WO2018010731A1 - Achsparalleler antriebsstrang mit einer über eine kette angebundenen kupplungsanordnung - Google Patents

Achsparalleler antriebsstrang mit einer über eine kette angebundenen kupplungsanordnung Download PDF

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WO2018010731A1
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electric machine
chain
torque
coupling arrangement
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Marcus Hoppe
Dierk Reitz
Thomas Eckenfels
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Schaeffler Technologies AG and Co KG
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Definitions

  • the present invention relates to a clutch arrangement for a drive train of a motor vehicle with an electric machine / electric machine and an internal combustion engine / internal combustion engine whose torque to a (preferably common) transmission through a clutch unit through
  • the invention also relates to a drive train for a motor vehicle with a clutch assembly according to the invention.
  • WO 2008/052909 A1 discloses a drive train for a hybrid vehicle for the mechanical coupling of an internal combustion engine with an electric machine, with a clutch which selectively completely connects the internal combustion engine to the electric machine or completely separates it from the latter. From the not yet published German patent application 10 2016 203 384.0 a clutch assembly for a powertrain of a motor vehicle with hybrid drive is described, with two, in each case at least two rotationally from each other
  • Decoupled rotary parts having, clutches, wherein a first rotary part of a first clutch is rotatably connected both with a first rotary part of a second clutch, and a torque transmission area for cooperation with an electric machine, and the at least two rotary parts of the first clutch having a plurality of plate-like connecting elements, the in a coupled position of the first clutch rotatably connected to each other, a central bearing, which is arranged on a shaft portion of the first rotary part of the second clutch, and a cooperating with the first clutch clutch actuator, wherein the connecting elements of the first clutch radially outside of the clutch actuator and the clutch actuator in turn radially outside of the central bearing, and the first clutch, the clutch actuator and the central warehouse are arranged in an axial direction at least partially overlapping each other.
  • the torque transmission region is formed by a pulley, which cooperates in the operation of the drive train with a belt of the electric machine.
  • a trained for positive or frictional engagement of the belt belt contour of the pulley is arranged in the radial direction outside of the connecting elements.
  • the two clutches are connected to one another in the region of their first rotary parts such that the central bearing forms a common bearing for supporting both the first clutch and the second clutch.
  • the clutch actuator has a Gottausscher and / or -einscher and an actuating bearing, which are offset in the radial direction to each other and at least partially overlapping in the axial direction.
  • the first clutch is formed as a normally closed clutch and the actuating bearing is in direct operative connection with the first clutch, so that by pressing the central Ausgurers and / or -eingurers from a rest position, the first clutch opens.
  • the central release and / or -eingurer is arranged in the radial direction outside of the actuating bearing, the first clutch is formed as a normally-open clutch and the Betreli whysla- ger is in direct operative connection with the first clutch, so that the first clutch closes by operating the central release and / or -einrückers from a rest position.
  • the clutch actuator is a hydraulic clutch actuator.
  • a drive train for a motor vehicle with hybrid drive can be equipped with such a clutch arrangement. It has proven to be advantageous if the drive train with a corresponding clutch arrangement, a hydraulic channel for hydraulically actuating the clutch actuator from the clutch actuator in the radial direction is provided outwardly leading.
  • the object of the invention is achieved in a generic coupling arrangement by the fact that a trained as a chain endless traction means for transmitting torque from the electric machine is used towards the coupling member.
  • the task is surprisingly solved already by the use of a chain drive instead of a belt drive.
  • One advantage of chain drives is that forces or torques with a variable transmission ratio (diameter torque transmission ranges) can be transmitted positively via a chain.
  • a chain drive needs in contrast to the belt drive no larger friction surfaces for power transmission, which smaller axial dimensions / widths of a clutch assembly are possible.
  • no bias is necessary, which adjusts a belt drive functional.
  • higher forces can be transmitted due to the positive connection.
  • a chain hardly deforms because of its lower elasticity, and it is smaller
  • the electric machine is arranged axially parallel to the coupling member and / or a transmission input shaft of the transmission.
  • the electric machine need not be arranged in series / in series with the transmission or the internal combustion engine, but can be arranged axially parallel to the coupling member from the axis of rotation, whereby the dimension of the clutch assembly can be reduced in the axial direction.
  • the arrangement of the electric machine and the chain is then locally variable in the clutch assembly and it can be realized various variants of an arrangement.
  • a transmission element corresponding to the chain can act directly on the shaft of the electric machine be applied and engage the chain directly in this transmission element.
  • a transmission element in which the chain engages also be attached to a separate shaft, which is driven for example via an arrangement of gears.
  • a change in the axis of rotation of the electric machine could be achieved by means of two cones.
  • the possibility of such a variation allows the electric machine to be placed / arranged in a targeted manner, in particular in accordance with geometric or thermal requirements.
  • the electric machine is arranged axially parallel to the coupling member and / or a transmission input shaft of the transmission, which eliminates additional components such as shafts and gears for an arrangement with gears.
  • the chain bears against a torque transmission region of the coupling element and the torque transmission region is arranged radially outside of the separating clutch. Due to the external arrangement of the torque transmission region, a higher torque can be transmitted by means of a larger diameter of the torque transmission region of the coupling element. Likewise, can be reduced by a correspondingly higher circumference, and for example in a chainring by a higher number of teeth of the torque transmission region of the coupling element, longitudinal vibrations caused by the so-called polygon effect.
  • the chain wraps around the coupling member not round / circular, but due to their geometric structure as a polygon, resulting in a discontinuous power transmission. It must therefore be ensured that a sufficient number of chain links / chain elements wraps around the coupling element. In particular, at least nine chain links abut against the torque transmission area of the coupling element.
  • the torque transmission area is formed in the manner of a chainring.
  • the chain speed is subject to periodic fluctuations (polygon effect, corresponding to the polygonal effect described above), which accelerates and decelerates the chain in alternation and thus causes stress.
  • a number of teeth of the chainring of more than 19 is used, since at a The number of teeth of the chainring of> 19, the degree of unevenness asymptotically approaches the zero line.
  • prime numbers are used as the number of teeth.
  • the number of chain links should not be a multiple of this number of teeth.
  • the chainring can be further optimized according to the known state of the art in order to minimize friction loss and wear and to correspondingly maximize the service life.
  • an actuator / clutch actuator in the manner of a CSC acts via an actuating bearing on the separating clutch and the Monausschreiber and the actuating bearing are radially spaced apart / offset.
  • the actuator / clutch actuator is made even more compact.
  • a Monausschreiber is a known, inexpensive and proven device. It is expedient if at least one central warehouse is used in such a way that it supports both the separating clutch and the clutch unit. This at least one central warehouse for the separating clutch and the clutch unit reduced by the common support the number of required bearings and other components and causes a reduction in size, especially in the axial direction.
  • the separating clutch, the actuator and the at least one central warehouse are arranged radially outward to radially inward.
  • the separating clutch, located radially outward, can thus positively transfer the torque of the internal combustion engine to the transmission, whereas the radially inner central bearing can be made small in diameter.
  • the separating clutch, the actuator / clutch actuator and the at least one central bearing overlap in the axial direction at least partially or are arranged at least partially overlapping. By this overlap no arrangement / alignment next to each other in the axial direction is necessary, which has a smaller length in the axial direction result.
  • the invention relates not only to the clutch arrangement for a drive train of a motor vehicle but also to a drive train for a motor vehicle having a clutch arrangement according to the invention.
  • This powertrain with a clutch arrangement according to the invention is particularly suitable for a hybrid vehicle, as this permits a selective connection and disconnection of a power transmission of an internal combustion engine, which requires a small space and can also transmit a torque of an electric machine via a chain drive.
  • the invention relates to a drive / drive train in which an electric machine / electric machine is coupled via a chain drive with this drive, preferably via a separating clutch. A chainring of the chain drive is arranged in the radial direction further out than the corresponding separating clutch.
  • a central warehouse serves as a common bearing to support the disconnect clutch and also the clutch assembly, and / or such an actuator / clutch actuator has a central tripper and an actuator bearing spaced apart in the radial direction and at least in the axial direction are arranged partially overlapping.
  • this separating clutch, this actuator and this (at least one) central warehouse in the radial direction in this order from outside to inside and arranged this separating clutch, this actuator and this (at least one) central warehouse in the axial direction at least partially overlapping.
  • an electric machine is coupled to the drive train, preferably a disconnect clutch, via a chain drive and can be decoupled therefrom.
  • a chain leaf of the chain drive is located farther outward in the radial direction than the separating clutch.
  • a chain drive has a much longer service life than a comparable belt drive.
  • Due to the narrow design of the tentriebs an axial space savings compared to the belt drive can be achieved. So it is a narrow design feasible, for example, half the size of a slat structure of a disconnect clutch and / or the axial length of the support bearing of a releaser.
  • FIG. 1 shows: a schematic longitudinal sectional view of a drive train, which is shown in the region of a coupling arrangement according to the invention according to an embodiment, wherein a chain drive with chainring and chain are used.
  • FIG. 1 shows a structure of a relevant part of a drive train for a motor vehicle with a hybrid drive according to a first embodiment.
  • a clutch assembly 1 according to the invention is used in the drive train between an output shaft of an internal combustion engine / internal combustion engine (not shown here for clarity) and a (first) transmission input shaft 7 and a (second) transmission input shaft 8 of a transmission, not shown.
  • An electric machine, not shown, cooperates with the clutch assembly 1.
  • the clutch assembly 1 is used in the operation of the drive train as a switchable connecting element of the electric machine with the output shaft or with the transmission input shaft 7, 8 or the output shaft with the transmission input shaft 7, 8.
  • the clutch assembly 1 has a (first) separating clutch 2, which is in particular a normally closed / engaged clutch, and a (second) clutch 3, which is designed as a clutch unit.
  • the clutch unit 3 is preferably designed as a (dry) double clutch.
  • An actuator / clutch actuator 10 which will be described in more detail later, serves as an actuator for the first disconnect clutch 2 to switch between its engaged and disengaged position.
  • the output shaft of the internal combustion engine transmits via a transmission member 5 with vibration damper and further on the separating clutch 2, coupled clutch 2, a torque on the coupling member 4.
  • the clutch 2 is disposed between the transmission member 5 with vibration damper and the clutch assembly 3 and is technically with this coupled.
  • the electric machine (not shown) is arranged so that its axis of rotation is out of alignment with the axis of rotation 14 around which the components of the coupling unit 3 rotate during operation.
  • the arrangement of electric machine and chain 6 is not shown in FIG.
  • the axis of rotation of the electric machine should be parallel to the axis of rotation 14 and thus to the transmission input shaft 7, 8 of the transmission.
  • a small dimension in the axial direction of the clutch assembly 1 has been achieved by the displacement of the axis of rotation of the electric machine. Via a chain 6, the torque of the electric machine is transmitted to the coupling member 4 out.
  • the chain 6 is applied to a torque transmission region 9 of the coupling member 4, wherein, as shown in Fig. 1, the torque transmission region 9 seen in the radial direction on the outside of the coupling member 4, and so on the outside as the separating clutch 2, is arranged.
  • the chain 6 wraps around the coupling member 4 and is guided around the separating clutch 2 around.
  • the torque transmission rich 9 is formed in this embodiment as a chainring 9, which is a standard chainring / sprocket 9 and engages the corresponding chain 6.
  • the chain 6 is adapted to engage in the corresponding sprocket / chainring 9 of the coupling member 4 and in this embodiment is a standard high performance chain (steel link chain) with inner tab, rollers and sleeves (inner links) and pin block and outer link (outer links).
  • a clutch arrangement 1 for a drive train shown in FIG. 1 can be implemented cost-effectively.
  • 9 is used for a chainring 9 with a number of teeth greater than 19, in which the joint surface pressure as high as possible and the polygon effect is correspondingly low.
  • the actuator / clutch actuator 10 is further shown with a Monausschreiber 12 and an actuating bearing 1 1.
  • a hydraulic channel is hydraulically connected to the central release 12 and the actuator 10 thus formed as a hydraulic Kupplungsak- tuator 10.
  • This actuator 10 acts on the separating clutch 2 to couple or decouple the internal combustion engine.
  • the Monausschreiber 12 and the actuating bearing 1 1 are seen from each other in the radial direction. More specifically, the actuating bearing 1 1 is seen from the rotation axis 14 in the radial direction more outwardly than the Monausrü-- 12. It can be further seen that Monausschreiber 12 and actuating bearing 1 1 overlap in the axial direction largely.
  • the dimension of the clutch assembly 1 has been reduced in the axial direction.
  • the designed as a rolling bearing, namely as a ball bearing, actuation bearing 1 1 is formed so that its rolling elements are arranged radially outside of the central release 12.
  • the separating clutch 2 can also be designed as a normally open coupling, whereby the Gottausschreiber 12 is then formed as Gotteinschreiber 12.
  • a central bearing 13 is arranged on a region of the shaft region extending in the axial direction, which supports both the (first) separating clutch 2 and the clutch unit / the second clutch 3.
  • This central warehouse 13 is designed as a double-row angular contact ball bearing 13 for axial and radial forces.
  • the shaft region is coupled to the clutch assembly 3 in such a rotationally fixed manner that the central ger 13 both the coupling member 4 with the separating clutch 2 and the clutch unit 3 is supported, so that on the side facing the shaft portion of the clutch unit 3 no separate bearing for supporting the second clutch is needed.
  • a starter ring on the transmission element 5 can be dispensed with by the structure described above, since starting of the internal combustion engine is preferably carried out via the coupling element 4 with torque transmission region 9 through the chain 6 by means of the electric machine.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kupplungsanordnung (1) für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einer Elektromaschine und einer Verbrennungskraftmaschine, deren Drehmoment zu einem Getriebe durch ein Kupplungsaggregat (3) hindurch verbringbar ist, wobei eine Trennkupplung (2) zwischen einem Koppelorgan (4), das zum Einleiten von Drehmoment der Elektromaschine in Richtung des Kupplungsaggregates (3) vorbereitet ist, und einem Verbrennungskraftmaschinenseitig antreibbaren Übertragungsorgan (5) angeordnet ist, wobei die Elektromaschine so angeordnet ist, dass deren Rotationsachse außer Flucht mit einer Rotationsachse (14), um die die Bauteile des Kupplungsaggregates im Betrieb rotieren, ausgerichtet ist, wobei ein als Kette (6) ausgebildetes Endloszugmittel (6) zur Übertragung eines Drehmoments von der Elektromaschine hin zum Koppelorgan (4) eingesetzt ist. Ebenso betrifft die Erfindung einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Kupplungsanordnung (1).

Description

Achsparalleler Antriebsstrang mit einer über eine Kette
angebundenen Kupplungsanordnung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kupplungsanordnung für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges mit einer elektrischen Maschine/Elektromaschine und einer Verbrennungskraftmaschine/Brennkraftmaschine, deren Drehmoment zu einem (vorzugsweise gemeinsamen) Getriebe durch ein Kupplungsaggregat hindurch
verbringbar ist, wobei eine Trennkupplung zwischen einem Koppelorgan, das zum Einleiten von Drehmoment der Elektromaschine in Richtung des Kupplungsaggrega- tes vorbereitet ist, und einem verbrennungskraftmaschinenseitig antreibbaren Übertragungsorgan angeordnet ist, wobei die Elektromaschine so angeordnet ist, dass deren Rotationsachse außer Flucht mit einer Rotationsachse, um die die Bauteile des Kupplungsaggregates im Betrieb rotieren, ausgerichtet/angeordnet ist. Auch betrifft die Erfindung einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Kupplungsanordnung.
Aus der DE 10 2009 002 805 A1 ist ein Parallel-Hybridantrieb für Kraftfahrzeuge bekannt, mit einem im Antriebsstrang angeordneten Fahrzeuggetriebe mit veränderlicher Übersetzung, einer mit der Getriebeeingangswelle antriebsverbundenen Elektroma- schine und mit einem über eine Kupplungsanordnung mit der Getriebeeingangswelle kuppelbaren bzw. von dieser abkuppelbaren Verbrennungsmotor. Um eine kompakte Bauweise der Kupplungsanordnung zu ermöglichen, ist diese so ausgelegt, dass zumindest für den Zugbetrieb, bei welchem hohe Drehmomente übertragen werden, die Verbindung zwischen dem Verbrennungsmotor und der Getriebeeingangswelle durch eine formschlüssige Kupplungsanordnung gebildet ist.
Ebenso ist aus der WO 2008/052909 A1 ein Antriebsstrang für ein Hybridfahrzeug zur mechanischen Kopplung eines Verbrennungsmotors mit einer elektrischen Maschine bekannt, mit einer Kupplung, die den Verbrennungsmotor auswählbar vollständig mit der elektrischen Maschine selektiv verbindet, oder von dieser vollständig trennt. Aus der noch nicht veröffentlichten deutschen Patentanmeldung 10 2016 203 384.0 ist eine Kupplungsanordnung für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit Hybridantrieb beschrieben, mit zwei, jeweils zumindest zwei rotatorisch voneinander
entkoppelbare Drehteile aufweisenden, Kupplungen, wobei ein erstes Drehteil einer ersten Kupplung sowohl mit einem ersten Drehteil einer zweiten Kupplung drehfest verbunden ist, als auch ein Drehmomentübertragungsbereich zum Zusammenwirken mit einer Elektromaschine aufweist, und die zumindest zwei Drehteile der ersten Kupplung mehrere plattenartige Verbindungselemente aufweisen, die in einer eingekuppelten Stellung der ersten Kupplung drehfest miteinander verbunden sind, einem Zentrallager, das auf einem Wellenbereich des ersten Drehteils der zweiten Kupplung angeordnet ist, sowie einem mit der ersten Kupplung zusammenwirkenden Kupp- lungsaktuator, wobei die Verbindungselemente der ersten Kupplung radial außerhalb des Kupplungsaktuators und der Kupplungsaktuator wiederum radial außerhalb des Zentrallagers, und die erste Kupplung, der Kupplungsaktuator sowie das Zentrallager sich in einer axialen Richtung mindestens teilweise einander überlappend angeordnet sind.
Es ist von Vorteil, wenn in der Kupplungsanordnung der Drehmomentübertragungsbereich durch eine Riemenscheibe ausgebildet ist, die im Betrieb des Antriebsstranges mit einem Riemen der Elektromaschine zusammenwirkt. Vorzugsweise ist eine zur form- oder reibschlüssigen Aufnahme des Riemens ausgebildete Riemenkontur der Riemenscheibe in radialer Richtung außerhalb der Verbindungselemente angeordnet. Insbesondere sind die beiden Kupplungen so im Bereich ihrer ersten Drehteile miteinander verbunden, dass das Zentrallager eine gemeinsame Lagerung zum Stützen sowohl der ersten Kupplung als auch der zweiten Kupplung bildet. So ist es von Vorteil, wenn der Kupplungsaktuator einen Zentralausrücker und/oder -einrücker und ein Betätigungslager aufweist, die in der radialen Richtung zueinander versetzt und in der axialen Richtung mindestens teilweise überlappend angeordnet sind. Es ist weiter von Vorteil, wenn das Betätigungslager in der radialen Richtung außerhalb des Zentral- ausrückers und/oder -einrückers angeordnet ist, die erste Kupplung als eine normal geschlossene Kupplung ausgebildet ist und das Betätigungslager in einer direkten Wirkverbindung mit der ersten Kupplung steht, so dass durch Betätigen des Zentral- ausrückers und/oder -einrückers aus einer Ruhelage die erste Kupplung öffnet. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, wenn der Zentralausrücker und/oder -einrücker in der radialen Richtung außerhalb des Betätigungslagers angeordnet ist, die erste Kupplung als eine normal geöffnete Kupplung ausgebildet ist und das Betätigungsla- ger in einer direkten Wirkverbindung mit der ersten Kupplung steht, so dass durch Betätigen des Zentralausrückers und/oder -einrückers aus einer Ruhelage die erste Kupplung schließt. Eine vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass der Kupplungs- aktuator ein hydraulischer Kupplungsaktuator ist. Ebenso kann ein Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit Hybridantrieb mit einer solchen Kupplungsanordnung ausgestat- tet sein. Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn beim Antriebsstrang mit einer entsprechenden Kupplungsanordnung ein Hydraulikkanal zum hydraulischen Betätigen des Kupplungsaktuators von dem Kupplungsaktuator aus in radialer Richtung nach außen führend vorgesehen ist. Die Offenbarung der noch nicht veröffentlichten deutschen Patentanmeldung
10 2016 203 384.0 soll bezüglich der dort offenbarten Wirkzusammenhänge und geometrischen Ausgestaltungen als hier aufgenommen gelten.
Wird für die Übertragung des Drehmoments der elektrischen Maschine, wie im Fall der obigen noch nicht veröffentlichen Patentanmeldung, ein Riementrieb verwendet, so ergeben sich Probleme hinsichtlich eines Dehnungsschlupfes durch unterschiedliche Dehnung bei Last- und Leertrum, sowie relativ enge thermische Einsatzgrenzen des Riementriebs aufgrund seines Materials. Weiter sind auch die Reibung (kraftschlüssige Drehmomentübertragung), die begrenzten Umfangsgeschwindigkeiten (Fliehkraft) sowie zusätzliche Wellenbelastung aufgrund der Vorspannung begrenzende Faktoren. Ebenso ist die Lebensdauer aufgrund des Materials sowie der geometrischen Ausdehnung problematisch.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, die Nachteile aus dem Stand der Technik ab- zustellen oder wenigstens zu mindern und insbesondere eine Kupplungsanordnung und einen Antriebsstrang zur Verfügung zu stellen, die axial weniger Bauraum bei gu- ter Montagemöglichkeit benötigen und eine deutlich höhere Lebensdauer aufweisen als eine vergleichbare Kupplungsanordnung oder ein vergleichbarer Antriebsstrang.
Die Aufgabe der Erfindung wird bei einer gattungsgemäßen Kupplungsanordnung da- durch gelöst, dass ein als Kette ausgebildetes Endloszugmittel zur Übertragung eines Drehmoments von der Elektromaschine hin zum Koppelorgan eingesetzt ist. Die Aufgabe wird überaschenderweise also schon durch die Verwendung eines Kettentriebs anstatt eines Riementriebs gelöst. Ein Vorteil von Kettentrieben ist, dass Kräfte bzw. Drehmomente mit einem variierbaren Übersetzungsverhältnis (Durchmesser Dreh- momentübertragungsbereiche) über eine Kette formschlüssig übertragen werden können. Ein Kettentrieb benötigt im Gegensatz zum Riementrieb keine größeren Reibflächen zur Kraftübertragung, wodurch kleinere axiale Abmessungen/Breiten einer Kupplungsanordnung möglich sind. Des Weiteren ist keine Vorspannung nötig, die einen Riementrieb funktionstüchtig einstellt. Auch können aufgrund des Formschlusses hö- here Kräfte übertragen werden. Ebenso verformt sich eine Kette im Gegensatz zu einem Riemen aufgrund ihrer geringeren Elastizität kaum und es sind kleinere
Umschlingwinkel und Achsabstände möglich. Verglichen mit dem Riementrieb oder anderen Übertragungssystemen ist die Lebensdauer gut geschmierter Kettentriebe sehr hoch.
Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend erläutert.
Es ist von Vorteil, wenn die Elektromaschine achsparallel zum Koppelorgan und/oder einer Getriebeeingangswelle des Getriebes angeordnet ist. Hierdurch muss die elektrische Maschine nicht in Serie / in Reihe mit dem Getriebe oder der Verbrennungskraftmaschine angeordnet sein, sondern kann aus der Drehachse heraus achsparallel zum Koppelorgan angeordnet werden, wodurch sich die Abmessung der Kupplungsanordnung in axialer Richtung reduzieren lässt. Die Anordnung der Elektromaschine und der Kette ist in der Kupplungsanordnung dann ortsvariabel und es lassen sich verschiedene Varianten einer Anordnung realisieren. Zum einen kann ein zur Kette korrespondierendes Übertragungselement direkt auf die Welle der Elektromaschine aufgebracht werden und die Kette direkt in dieses Übertragungselement eingreifen. Zum anderen kann ein Übertragungselement, in das die Kette eingreift, auch an einer separaten Welle angebracht sein, die beispielsweise über eine Anordnung von Zahnrädern angetrieben wird. Über zwei Kegelritze ließe sich beispielsweise eine Verände- rung der Rotationsachse der Elektromaschine erreichen. Durch die Möglichkeit einer solchen Variation lässt sich die Elektromaschine insbesondere entsprechend geometrischer oder thermischer Anforderungen gezielt platzieren/anordnen. Im kompaktesten Falle ist die Elektromaschine jedoch achsparallel zum Koppelorgan und/oder einer Getriebeeingangswelle des Getriebes angeordnet, wodurch zusätzliche Bauteile wie Wellen und Zahnräder für eine Anordnung mit Zahnrädern entfallen.
Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Kette an einem Drehmomentübertragungsbereich des Koppelorgans anliegt und der Drehmomentübertragungsbereich radial außerhalb der Trennkupplung angeordnet ist. Durch die äußere Anordnung des Drehmomentübertragungsbereichs lässt sich mittels eines größeren Durchmessers des Drehmomentübertragungsbereichs des Koppelorgans ein höheres Drehmoment übertragen. Ebenso lassen sich durch einen entsprechend höheren Umfang, und beispielsweise bei einem Kettenblatt durch eine höhere Anzahl an Zähnen des Drehmomentübertragungsbereichs des Koppelorgans, longitudinale Schwingungen verringern, die durch den sogenannten Polygoneffekt entstehen. Die Kette umschlingt das Koppelorgan nicht rund/kreisförmig, sondern aufgrund ihrer geometrischen Struktur als Vieleck, was zu einer diskontinuierlichen Kraftübertragung führt. Daher ist sicherzustellen, dass eine Ausreichende Anzahl an Kettengliedern/Kettenelementen das Koppelorgan umschlingt. Insbesondere liegen zumindest neun Kettenglieder am Drehmomentübertragungsbereich des Koppelorgans an.
Bevorzugt ist der Drehmomentübertragungsbereich nach Art eines Kettenblattes ausgeformt. Bei konstanter Winkelgeschwindigkeit unterliegt die Kettengeschwindigkeit allerdings periodischen Schwankungen (Polygoneffekt, entsprechend des oben be- schriebenen Polygoneffektes), wodurch die Kette im Wechsel beschleunigt und verzögert und wodurch Belastungen auftreten. Insbesondere wird in der vorliegenden Erfindung eine Zähnezahl des Kettenblattes von mehr als 19 verwendet, da sich bei ei- ner Zähnezahl des Kettenblattes von > 19 der Ungleichförmigkeitsgrad asymptotisch der Nulllinie annähert. Um den Verschleiß zwischen Kette und Kettenblatt zu verringern, werden vorzugsweise Primzahlen als Zähnezahl verwendet. Die Anzahl der Kettenglieder sollte kein Vielfaches dieser Zähnezahl sein. Das Kettenblatt kann nach be- kanntem Stand der Technik weiter optimiert werden, um Reibverlust sowie Verschleiß zu minimieren und die Lebensdauer entsprechend zu maximieren.
Des Weiteren ist es von Vorteil, wenn ein Aktor/Kupplungsaktuator nach Art eines Zentralausrückers (CSC) über ein Betätigungslager auf die Trennkupplung wirkt und der Zentralausrücker und das Betätigungslager radial voneinander beabstandet / versetzt sind. Dadurch wird insbesondere der Aktor/Kupplungsaktuator noch kompakter ausgebildet. Ein Zentralausrücker ist eine bekannte, kostengünstige und bewährte Vorrichtung. Es ist zweckmäßig, wenn zumindest ein Zentrallager so eingesetzt ist, dass es sowohl die Trennkupplung, als auch das Kupplungsaggregat stützt. Dieses zumindest eine Zentrallager für die Trennkupplung als auch das Kupplungsaggregat verringert durch die gemeinsame Stützung die Anzahl der benötigten Lager und weiterer Bauteile und bewirkt eine Reduzierung der Abmessungen, insbesondere in axialer Richtung.
Ebenso ist es empfehlenswert, wenn der Zentralausrücker und das Betätigungslager in Axialrichtung sich wenigstens teilweise überlappen bzw. wenigstens teilweise überlappend angeordnet sind. Durch diese Überlappung kann eine weitere Reduktion der Länge in Axialrichtung erreicht werden.
Es ist zweckmäßig, wenn von radial außen nach radial innen die Trennkupplung, der Aktor und das wenigstens eine Zentrallager (in dieser Reihenfolge) angeordnet sind. Die Trennkupplung, radial außen gelegen, kann so formschlüssig das Drehmoment der Verbrennungskraftmaschine hin zum Getriebe übertragen, wohingegen das radial innenliegende Zentrallager im Durchmesser gering ausgebildet sein kann. Von Vorteil ist, wenn sich die Trennkupplung, der Aktor/Kupplungsaktuator und das wenigstens eine Zentrallager in Axialrichtung wenigstens teilweise überlappen bzw. wenigstens teilweise überlappend angeordnet sind. Durch diese Überlappung ist keine Anordnung/Aufreihung nebeneinander in axialer Richtung nötig, was eine geringere Baulänge in Axialrichtung zur Folge hat.
Die Erfindung betrifft neben der Kupplungsanordnung für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs ebenso einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Kupplungsanordnung. Dieser Antriebsstrang mit einer erfindungsge- mäßen Kupplungsanordnung ist für ein Hybridfahrzeug besonders geeignet, da dies eine selektive Zu- und Abschaltung einer Kraftübertragung eines Verbrennungsmotors zulässt, welche einen geringen Bauraum benötigt und zudem über einen Kettentrieb ein Drehmoment einer elektrischen Maschine übertragen kann. Mit anderen Worten betrifft die Erfindung einen Antrieb/Antriebsstrang, bei dem eine elektrische Maschine/Elektromaschine über einen Kettentrieb mit diesem Antrieb gekoppelt ist, vorzugsweise über eine Trennkupplung. Ein Kettenblatt des Kettentriebs ist in Radialrichtung weiter außen angeordnet als die entsprechende Trennkupplung. Vorzugsweise dient ein Zentrallager als ein gemeinsames Lager, um die Trennkupp- lung und auch das Kupplungsaggregat zu stützen/zu tragen, und/oder ein solcher Aktor/Kupplungsaktuator weist einen Zentralausrücker und ein Betätigungslager auf, die in radialer Richtung voneinander beabstandet und in Axialrichtung wenigstens teilweise überlappend angeordnet sind. Vorzugsweise sind diese Trennkupplung, dieser Aktor und dieses (wenigstens eine) Zentrallager in radialer Richtung in dieser Rei- henfolge von außen nach innen angeordnet und diese Trennkupplung, dieser Aktor und dieses (wenigstens eine) Zentrallager in Axialrichtung zumindest teilweise überlappend angeordnet. In einem Antrieb/Antriebsstrang eines Hybridfahrzeugs ist also eine elektrische Maschine über einen Kettentrieb mit dem Antriebsstrang, vorzugsweise einer Trennkupplung mit diesem gekoppelt und von diesem abkoppelbar. Ein Ket- tenblatt des Kettentriebs befindet sich in Radialrichtung gesehen weiter außen als die Trennkupplung. Ein Kettentrieb weist eine deutlich höhere Lebensdauer auf als ein vergleichbarer Riementrieb. Des Weiteren kann durch die schmale Bauweise des Ket- tentriebs eine axiale Bauraumeinsparung gegenüber dem Riementrieb erreicht werden. Es wird also eine schmale Bauweise realisierbar, beispielsweise halb so groß wie ein Lamellenaufbau einer Trennkupplung und/oder die axiale Länge des Stützlagers eines Ausrückers.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele mit Hilfe einer Figur näher erläutert. Es zeigt: eine schematische Längsschnittdarstellung eines Antriebsstrangs, der im Bereich einer erfindungsgemäßen Kupplungsanordnung nach einem Ausführungsbeispiel gezeigt ist, wobei ein Kettentrieb mit Kettenblatt und Kette Verwendung finden.
Die Figur ist lediglich schematischer Natur und dient ausschließlich dem Verständnis der Erfindung.
Figur 1 zeigt einen Aufbau eines relevanten Teils eines Antriebsstrangs für ein Kraftfahrzeug mit einem Hybridantrieb gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Eine erfindungsgemäße Kupplungsanordnung 1 ist in dem Antriebsstrang zwischen einer Ausgangswelle einer hier der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellten Verbrennungskraftmaschine/Brennkraftmaschine und einer (ersten) Getriebe-Eingangswelle 7 sowie einer (zweiten) Getriebe-Eingangswelle 8 eines nicht dargestellten Getriebes eingesetzt. Eine nicht dargestellte Elektromaschine wirkt mit der Kupplungsanordnung 1 zusammen. Die Kupplungsanordnung 1 dient im Betrieb des Antriebsstranges als schaltbares Verbindungselement der Elektromaschine mit der Ausgangswelle bzw. mit der Getriebe-Eingangswelle 7, 8 bzw. der Ausgangswelle mit der Getriebe- Eingangswelle 7, 8.
Die Kupplungsanordnung 1 weist eine (erste) Trennkupplung 2 auf, die insbesondere eine normal geschlossene/eingerückte Kupplung ist, sowie eine (zweite) Kupplung 3, die als Kupplungsaggregat ausgebildet ist. Das Kupplungsaggregat 3 ist vorzugsweise als eine (trockene) Doppelkupplung ausgestaltet. Ein Aktor/Kupplungsaktuator 10, welcher später genauer beschrieben wird, dient als eine Betätigungseinrichtung für die erste Trennkupplung 2, um diese zwischen ihrer eingekuppelten und ihrer Ausgekuppelten Stellung umzuschalten. Die Ausgangswelle der Verbrennungskraftmaschine überträgt über ein Übertragungsorgan 5 mit Schwingungsdämpfer und weiter über die Trennkupplung 2, bei gekoppelter Trennkupplung 2, ein Drehmoment auf das Koppelorgan 4. Die Trennkupplung 2 ist zwischen dem Übertragungsorgan 5 mit Schwingungsdämpfer und dem Kupplungsaggregat 3 angeordnet und wird technisch mit diesen gekoppelt. Die nicht dar- gestellte Elektromaschine ist so angeordnet, dass deren Rotationsachse außer Flucht mit der Rotationsachse 14, um die die Bauteile des Kupplungsaggregates 3 im Betrieb rotieren, ausgerichtet ist. Die Anordnung von Elektromaschine und Kette 6 ist in Figur 1 nicht dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel soll die Rotationsachse der Elektromaschine achsparallel zur Rotationsachse 14 und damit zur Getriebe-Eingangswelle 7, 8 des Getriebes sein. Wie in Figur 1 ersichtlich, wurde durch die Versetzung der Rotationsachse der Elektromaschine eine geringe Abmessung in Axialrichtung der Kupplungsanordnung 1 erreicht. Über eine Kette 6 wird das Drehmoment der Elektromaschine zum Koppelorgan 4 hin übertragen. Es lässt sich natürlich bei gekoppelter Trennkupplung 2 ebenso ein Drehmoment von der Verbrennungskraftmaschine her über das Koppelorgan 4 hin zur Elektromaschine übertragen, um die Elektromaschine als Generator zu nutzen oder weiter beispielsweise bei einem Bremsvorgang des Kraftfahrzeugs ein Drehmoment der Getriebe-Eingangswellen 7 und/oder 8 auf die Elektromaschine zu übertragen (insbesondere bei entkoppelter Trennkupplung 2). Die Kette 6 liegt an einem Drehmomentübertragungsbereich 9 des Koppelorgans 4 an, wobei wie in Fig. 1 gezeigt, der Drehmomentübertragungsbereich 9 in Radialrichtung gesehen ganz außen am Koppelorgan 4, und so weiter außen als die Trennkupplung 2, angeordnet ist. Die Kette 6 umschlingt das Koppelorgan 4 und wird um die Trennkupplung 2 herum geführt. Aufgrund des hohen Durchmessers des Drehmo- mentübertragungsbereichs 9 des Koppelorgans 4 wird zum einen ein hohes Drehmoment übertragen und zum anderen ein großer Umfang für die Auflage der Kette 6 auf dem Drehmomentübertragungsberiech 9 erreicht. Der Drehmomentübertragungsbe- reich 9 ist in diesem Ausführungsbeispiel als Kettenblatt 9 ausgeformt, welches ein Standard-Kettenblatt/-Kettenrad 9 ist und in die entsprechende Kette 6 eingreift. Die Kette 6 ist dafür ausgelegt, in das entsprechende Kettenrad/Kettenblatt 9 des Koppelorgans 4 einzugreifen und ist in dieser Ausführungsform eine Standardhochleistungs- kette (Stahlgelenkkette) mit Innenlasche, Rollen und Hülsen (Innenglieder) sowie Stiftblock und Außenlasche (Außenglieder). Durch die Verwendung von standardisierten Ketten 6 und Kettenblätter 9 lässt sich kostengünstig eine in Figur 1 gezeigte Kupplungsanordnung 1 für einen Antriebsstrang realisieren. In dieser Ausführung wird für ein Kettenblatt 9 mit einer Zähnezahl größer gleich 19 verwendet, bei der die Ge- lenkflächenpressung möglichst hoch und der Polygoneffekt entsprechend niedrig ist.
In Fig. 1 ist weiter der Aktor/Kupplungsaktuator 10 mit einem Zentralausrücker 12 sowie einem Betätigungslager 1 1 gezeigt. Ein Hydraulikkanal ist mit dem Zentralausrücker 12 hydraulisch verbunden und der Aktor 10 somit als hydraulischer Kupplungsak- tuator 10 ausgebildet. Dieser Aktor 10 wirkt auf die Trennkupplung 2, um die Verbrennungskraftmaschine zu koppeln oder zu entkoppeln. In Fig. 1 ist weiter zu erkennen, dass der Zentralausrücker 12 und das Betätigungslager 1 1 in Radialrichtung gesehen voneinander beabstandet sind. Genauer gesagt liegt das Betätigungslager 1 1 von der Rotationsachse 14 aus in Radialrichtung gesehen weiter außen als der Zentralausrü- cker 12. Es ist weiter zu erkennen, dass Zentralausrücker 12 und Betätigungslager 1 1 sich in Axialrichtung größtenteils überlappen. Durch diese Anordnung wurde die Abmessung der Kupplungsanordnung 1 in Axialrichtung verringert. Das als Wälzlager, nämlich als Kugellager, ausgestaltete Betätigungslager 1 1 ist so ausgeformt, dass seine Wälzkörper radial außerhalb des Zentralausrückers 12 angeordnet sind. Die Trennkupplung 2 kann natürlich auch als normal geöffnete Kupplung ausgebildet sein, wodurch der Zentralausrücker 12 dann als Zentraleinrücker 12 ausgebildet ist.
Ein Zentrallager 13 ist auf einem sich in axialer Richtung erstreckenden Bereich des Wellenbereichs angeordnet, welches sowohl die (erste)Trennkupplung 2 als auch das Kupplungsaggregat/die zweite Kupplung 3 stützt. Dieses Zentrallager 13 ist als zweireihiges Schrägkugellager 13 für Axial- und Radialkräfte ausgebildet. Der Wellenbereich ist derart drehfest mit dem Kupplungsaggregat 3 gekoppelt, dass das Zentralla- ger 13 sowohl das Koppelorgan 4 mit der Trennkupplung 2 als auch das Kupplungsaggregat 3 stützt, so dass auf der dem Wellenbereich zugewandten Seite des Kupplungsaggregates 3 kein getrenntes Lager zum Stützen der zweiten Kupplung benötigt wird. Weiter kann durch den zuvor beschriebenen Aufbau ein Starterkranz am Über- tragungsorgan 5 entfallen, da ein Starten der Verbrennungskraftkraftmaschine vorzugsweise über das Koppelorgan 4 mit Drehmomentübertragungsbereich 9 durch die Kette 6 mittels der Elektromaschine durchgeführt wird.
Man kann in Fig. 1 anhand der Kupplungsanordnung 1 erkennen, dass in radialer Richtung von außen nach innen in dieser Reihenfolge der Drehmomentübertragungsbereich 9 des Koppelorgans 4, die Trennkupplung 2, der Zentralausrücker 10 und die beiden Zentrallager 13 angeordnet sind. Ebenso lässt sich wieder erkennen, dass die Trennkupplung 2, der Aktor 10 und das Zentrallager 13 in Axialrichtung mindestens teilweise überlappend angeordnet sind.
Obgleich die vorliegende Erfindung vorangehend anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben ist, versteht es sich, dass verschiedene Ausgestaltungen und Änderungen durchgeführt werden können, ohne den Umfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen, wie er in den beiliegenden Ansprüchen definiert ist.
Bezüglich weiterer Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung wird ausdrücklich auf die Offenbarung der Figuren verwiesen.
Bezuqszeichenliste Kupplungsanordnung
Trennkupplung
Kupplungsaggregat
Koppelorgan
Übertragungsorgan
Kette/Endloszugmittel
erste Getriebeeingangswelle
zweite Getriebeeingangswelle
Drehmomentübertragungsbereich
Aktor
Betätigungslager
Zentralausrücker
Zentrallager
Rotationsachse

Claims

Patentansprüche
Kupplungsanordnung (1 ) für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges mit einer Elektromaschine und einer Verbrennungskraftmaschine, deren Drehmoment zu einem Getriebe durch ein Kupplungsaggregat (3) hindurch verbringbar ist, wobei eine Trennkupplung (2) zwischen einem Koppelorgan (4), das zum Einleiten von Drehmoment der Elektromaschine in Richtung des Kupplungsaggregates (3) vorbereitet ist, und einem Verbrennungskraftmaschinenseitig antreibbaren Übertragungsorgan (5) angeordnet ist, wobei die Elektromaschine so angeordnet ist, dass deren Rotationsachse außer Flucht mit einer Rotationsachse (14), um die die Bauteile des Kupplungsaggregates im Betrieb rotieren, ausgerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein als Kette (6) ausgebildetes Endloszugmittel (6) zur Übertragung eines Drehmoments von der Elektromaschine hin zum Koppelorgan (4) eingesetzt ist.
Kupplungsanordnung (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromaschine achsparallel zum Koppelorgan (4) und/oder einer Getriebeeingangswelle (7, 8) des Getriebes angeordnet ist.
Kupplungsanordnung (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kette (6) an einem Drehmomentübertragungsbereich (9) des Koppelorgans (4) anliegt und der Drehmomentübertragungsbereich (9) radial außerhalb der Trennkupplung (2) angeordnet ist.
Kupplungsanordnung (1 ) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehmomentübertragungsbereich (9) nach Art eines Kettenblattes ausgeformt ist.
Kupplungsanordnung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Aktor (10) nach Art eines Zentralausrückers (12) über ein Betätigungslager (1 1 ) auf die Trennkupplung (2) wirkt und der Zentralausrücker (12) und das Betätigungslager (1 1 ) radial voneinander beabstandet sind.
6. Kupplungsanordnung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Zentrallager (13) so eingesetzt ist, dass es sowohl die Trennkupplung (2) als auch das Kupplungsaggregat (3) stützt.
7. Kupplungsanordnung (1 ) nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Zentralausrücker (12) und das Betätigungslager (1 1 ) in Axialrichtung wenigstens teilweise überlappend angeordnet sind.
8. Kupplungsanordnung (1 ) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass von radial außen nach radial innen die Trennkupplung (2), der Aktor (10) und das wenigstens eine Zentrallager (13) angeordnet sind.
9. Kupplungsanordnung (1 ) nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennkupplung (2), der Aktor (10) und das wenigstens eine Zentrallager (13) in Axialrichtung wenigstens teilweise überlappend angeordnet sind.
10. Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einer Kupplungsanordnung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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