WO2016165701A1 - Kupplungssystem - Google Patents

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WO2016165701A1
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WO
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torque
clutch
ramp
motor vehicle
input
Prior art date
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PCT/DE2016/200141
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English (en)
French (fr)
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Andreas Trinkenschuh
Dierk Reitz
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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Priority to JP2017554494A priority patent/JP6771486B2/ja
Priority to US15/567,044 priority patent/US10428880B2/en
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    • B60K6/48—Parallel type
    • B60K2006/4825—Electric machine connected or connectable to gearbox input shaft
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    • F16D23/00—Details of mechanically-actuated clutches not specific for one distinct type
    • F16D23/12—Mechanical clutch-actuating mechanisms arranged outside the clutch as such
    • F16D2023/123—Clutch actuation by cams, ramps or ball-screw mechanisms
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16D27/108—Magnetically- or electrically- actuated clutches; Control or electric circuits therefor with an electromagnet not rotating with a clutching member, i.e. without collecting rings with axially movable clutching members
    • F16D27/112—Magnetically- or electrically- actuated clutches; Control or electric circuits therefor with an electromagnet not rotating with a clutching member, i.e. without collecting rings with axially movable clutching members with flat friction surfaces, e.g. discs
    • F16D27/115—Magnetically- or electrically- actuated clutches; Control or electric circuits therefor with an electromagnet not rotating with a clutching member, i.e. without collecting rings with axially movable clutching members with flat friction surfaces, e.g. discs with more than two discs, e.g. multiple lamellae
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    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62—Hybrid vehicles

Definitions

  • the invention relates to a coupling system, with the aid of which a drive shaft of an automotive engine with at least one transmission input shaft of a motor vehicle transmission, in particular in a hybrid motor vehicle, can be coupled.
  • WO 201 1/050773 A1 discloses a clutch system in the manner of a so-called booster clutch, in which a friction clutch designed as a disconnect clutch can be actuated by means of a ramp system.
  • the ramp system can change its axial extent by means of an output ramp which can be rotated relative to an input ramp and thereby axially displace a pressure plate of the friction clutch.
  • a clutch disk can be pressed into frictional engagement between the pressure plate and a counterplate of the friction clutch.
  • a clutch system for coupling a drive shaft of a motor vehicle engine with at least one transmission input shaft of a motor vehicle transmission with a friction clutch configured in particular as a multi-plate clutch for transmitting a torque between a torque input element, in particular a drive shaft of the motor vehicle engine, and a torque output element, in particular a transmission input shaft of the motor vehicle transmission.
  • a ramp system for axially displacing a pressure plate of the friction clutch, wherein the ramp system has an input ramp and an output ramp rotatable relative to the input ramp for varying an axial extent of the ram system, a pilot clutch for
  • the input ramp of the ramp system is coupled to the torque-introducing element and the output ramp is coupled to the torque-diverting element so that, for the input ramp and the output ramp results in a speed difference, which leads to a relative rotation of the input ramp to the output ramp.
  • the ramp system can increase its axial extent, as a result of which the friction clutch configured in particular as a disconnect clutch is closed and a torque flow can take place from the torque diversion element to the torque introduction element.
  • a torque flow from the transmission input shaft to the motor vehicle engine can take place in overrun operation, for example in order to be able to provide an additional braking power for braking the motor vehicle with the aid of the moment of inertia of the motor vehicle engine.
  • the input ramp When the pilot clutch is open, the input ramp is decoupled from the torque input member and is no longer supported on the torque input member. In this case, a speed difference between the input ramp and the output ramp is not present and the friction clutch is open.
  • a torque flow from the transmission input shaft to the motor vehicle engine can be prevented, for example, to allow the motor vehicle to coast the motor vehicle without unnecessary drag losses due to the mass moment of inertia of the motor vehicle motor in a sail operating mode.
  • an electric machine in this situation, in a hybrid motor vehicle, an electric machine can easily drive the motor vehicle during engine operation without having to accept unnecessary drag losses due to the mass moment of inertia of the motor vehicle engine.
  • the pilot clutch, the ramp system and the friction clutch can together form a so-called booster clutch.
  • the torque introduction element and the torque diversion element have essentially the same rotational speed in slip-free operation.
  • the friction clutch is open, the torque input turn line member and the Drehmonnentausleitelnelennent at a different speed, so that sets a speed difference between the torque introduction element and the Drehmomentaus effetselement.
  • the torque flowing via the torque introduction element and the friction clutch can flow at least partially via the at least partially closed pilot clutch, so that at least temporarily a torque transmission via the ramp system can take place in the closed state of the pilot clutch, whereby component loads can be reduced.
  • the pilot clutch when the input ramp is rotated relative to the output ramp, the pilot clutch effects slipping frictional engagement between the torque introducing element and the torque diverting element. Due to the slipping frictional engagement, a speed difference can be generated in the pilot control clutch, which can be used for relative rotation of the input ramp to the output ramp. At the same time, a torque can also be transmitted in slip operation, which can be passed on to the ramp system in order to provide a correspondingly high contact pressure for the pressure plate. If a speed equalization between the torque input element and the Drehmomentaustechnischselement not yet done, the slipping operated pilot clutch can implement the speed difference in a relative rotation of the input ramp to the output ramp via a suitable coupling of the ramp system with the pilot clutch.
  • the axial extent of the ramp system can change as a result of the speed difference within the pilot clutch and thus due to the speed difference of the torque introduction element for Drehmomentaus effetselement.
  • the pressure plate Due to the changing extent of the ramp system, the pressure plate can be displaced to close the friction clutch, wherein a displacement force for displacing the pressure plate can be diverted from the torque transmitted via the pilot control clutch. If the extent of the ramp system has changed so far that, for example, the pressure plate presses a clutch disc and / or fins of a multi-plate clutch, after an end of the slip operation, the rotational speeds of the torque introduction element and
  • Torque deriving element synchronized with each other, so that a Drehieredif- present no longer exists.
  • the ramp system can then remain in the position reached.
  • the predominant part of the torque to be transmitted can take place via the friction pairing of the counterplate with the clutch disk, wherein a smaller proportion of the torque to be transmitted can be transmitted via the pilot clutch.
  • a correspondingly high contact pressure force can be exerted on the pressure plate via the pilot control clutch, so that a correspondingly higher torque can be transmitted safely and without slipping through.
  • a force transmission can be achieved via a suitable choice of the ramp gradient of the ramp system, so that at a low actuation force for actuating the pilot clutch an increased translated contact pressure can be achieved.
  • a part of the torque to be transmitted can be used to provide the contact pressure, so that the contact force can be fed from a further energy source.
  • the friction contacts of the clutch disc can be provided in a comparatively far radially outer region, so that a correspondingly small extent of the friction clutch is required radially inward in order to realize a correspondingly large friction surface can.
  • the pilot clutch only needs to transmit a small amount of torque in order to actuate the ramp system, so that a correspondingly smaller friction surface is already sufficient on a smaller average friction radius compared to the clutch disk.
  • the output ramp may be rotatably but axially movably coupled to the Drehmomentauslei- element.
  • the output ramp coupled to the torque output element and the input ramp which can be coupled via the pilot clutch to the torque introduction element can be rotated relative to one another at a differential rotational speed between the torque output element and the torque introduction element.
  • the ramps of the ramp system can slide directly on each other or be rotated relative to each other via at least one ball, a cylinder or other rotatable element, so that a ball-ramp system can be formed.
  • the distance between the rear sides of the input ramp and the output ramp pointing away from the respective other opposite ramp can change, so that the axial extent of the ramp system can correspondingly be reduced or increased.
  • the maximum relative angle of rotation of the input ramp to the output ramp is limited for example by at least one stop, whereby, for example, exceeding a maximum wear range of friction linings of the friction clutch can be avoided.
  • the freewheel has an input ring coupled to the torque introduction element and an output ring coupled to the torque diverting element, wherein the pilot control clutch is frictionally coupled in the closed state to the input ring, in particular indirectly via an input disk carrier of the friction clutch.
  • the input ring of the freewheel can thereby represent a point in the torque flow at which a power split of the torque can take place. This can ensure that the torque generated by the motor vehicle engine substantially completely arrives at the freewheel and is forwarded via the freewheel to the Drehmomentaus effet espselement when a train operation is present.
  • the freewheel preferably has an input ring coupled to the torque introduction element and an output ring coupled to the torque diversion element, the output ring of the freewheel being connected to an output element of the frictional coupling, in particular the output ring being fixed in the axial direction Counter plate of the friction clutch is connected to the output element.
  • Torque transmission can be shared.
  • the different in the train operation and in overrun load paths of the torque to be transmitted can be kept very short, creating a space-saving design of the coupling system is made possible.
  • An output element of the friction clutch and / or the torque diverting element particularly preferably has an integrated radial offset compensation, in particular special a moment sensor, on.
  • the opening and closing of the friction clutch by a voltage applied to the pilot clutch speed difference can thus be gentler.
  • a relative rotation occurring for actuating the friction clutch can be automatically compensated for by participating components of the pilot clutch and the friction clutch.
  • a change between overrun operation and train operation can thus be easily realized without having to be acted upon by an external control on the friction clutch or the pilot clutch.
  • the pilot clutch has a return spring for positioning the pilot clutch in a defined, in particular a closed position of the pilot clutch corresponding, starting position.
  • the actuating element then only needs to be actuated when a torque transmission to the torque introduction element and the motor vehicle engine is to be interrupted in coasting operation, for example in a sail operation or a purely electric drive of the motor vehicle with the aid of an electrical machine of a hybrid motor vehicle acting on the torque diversion element.
  • the pilot clutch on one of the actuating element in particular magnetically, axially displaceable tie rod for opening and / or closing the pilot clutch on.
  • a friction element which can bring about a frictional pairing for frictional coupling with the torque introduction element, can be displaced axially by the tie rod in order to selectively open and / or close the pilot control clutch.
  • only a small axial displacement path of the tie rod is required, so that the tie rod can be easily displaced by a magnetic force generated by the actuator.
  • the tie rod is formed for this purpose at least in an area facing the actuating element by a ferromagnetic material.
  • a friction element rotatably mounted on the tie rod for producing a frictional coupling with the torque introduction element in the axial direction, wherein the friction element is rotatably but axially relatively slidably connected to the input ramp of the ramp system.
  • the friction element is displaced axially by the tie rod, the friction element, for example via a toothing, rotatably connected to the input ramp to drive the ramp system at a speed difference and a frictional coupling can.
  • the friction element may be designed to rotate with the input ramp, while the tie rod is designed in particular only axially displaceable and not co-rotating.
  • the friction element can be rotatably mounted on the tie rod via a bearing, in particular a deep groove ball bearing.
  • the tie rod can engage a bearing ring of the bearing facing away from the friction element in order to displace this bearing ring axially, wherein this bearing ring can take along the other bearing ring connected to the friction element in the axial direction, so that at the same time the friction element is axially displaced.
  • the output ramp of the ramp system is designed in one piece with the pressure plate of the friction clutch.
  • the output ramp can thereby simultaneously form the pressure plate of the friction clutch, so that a correspondingly small installation space results.
  • An input ramp-facing axial side of the output ramp may be circumferentially tapered to form the ramp system, while an axial side of the output ramp facing away from the input ramp may form a friction surface of the friction clutch pressure plate.
  • a rotor of an electric machine is connected to an output element of the friction clutch and / or to the torque output element.
  • the coupling system can thereby be easily integrated into a hybrid motor vehicle as a hybrid module.
  • the rotor may cooperate with a stator of the electric machine to introduce a torque in the Drehmomentaus effetselement in engine operation of the electric machine and to derive a torque in generator operation of the electric machine.
  • a torque flow from the electric machine to the particular off motor vehicle engine using the pilot clutch are easily interrupted.
  • the optionally required for actuating the pilot clutch electrical energy can be diverted from the electric machine. Furthermore, it is possible for a start of the motor vehicle engine to close the pilot clutch, so that the electric machine can initiate a starting torque for starting the motor vehicle engine in the motor vehicle engine.
  • the invention further relates to a drive train for a motor vehicle with a torque introduction element, in particular a drive shaft of the motor vehicle engine, a Drehmomentaus effetselement, in particular a transmission input shaft of the motor vehicle transmission, a clutch system, which can be trained and further developed as described above, for transmitting a torque between the Torque introduction element and the Drehmomentaus effetselement and an electric machine for transmitting a torque between the electric machine and the Drehmomentaus effetselement.
  • a torque introduction element in particular a drive shaft of the motor vehicle engine
  • a Drehmomentaus effetselement in particular a transmission input shaft of the motor vehicle transmission
  • a clutch system which can be trained and further developed as described above, for transmitting a torque between the Torque introduction element and the Drehmomentaus effetselement and an electric machine for transmitting a torque between the electric machine and the Drehmomentaus effetselement.
  • 1 is a schematic diagram of a drive train in train operation
  • 2 shows a schematic Pnnzipdargna the drive train of Figure 1 in a change from train to overrun
  • FIG. 3 is a schematic diagram of the drive train of FIG. 1 in FIG.
  • Fig. 4 is a schematic diagram of the drive train of FIG. 1 in purely electrical operation
  • FIG. 5 shows a schematic sectional view of a coupling system for the drive train from FIG. 1.
  • the drive train 10 shown in FIG. 1 has a torque introduction element 12 in the form of a crankshaft designed drive shaft of a motor vehicle on that via a torsional vibration damper 14 in the form of a dual mass flywheel and a clutch system 16 with a Drehmomentaus effetselement 18 in the form of a transmission input shaft of a motor vehicle transmission 20th is detachable.
  • An electrical machine 22 may also engage the torque extraction element 18 to exchange a torque.
  • the electric machine 22 has a current-flowable stator 24, which can interact with a rotor 26 coupled to the torque diverting element 18.
  • 18 may be provided between the torque introduction element 18 and the clutch system 16 and / or between the clutch system 16 and the torque output element 18, a separating clutch to switch motor while the motor vehicle in the motor vehicle transmission 20 gears can.
  • the clutch system 16 has a freewheel 28, by means of which, in the traction mode illustrated in FIG. 1, the torque generated by the motor vehicle engine can be transmitted from the torque output element 12 to the torque output element 18.
  • the Wheelmomentaus effetselement 18 can overtake the torque introduction element 12, so that a torque flow through the freewheel 28 is no longer possible.
  • the torque can be transmitted via a friction clutch 30.
  • a ramp system 32 which can change its axial extent by rotating an input ramp 34 relative to an output ramp 36.
  • the output ramp 36 is coupled to the torque output element 18, while the input ramp 34 can be coupled to the torque introduction element 12 via a pilot control clutch 40 which can be actuated by means of an actuating element 38.
  • the input ramp 34 can be rotated relative to the output ramp 36 when the pilot clutch 40 is closed.
  • the axial extent of the ramp system 32 may increase, whereby the friction clutch 30 is closed and a torque flow from the Drehmomentaus effetselement 18 via the clutch system 16 to the torque introduction element 12 can take place, as shown in Fig. 3. It is also possible in the
  • the coupling system 16 may have a fixed housing 42, with which the stator 24 of the electric machine 22 is fastened and on which the torque introduction element 12 can be rotatably mounted via a pilot bearing 44.
  • the torque introduction element 12 is connected to an inner ring 46 of the freewheel 28 which acts as an input ring.
  • the freewheel 28 has an outer ring 48 acting as an output ring, which is riveted to a counter-plate 50 of the frictional clutch 30 designed as a multi-plate clutch.
  • the counter-plate 50 is connected to an output element 52 designed as an outer plate carrier, which in turn is connected to the torque output element 18 via a moment sensor 54 acting as integrated radial offset compensation.
  • the inner ring 46 of the freewheel 28 also designed as an inner disk carrier input element 56 of the friction clutch 30 is riveted.
  • a friction element 58 of the pilot clutch 40 is non-rotatably but axially displaceably connected to the input ramp 34 of the ramp system 32 to increase the axial extent of the ramp system 32 due to a speed difference between the torque input member 12 and the torque output member 18.
  • the output ramp 36 coupled to the torque output element 18 can simultaneously act as a pressure plate of the friction clutch 30.
  • the pilot clutch 40 is designed as a "normally closed” and has a restoring spring 60, which presses the friction element 58 with a corresponding contact force against the input element 56.
  • the restoring spring 60 acts in particular directly on the friction element 58. In the illustrated embodiment engages the return spring 60 at one
  • the tie rod 52 may be made of a ferromagnetic material and magnetically attracted by the actuator 38 to cancel the frictional engagement between the friction member 58 and the input member 56 against the spring force of the return spring 60 and thereby open the pilot clutch 40.
  • a spring force applied by the torque sensor 54 can automatically move the friction clutch 30 to an open position.

Abstract

Es ist ein Kupplungssystem (10) zum Kuppeln einer Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors mit mindestens einer Getriebeeingangswelle eines Kraftfahrzeuggetriebes (20) vorgesehenmiteiner, insbesondere als Lamellenkupplung ausgestalteten, Reibungskupplung (30) zur Übertragung eines Drehmoments zwischen einem Drehmomenteinleitungselement(12), insbesondere Antriebswelle des Kraftfahrzeugmotors, und einem Drehmomentausleitungselement(18), insbesondere Getriebeeingangswelle des Kraftfahrzeuggetriebes, einem Rampensystem(32) zum axialen Verlagern einer Anpressplatteder Reibungskupplung(30), wobei das Rampensystem(32) eine Eingangsrampe(34) und eine relativ zur Eingangsrampe (34) zur Veränderung einer axialen Erstreckung des Rampensystems (32) verdrehbare Ausgangsrampe(36) aufweist,einer Vorsteuerkupplung(40) zum Auslösen eines Verdrehens der Eingangsrampe(34) relativ zur Ausgangsrampe(36) infolge einer Differenzdrehzahl zwischen dem Drehmomenteinleitungselement(12) und dem Drehmomentausleitungselement (18), einem Betätigungselement (38) zum Betätigen der Vorsteuerkupplung (40) und einem parallel zur Reibungskupplung (30) geschalteten Freilauf (28) zur Übertragung eines Drehmoments von dem Drehmomenteinleitungselement(12) zu dem Drehmomentausleitungselement(18) und zur Unterbrechung eines Drehmomentflusses von dem Drehmomentausleitungselement(18) zu dem Drehmomenteinleitungselement (12). Für den Wechsel der Betriebsmodi im Schubbetrieb ist es lediglich erforderlich mit Hilfe der Vorsteuerkupplung (40) kurzzeitig eine vorliegende Drehzahldifferenz zwischen dem Drehmomenteinleitungselement(12) und dem Drehmomentausleitungselement(18) zum Betätigen der Reibungskupplung (30) auszunutzen, so dass eine leichte und effiziente Anpassung einer Drehmomentübertragung in einem Antriebsstrang, insbesondere eines Hybrid-Kraftfahrzeugs, an verschiedene Fahrstrategien ermöglicht ist.

Description

Kupplungssystem
Die Erfindung betrifft ein Kupplungssystem, mit dessen Hilfe eine Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors mit mindestens einer Getriebeeingangswelle eines Kraftfahrzeuggetriebes, insbesondere bei einem Hybrid-Kraftfahrzeug, gekuppelt werden kann.
Aus WO 201 1/050773 A1 ist ein Kupplungssystem in der Art einer sogenannten Boos- ter-Kupplung bekannt, bei dem eine als Trennkupplung ausgestaltete Reibungskupplung mit Hilfe eines Rampensystems betätigt werden kann. Zum Schließen der Reibungskupplung kann das Rampensystem durch eine relativ zu einer Eingangsrampe verdrehbare Ausgangsrampe seine axiale Erstreckung ändern und dadurch eine Anpressplatte der Reibungskupplung axial verlagern. Dadurch kann zwischen der An- pressplatte und einer Gegenplatte der Reibungskupplung eine Kupplungsscheibe reibschlüssig verpresst werden.
Es besteht ein ständiges Bedürfnis eine Drehmomentübertragung in einem Antriebsstrang, insbesondere eines Hybrid-Kraftfahrzeugs, leicht und effizient an verschiedene Fahrstrategien anpassen zu können.
Es ist die Aufgabe der Erfindung Maßnahmen aufzuzeigen, die eine leichte und effiziente Anpassung einer Drehmomentübertragung in einem Antriebsstrang, insbesondere eines Hybrid-Kraftfahrzeugs, an verschiedene Fahrstrategien ermöglichen.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch ein Kupplungssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 . Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung angegeben, die jeweils einzeln oder in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Erfindungsgemäß ist ein Kupplungssystem zum Kuppeln einer Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors mit mindestens einer Getriebeeingangswelle eines Kraftfahrzeuggetriebes vorgesehen mit einer, insbesondere als Lamellenkupplung ausgestalteten, Reibungskupplung zur Übertragung eines Drehmoments zwischen einem Dreh- momenteinleitungselement, insbesondere Antriebswelle des Kraftfahrzeugmotors, und einem Drehmomentausleitungselement, insbesondere Getriebeeingangswelle des Kraftfahrzeuggetriebes, einem Rampensystem zum axialen Verlagern einer Anpressplatte der Reibungskupplung, wobei das Rampensystem eine Eingangsrampe und eine relativ zur Eingangsrampe zur Veränderung einer axialen Erstreckung des Ram- pensystems verdrehbare Ausgangsrampe aufweist, einer Vorsteuerkupplung zum
Auslösen eines Verdrehens der Eingangsrampe relativ zur Ausgangsrampe infolge einer Differenzdrehzahl zwischen dem Drehmomenteinleitungselement und dem Drehmomentausleitungselement, einem Betätigungselement zum Betätigen der Vorsteuerkupplung und einem parallel zur Reibungskupplung geschalteten Freilauf zur Übertra- gung eines Drehmoments von dem Drehmomenteinleitungselement zu dem Drehmomentausleitungselement und zur Unterbrechung eines Drehmomentflusses von dem Drehmomentausleitungselement zu dem Drehmomenteinleitungselement.
Im regulären Zugbetrieb kann ein Drehmomentfluss von dem Drehmomenteinlei- tungselement zu dem Drehmomentausleitungselement im Wesentlichen über den Freilauf erfolgen. Dadurch kann ein in einem als Brennkraftmaschine ausgestalteten Kraftfahrzeug motor erzeugtes Drehmoment an eine Getriebeeingangswelle eines Kraftfahrzeuggetriebes übertragen werden, um das Kraftfahrzeug anzutreiben. Da bei dieser Fahrstrategie das Drehmomenteinleitungselement das Drehmomentauslei- tungselement überholt ist der Freilauf ist hierbei ständig in seiner Sperrstellung und überträgt das Drehmoment. Im Schubbetrieb kann das Drehmomentausleitungselement das Drehmomenteinleitungselement überholen, wodurch der Freilauf in seine Freilaufstellung gelangt und kein Drehmoment in Schubrichtung übertragen kann. Eine Drehmomentübertragung kann dadurch im Schubbetrieb nur über Reibungskupp- lung erfolgen. Wenn die Vorsteuerkupplung geschlossen ist, ist die Eingangsrampe des Rampensystems mit dem Drehmomenteinleitungselement und die Ausgangsrampe mit dem Drehmomentausleitungselement gekoppelt, so dass sich für die Eingangs- rampe und die Ausgangsrampe eine Drehzahldifferenz ergibt, die zu einem relativen Verdrehen der Eingangsrampe zur Ausgangsrampe führt. Das Rampensystem kann dadurch seine axiale Erstreckung vergrößern, wodurch die insbesondere als Trennkupplung ausgestaltete Reibungskupplung geschlossen wird und ein Drehmoment- fluss von dem Drehmomentausleitungselement zu dem Drehmomenteinleitungselement erfolgen kann. Dadurch kann im Schubbetrieb ein Drehmomentfluss von der Getriebeeingangswelle zu dem Kraftfahrzeugmotor erfolgen, beispielsweise um mit Hilfe des Massenträgheitsmoments des Kraftfahrzeugmotors eine zusätzliche Bremsleistung zum Abbremsen des Kraftfahrzeugs zur Verfügung stellen zu können. Wenn die Vorsteuerkupplung geöffnet ist, ist die Eingangsrampe von dem Drehmomenteinleitungselement abgekoppelt und nicht mehr an dem Drehmomenteinleitungselement abgestützt. In diesem Fall liegt eine Drehzahldifferenz zwischen der Eingangsrampe und der Ausgangsrampe nicht vor und die Reibungskupplung ist geöffnet. Dadurch kann im Schubbetrieb ein Drehmomentfluss von der Getriebeeingangswelle zu dem Kraftfahrzeugmotor unterbunden werden, beispielsweise um in einem Segelbetriebsmodus das Kraftfahrzeug ohne unnötige Schleppverluste durch das Massenträgheitsmoment des Kraftfahrzeugmotors das Kraftfahrzeug ausrollen zu lassen. Zudem kann in dieser Situation bei einem Hybrid-Kraftfahrzeug leicht eine elektrische Maschine im Motorbetrieb das Kraftfahrzeug antrieben, ohne unnötige Schleppverluste durch das Massenträgheitsmoment des Kraftfahrzeugmotors in Kauf nehmen zu müssen. Für den Wechsel der Betriebsmodi im Schubbetrieb ist es lediglich erforderlich mit Hilfe der Vorsteuerkupplung kurzzeitig eine vorliegende Drehzahldifferenz zwischen dem Drehmomenteinleitungselement und dem Drehmomentausleitungselement zum Betätigen der Reibungskupplung auszunutzen, so dass eine leichte und effiziente Anpassung einer Drehmomentübertragung in einem Antriebsstrang, insbesondere eines Hybrid-Kraftfahrzeugs, an verschiedene Fahrstrategien ermöglicht ist.
Die Vorsteuerkupplung, das Rampensystem und die Reibungskupplung können zusammen eine sogenannte Booster-Kupplung ausbilden. Im geschlossenen Zustand der Reibungskupplung weisen das Drehmomenteinleitungselement und das Drehmomentausleitungselement im schlupffreien Betrieb im Wesentlichen die gleiche Drehzahl auf. Im geöffneten Zustand der Reibungskupplung können das Drehmomentein- leitungselement und das Drehmonnentausleitungselennent mit einer unterschiedlichen Drehzahl drehen, so dass sich eine Drehzahldifferenz zwischen dem Drehmomenteinleitungselement und dem Drehmomentausleitungselement einstellt. Das über das Drehmomenteinleitungselement und die Reibungskupplung fließende Drehmoment kann zumindest teilweise über die zumindest teilweise geschlossene Vorsteuerkupplung fließen, so dass im geschlossenen Zustand der Vorsteuerkupplung zumindest zeitweise eine Drehmomentübertragung über das Rampensystem erfolgen kann, wodurch Bauteilbelastungen reduziert werden können. Insbesondere führt die Vorsteuerkupplung beim Verdrehen der Eingangsrampe relativ zur Ausgangsrampe einen schlupfenden Reibschluss zwischen dem Drehmomenteinleitungselement und dem Drehmomentausleitungselement herbei. Durch den schlupfenden Reibschluss kann in der Vorsteuerkupplung eine Drehzahldifferenz erzeugt werden, die zum relativen Verdrehen der Eingangsrampe zur Ausgangsrampe genutzt werden kann. Gleichzeitig kann im Schlupf betrieb auch ein Drehmoment übertragen werden, das an das Ram- pensystem weitergeleitet werden kann, um eine entsprechend hohe Anpresskraft für die Anpressplatte bereit zu stellen. Wenn eine Drehzahlangleichung zwischen dem Drehmomenteinleitungselement und dem Drehmomentausleitungselement noch nicht erfolgt ist, kann die schlupfend betriebene Vorsteuerkupplung über eine geeignete Koppelung des Rampensystems mit der Vorsteuerkupplung die Drehzahldifferenz in eine Relativdrehung der Eingangsrampe zur Ausgangsrampe umsetzen. Dadurch kann sich die axiale Erstreckung des Rampensystems infolge der Drehzahldifferenz innerhalb der Vorsteuerkupplung und somit infolge der Drehzahldifferenz des Drehmomenteinleitungselements zum Drehmomentausleitungselement ändern. Durch die sich ändernde Erstreckung des Rampensystems kann die Anpressplatte zum Schlie- ßen der Reibungskupplung verlagert werden, wobei eine Verlagerungskraft zum Verlagern der Anpressplatte aus dem über die Vorsteuerkupplung übertragenen Drehmoment abgezweigt werden kann. Wenn sich die Erstreckung des Rampensystems soweit geändert hat, dass beispielsweise die Anpressplatte eine Kupplungsscheibe und/oder Lamellen einer Lamellenkupplung verpresst, sind nach einer Beendigung des Schlupfbetriebs die Drehzahlen des Drehmomenteinleitungselements und des
Drehmomentausleitungselement miteinander synchronisiert, so dass eine Drehzahldif- ferenz nicht mehr vorliegt. Das Rampensystem kann dann in der erreichten Stellung verharren.
In der geschlossenen Stellung der Reibungskupplung kann der überwiegende Teil des zu übertragenen Drehmoments über die Reibpaarung der Gegenplatte mit der Kupplungsscheibe erfolgen, wobei ein kleinerer Anteil des zu übertragenen Drehmoments über die Vorsteuerkupplung übertragen werden kann. Dadurch kann über die Vorsteuerkupplung eine entsprechend hohe Anpresskraft auf die Anpressplatte ausgeübt werden, so dass ein entsprechend höheres Drehmoment sicher und ohne Durchrut- sehen übertragen werden kann. Hierbei kann über eine geeignete Wahl der Rampensteigung des Rampensystems eine Kraftübersetzung erreicht werden, so dass bei einer geringen Betätigungskraft zum Betätigen der Vorsteuerkupplung eine erhöhte übersetzte Anpresskraft erreicht werden kann. Ferner kann ein Teil des zu übertragenen Drehmoments zur Bereitstellung der Anpresskraft genutzt werden, so dass aus einer weiteren Energiequelle die Anpresskraft gespeist werden kann. Durch die nur mittelbar über die Vorsteuerkupplung an der Anpressplatte angreifende Betätigungskraft kann über die Vorsteuerkupplung eine Kraftverstärkung und/oder eine Drehmomentabzweigung aus dem zu übertragenen Drehmoment zum Schließen der Reibungskupplung erreicht werden, so dass die Reibungskupplung mit einer deutlich er- höhten Anpresskraft reibschlüssig geschlossen werden kann, wodurch ein sicheres Schließen der Reibungskupplung mit geringem konstruktivem Aufwand ermöglicht ist.
Über die Rampensteigung der Rampen des Rampensystems kann eine Kraftverstärkung erfolgen, so dass im Vergleich zu der an der Anpressplatte erreichbaren An- presskraft eine deutlich geringere Betätigungskraft zum Schließen der Vorsteuerkupplung aufgebracht werden braucht. Dadurch kann ein, insbesondere magnetisches, Betätigungssystem deutlich kleiner und bauraumsparender dimensioniert werden, als wenn das Betätigungssystem die Anpressplatte direkt verlagern würde. Ferner ist es möglich die Vorsteuerkupplung aus dem Bereich der Anpressplatte heraus zu verla- gern. Die Vorsteuerkupplung kann dadurch insbesondere im Vergleich zur Anpressplatte zumindest zu einem Großteil radial innen zur Anpressplatte positioniert sein, so dass Bauraum radial innerhalb zu Reibbelägen der Kupplungsscheibe genutzt werden kann. Die Reibkontakte der Kupplungsscheibe können dadurch in einem vergleichsweise weit radial äußeren Bereich vorgesehen werden, so dass eine entsprechend geringe Erstreckung der Reibungskupplung nach radial innen erforderlich ist, um eine entsprechend große Reibfläche realisieren zu können. Hierbei kann die Erkenntnis ausgenutzt werden, dass die Vorsteuerkupplung nur ein geringes Drehmoment zu übertragen braucht, um das Rampensystem zu betätigen, so dass eine entsprechend geringere Reibfläche auf einem im Vergleich zur Kupplungsscheibe kleineren mittleren Reibradius bereits ausreichend ist.
Die Ausgangsrampe kann drehfest aber axial beweglich mit dem Drehmomentauslei- tungselement gekoppelt sein. Dadurch kann die mit dem Drehmomentausleitungsele- ment gekoppelte Ausgangsrampe und die über die Vorsteuerkupplung mit dem Drehmomenteinleitungselement koppelbare Eingangsrampe bei einer Differenzdrehzahl zwischen dem Drehmomentausleitungselement und dem Drehmomenteinleitungselement relativ zueinander verdreht werden. Die Rampen des Rampensystems können direkt aufeinander abgleiten oder über mindestens eine Kugel, einen Zylinder oder sonstiges drehbares Element relativ zueinander verdreht werden, so dass ein Kugel- Rampen-System ausgebildet werden kann. Durch das Verdrehen der Rampen relativ zueinander kann sich der Abstand der von der jeweils anderen gegenüberliegenden Rampe wegweisenden Rückseiten der Eingangsrampe und der Ausgangsrampe verändern, so dass sich entsprechend die axiale Erstreckung des Rampensystems verringern beziehungsweise vergrößern kann. Besonders bevorzugt ist der maximale relative Verdrehwinkel der Eingangsrampe zu der Ausgangsrampe beispielsweise durch mindestens einen Anschlag begrenzt, wodurch beispielsweise eine Überschreitung eines maximalen Verschleißbereichs von Reibbelägen der Reibungskupplung vermieden werden kann.
Insbesondere weist der Freilauf einen mit dem Drehmomenteinleitungselement gekoppelten Eingangsring und einen mit dem Drehmomentausleitungselement gekop- pelten Ausgangsring auf, wobei die Vorsteuerkupplung im geschlossenen Zustand mit dem Eingangsring, insbesondere mittelbar über einen Eingangslamellenträger der Reibungskupplung, reibschlüssig gekoppelt ist. Der Eingangsring des Freilaufs kann dadurch eine Stelle im Drehmomentfluss darstellen, an der eine Leistungsverzweigung des Drehmoments erfolgen kann. Dadurch kann sichergestellt werden, dass das von dem Kraftfahrzeugmotor erzeugte Drehmoment im Wesentlichen vollständig an dem Freilauf ankommt und über den Freilauf an das Drehmomentausleitungselement weitergeleitet wird, wenn ein Zugbetrieb vorliegt. Bei einem Schubbetrieb, wenn sich der Freilauf in der Freilaufstellung befindet, kann das vom Drehmomentausleitungselement kommende Drehmoment anstatt über den Ausgangsring des Freilaufs über die Reibungskupplung an den Eingangsring übertragen werden, sofern die Vorsteuerkupplung einen Drehmomentfluss im Schubbetrieb an das Drehmomenteinleitungs- element vorgesehen hat. Im Zugbetrieb kann das gesamte Drehmoment an der Vorsteuerkupplung und die Reibungskupplung vorbeigeleitet werden, während im Schubbetrieb das Drehmoment an dem Freilauf vorbeigeleitet werden kann. Die im Zugbetrieb und im Schubbetrieb unterschiedlichen Lastpfade des zu übertragenen Drehmoments können dadurch sehr kurz gehalten werden, wodurch eine bauraumsparende Ausgestaltung des Kupplungssystems ermöglicht ist.
Vorzugsweise weist der Freilauf einen mit dem Drehmomenteinleitungselement gekoppelten Eingangsring und einen mit dem Drehmomentausleitungselement gekoppelten Ausgangsring auf, wobei der Ausgangsring des Freilaufs mit einem, insbeson- dere als Ausgangslamellenträger ausgestalteten, Ausgangselement der Reibungskupplung verbunden ist, wobei insbesondere der Ausgangsring über eine in axialer Richtung ortsfeste Gegenplatte der Reibungskupplung mit dem Ausgangselement verbunden ist. Dadurch kann der Drehmomentfluss im Zugbetrieb unmittelbar am Ausgang der Reibungskupplung dem Drehmomentausleitungselement zugeführt wer- den, so dass im Zugbetrieb und im Schubbetrieb möglichst viele Teilstrecken zur
Drehmomentübertragung gemeinsam genutzt werden können. Die im Zugbetrieb und im Schubbetrieb unterschiedlichen Lastpfade des zu übertragenen Drehmoments können dadurch sehr kurz gehalten werden, wodurch eine bauraumsparende Ausgestaltung des Kupplungssystems ermöglicht ist.
Besonders bevorzugt weist ein Ausgangselement der Reibungskupplung und/oder das Drehmomentausleitungselement einen integrierten Radialversatzausgleich, ins- besondere einen Momentenfühler, auf. Das Öffnen und Schließen der Reibungskupplung durch eine an der Vorsteuerkupplung anliegende Drehzahldifferenz kann dadurch sanfter erfolgen. Zudem kann eine zum Betätigen der Reibungskupplung auftretende Relativdrehung von beteiligten Bauteilen der Vorsteuerkupplung und der Reibungs- kupplung automatisch ausgeglichen werden. Insbesondere kann in dem Radialversatzausgleich bei dem Schließen der Reibungskupplung durch das angreifende Drehmoment ein Federelement vorgespannt werden, so dass bei einem Wegfallen des anliegenden Drehmoments das vorgespannte Federelement die Reibungskupplung automatisch öffnen kann. Ein Wechsel zwischen Schubbetrieb und Zugbetrieb kann dadurch einfach realisiert werden, ohne dass durch eine externe Steuerung auf die Reibungskupplung oder die Vorsteuerkupplung eingewirkt werden muss.
Insbesondere weist die Vorsteuerkupplung eine Rückstellfeder zur Positionierung der Vorsteuerkupplung in eine definierte, insbesondere einer geschlossenen Stellung der Vorsteuerkupplung entsprechenden, Ausgangsposition auf. Das Betätigungselement braucht dann nur betätigt zu werden, wenn im Schubbetrieb eine Drehmomentübertragung zum Drehmomenteinleitungselement und dem Kraftfahrzeugmotor unterbrochen werden soll, beispielsweise bei einem Segelbetrieb oder einem rein elektrischen Antrieb des Kraftfahrzeugs mit Hilfe einer an dem Drehmomentausleitungselement einwirkenden elektrischen Maschine eines Hybrid-Kraftfahrzeugs.
Vorzugsweise weist die Vorsteuerkupplung einen von dem Betätigungselement, insbesondere magnetisch, axial verlagerbaren Zuganker zum Öffnen und/oder Schließen der Vorsteuerkupplung auf. Durch den Zuganker kann beispielsweise ein Reibele- ment, das eine Reibpaarung zur reibschlüssigen Koppelung mit dem Drehmomenteinleitungselement herbeiführen kann, axial verlagert werden, um die Vorsteuerkupplung wahlweise zu öffnen und/oder zu schließen. Hierzu ist lediglich ein geringer axialer Verlagerungsweg des Zugankers erforderlich, so dass der Zuganker leicht durch eine von dem Betätigungselement erzeugte magnetische Kraft verlagert werden kann. Insbesodndere ist der Zuganker hierzu zumindest in einem zum Betätigungselement gegenüberliegenden Bereich durch ein ferromagnetisches Material ausgebildet. Besonders bevorzugt ist mit Hilfe des Zugankers ein an dem Zuganker drehbar gelagertes Reibelement zur Herstellung einer reibschlüssigen Koppelung mit dem Drehmomenteinleitungselement in axialer Richtung verlagerbar, wobei das Reibelement drehfest aber axial relativ verschiebbar mit der Eingangsrampe des Rampensystems verbunden ist. Wenn das Reibelement von dem Zuganker axial verlagert wird, bleibt das Reibelement, beispielsweise über eine Verzahnung, drehfest mit der Eingangsrampe verbunden, um das Rampensystem bei einer Drehzahldifferenz und einer reibschlüssigen Koppelung antreiben zu können. Das Reibelement kann mit der Eingangsrampe mitdrehend ausgestaltet sein, während der Zuganker insbesondere nur axial verlagerbar und nicht mitdrehend ausgeführt ist. Das Reibelement kann über ein Lager, insbesondere ein Rillenkugellager, an dem Zuganker drehbar gelagert sein. Der Zuganker kann an einem von dem Reibelement weg weisenden Lagerring des Lagers angreifen, um diesen Lagerring axial zu verlagern, wobei dieser Lagerring den mit dem Reibelement verbundenen anderen Lagerring in axialer Richtung mitnehmen kann, so dass gleichzeitig auch das Reibelement axial verlagert wird.
Insbesondere ist die Ausgangsrampe des Rampensystems einstückig mit der Anpressplatte der Reibungskupplung ausgestaltet. Die Ausgangsrampe kann dadurch gleichzeitig die Anpressplatte der Reibungskupplung ausbilden, so dass sich ein ent- sprechend geringer Bauraum ergibt. Ein zur Eingangsrampe weisende Axialseite der Ausgangsrampe kann in Umfangsrichtung angeschrägt ausgestaltet sein, um das Rampensystem auszubilden, während eine von der Eingangsrampe weg weisende Axialseite der Ausgangsrampe eine Reibfläche der Anpressplatte für die Reibungskupplung ausbilden kann.
Vorzugsweise ist mit einem Ausgangselement der Reibungskupplung und/oder mit dem Drehmomentausleitungselement ein Rotor einer elektrischen Maschine verbunden. Das Kupplungssystem kann dadurch leicht in ein Hybrid-Kraftfahrzeug als ein Hybridmodul integriert werden. Der Rotor kann mit einem Stator der elektrischen Ma- schine zusammenwirken, um im Motorbetrieb der elektrischen Maschine ein Drehmoment in das Drehmomentausleitungselement einzuleiten und im Generatorbetrieb der elektrischen Maschine ein Drehmoment auszuleiten. Beispielsweise kann in einem Betriebsmodus, in dem das Kraftfahrzeug rein elektrisch angetrieben werden soll und hierbei das Drehmomentausleitungselement das Drehmomenteinleitungselement überholt, ein Drehmomentfluss von der elektrischen Maschine zu dem insbesondere ausgeschalteten Kraftfahrzeug motor mit Hilfe der Vorsteuerkupplung leicht unterbro- chen werden. Vorzugsweise kann die zum Betätigen der Vorsteuerkupplung gegebenenfalls erforderliche elektrische Energie von der elektrischen Maschine abgezweigt werden. Ferner ist es möglich für einen Start des Kraftfahrzeugmotors die Vorsteuerkupplung zu schließen, so dass die elektrische Maschine ein Startmoment zum Starten des Kraftfahrzeugmotors in den Kraftfahrzeugmotor einleiten kann.
Die Erfindung betrifft ferner einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einem Drehmomenteinleitungselement, insbesondere eine Antriebswelle des Kraftfahrzeug- motors, einem Drehmomentausleitungselement, insbesondere eine Getriebeeingangswelle des Kraftfahrzeuggetriebes, einem Kupplungssystem, das wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet sein kann, zur Übertragung eines Drehmoments zwischen dem Drehmomenteinleitungselement und dem Drehmomentausleitungselement und einer elektrischen Maschine zur Übertragung eines Drehmoments zwischen der elektrischen Maschine und dem Drehmomentausleitungselement. Für den Wechsel der Betriebsmodi im Schubbetrieb ist es lediglich erforderlich mit Hilfe der Vor- Steuerkupplung kurzzeitig eine vorliegende Drehzahldifferenz zwischen dem Drehmomenteinleitungselement und dem Drehmomentausleitungselement zum Betätigen der Reibungskupplung auszunutzen, so dass eine leichte und effiziente Anpassung einer Drehmomentübertragung in einem Antriebsstrang eines Hybrid-Kraftfahrzeugs an verschiedene Fahrstrategien ermöglicht ist, insbesondere wenn das Hybrid- Kraftfahrzeug rein elektrisch von der elektrischen Maschine angetrieben werden soll.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen:
Fig. 1 : eine schematische Prinzipdarstellung eines Antriebsstrangs im Zugbetrieb, Fig. 2: eine schematische Pnnzipdarstellung des Antriebsstrangs aus Fig. 1 bei einem Wechsel vom Zugbetrieb zum Schubbetrieb,
Fig. 3: eine schematische Prinzipdarstellung des Antriebsstrangs aus Fig. 1 im
Schubbetrieb,
Fig. 4: eine schematische Prinzipdarstellung des Antriebsstrangs aus Fig. 1 im rein elektrischen Betrieb und
Fig. 5: eine schematische Schnittansicht eines Kupplungssystems für den Antriebsstrang aus Fig. 1 .
Der in Fig. 1 dargestellte Antriebsstrang 10 weist ein Drehmomenteinleitungselement 12 in Form einer als Kurbelwelle ausgestalteten Antriebswelle eines Kraftfahrzeug mo- tors auf, das über einen Drehschwingungsdämpfer 14 in Form eines Zweimassenschwungrads und ein Kupplungssystem 16 mit einem Drehmomentausleitungselement 18 in Form einer Getriebeeingangswelle eines Kraftfahrzeuggetriebes 20 kuppelbar ist. An dem Drehmomentausleitungselement 18 kann auch eine elektrische Maschine 22 angreifen, um ein Drehmoment auszutauschen. Die elektrische Maschine 22 weist hierzu einen stromdurchfließbaren Stator 24 auf, der mit einem mit dem Drehmomentausleitungselement 18 gekoppelten Rotor 26 zusammenwirken kann. Gegebenenfalls kann zwischen dem Drehmomenteinleitungselement 18 und dem Kupplungssystem 16 und/oder zwischen dem Kupplungssystem 16 und dem Drehmomentausleitungselement 18 eine Trennkupplung vorgesehen sein, um bei laufendem Kraftfahrzeug motor in dem Kraftfahrzeuggetriebe 20 Gänge schalten zu können.
Das Kupplungssystem 16 weist einen Freilauf 28 auf, über den in dem in Fig. 1 darge- stellten Zugbetrieb das von dem Kraftfahrzeugmotor erzeugte Drehmoment von dem Drehmomentausleitungselement 12 zu dem Drehmomentausleitungselement 18 übertragen werden kann. Wenn wie in Fig. 2 dargestellt von dem Zugbetrieb in den Schubbetrieb gewechselt wird, kann das Drehmomentausleitungselement 18 das Drehmomenteinleitungselement 12 überholen, so dass ein Drehmomentfluss über den Freilauf 28 nicht mehr möglich ist. Um ein Drehmoment von dem Drehmomentausleitungselement 18 zu dem Drehmomenteinleitungselement 12 zu übertragen, beispielsweise um mit Hilfe des Massenträgheitsmoments des Kraftfahrzeugmotors das Kraftfahrzeug abzubremsen, kann das Drehmoment über eine Reibungskupplung 30 übertragen werden. Zur Betätigung der Reibungskupplung 30 ist ein Rampensystem 32 vorgesehen, das seine axiale Erstreckung ändern kann, indem eine Eingangsrampe 34 relativ zu einer Ausgangsrampe 36 verdreht wird. Hierzu ist die Ausgangsrampe 36 mit dem Drehmomentausleitungselement 18 gekoppelt, während die Eingangs- rampe 34 über eine mit Hilfe eines Betätigungselements 38 betätigbaren Vorsteuerkupplung 40 mit dem Drehmomenteinleitungselement 12 gekoppelt sein kann. Durch die Drehzahldifferenz des Drehmomenteinleitungselements 12 zu dem Drehmomentausleitungselement 18 im Schubbetrieb kann bei geschlossener Vorsteuerkupplung 40 die Eingangsrampe 34 relativ zu der Ausgangsrampe 36 verdreht werden. Dadurch kann sich die axiale Erstreckung des Rampensystems 32 erhöhen, wodurch die Reibungskupplung 30 geschlossen wird und ein Drehmomentfluss von dem Drehmomentausleitungselement 18 über das Kupplungssystem 16 zum Drehmomenteinleitungselement 12 erfolgen kann, wie in Fig. 3 dargestellt. Es ist auch möglich im
Schubbetrieb mit Hilfe des Betätigungselements 38 die Vorsteuerkupplung 40 zu öffnen und einen Drehmomentfluss zum Drehmomenteinleitungselement 12 zu unterbrechen. Dieser bietet sich beispielsweise an, wenn das Kraftfahrzeug rein elektrisch von der elektrischen Maschine 22 angetrieben werden soll, wie in Fig. 4 dargestellt. Wie in Fig. 5 detaillierter dargestellt kann das Kupplungssystem 16 ein feststehendes Gehäuse 42 aufweisen, mit dem der Stator 24 der elektrischen Maschine 22 befestigt ist und an dem das Drehmomenteinleitungselement 12 über ein Pilotlager 44 drehbar gelagert sein kann. Das Drehmomenteinleitungselement 12 ist mit einem als Eingangsring wirkenden Innenring 46 des Freilaufs 28 verbunden. Der Freilauf 28 weist einen als Ausgangsring wirkenden Außenring 48 auf, der mit einer Gegenplatte 50 der als Lamellenkupplung ausgestalteten Reibungskupplung 30 vernietet ist. Die Gegenplatte 50 ist mit einem als Außenlamellenträger ausgestalteten Ausgangselement 52 verbunden, der wiederum über einen als integrierten Radialversatzausgleich wirkenden Momentenfühler 54 mit dem Drehmomentausleitungselement 18 verbunden ist.
Mit dem Innenring 46 des Freilaufs 28 ist zudem ein als Innenlamellenträger ausgestaltetes Eingangselement 56 der Reibungskupplung 30 vernietet. An dem Eingangs- element 56 kann ein Reibelement 58 der Vorsteuerkupplung 40 angreifen, um durch die sich dadurch einstellende Reibpaarung die Vorsteuerkupplung 40 zu schließen. Das Reibelement 58 ist drehfest aber axial verlagerbar mit der Eingangsrampe 34 des Rampensystems 32 verbunden, um infolge einer Drehzahldifferenz zwischen dem Drehmomenteinleitungselement 12 und dem Drehmomentausleitungselement 18 die axiale Erstreckung des Rampensystems 32 zu erhöhen. Hierbei kann die mit dem Drehmomentausgangselement 18 gekoppelte Ausgangsrampe 36 gleichzeitig als Anpressplatte der Reibungskupplung 30 wirken. Die Vorsteuerkupplung 40 ist als „normally closed" ausgestaltet und weist eine Rückstellfeder 60 auf, die das Reibele- ment 58 mit einer entsprechenden Anpresskraft gegen das Eingangselement 56 drückt. Die Rückstellfeder 60 greift hierzu insbesondere direkt an dem Reibelement 58 an. In der dargestellten Ausführungsform greift die Rückstellfeder 60 an einem
Zuganker 62 und/oder an einem Kugellager 64 an, über welches das Reibelement 58 an dem Zuganker 62 drehbar gelagert ist. Der Zuganker 52 kann aus einem ferro- magnetischen Material hergestellt sein und von dem Betätigungselement 38 magnetisch angezogen werden, um die Reibpaarung zwischen dem Reibelement 58 und dem Eingangselement 56 gegen die Federkraft der Rückstellfeder 60 aufzuheben und dadurch die Vorsteuerkupplung 40 zu öffnen. Bei geöffneter Vorsteuerkupplung 40 kann beispielsweise eine von dem Momentenfühler 54 aufgebrachte Federkraft die Reibungskupplung 30 automatisch in eine geöffnete Stellung bewegen.
Bezuqszeichenliste Antriebsstrang
Drehmomenteinleitungselennent
Drehschwingungsdämpfer
Kupplungssystem
Drehmomentausleitungselement
Kraftfahrzeuggetriebe
elektrische Maschine
Stator
Rotor
Freilauf
Reibungskupplung
Rampensystem
Eingangsrampe
Ausgangsrampe
Betätigungselement
Vorsteuerkupplung
Gehäuse
Pilotlager
Innenring
Außenring
Gegenplatte
Ausgangselement
Momentenfühler
Eingangselement
Reibelement
Rückstellfeder
Zuganker
Kugellager

Claims

Patentansprüche
Kupplungssystem zum Kuppeln einer Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors mit mindestens einer Getriebeeingangswelle eines Kraftfahrzeuggetriebes (20), mit einer, insbesondere als Lamellenkupplung ausgestalteten, Reibungskupplung (30) zur Übertragung eines Drehmoments zwischen einem Drehmomenteinleitungselement (12), insbesondere Antriebswelle des Kraftfahrzeugmotors, und einem Drehmomentausleitungselement (18), insbesondere Getriebeeingangswelle des Kraftfahrzeuggetriebes, einem Rampensystem (32) zum axialen Verlagern einer Anpressplatte der Reibungskupplung (30), wobei das Rampensystem (32) eine Eingangsrampe (34) und eine relativ zur Eingangsrampe (34) zur Veränderung einer axialen Erstre- ckung des Rampensystems (32) verdrehbare Ausgangsrampe (36) aufweist, einer Vorsteuerkupplung (40) zum Auslösen eines Verdrehens der Eingangsrampe (34) relativ zur Ausgangsrampe (36) infolge einer Differenzdrehzahl zwischen dem Drehmomenteinleitungselement (12) und dem Drehmomentausleitungselement (18), einem Betätigungselement (38) zum Betätigen der Vorsteuerkupplung (40) und einem parallel zur Reibungskupplung (30) geschalteten Freilauf (28) zur Übertragung eines Drehmoments von dem Drehmomenteinleitungselement (12) zu dem Drehmomentausleitungselement (18) und zur Unterbrechung eines Drehmomentflusses von dem Drehmomentausleitungselement (18) zu dem Drehmomenteinleitungselement (12).
Kupplungssystem nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Freilauf (28) einen mit dem Drehmomenteinleitungselement (12) gekoppelten Eingangsring (46) und einen mit dem Drehmomentausleitungselement (18) gekoppelten Ausgangsring (28) aufweist, wobei die Vorsteuerkupplung (40) im geschlosse- nen Zustand mit dem Eingangsring (46), insbesondere mittelbar über einen Eingangslamellenträger (56) der Reibungskupplung (30), reibschlüssig gekoppelt ist.
3. Kupplungssystem nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass der Freilauf (28) einen mit dem Drehmomenteinleitungselement (12) gekoppelten Eingangsring (46) und einen mit dem Drehmomentausleitungselement (18) gekoppelten Ausgangsring (48) aufweist, wobei der Ausgangsring (48) des Freilaufs (28) mit einem, insbesondere als Ausgangslamellenträger ausgestalteten, Ausgangselement (52) der Reibungskupplung (30) verbunden ist, wobei insbesondere der Ausgangsring (48) über eine in axialer Richtung ortsfeste Gegenplatte (50) der Reibungskupplung (30) mit dem Ausgangselement (18) verbunden ist.
4. Kupplungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass ein Ausgangselement (52) der Reibungskupplung (30) und/oder das Drehmomentausleitungselement (18) einen integrierten Radialversatzausgleich, insbesondere einen Momentenfühler (54), aufweist.
5. Kupplungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsteuerkupplung (40) eine Rückstellfeder (60) zur Positionierung der Vorsteuerkupplung (40) in eine definierte, insbesondere einer geschlossenen Stellung der Vorsteuerkupplung (40) entsprechenden, Ausgangsposition aufweist.
6. Kupplungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsteuerkupplung (40) einen von dem Betätigungselement (38), insbesondere magnetisch, axial verlagerbaren Zuganker (62) zum Öffnen und/oder Schließen der Vorsteuerkupplung (40) aufweist.
7. Kupplungssystem nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, dass mit Hilfe des Zugankers (62) ein an dem Zuganker (62) drehbar gelagertes Reibelement (58) zur Herstellung einer reibschlüssigen Koppelung mit dem Drehmomenteinleitungselement (12) in axialer Richtung verlagerbar ist, wobei das Reibelement (58) drehfest aber axial relativ verschiebbar mit der Eingangsrampe (34) des Rampensystems (32) verbunden ist.
8. Kupplungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangsrampe (36) des Rampensystems (32) einstückig mit der Anpressplatte der Reibungskupplung (30) ausgestaltet ist.
9. Kupplungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass mit einem Ausgangselement (52) der Reibungskupplung (30) und/oder mit dem Drehmomentausleitungselement (18) ein Rotor (26) einer elektrischen Maschine (22) verbunden ist.
10. Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einem Drehmomenteinleitungselement (12), insbesondere eine Antriebswelle des Kraftfahrzeugmotors, einem Drehmomentausleitungselement (18), insbesondere eine Getriebeeingangswelle des Kraftfahrzeuggetriebes (20), einem Kupplungssystem (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 zur Übertragung eines Drehmoments zwischen dem Drehmomenteinleitungselement (12) und dem Drehmomentausleitungselement (18) und einer elektrischen Maschine (22) zur Übertragung eines Drehmoments zwischen der elektrischen Maschine (22) und dem Drehmomentausleitungselement (18).
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