WO2017028863A1 - Kupplungseinrichtung für hybridantrieb - Google Patents

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WO2017028863A1
WO2017028863A1 PCT/DE2016/200387 DE2016200387W WO2017028863A1 WO 2017028863 A1 WO2017028863 A1 WO 2017028863A1 DE 2016200387 W DE2016200387 W DE 2016200387W WO 2017028863 A1 WO2017028863 A1 WO 2017028863A1
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coupling device
input side
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PCT/DE2016/200387
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Elmar Lorenz
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Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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    • F16D25/063—Fluid-actuated clutches in which the fluid actuates a piston incorporated in, i.e. rotating with the clutch the clutch having friction surfaces with clutch members exclusively moving axially
    • F16D25/0635—Fluid-actuated clutches in which the fluid actuates a piston incorporated in, i.e. rotating with the clutch the clutch having friction surfaces with clutch members exclusively moving axially with flat friction surfaces, e.g. discs
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    • F16D25/08—Fluid-actuated clutches with fluid-actuated member not rotating with a clutching member
    • F16D25/082—Fluid-actuated clutches with fluid-actuated member not rotating with a clutching member the line of action of the fluid-actuated members co-inciding with the axis of rotation

Definitions

  • the invention relates to a coupling device.
  • the invention relates to a coupling device for a hybrid drive.
  • a motor vehicle has a first drive motor, which is designed as an electric machine, and a second drive motor, which is designed as an internal combustion engine.
  • the drive of the motor vehicle can hybrid, so in any combination of the first and / or second drive motor, take place.
  • a coupling device is provided between the drive motors and a transmission of the motor vehicle.
  • DE 10 2009 059 944 A1 relates to a coupling device for a hybrid drivable motor vehicle.
  • the invention is based on the object of specifying further variants of an actuating device for a coupling device in order to be able to use the coupling device with a hybrid drive.
  • the invention achieves this object by means of the subject matter of the independent claim. Subclaims give preferred embodiments again.
  • a clutch device comprises a first and a second input side and a first and a second output side, wherein the input sides and the output sides are rotatable about a common axis of rotation. Furthermore, the clutch device comprises a first clutch between the first input side and the first output side and a second clutch between the first input side and the second output side. In addition, a third clutch is provided between the first input side and the second input side. Preferably, the first and the second coupling are axially offset from each other, but a radial arrangement is also possible.
  • the third clutch may be configured to be actuated axially in a direction remote from the first and second clutches. Alternatively, the third clutch may be configured to be actuated axially in a direction facing the first and second clutches. This results in modular or modular combination possibilities from which can be selected in concrete given requirements.
  • the third clutch preferably has a fixed and a displaceable axial side.
  • the two sides are preferably axially offset from each other and can represent axial ends of the third clutch.
  • an actuating device is provided on the axially fixed side of the third clutch.
  • an actuating device is provided on the axially displaceable side of the third clutch.
  • the actuating device can be fixedly mounted in the region of the first and / or second coupling.
  • the third clutch is arranged in a housing of the coupling device.
  • the first and the second clutch may be arranged axially offset from each other, wherein the actuating device is arranged axially between the first and the second clutch.
  • the actuating device may comprise a hydraulic piston with an annular cross-section. Such an embodiment is known as CSC (Circular Slave Cylinder). It is particularly preferred that the actuating device is integrated with one or two further actuating devices which are provided for the first and / or second clutch (Concentric Slave Cylinder).
  • the actuator may comprise a plurality of hydraulic pistons disposed on a circumference about the axis of rotation.
  • the actuating device can be embodied integrated with actuating devices for the first and / or second clutch.
  • the actuators As with the CSC, the same or mutually corresponding principles may be the basis, or different principles may be used.
  • actuating directions for the first and the second clutch there are different variants conceivable as actuating directions for the first and the second clutch to each other.
  • the axial actuating directions for the first and the second clutch extend toward one another.
  • the axial actuating directions for the first and the second clutch are rectified in the direction of the third clutch.
  • the axial actuation directions for the first and the second clutch extend apart.
  • the axial actuating directions for the first and the second clutch are rectilinear in a direction remote from the third clutch.
  • the first input side may be configured for connection to a rotor of an electrical machine.
  • the rotor may be surrounded radially on the outside by a stator of the electric machine. This can result in a compact drive unit which integrates the coupling device and the electrical machine with one another.
  • the second input side may be arranged for connection to an output shaft of an internal combustion engine.
  • FIG. 2 shows the coupling device of FIG. 1 in a further embodiment
  • FIG. 7 shows the coupling device of FIG. 1 with a triple CSC
  • FIG. and FIG. 8 is a schematic illustration of various actuation options for the first and second clutches on the clutch device of FIG. 1.
  • FIG. 8 is a schematic illustration of various actuation options for the first and second clutches on the clutch device of FIG. 1.
  • FIG. 1 shows an exemplary coupling device 100.
  • a first input side 110 Arranged around a rotation axis 100 are a first input side 110, a second input side 15, a first output side 120 and a second output side 125.
  • a first clutch 125 is interposed between the first input side 15 and the first output side 120, a second clutch 135 between the input side and the second output side 125, and a third clutch 140 between the first input side 110 and the second input side 15.
  • the first two Couplings 130 and 135 are preferably axially offset from each other and form an axial double clutch.
  • the third clutch 140 is preferably offset axially to one of the other two clutches 130 and 135.
  • the first input side 110 is adapted for connection to an electric machine 145 comprising a rotor 150 and a stator 155.
  • the electric machine 145 is of the internal rotor type, with the stator 155 radially outward of the rotor 150.
  • the stator 155 has at least one magnetic coil and the rotor 150 has at least one permanent magnet.
  • the rotor 150 is preferably radially outside of the couplings 130, 135 and 140 and is in the illustrated embodiment by means of rivets with the first input side 1 15 fixedly connected.
  • the second input side 15 is preferably designed for connection to an internal combustion engine, in particular an internal combustion engine, more preferably a reciprocating piston engine.
  • the output sides 120 and 125 are arranged for connection to input shafts of a double gear (not shown).
  • the double gear usually couples each of the input shafts by means of another pair of gear wheels with a common output shaft, which ultimately acts on a drive wheel of the motor vehicle.
  • the double gear on each gear shaft comprises several gear wheel pairs, of which only one is inserted at a time.
  • a pair of gear wheels can usually be engaged or disengaged when connected to an output shaft 120, 125 whose associated clutch 130, 135 is currently open.
  • the coupling device 100 is in particular configured to be used in a drive train of the motor vehicle.
  • the motor vehicle can preferably be operated hybrid, ie alternatively by the combustion engine, by the electric machine 145 or by both drive motors. If the internal combustion engine to be used, the third clutch 140 is closed. If the electric machine 145 is to be used, then it is usually electrically controlled in such a way that torque is converted. Both drive motors can introduce both positive and negative torque in the drive train. The electric machine 145 can also absorb kinetic energy from the drive train and convert it into electrical energy, which can be temporarily stored, for example, in an energy store. Due to its compact construction, the coupling device 100 is particularly suitable for installation in the front transversely in a motor vehicle.
  • the first clutch 130 is a first actuator 160, the second clutch 135, a second actuator 165 and the third clutch 140 associated with a third actuator 170.
  • all three actuators 160, 165 and 170 operate hydraulically and are each configured to exert an axial actuation force on one of the clutches 130, 135 and 140 so that friction elements of the clutches 130, 135 or 140 are axially pressed against each other to generate a frictional connection and to transmit a torque between the friction elements.
  • the friction elements are each pressed together between the associated actuating device and an axial abutment.
  • the hydraulic actuators 160, 165 and 170 can be actively controlled individually by selectively pressurizing medium under pressure by means of a valve or a pump into a hydraulic medium. Raulischen working space on or is released from it. Alternatively, it may also be provided, for example, a centrifugally oil-controlled actuation.
  • the three clutches 130, 135 and 140 are preferably arranged in a common housing 175, which is at least partially filled with a liquid medium 180, in particular an oil.
  • the medium 180 may also be used as the working medium of the hydraulic actuators 160, 165 and 170.
  • the clutches 130, 135 and 140 are preferably of the wet-running type and may each be designed as a single-disc or multiple-disc clutch. More preferably, the first clutch 130 and the second clutch 135 are of the multi-disc type to allow sensitive opening and closing of the torque flow through the clutches 130, 135.
  • the third clutch 140 may also be of the single disc type, as shown, wherein the third clutch 140 may be designed as a clutch that is not operated as possible slipping.
  • a radial flange 185 as an abutment against which the clutches 130, 135 can be pressed by means of the respective associated actuator 160, 165.
  • Actuating forces of the actuating devices 160, 165, 170 are preferably supported within the coupling device 100, so that no resulting forces are to be supported to the outside.
  • the third clutch 140 may also be omitted.
  • the first input side 1 10 and the second input side 1 15 then coincide.
  • the third clutch 140 is operated “externally pushing.” It is understood that the third clutch 140 requires axial compression between a first 190 and a second axial side 195 to be actuated 1, the first side 190 is axially fixed and the second side 195 is axially displaceable 1 10 fixed; however, another fixation, for example with respect to the flange 185, is also possible.
  • the third actuating device 170 is offset axially with respect to the third clutch 140, on the axial side of the axially displaceable side 195 of the third clutch 140.
  • the third actuating device 170 is designed to provide an actuating force directed in the direction of the third clutch 140, to actuate the third clutch 140.
  • the actuating force acts "pushing" on the axially displaceable side 195. Since the third actuator 170 is disposed axially outside a region in which the clutches 130, 135 and 140 are, is spoken of an "external" operation.
  • FIG. 2 shows the clutch device 100 of FIG. 1 in a further embodiment in which the three clutches 130, 135 and 140 are arranged axially, as in FIG. 1, although in other embodiments also a radial arrangement of the first clutch 130 and the second, for example Clutch 135 may be selected.
  • the radial flange 185 is located
  • the third clutch 170 is here operated “internally pushing" by the third actuator 170. "Internal” because the third actuator 170 is located within the region of the clutches 130, 135 and 140 and “pushing” because the pressure is applied by the third actuator 170 third actuating device 170 is directed in the direction of the third clutch 140.
  • the first clutch 130 lies axially between the third actuating device 170 and the third clutch 140, so that an actuating element 205 is used to control the actuating force across the first clutch 130
  • the actuator 205 is radially outside of the first clutch 130 and its friction elements.
  • the flange 185 includes a radially extending supply 210 for a hydraulic fluid 180, which may correspond in particular to the medium 180.
  • the feeder 210 extends radially completely through the flange 185.
  • the feeder 210 is on the radially outer side by means of a closure body 215, here as a ball is executed, closed.
  • a securing of the closure body 215 is preferably effected by the rotor 150 of the electric machine 145 resting radially on the outside.
  • the feed 210 may also be closed differently on its radial outside, for example by the rotor 150 of the electric machine 145 or the first input side 1 10.
  • the feed 210 opens in a region in which a radial bore in the first output side 120 leads into a coaxial bore of the first output side 120.
  • the first output side 120 is preferably designed as a hollow shaft and the bore preferably extends concentrically to the axis of rotation 105th
  • FIG. 3 shows a variant of the third actuating device 170 for the third clutch 140 of the clutch device of FIG. 1 or 2.
  • the third actuating device 170 is designed here "pulling externally in the housing 175." For this purpose, there is a hydraulic working space and a piston of the The third actuating device 170 preferably lies in a cover of the housing 175, wherein the cover can preferably be removed from the remaining housing 175, for example in the axial direction
  • the third actuating device 170 lies on the axially fixed side 190 However, the actuation force provided by the third actuator 170 is directed away from the fixed side 190.
  • the actuator 205 engages behind the third clutch 140 and transmits the actuation force as a pulling force to the slidable side 195 of the third clutch 140.
  • a rotary bearing 305 is preferably provided around the axis of rotation 105 in order to decouple the third actuating device 170 from the rotational movement of the third coupling 140.
  • the rotary bearing 305 may comprise a roller bearing, for example the illustrated ball-and-socket bearing.
  • the third actuating device 170 is here designed "internally pulling.”
  • the piston and the hydraulic actuator The third actuating device 170 lies axially in the area of the clutches 130 and optionally 135, in the illustrated embodiment in the material of the radial flange 185.
  • the third actuating device 170 lies axially on the fixed side 190 of the third clutch and the actuating element 205 transmits an actuating force directed away from the third clutch 140 as a pulling force axially to the displaceable side 195.
  • the actuating element 205 also bridges the first clutch 130, which is arranged axially between the third clutch 140 and the third actuating device 170.
  • 5 shows yet another variant of the third actuating device 170 for the third clutch 140 of the clutch device of FIG. 1 or 2.
  • the third actuating device 170 is designed here as "externally pulling.”
  • the third actuating device 170 rests on the fixed side 190 of the third clutch 140 and provides an actuating force directed away from the third clutch 140.
  • the actuating element 205 transmits the actuating force as a pulling force to the displaceable side 195.
  • FIG. 6 shows even a further variant of the third actuating device 170 for the third clutch 140 of the clutch device of FIG. 1 or 2.
  • the third actuating device 170 is here designed "pulling externally in the housing 175."
  • the hydraulic working space and the piston of the third actuator 170 are arranged in the housing 175 instead of in an element which is connected to the first input side 1 10 here.
  • FIG. 7 shows a variant of the third actuating device 170 for the third clutch 140 of the clutch device of FIG. 1 or 2, in which the third actuating device 170 is designed as a CSC (Circular Slave Cylinder).
  • the piston of the third actuating device 170 has the cross section of a circular ring about the axis of rotation 105.
  • at least one of the further actuating devices 160, 165 for the first 130 and the second clutch 135 is designed in a corresponding manner the pistons of the actuators 160, 165 and 170 are concentric with each other.
  • the hydraulic working spaces and pistons of the actuators 160, 165 and 170 are arranged in the material of the housing 175, preferably in a cover.
  • the third actuator 170 may also include a plurality of pistons, which are arranged on a circumference about the rotation axis 105.
  • the individual pistons usually have a round cross-section of the same size. This principle can also be used for the actuators 160 and / or 165.
  • FIG. 8 shows a schematic representation of various actuation options for the first 130 and the second clutch 135 on the clutch device 100 of FIG. 1.
  • a rectangle with two beveled corners and an axial arrow represents the first actuator 160 with the first clutch 130 or the second actuator 165 with the second clutch 135, wherein the arrow indicates in which direction the axial actuating force is applied.
  • the third actuator 170 and the third clutch 140 are not shown in FIG.
  • a dark rectangle in FIG. 8 represents in each case a radial flange 185, which is provided as an abutment for the respective coupling 130, 135.
  • the flange 185 is usually rotatably connected to the first input side 1 10 connected.
  • the axial actuating directions for the first 130 and second clutches 135 are toward each other and a common flange 185 is provided as an axial abutment for both clutches 130, 135.
  • each coupling 130, 135 is provided with a dedicated flange 185 as an axial abutment.
  • the axial actuating directions for the first 130 and the second clutch 135 are apart and each clutch 130, 135, a dedicated flange 185 is provided as an axial abutment (see also Figures 1 and 2).
  • the axial actuating directions for the first 130 and second clutches 135 are rectilinear and each coupling 130, 135 is provided with a dedicated flange 185 as an axial abutment, the directions of actuation being opposite to those of Variant B. ,
  • the coupling device 100 can be variably adapted to a specific application. In particular, it may be easy to provide the clutch device 100 in corresponding variants with and without the third clutch 140.
  • the coupling device 100 can be used in particular on a small or medium-sized motor vehicle with or without an electric machine 145, that is to say with a hybrid drive or a classic drive.
  • the traction-free torque transmission when switching a transmission can be used by the design of the clutch device 100 as a double clutch in conjunction with a double gear.

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Abstract

Eine Kupplungseinrichtung umfasst eine erste und eine zweite Eingangsseite sowie eine erste und eine zweite Ausgangsseite, wobei die Eingangsseiten und die Ausgangsseiten um eine gemeinsame Drehachse drehbar sind. Ferner umfasst die Kupplungseinrichtung eine erste Kupplung zwischen der ersten Eingangsseite und der ersten Ausgangsseite und eine zweite Kupplung zwischen der ersten Eingangsseite und der zweiten Ausgangsseite. Zusätzlich ist eine dritte Kupplung zwischen der ersten Eingangsseite und der zweiten Eingangsseite vorgesehen.

Description

Kupplungseinrichtung für Hybridantrieb
Die Erfindung betrifft eine Kupplungseinrichtung. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Kupplungseinrichtung für einen Hybridantrieb.
Ein Kraftfahrzeug verfügt über einen ersten Antriebsmotor, der als elektrische Maschine ausgeführt ist, und einen zweiten Antriebsmotor, der als Verbrennungsmotor ausgeführt ist. Der Antrieb des Kraftfahrzeugs kann hybrid, also in einer beliebigen Kombination des ersten und/oder zweiten Antriebsmotors, erfolgen. Dazu ist zwischen den Antriebsmotoren und einem Getriebe des Kraftfahrzeugs eine Kupplungseinrichtung vorgesehen.
DE 10 2009 059 944 A1 betrifft eine Kupplungseinrichtung für ein hybrid antreibbares Kraftfahrzeug.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, weitere Varianten einer Betätigungseinrichtung für eine Kupplungseinrichtung anzugeben, um die Kupplungseinrichtung mit einem Hybridantrieb verwenden zu können. Die Erfindung löst diese Aufgabe mittels des Gegenstands des unabhängigen Anspruchs. Unteransprüche geben bevorzugte Ausführungsformen wieder.
Eine Kupplungseinrichtung umfasst eine erste und eine zweite Eingangsseite sowie eine erste und eine zweite Ausgangsseite, wobei die Eingangsseiten und die Ausgangsseiten um eine gemeinsame Drehachse drehbar sind. Ferner umfasst die Kupp- lungseinrichtung eine erste Kupplung zwischen der ersten Eingangsseite und der ersten Ausgangsseite und eine zweite Kupplung zwischen der ersten Eingangsseite und der zweiten Ausgangsseite. Zusätzlich ist eine dritte Kupplung zwischen der ersten Eingangsseite und der zweiten Eingangsseite vorgesehen. Bevorzugterweise sind die erste und die zweite Kupplung zueinander axial versetzt, eine radiale Anordnung ist jedoch ebenfalls möglich. Die dritte Kupplung kann dazu eingerichtet sein, axial in einer von der ersten und der zweiten Kupplung entfernten Richtung betätigt zu werden. Alternativ dazu kann Die dritte Kupplung dazu eingerichtet sein, axial in einer der ersten und der zweiten Kupplung zugewandten Richtung betätigt zu werden. Dadurch ergeben sich modul- oder baukastenhaft Kombinationsmöglichkeiten, aus denen bei konkret vorgegebenen Anforderungen ausgewählt werden kann.
Die dritte Kupplung weist bevorzugterweise eine fixierte und eine verschiebbare axiale Seite auf. Die beiden Seiten sind bevorzugterweise zueinander axial versetzt und können axiale Enden der dritten Kupplung darstellen. In einer Variante ist eine Betätigungseinrichtung auf der axial fixierten Seite der dritten Kupplung vorgesehen. In einer anderen Variante ist eine Betätigungseinrichtung auf der axial verschiebbaren Seite der dritten Kupplung vorgesehen. Die Betätigungseinrichtung kann fest im Bereich der ersten und/oder zweiten Kupplung angebracht sein. Es ist jedoch bevorzugt, dass die dritte Kupplung in einem Gehäuse der Kupplungseinrichtung angeordnet ist.
Die erste und die zweite Kupplung können axial zueinander versetzt angeordnet sein, wobei die Betätigungseinrichtung axial zwischen der ersten und der zweiten Kupplung angeordnet ist.
Die Betätigungseinrichtung kann einen hydraulischen Kolben mit kreisringförmigem Querschnitt aufweisen. Eine solche Ausführung ist als CSC (Circular Slave Cylinder) bekannt. Es ist besonders bevorzugt, dass die Betätigungseinrichtung mit einer oder zwei weiteren Betätigungseinrichtungen integriert ist, die für die erste und/oder zweite Kupplung vorgesehen sind (Concentric Slave Cylinder).
Alternativ dazu kann die Betätigungseinrichtung mehrere hydraulische Kolben umfas- sen, die auf einem Umfang um die Drehachse angeordnet sind. Auch in dieser Ausführungsform kann die Betätigungseinrichtung mit Betätigungseinrichtungen für die erste und/der zweite Kupplung integriert ausgeführt sein. Den Betätigungseinrichtun- gen können wie beim CSC gleiche bzw. zueinander korrespondierende Prinzipien zugrunde liegen, oder es können unterschiedliche Prinzipien verwendet werden.
Es sind unterschiedliche Varianten denkbar, wie Betätigungsrichtungen für die erste und die zweite Kupplung zueinander stehen. In einer ersten Variante verlaufen die axialen Betätigungsrichtungen für die erste und die zweite Kupplung aufeinander zu. In einer zweiten Variante verlaufen die axialen Betätigungsrichtungen für die erste und die zweite Kupplung gleichgerichtet in Richtung der dritten Kupplung. In einer dritten Variante verlaufen die axialen Betätigungsrichtungen für die erste und die zweite Kupplung auseinander. In einer vierten Variante verlaufen die axialen Betätigungsrichtungen für die erste und die zweite Kupplung gleichgerichtet in eine von der dritten Kupplung entfernte Richtung.
Es ist bevorzugt, dass alle drei Kupplungen in einem gemeinsamen Gehäuse ange- ordnet sind, das wenigstens teilweise mit einem flüssigen Medium gefüllt ist. Das flüssige Medium, insbesondere ein Öl, kann zur Kühlung, Reinigung und Schmierung von Kupplungskomponenten dienen. Die erste Eingangsseite kann zur Verbindung mit einem Läufer einer elektrischen Maschine eingerichtet sein. Insbesondere kann der Läufer radial außen von einem Ständer der elektrischen Maschine umgeben sein. Da- durch kann sich eine kompakte Antriebseinheit ergeben, die die Kupplungseinrichtung und die elektrische Maschine miteinander integriert. Außerdem kann die zweite Eingangsseite zur Verbindung mit einer Abtriebswelle einer Brennkraftmaschine eingerichtet sein.
Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Figuren genauer beschrieben, in denen:
Fig. 1 eine exemplarische Kupplungseinrichtung;
Fig. 2 die Kupplungseinrichtung von Fig. 1 in einer weiteren Ausführungsform; Fign. 3-6 unterschiedliche Betätigungseinrichtungen für die dritte Kupplung der
Kupplungseinrichtung von Fig. 1 ;
Fig. 7 die Kupplungseinrichtung von Fig. 1 mit einem dreifach-CSC; und Fig. 8 eine schematische Darstellung von verschiedenen Betätigungsoptionen für die erste und die zweite Kupplung an der Kupplungseinrichtung von Fig. 1 darstellt.
Figur 1 zeigt eine exemplarische Kupplungseinrichtung 100. Um eine Drehachse 100 sind eine erste Eingangsseite 1 10, eine zweite Eingangsseite 1 15, eine erste Ausgangsseite 120 und eine zweite Ausgangsseite 125 angeordnet. Eine erste Kupplung 125 liegt zwischen der ersten Eingangsseite 1 15 und der ersten Ausgangsseite 120, eine zweite Kupplung 135 zwischen der Eingangsseite und der zweiten Ausgangsseite 125 und eine dritte Kupplung 140 zwischen der ersten Eingangsseite 1 10 und der zweiten Eingangsseite 1 15. Die ersten beiden Kupplungen 130 und 135 sind bevorzugterweise axial zueinander versetzt und bilden eine axiale Doppelkupplung. Die dritte Kupplung 140 ist bevorzugterweise axial zu einer der beiden anderen Kupplungen 130 und 135 versetzt.
Die erste Eingangsseite 1 10 ist zur Verbindung mit einer elektrischen Maschine 145 eingerichtet, die einen Läufer 150 und einen Ständer 155 umfasst. Bevorzugterweise ist die elektrische Maschine 145 vom Typ des Innenläufers, wobei der Ständer 155 radial außerhalb des Läufers 150 liegt. Dabei ist weiter bevorzugt, dass der Ständer 155 wenigstens eine Magnetspule und der Läufer 150 wenigstens einen Permanentmagneten aufweist. Der Läufer 150 liegt bevorzugterweise radial außerhalb der Kupplungen 130, 135 und 140 und ist in der dargestellten Ausführungsform mittels Nieten mit der ersten Eingangsseite 1 15 fest verbunden. Die zweite Eingangsseite 1 15 ist bevorzugterweise zur Verbindung mit einer Brennkraftmaschine, insbesondere einem Verbrennungsmotor, weiter bevorzugt einer Hubkolbenmaschine, eingerichtet.
Die Ausgangsseiten 120 und 125 sind zur Verbindung mit Eingangswellen eines Dop- pelgetriebes (nicht dargestellt) eingerichtet. Das Doppelgetriebe koppelt üblicherweise jede der Eingangswellen mittels eines anderen Gangradpaars mit einer gemeinsamen Ausgangswelle, die letztlich auf ein Antriebsrad des Kraftfahrzeugs wirkt. Um eine Gangstufe auszuwählen wird entweder die erste Kupplung 130 oder die zweite Kupp- lung 135 geschlossen, während die jeweils andere Kupplung 125, 130 geöffnet bleibt. Bevorzugterweise umfasst das Doppelgetriebe an jeder Getriebewelle mehrere Gangradpaare, von denen zu einem Zeitpunkt nur eines eingelegt ist. Ein Gangradpaar kann üblicherweise ein- oder ausgelegt werden, wenn es mit einer Ausgangswelle 120, 125 verbunden ist, dessen zugeordnete Kupplung 130, 135 gerade geöffnet ist.
Die Kupplungseinrichtung 100 ist insbesondere dazu eingerichtet, in einem Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs eingesetzt zu werden. Dabei kann das Kraftfahrzeug bevorzugterweise hybrid betrieben werden, also alternativ durch den Verbrennungs- motor, durch die elektrische Maschine 145 oder durch beide Antriebsmotoren. Soll der Verbrennungsmotor genutzt werden, so wird die dritte Kupplung 140 geschlossen. Soll die elektrische Maschine 145 genutzt werden, so wird sie üblicherweise elektrisch derart angesteuert, dass Drehmoment umgesetzt wird. Beide Antriebsmotoren können sowohl positives als auch negatives Drehmoment in den Antriebsstrang einbringen. Die elektrische Maschine 145 kann auch kinetische Energie aus dem Antriebsstrang aufnehmen und in elektrische Energie umwandeln, die beispielsweise in einem Energiespeicher temporär gespeichert werden kann. Durch seinen kompakten Aufbau eignet sich die Kupplungseinrichtung 100 insbesondere zum Einbau vorne quer in einem Kraftfahrzeug.
Der ersten Kupplung 130 ist eine erste Betätigungseinrichtung 160, der zweiten Kupplung 135 eine zweite Betätigungseinrichtung 165 und der dritten Kupplung 140 eine dritte Betätigungseinrichtung 170 zugeordnet. Bevorzugterweise arbeiten alle drei Betätigungseinrichtungen 160, 165 und 170 hydraulisch und sind jeweils dazu eingerich- tet, eine axiale Betätigungskraft auf eine der Kupplungen 130, 135 und 140 auszuüben, sodass Reibelemente der Kupplungen 130, 135 oder 140 axial aneinander ge- presst werden, um einen Reibschluss zu erzeugen und ein Drehmoment zwischen den Reibelementen zu übertragen. Bevorzugterweise werden die Reibelemente jeweils zwischen der zugeordneten Betätigungseinrichtung und einem axialen Widerla- ger zusammengepresst. Weiterhin ist bevorzugt, dass die hydraulischen Betätigungseinrichtungen 160, 165 und 170 einzeln aktiv gesteuert werden können, indem mittels eines Ventils oder eine Pumpe unter Druck stehendes Medium gezielt in einen hyd- raulischen Arbeitsraum ein- oder aus ihm abgelassen wird. Alternativ dazu kann auch beispielsweise eine fliehölgesteuerte Betätigung vorgesehen sein.
Die drei Kupplungen 130, 135 und 140 sind bevorzugterweise in einem gemeinsamen Gehäuse 175 angeordnet, das wenigstens teilweise mit einem flüssigen Medium 180, insbesondere einem Öl, gefüllt ist. Das Medium 180 kann auch als Arbeitsmedium der hydraulischen Betätigungseinrichtungen 160, 165 und 170 verwendet werden. Die Kupplungen 130, 135 und 140 sind bevorzugterweise vom nasslaufenden Typ und können jeweils als Einscheiben- oder Mehrscheibenkupplung ausgelegt sein. Weiter bevorzugterweise sind die erste Kupplung 130 und die zweite Kupplung 135 vom Mehrscheibentyp, um ein feinfühliges Öffnen und Schließen des Drehmomentflusses durch die Kupplungen 130, 135 zu erlauben. Die dritte Kupplung 140 kann auch wie dargestellt vom Einscheibentyp sein, wobei die dritte Kupplung 140 als Schaltkupplung ausgelegt sein kann, die möglichst nicht unter Schlupf betrieben wird.
In der dargestellten Ausführungsform befindet sich axial zwischen der ersten Kupplung 130 und der zweiten Kupplung 135 ein radialer Flansch 185 als Widerlager, gegen das die Kupplungen 130, 135 mittels der jeweils zugeordneten Betätigungseinrichtung 160, 165 gepresst werden können. Betätigungskräfte der Betätigungseinrich- tungen 160, 165, 170 sind bevorzugterweise innerhalb der Kupplungseinrichtung 100 abgestützt, sodass keine resultierenden Kräfte nach außen abzustützen sind.
Soll die Kupplungseinrichtung 100 in einem Antriebsstrang ohne die elektrische Maschine 145 eingesetzt werden, kann die dritte Kupplung 140 auch entfallen. Die erste Eingangsseite 1 10 und die zweite Eingangsseite 1 15 fallen dann zusammen.
In der in Figur 1 gezeigten Ausführungsform wird die dritte Kupplung 140„extern drückend" betätigt. Dabei wird davon ausgegangen, dass die dritte Kupplung 140 eine axiale Kompression zwischen einer ersten 190 und einer zweiten axialen Seite 195 benötigt, um betätigt zu werden. Ist sie betätigt, so ist der Drehmomentfluss zwischen der ersten Eingangsseite 1 10 und der zweiten Eingangsseite 1 15 geschlossen. Die erste Seite 190 ist dabei axial fixiert und die zweite Seite 195 ist axial verschiebbar. In der vorliegenden Ausführungsform ist die erste Seite 190 an der ersten Eingangsseite 1 10 fixiert; eine andere Fixierung, beispielsweise gegenüber dem Flansch 185, ist jedoch ebenfalls möglich. Die dritte Betätigungseinrichtung 170 liegt axial zur der dritten Kupplung 140 versetzt, und zwar auf der axialen Seite der axial verschiebbaren Seite 195 der dritten Kupplung 140. Die dritte Betätigungseinrichtung 170 ist dazu eingerich- tet, eine in Richtung der dritten Kupplung 140 gerichtete Betätigungskraft bereitzustellen, um die dritte Kupplung 140 zu betätigen. Dabei wirkt die Betätigungskraft„drückend" auf die axial verschiebbare Seite 195. Da die dritte Betätigungseinrichtung 170 axial außerhalb eines Bereichs angeordnet ist, in dem sich die Kupplungen 130, 135 und 140 befinden, wird von einer„externen" Betätigung gesprochen.
Figur 2 zeigt die Kupplungseinrichtung 100 von Fig. 1 in einer weiteren Ausführungsform, in der die drei Kupplungen 130, 135 und 140 wie in Figur 1 beispielhaft axial angeordnet sind, obwohl in anderen Ausführungsformen auch beispielsweise eine radiale Anordnung der ersten Kupplung 130 und der zweiten Kupplung 135 gewählt sein kann. In der dargestellten, axialen Bauweise liegt der radiale Flansch 185
bevorzugterweise axial zwischen den Kupplungen 130 und 135.
Die dritte Kupplung 170 wird hier„intern drückend" durch die dritte Betätigungseinrichtung 170 betätigt.„Intern", weil die dritte Betätigungseinrichtung 170 innerhalb des Be- reichs der Kupplungen 130, 135 und 140 angeordnet ist, und„drückend", weil die durch die dritte Betätigungseinrichtung 170 bereitgestellte Betätigungskraft in Richtung der dritten Kupplung 140 gerichtet ist. Dabei liegt hier axial zwischen der dritten Betätigungseinrichtung 170 und der dritten Kupplung 140 die erste Kupplung 130, sodass ein Betätigungselement 205 verwendet wird, um die Betätigungskraft über die erste Kupplung 130 hinweg zu übertragen. In der dargestellten Ausführungsform liegt das Betätigungselement 205 radial außerhalb der ersten Kupplung 130 bzw. ihrer Reibelemente.
In der dargestellten Ausführungsform umfasst der Flansch 185 eine radial verlaufende Zuführung 210 für ein hydraulisches Fluid 180, das insbesondere dem Medium 180 entsprechen kann. Beispielhaft erstreckt sich die Zuführung 210 radial vollständig durch den Flansch 185. In der dargestellten Ausführungsform ist die Zuführung 210 auf der radialen Außenseite mittels eines Verschlusskörpers 215, der hier als Kugel ausgeführt ist, verschlossen. Eine Sicherung des Verschlusskörpers 215 erfolgt bevorzugterweise durch den radial außen anliegenden Läufer 150 der elektrischen Maschine 145. In einer anderen Ausführungsform kann die Zuführung 210 auf ihrer radialen Außenseite auch anders verschlossen sein, beispielsweise durch den Läufer 150 der elektrischen Maschine 145 oder die erste Eingangsseite 1 10. Auf der radialen Innenseite öffnet sich die Zuführung 210 in einem Bereich, in dem eine radiale Bohrung in der ersten Ausgangsseite 120 in eine koaxiale Bohrung der ersten Ausgangsseite 120 führt. Die erste Ausgangsseite 120 ist dabei bevorzugterweise als Hohlwelle ausgeführt und die Bohrung verläuft bevorzugterweise konzentrisch zur Drehachse 105.
Figur 3 zeigt eine Variante der dritten Betätigungseinrichtung 170 für die dritte Kupplung 140 der Kupplungseinrichtung von Fig. 1 oder 2. Die dritte Betätigungseinrichtung 170 ist hier„extern im Gehäuse 175 ziehend" ausgelegt. Dazu befinden sich ein hyd- raulischer Arbeitsraum und ein Kolben der dritten Betätigungseinrichtung 170 im Material des Gehäuses 175. Bevorzugterweise liegt die dritte Betätigungseinrichtung 170 in einem Deckel des Gehäuses 175, wobei der Deckel bevorzugterweise vom restlichen Gehäuse 175 abgenommen werden kann, beispielsweise in axialer Richtung. Die dritte Betätigungseinrichtung 170 liegt an der axial fixierten Seite 190 der dritten Kupplung. Die Betätigungskraft, die die dritte Betätigungseinrichtung 170 bereitstellt, ist jedoch von der fixierten Seite 190 weg gerichtet. Das Betätigungselement 205 hintergreift die dritte Kupplung 140 und überträgt die Betätig ungs kraft als Zugkraft an die verschiebbare Seite 195 der dritten Kupplung 140. Zwischen der dritten Betäti- gungseinrichtung 170 und dem Betätigungselement 205 ist bevorzugterweise ein Rotationslager 305 um die Drehachse 105 vorgesehen, um die dritte Betätigungseinrichtung 170 von der Drehbewegung der dritten Kupplung 140 zu entkoppeln. Das Rotationslager 305 kann ein Wälzlager umfassen, beispielsweise das dargestellte Schulterkugellager.
Figur 4 zeigt eine weitere Variante der dritten Betätigungseinrichtung 170 für die dritte Kupplung 140 der Kupplungseinrichtung von Fig. 1 oder 2. Die dritte Betätigungseinrichtung 170 ist hier„intern ziehend" ausgelegt. Der Kolben und der hydraulische Ar- beitsraum der dritten Betätigungseinrichtung 170 liegen axial im Bereich der Kupplungen 130 und gegebenenfalls 135, und zwar in der dargestellten Ausführungsform im Material des radialen Flanschs 185. Die dritte Betätigungseinrichtung 170 liegt axial auf der fixierten Seite 190 der dritten Kupplung und das Betätigungselement 205 über- trägt eine von der dritten Kupplung 140 weg gerichtete Betätigungskraft als Zugkraft axial zur verschiebbaren Seite 195. Dabei überbrückt das Betätigungselement 205 in der dargestellten Ausführungsform auch die erste Kupplung 130, die axial zwischen der dritten Kupplung 140 und der dritten Betätigungseinrichtung 170 angeordnet ist. Figur 5 zeigt noch eine weitere Variante der dritten Betätigungseinrichtung 170 für die dritte Kupplung 140 der Kupplungseinrichtung von Fig. 1 oder 2. Die dritte Betätigungseinrichtung 170 ist hier„extern ziehend" ausgelegt. Die dritte Betätigungseinrichtung 170 liegt auf der fixierten Seite 190 der dritten Kupplung 140 und stellt eine von der dritten Kupplung 140 weg gerichtete Betätigungskraft bereit. Das Betäti- gungselement 205 überträgt die Betätigungskraft als Zugkraft zur verschiebbaren Seite 195.
Figur 6 zeigt sogar noch eine weitere Variante der dritten Betätigungseinrichtung 170 für die dritte Kupplung 140 der Kupplungseinrichtung von Fig. 1 oder 2. Die dritte Be- tätigungseinrichtung 170 ist hier„extern im Gehäuse 175 ziehend" ausgelegt. Im Unterschied zu der mit Bezug auf Figur 5 beschriebenen Ausführungsform sind hier der hydraulische Arbeitsraum und der Kolben der dritten Betätigungseinrichtung 170 im Gehäuse 175 statt in einem Element angeordnet, das mit der ersten Eingangsseite 1 10 verbunden ist.
Figur 7 zeigt eine Variante der dritten Betätigungseinrichtung 170 für die dritte Kupplung 140 der Kupplungseinrichtung von Fig. 1 oder 2, bei der die dritte Betätigungseinrichtung 170 als CSC (Circular Slave Cylinder) ausgelegt ist. Dabei hat der Kolben der dritten Betätigungseinrichtung 170 den Querschnitt eines Kreisrings um die Drehach- se 105. Es ist weiterhin bevorzugt, dass wenigstens eine der weiteren Betätigungseinrichtungen 160, 165 für die erste 130 bzw. die zweite Kupplung 135 in entsprechender Weise ausgelegt ist, wobei die Kolben der Betätigungseinrichtungen 160, 165 und 170 zueinander konzentrisch sind. In der dargestellten, bevorzugten Ausführungsform sind die hydraulischen Arbeitsräume und Kolben der Betätigungseinrichtungen 160, 165 und 170 im Material des Gehäuses 175, bevorzugterweise in einem Deckel, angeordnet. In einer weiteren, nicht dargestellten Ausführungsform kann die dritte Betätigungseinrichtung 170 auch mehrere Kolben umfassen, die auf einem Umfang um die Drehachse 105 angeordnet sind. Dabei haben die einzelnen Kolben üblicherweise runden Querschnitt gleicher Größe. Dieses Prinzip kann auch für die Betätigungseinrichtungen 160 und/oder 165 verwendet werden.
Figur 8 zeigt eine schematische Darstellung von verschiedenen Betätigungsoptionen für die erste 130 und die zweite Kupplung 135 an der Kupplungseinrichtung 100 von Fig. 1 . Dabei repräsentiert jeweils ein Rechteck mit zwei gefasten Ecken und einem axialen Pfeil die erste Betätigungseinrichtung 160 mit der ersten Kupplung 130 oder die zweite Betätigungseinrichtung 165 mit der zweiten Kupplung 135, wobei der Pfeil angibt, in welcher Richtung die axiale Betätigungskraft aufgebracht wird. Die dritte Betätigungseinrichtung 170 und die dritte Kupplung 140 sind in Figur 8 nicht dargestellt.
Ein dunkles Rechteck repräsentiert in Figur 8 jeweils einen radialen Flansch 185, der als Widerlager für die jeweilige Kupplung 130, 135 bereitgestellt ist. Der Flansch 185 ist üblicherweise drehfest mit der ersten Eingangsseite 1 10 verbunden.
In einer Variante, die mit A bezeichnet ist, verlaufen die axialen Betätigungsrichtungen für die erste 130 und die zweite Kupplung 135 aufeinander zu und ein gemeinsamer Flansch 185 ist als axiales Widerlager für beide Kupplungen 130, 135 bereitgestellt.
In einer Variante, die mit B bezeichnet ist, verlaufen die axialen Betätigungsrichtungen für die erste 130 und die zweite Kupplung 135 gleichgerichtet und jeder Kupplung 130, 135 ist ein dedizierter Flansch 185 als axiales Widerlager bereitgestellt.
In einer Variante, die mit C bezeichnet ist, verlaufen die axialen Betätigungsrichtungen für die erste 130 und die zweite Kupplung 135 auseinander und jeder Kupplung 130, 135 ist ein dedizierter Flansch 185 als axiales Widerlager bereitgestellt (vgl. auch Figuren 1 und 2).
In einer Variante, die mit D bezeichnet ist, verlaufen die axialen Betätigungsrichtungen für die erste 130 und die zweite Kupplung 135 gleichgerichtet und jeder Kupplung 130, 135 ist ein dedizierter Flansch 185 als axiales Widerlager bereitgestellt, wobei die Betätigungsrichtungen denen von Variante B entgegen gesetzt sind.
Durch unterschiedliche Zusammenstellungen von Komponenten bzw. Merkmalen, die oben mit Bezug auf die Figuren 1 bis 8 beschrieben wurden, kann die Kupplungseinrichtung 100 variabel an einen konkreten Einsatzzweck angepasst werden. Insbesondere kann es einfach sein, die Kupplungseinrichtung 100 in korrespondierenden Varianten mit und ohne dritte Kupplung 140 bereitzustellen. Damit kann die Kupplungseinrichtung 100 insbesondere an einem kleinen oder mittleren Kraftfahrzeug mit oder oh- ne elektrische Maschine 145, also mit Hybridantrieb oder klassischem Antrieb, eingesetzt werden. Die zugkraftfreie Drehmomentübertragung beim Schalten eines Getriebes kann durch die Auslegung der Kupplungseinrichtung 100 als Doppelkupplung in Verbindung mit einem Doppelgetriebe genutzt werden.
Bezuqszeichenliste
100 Kupplungseinrichtung
105 Drehachse
1 10 erste Eingangsseite
1 15 zweite Eingangsseite
120 erste Ausgangsseite
125 zweite Ausgangsseite
130 erste Kupplung
135 zweite Kupplung
140 dritte Kupplung
145 elektrische Maschine
150 Läufer
155 Ständer
160 erste Betätigungseinrichtung
165 zweite Betätigungseinrichtung
170 dritte Betätigungseinrichtung
175 Gehäuse
180 flüssiges Medium
185 Flansch
190 axial fixierte Seite
195 axial verschiebbare Seite
205 Betätigungselement
210 Zuführung
215 Verschlusskörper
305 Rotationslager

Claims

Patentansprüche
Kupplungseinrichtung (100) mit:
- einer ersten (1 10) und einer zweiten Eingangsseite (1 15);
- einer ersten (120) und einer zweiten Ausgangsseite (125);
- wobei die Eingangsseiten (1 10, 1 15) und die Ausgangsseiten (120, 125) um eine gemeinsame Drehachse (105) drehbar sind;
- einer ersten Kupplung (130) zwischen der ersten Eingangsseite (1 10) und der ersten Ausgangsseite (120);
- einer zweiten Kupplung (135) zwischen der ersten Eingangsseite (1 10) und der zweiten Ausgangsseite (125); und
- einer dritten Kupplung (140) zwischen der ersten Eingangsseite (1 10) und der zweiten Eingangsseite (1 15).
Kupplungseinrichtung (100) nach Anspruch 1 , wobei die dritte Kupplung (140) dazu eingerichtet ist, axial in einer von der ersten (130) und der zweiten Kupplung (135) entfernten Richtung betätigt zu werden.
Kupplungseinrichtung (100) nach Anspruch 1 , wobei die dritte Kupplung (140) dazu eingerichtet ist, axial in einer der ersten (130) und der zweiten Kupplung (135) zugewandten Richtung betätigt zu werden.
Kupplungseinrichtung (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die dritte Kupplung (140) eine fixierte (190) und eine verschiebbare axiale Seite (195) aufweist und wobei eine Betätigungseinrichtung (170) auf der axial fixierten Seite (190) der dritten Kupplung (140) vorgesehen ist.
Kupplungseinrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die dritte Kupplung (140) eine fixierte (190) und eine verschiebbare axiale Seite (195) aufweist und wobei eine Betätigungseinrichtung (170) auf der axial verschiebbaren Seite (195) der dritten Kupplung (140) vorgesehen ist.
Kupplungseinrichtung (100) nach einem der Ansprüche 4 oder 5, wobei die Betätigungseinrichtung (170) in einem Gehäuse (175) der Kupplungseinrichtung (100) angeordnet ist.
7. Kupplungseinrichtung (100) nach einem der Ansprüche 4 oder 5, wobei die erste (130) und die zweite Kupplung (135) axial zueinander versetzt angeordnet sind und die Betätigungseinrichtung (170) axial zwischen der ersten (130) und der zweiten Kupplung (135) angeordnet ist.
8. Kupplungseinrichtung (100) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei die Betätigungseinrichtung (170) einen hydraulischen Kolben mit kreisringförmigem Querschnitt aufweist.
9. Kupplungseinrichtung (100) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei die Betätigungseinrichtung (170) mehrere hydraulische Kolben umfasst, die auf einem Umfang um die Drehachse (105) angeordnet sind.
10. Kupplungseinrichtung (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei alle drei Kupplungen (130, 135, 140) in einem gemeinsamen Gehäuse (175) angeordnet sind, das teilweise mit einem flüssigen Medium (180) gefüllt ist.
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