２１０の出力部は、クラッチディスク２１２に相対回動不能に結合されている。モーメントフィーラ２１０の入力部と出力部との間には複数の圧縮コイルばね（たとえば２４０）が作用している。フリーホイール２３８は、内レースと外レースとを有している。フリーホイール２３８は、締結体を有している。フリーホイール２３８の内レースは、軸２０８に相対回動不能に結合されている。フリーホイール２３８の外レースは、スリーブ状の構成部材２４２に相対回動不能に結合されており、該スリーブ状の構成部材２４２は、第２の公転車２２８に対応している。モーメントフィーラ２１０およびフリーホイール２３８は、回転軸線２０６の延在方向で相並んで配置されている。モーメントフィーラ２１０とフリーホイール２３８とは、半径方向でオーバラップしている。圧縮コイルばね２４０とフリーホイール２３８とは半径方向で部分的にオーバラップしている。モーメントフィーラ２１０の入力部と、フリーホイール２３８の内レースとは、少なくともほぼ同一の内径を有している。モーメントフィーラ２１０とフリーホイール２３８とは、回転軸線２０６の延在方向でクラッチ２０２の内側に配置されている。モーメントフィーラ２１０およびフリーホイール２３８は、半径方向でクラッチ２０２の内側に配置されている。

操作装置２０４は、渦電流ブレーキ２４４を有している。渦電流ブレーキ２４４は、ブレーキステータ２４６とブレーキロータ２４８とを有している。ブレーキステータ２４６およびブレーキロータ２４８とは、回転軸線２０６の延在方向で相並んで配置されている。ブレーキステータ２４６は、内燃機関側に配置されている。ブレーキステータ２４６は、コイルおよびコアを備えた複数の電磁石（たとえば２５０）を有している。ブレーキステータ２４６は、ロータ２００に不動に結合されている。ブレーキロータ２４８は、太陽車２２２に相対回動不能に結合されている。太陽車２２２を介してクラッチ２０２を操作するためのパイロット制御モーメントが導入可能である。公転車伝動装置は、パイロット制御モーメントが増大されるように配置されている。

純粋に電気的な走行時には、クラッチ２０２は開放されている。中空車２２０、腕２２４、公転車２２６，２２８および太陽車２２２は、同じ回転数で回転し（電気モータ回転数）、公転車伝動装置は、いわば「ロック」されている。これによりカムリング２３０，２３２の回動と、クラッチ２０２の操作とは阻止される。付加的に、回転加速度の影響は、一方では、中空車２２０とともに回転する構成部材が、他方では、太陽車２２２とともに回転する構成部材が、それぞれほぼ同じ慣性モーメントを有していることにより、ほぼ消去されている。

内燃機関を始動したい場合、渦電流ブレーキ２４４により太陽車２２２に対してクラッチ２０２のためのパイロット制御モーメントが形成される。このモーメントは、ブレーキモーメントであり、本来の回転運動に抗して作用する。太陽車２２２は、これまで留まっていた公転車伝動装置に対して相対的に回動される。公転車伝動装置の機能を介して、中空車、ひいては第１のカムリング２３０が、腕２２４に対して相対的に回転させられる。このことは同時に、カム装置の回動と、クラッチ２０２の閉鎖とに相当する。

渦電流ブレーキ２４４のパイロット制御モーメントは、公転車伝動装置およびカムリング２３０，２３２における変換により、内燃機関が必要とされるトルクで始動され得るように変換される。パイロット制御モーメントは、渦電流ブレーキ２４４への給電を介して正確に制御され、短時間で形成可能である。内燃機関の始動時間は、数ミリ秒である。モーメントの高い変換と、短い操作時間とによって、内燃機関の始動のため操作エネルギは僅かである。さらに、渦電流ブレーキ２４４は摩耗を有しておらず、電磁石２５０の磁界を介して，所望のモーメントの任意の中間段階を、モーメント変動および摩耗係数依存なしに、実現することができる。

内燃機関が運転している場合、パイロット制御モーメントは、内燃機関自体およびフリーホイール２３８を介して形成される。軸２０８は、内燃機関に接続するために役立つ。この運転状態では、クラッチ２０２は、モーメントをドライブ方向（Zugrichtung）で伝達する。このドライブモーメントの所定の部分は、フリーホイール２３８を介して構成部材２４２のためのパイロット制御モーメントとして利用される。これにより、クラッチ２０２が、カムリング２３０，２３２に対する内燃機関のモーメントの一部により公転車伝動装置を介して操作される。クラッチディスク２１２は、圧着プレート２１４と、中間プレッシャプレート２１６と、プレッシャプレート２１８との間で締め付けられて、所望のモーメントを伝達する。カムリング２３０，２３２の回動角は、モーメントフィーラ２１０を介して制御される。このことは同様に、トルクがもはや伝達されなくなるや否や、クラッチ２０２が再び開放されることを可能にする。各構成部材のこの配置により、クラッチ２０２はこの状態では自己制御されており、操作のために別の外的なエネルギを必要としない。この状態では、負荷移動、ブースト、内燃機関を用いた走行のような運転状態が可能である。内燃機関のコースト運転（Schubbetrieb）は、このシステムでも可能である。この場合、渦電流ブレーキ２４４は、継続運転される。

図３は、図２に示した渦電流ブレーキ２４４のような、ブレーキステータ３０２およびブレーキロータ３０４を備えた渦電流ブレーキ３００を示している。図４は、ポット状磁石（たとえば３０６）を備えた渦電流ブレーキ３００のブレーキステータ３０２を示している。

ブレーキステータ３０２は、ハブ区分３０８を有している。ブレーキステータ３０２は、ディスク区分３１０を有している。ディスク区分３１０は、ハブ区分３０８を起点として半径方向外方に向かって延びている。ディスク区分３１０は、半径方向外側の縁部３１２を有している。ディスク区分３１０には、複数の電磁石（たとえば３１４）が配置されている。電磁石３１４は、それぞれ基部３１６と、端面３１８とを有している。複数の電磁石３１４は、ディスク区分３１０に周方向で均等に分配されて配置されている。この場合、ブレーキステータ３０２は、１２個の電磁石３１４を有している。電磁石３１４は、それぞれ１つの軸線３２０を有している。複数の電磁石３１４の軸線３２０は、ブレーキステータ３０２の軸線３２２に対して同心的な１つの中心円上に配置されている。電磁石３１４は、半径方向外方に向かって外側円を画定し、半径方向内方に向かって内側円を画定している。

電磁石３１４は、それぞれ１つのコイルおよびコアを有している。コアはそれぞれ、Ｅ字形の断面を有するポット状の形状を有している。コアは、コイルのためにそれぞれ１つのフラットリング状の収容室を有している。コイルは、それぞれ中空円筒の形状を有している。コイルは、それぞれコアに設けられた収容室内に収容されている。コアは、コイルの半径方向内側に配置されたそれぞれ１つのコア区分を有している。コアは、コイルを半径方向外側で取り囲んでいるそれぞれ１つの壁区分を有している。コアは、収容室を基部側で閉じているそれぞれ１つの底部区分を有している。電磁石３１４は、それぞれその基部３１６でディスク区分３１０にねじ締結されている。電磁石３１４の端面３１８は、１つの共通の平面に位置している。

ブレーキロータ３０４は、ディスク区分３２４を有している。ディスク区分３２４は、半径方向外側の縁部３２６を有している。ブレーキロータ３０４のディスク区分３２４は、電磁石３１４を半径方向で覆っており、縁部３２６が、電磁石３１４により画定された外側円の半径方向外側に配置されているようになっている。ブレーキロータ３０４のディスク区分３２４は、電磁石３１４の端面３１８の平面に対して平行に配置されている。ブレーキステータ３０２とブレーキロータ３０４との間には軸受け３２８が配置されている。軸受け３２８は、ラジアル軸受けである。軸受け３２８は、内レースと外レースとを有している。内レースは、ブレーキステータ３０２のハブ区分３０８に配置されている。ブレーキロータ３０４は、軸受け３２８の外レースに取り付けるための対向部材３３０を有している。

電磁石３１４の端面３１８と、ブレーキロータ３０４のディスク区分３２４との間には、小さな空隙が形成されている。ディスク区分３２４は、良好に導電性の材料から成っている。電磁石３１４によって、磁界が形成可能である。磁界は、ブレーキロータ３０４のディスク区分３２４をほぼ軸線３２０の延在方向で貫通する。

ブレーキロータ３０４は、歯車区分３３２を有している。歯車区分３３２は、ディスク区分３２４においてトランスミッション側に配置されている。歯車区分３３２は、公転車伝動装置の太陽車を形成している。ディスク区分３２４および歯車区分３３２は一体的に製造されている。

１００パワートレーン
１０２クラッチ
１０４内燃機関
１０６デュアルマスフライホイール
１０８電気機械
１１０トランスミッション装置
１１２ホイール
１１４入力部
１１６出力部
１１８ステータ
１２０ロータ
２００ロータ
２０２クラッチ
２０４操作装置
２０６回転軸線
２０８軸
２１０モーメントフィーラ
２１２クラッチディスク
２１４圧着プレート
２１６中間プレッシャプレート
２１８プレッシャプレート
２２０中空車
２２２太陽車
２２４腕
２２６第１の公転車
２２８第２の公転車
２３０第１のカムリング
２３２第２のカムリング
２３４転動体
２３６板ばね
２３８フリーホイール
２４０圧縮コイルばね
２４２構成部材
２４４渦電流ブレーキ
２４６ブレーキステータ
２４８ブレーキロータ
２５０電磁石
３００渦電流ブレーキ
３０２ブレーキステータ
３０４ブレーキロータ
３０６ポット状磁石
３０８ハブ区分
３１０ディスク区分
３１２縁部
３１４電磁石
３１６基部
３１８端面
３２０軸線
３２２軸線
３２４ディスク区分
３２６縁部
３２８軸受け
３３０対向部材
３３２歯車区分

Claims

特に内燃機関（１０４）と、ステータ（１１８）およびロータ（１２０）を備えた電気機械（１０８）と、トランスミッション装置（１１０）とを有する自動車のパワートレーン（１００）用の、操作装置（２０４）を備えたクラッチ装置（１０２，２０２）であって、前記クラッチ装置（１０２，２０２）は、前記パワートレーン（１００）において、前記内燃機関（１０４）と前記電気機械（１０８）および前記トランスミッション装置（１１０）の間に配置可能であり、前記クラッチ装置（１０２，２０２）および操作装置（２０４）は、前記電気機械（１０８）の前記ロータ（１２０）内に組み込まれており、前記操作装置（２０４）は、ブレーキステータ（２４６，３０２）およびブレーキロータ（２４８，３０４）を備えた電気的な渦電流ブレーキ（２４４，３００）を有している、クラッチ装置（１０２，２０２）において、
前記ブレーキステータ（２４６，３０２）は、コイルおよびコアを備えた少なくとも１つの電磁石（２５０，３０６，３１４）を有しており、前記コイルおよび前記コアは互いに同心的に配置されていることを特徴とする、操作装置（２０４）を備えたクラッチ装置（１０２，２０２）。
前記コイルは、中空円筒の形状を有している、請求項１記載のクラッチ装置（１０２，２０２）。
前記コアは、Ｅ字形の断面を備えたポット形状を有している、請求項１および２の少なくとも１項記載のクラッチ装置（１０２，２０２）。
前記コイルは、前記コア内に収容されている、請求項１から３までの少なくとも１項記載のクラッチ装置（１０２，２０２）。
前記コイルおよび前記コアは、１つの共通の軸線（３２０）を有しており、該軸線は、前記ロータ（１２０）の回転軸線（３２２）に対して平行に配置されている、請求項１から４までの少なくとも１項記載のクラッチ装置（１０２，２０２）。
前記ブレーキステータ（２４６，３０２）は、ディスク区分（３１０）を有しており、前記少なくとも１つの電磁石（２５０，３０６，３１４）は、基部区分（３１６）を有しており、前記電磁石（２５０，３０６，３１４）の前記基部区分（３１６）は、前記ブレーキステータ（２４６，３０２）の前記ディスク区分（３１０）に配置されている、請求項１から５までの少なくとも１項記載のクラッチ装置（１０２，２０２）。
前記少なくとも１つの電磁石（２５０，３０６，３１４）は、前記ブレーキロータ（２４８，３０４）に向けられた端面（３１８）を有している、請求項１から６までの少なくとも１項記載のクラッチ装置（１０２，２０２）。
前記ブレーキステータ（２４６，３０２）は、周方向に分配されて配置された複数の、特に約１０個〜約１４個の、特に約１２個の電磁石（２５０，３０６，３１４）を有している、請求項１から７までの少なくとも１項記載のクラッチ装置（１０２，２０２）。
前記ブレーキロータ（２４８，３０４）は、ディスク区分（３２４）を有しており、前記ブレーキロータ（２４８，３０４）の前記ディスク区分（３２４）は、前記少なくとも１つの電磁石（２５０，３０６，３１４）を半径方向で少なくともほぼ完全に覆っている、請求項１から８までの少なくとも１項記載のクラッチ装置（１０２，２０２）。
前記ブレーキロータ（２４８，３０４）は、歯車区分（３３２）を有しており、前記歯車区分（３３２）は、前記ブレーキロータ（２４８，３０４）の前記ディスク区分（３２４）に直接に配置されている、請求項９記載のクラッチ装置（１０２，２０２）。