WO2019166199A1 - Kupplungsanordnung für ein kraftfahrzeug - Google Patents

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WO2019166199A1
WO2019166199A1 PCT/EP2019/052826 EP2019052826W WO2019166199A1 WO 2019166199 A1 WO2019166199 A1 WO 2019166199A1 EP 2019052826 W EP2019052826 W EP 2019052826W WO 2019166199 A1 WO2019166199 A1 WO 2019166199A1
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WO
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clutch
output
vibration damper
separating clutch
torsional vibration
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PCT/EP2019/052826
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English (en)
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Alexander Markow
Murat Özdemir
Gerald Viernekes
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Zf Friedrichshafen Ag
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Publication date
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    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/10—Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system
    • F16F15/12—Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system using elastic members or friction-damping members, e.g. between a rotating shaft and a gyratory mass mounted thereon
    • F16F15/121—Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system using elastic members or friction-damping members, e.g. between a rotating shaft and a gyratory mass mounted thereon using springs as elastic members, e.g. metallic springs
    • F16F15/123—Wound springs
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16D13/583—Diaphragm-springs, e.g. Belleville
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    • F16D13/76—Friction clutches specially adapted to incorporate with other transmission parts, i.e. at least one of the clutch parts also having another function, e.g. being the disc of a pulley
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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
    • F16D23/14—Clutch-actuating sleeves or bearings; Actuating members directly connected to clutch-actuating sleeves or bearings
    • F16D23/143—Arrangements or details for the connection between the release bearing and the diaphragm
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D41/00—Freewheels or freewheel clutches
    • F16D41/06—Freewheels or freewheel clutches with intermediate wedging coupling members between an inner and an outer surface
    • F16D41/064—Freewheels or freewheel clutches with intermediate wedging coupling members between an inner and an outer surface the intermediate members wedging by rolling and having a circular cross-section, e.g. balls

Definitions

  • the invention relates to a Kupplungsangrdnung for a motor vehicle according to the preamble of claim 1.
  • a generic clutch arrangement for a hybrid powertrain of a motor vehicle has already become known from DE 10 2015 225 421 A1.
  • a drive torque delivered by an internal combustion engine is first introduced into a torsional vibration damper and then into a separating clutch designed as a multi-plate clutch.
  • the output of the separating clutch is fixedly connected to a pulley, via which a torque of an electric machine arranged parallel to the axis of rotation of the clutch arrangement can be fed.
  • the separating clutch and the pulley are arranged spatially between the internal combustion engine and the hub formed as a secondary part of the torsional vibration damper.
  • An actuator of the disconnect clutch engages in a space between the engine and the pulley, wherein the pulley is penetrated by an actuator of the disconnect clutch.
  • the output of the clutch assembly formed by the pulley is located through its vicinity to the engine at a greater spatial distance to subsequent elements of the hybrid powertrain than the input forming primary side of the torsional vibration damper. For this reason, the clutch arrangement for producing a rotational drive connection, for example with a transmission input shaft, requires a comparatively radially and axially large disk-shaped or pot-shaped connecting element.
  • the invention is based on the task to present a coupling arrangement of the type mentioned in an alternative construction.
  • a clutch assembly for a motor vehicle which is characterized in that the primary side or the primary side and the secondary side of the torsional vibration damper is penetrated by at least one actuator of the separating clutch / are.
  • the primary side of the torsional vibration damper which forms the input of the clutch arrangement with respect to a drive torque output by an internal combustion engine, can be arranged spatially, in particular axially, closer to the internal combustion engine than the output element or the output region of the separating clutch.
  • the output element of the disconnect clutch can thus be provided in the shortest path with elements of the motor vehicle driveline axially following the clutch arrangement, such as e.g. an input shaft of a transmission, an intermediate shaft or a rotor shaft of an electrical machine can be connected.
  • the coupling arrangement is thus designed to save space.
  • the clutch arrangement is provided in particular for arrangement in the torque transmission path between an internal combustion engine and an electric machine of a hybrid vehicle.
  • the separating clutch can be designed as a friction clutch, in particular as a single-disc, multi-disc clutch or as a multi-disc clutch.
  • the actuator of the separating clutch may be designed for pneumatic, hydraulic, electrical or electromagnetic actuation.
  • the actuator may be in the form of concentric actuation cylinders concentric with the axis of rotation of the module.
  • the secondary side of the torsion damper and the input region of the separating clutch can be formed in one piece.
  • a hub disk forming the secondary side of the torsional vibration damper and the disk carrier forming the input region of the separating clutch can be formed as one part, in particular as a sheet-metal forming part.
  • a freewheel having an input region and an output region can be provided functionally parallel to the separating clutch, which is designed to transmit a drive torque originating from the first drive source and wherein the output regions of separating clutch and freewheel are connected to the output of the clutch arrangement.
  • the jointly formed by the torsion damper and the clutch coupling part can form according to a still further embodiment, a receiving area of the freewheel.
  • the freewheel can be designed in particular as a ball bearing freewheel.
  • the output of the clutch arrangement with an output shaft of an electric machine can be in rotational drive or brought.
  • the electric machine can thus transmit a torque for starting an internal combustion engine when the disconnect clutch is closed, wherein the freewheel is coupled without torque.
  • the transmission of a drive torque from the internal combustion engine in the direction of the electric machine and further to vehicle wheels can be done together via the freewheel and the clutch or, when the clutch is open, alternatively alone via the freewheel.
  • the output regions of separating clutch and freewheel can be connected to a machine element for the torque-dependent coupling of the electric machine, in particular a pulley, or can form this itself.
  • the electric machine can be arranged with its output shaft so as to save space in parallel to the axis of rotation of the coupling arrangement in the drive train.
  • FIGS. 1-3 show several exemplary embodiments of a clutch arrangement 10a-c for a vehicle, which basically have the same functional components. and which differ only in details.
  • the illustrated clutch assemblies 10a-c are particularly intended for placement in the torque transmission path between an internal combustion engine and an electric machine of a hybrid vehicle.
  • the clutch assembly 10a of FIG. 1 initially comprises a torsional vibration damper 12 having a primary side 14, a secondary side 16 and with spring accumulators 18 arranged in between in the force flow in the form of helical compression springs.
  • the primary side 14 and the secondary side 16 can, in the event of rotational nonuniformities, rotate against one another to a limited extent against the action of the spring accumulators 18.
  • the torsional vibration damper 12 is thus constructed as a spring vibration damper in a design known to the person skilled in the art.
  • the primary side 12 is formed as a sheet-shaped cover disk element 20 and forms a receiving space for the spring 18 memory.
  • the primary side 14 is connected to an adapter 22 designed as an extension element with the crankshaft 24 of an internal combustion engine 26, which is indicated here only with its housing and can receive a torque via it.
  • the secondary side 16 is designed as a hub disk 28 and in particular as a sheet metal formed part. Both in the cover disk element 20 and in the hub disk 28 windows for receiving and controlling the spring accumulator 18, so the helical compression springs are formed in the usual manner.
  • the primary side 14 and the secondary side 16 are mutually supported by means of a bearing 30, in particular a roller bearing, which is inserted radially between the adapter 22 and a support ring 32 connected to the secondary side 16 and which is thus supported by the crankshaft 24 becomes.
  • the hollow shaft adapter 22 connected to the crankshaft 24 is fixed by means of a flange 22a outside a common axis of rotation A of the internal combustion engine 26 and coupling arrangement 10a with a plurality of bolts 34.
  • the clutch arrangement 10a furthermore comprises a separating clutch 36, which is functionally arranged in series with the torsional vibration damper 12 and has an input region 38 and an output region 40, the mutual engagement of which is shown in FIG. was determined by the action of an actuator 42.
  • the separating clutch 36 is designed as a friction clutch, in particular as a multi-disc clutch.
  • the input area 38 and the output area 40 each comprise a plate carrier 38a; 40a, at which in a conventional manner a plurality of friction plates 38b, 40b are arranged, which are axially displaceable and which can be brought for torque transmission by an axial actuating force in a mutual frictional connection.
  • the actuating device 42 has an actuator 44 whose actuating force can be introduced by means of a rotary decoupling bearing 46 and in the present case by means of two actuators 48, 50 onto the friction plates 38b, 40b. It is also possible that only one actuator or more than two actuators can be used in the arrangement.
  • the actuator 44 is fixed to the housing of the internal combustion engine 26 and can be designed for pneumatic, hydraulic, electrical or electromagnetic actuation.
  • the actuator 44 can be embodied as an actuating cylinder concentric with the axis of rotation A.
  • the first actuating member 48 of the separating clutch 36 is formed by a disk-shaped lever element, in particular by a diaphragm spring, whose radially outer region 48b is of circumferentially closed design and which engages on one or more axially displaceable transmission elements 50.
  • the radially inner region 48a of the diaphragm spring 48 has a plurality of radially extending spring tongues which engage an inner bearing ring of the rotary decoupling bearing 46.
  • the lever element or the diaphragm spring 50 is clamped between the transmission element 50 and the rotary decoupling bearing 46.
  • the transmission element 50 thus forms a second actuator.
  • the transfer element 50 engages at several positions through the secondary side 16 of the torsional vibration damper 12 or through the input region 38 of the separating clutch 36 and abuts there against an axial-side friction disk.
  • the disk pack formed by the friction disks 38b, 40b is axially supported by a securing ring 52.
  • the diaphragm spring 48 is through a circlip 54 pivotally supported on an axial abutment portion 32a of the support ring 32 and is supported there.
  • Fig. 1 it can be seen that the diaphragm spring 50, the primary side 14 of the torsional vibration damper 12 passes through.
  • the transmission element 50 passes through the secondary side 16 of the torsional vibration damper 12.
  • the actuator 44 of the separating clutch 36 on the primary side and the operatively connected elements of the separating clutch 36 in this case the friction plates 38b, 40b arranged on the secondary side of the torsional vibration damper 12.
  • the separating clutch 36 is designed as a normally-closed clutch and thus closed in the unactuated state, wherein the diaphragm spring 48 introduces a closing force or a contact pressure on the disk set 38b, 40b.
  • the diaphragm spring 48 can pivot about the abutment region 32a of the support ring 32 and thus relieve the transmission element 50 and the disk set, thereby opening the disconnect clutch 36 and turning it - Transmission of torque to the engine 26 is interrupted.
  • the input 56 of the coupling arrangement 10a is formed by the primary side 14 of the torsional vibration damper 12 and the output 58 by the output region 40 of the separating clutch 36.
  • the present as a hub disc 28 secondary side 1 6 of the torsion damper 12 and present as a plate carrier 38a input area 38 of the clutch 36 are integrally formed as a sheet metal forming part.
  • said sheet metal forming part or the plate carrier 38a continues further radially inward and forms a receiving portion 38c for a freewheel 60, in particular for a ball bearing freewheel, which is received there with an outer bearing ring 60a.
  • the freewheel 60 is arranged at a position near the axis of rotation A.
  • the abovementioned secondary side 16 of the torsional vibration damper 12, the aforementioned input region 38 of the separating clutch 36 and the receiving region 38c of the freewheel 60 are in one piece, in particular special designed as sheet metal forming part.
  • the radially inner bearing ring 60b of the freewheel 60 which simultaneously belongs to this output region or is formed, is received by hub 62a and secured axially by means of a stop on this.
  • the outer plate carrier 40a of the separating clutch 36 is widened in a disk-shaped radially outward direction with a section 62b to form, together with another disk-shaped part 62c fixed to the hub 62a, a torque transmission element, in the present case a belt pulley 62 with an insert region 62d for a drive belt 64 form.
  • An electric machine 66 with its output shaft can thus be arranged parallel to the axis of rotation A of the clutch arrangement 10a, in order to introduce its torque via the belt 64 into the clutch arrangement 10a.
  • the electric machine 66 via the closed separating clutch 36 and the torsional vibration damper 12 can provide a torque for starting the internal combustion engine 26, wherein the freewheel 60 idles along, that is not coupled to transmit torque to the crankshaft 26.
  • the internal combustion engine 26 When the internal combustion engine 26 is running, its torque is transmitted via the torsional vibration damper 12 to the separating clutch 36 and to the freewheel 60.
  • the applied torque is transmitted either by the freewheel 60 alone or additionally by the separating clutch 36 to the output 58 of the clutch assembly 10a.
  • the separating clutch 36 and the freewheel 60 can thus be designed and dimensioned according to a respective torque to be transmitted.
  • the illustrated pulley 62 can be provided as Drehmomentübertragungs- element, for example, a sprocket or a gear on the clutch assembly 10 a.
  • the torque transmission element 62 may be omitted in a coaxial arrangement of the electric machine 66 to the rotation axis A, such a torque transmission element.
  • the freewheel 60 is arranged functionally parallel to the separating clutch 36.
  • the freewheel 60 is thus designed to transmit a drive torque originating from the first drive source, that is, from the internal combustion engine 26.
  • the output regions 40, 60b of the separating clutch 36 and freewheel 60 are both fixedly connected to the output 58 of the clutch assembly 58.
  • the torsional vibration damper 12, the clutch 36 and the freewheel 60 are arranged radially staggered to each other.
  • the torsional vibration damper 12 and the separating clutch 36 are arranged axially overlapping each other.
  • the separating clutch 36 and the freewheel 60 are in the same axial position.
  • the coupling arrangements 10b shown in FIGS. 2 and 3; 10c are based fundamentally on the arrangement explained with reference to FIG. 1, so that only their differences will be explained below.
  • the connection of the adapter 22 with the crankshaft 24 by means of a Hirth serration 68 and a central screw 70 is realized.
  • the actuator 44 of the separating clutch 36 and the force application region 48a of the lever element 48 can thus be positioned radially closer to the axis of rotation A.
  • the extension of the lever arm caused thereby leads to a reduction of the actuation force to be applied by the actuator 44, but at the same time a required actuation travel of the actuator 44 may be increased at the same time.
  • the input-side plate carrier 38a of the separating clutch 36 is not at the same time formed as a receptacle of the freewheel 60, as shown in FIG. Rather, this plate carrier 38a is connected to a separate bearing support 72, which at the same time unites the support ring 32 shown in FIG. 1 with its abutment region 32a and which thereby receives both the bearing 30 of the torsional vibration damper 12 and the freewheel 60.
  • both the position of the actuator 44 and the configuration of the actuation means 48, 50 of the disconnect clutch 36 are modified in comparison to the previous examples.
  • the primary side 14 of the torsional vibration damper 12, ie the cover plate in the radially inner region with a cup-shaped receiving space 74 for the rotary decoupling bearing 46 and the actuator 44 is formed, which is bounded radially inwardly by the crankshaft adapter 22.
  • the actuator 44 can be displaced further axially in the direction of the torsional vibration damper 12, starting from the internal combustion engine 26, so that the clutch arrangement 10c can thus be designed to be axially more space-saving overall.
  • the transmission elements 48, 49 and 50 are arranged between the primary side and the secondary side of the torsional vibration damper 12, by means of which an actuating force can be transmitted to the disk pack 38b, 40b.
  • the separating clutch 36 is formed in all embodiments for the pressed operation. Still further, the receiving area for the freewheel 60 is formed by a separate ring member 78 which is fixedly connected to the input-side plate carrier 38a.
  • the secondary side of the torsional vibration damper can also be formed integrally with the outer plate carrier of the separating clutch, which can thus form the input region of the separating clutch.
  • the actuator or actuators on the torsional vibration damper would only pass through the primary side, whereby if necessary a penetration of one of the input parts would be achieved. would be required by separating clutch and freewheel interconnecting êtsele- management.

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Abstract

Es wird eine Kupplungsanordnung (10a-c) für ein Kraftfahrzeug beschrieben, welche einen Torsionsschwingungsdämpfer (12) mit einer Primärseite (14) und mit einer entgegen der Wirkung von Federspeichern (18) verdrehbaren Sekundärseite (16) umfasst und welche weiter eine Trennkupplung (36) mit einem Eingangsbereich (38) und einem Ausgangsbereich (40) aufweist, deren gegenseitiger Eingriffszustand durch die Wirkung einer Betätigungseinrichtung (42) bestimmt wird. Die Betätigungseinrichtung (42) umfasst einen Aktuator (44), dessen Betätigungskraft mit zumindest einem Betätigungsorgan (49, 50) auf miteinander in Wirkverbindung stehende Elemente (38b, 40b) von Eingangsbereich (38) und Ausgangsbereich (40) einleitbar ist, wobei der Torsionsschwingungsdämpfer (12) und die Trennkupplung (36) funktional in Reihe angeordnet sind und wobei ein Eingang (56) der Kupplungsanordnung (10a- c) die Primärseite (14) des Torsionsschwingungsdämpfers (12) und ein Ausgang (58) der Kupplungsanordnung (10a-c) den Ausgangsbereich (40) der Trennkupplung (36) umfasst. Die vorgeschlagene Kupplungsanordnung (10a-c) zeichnet sich dadurch aus, dass die Primärseite (14) oder die Primärseite (14) und die Sekundärseite (16) des Torsionsschwingungsdämpfers (12) von dem zumindest einem Betätigungsorgan (48, 50) der Trennkupplung (36) durchgriffen wird/werden.

Description

Kupplunqsanordnung für ein Kraftfahrzeug
Die Erfindung betrifft eine Kupplungsangrdnung für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 .
Eine gattungsgemäße Kupplungsanordnung für einen Hybrid-Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs ist bereits mit der DE 10 2015 225 421 A1 bekannt geworden. Bei der dort offenbarten Anordnung wird ein von einem Verbrennungsmotor abgegebenes Antriebsmoment zunächst in einen Torsionsschwingungsdämpfer und danach in eine als Lamellenkupplung ausgeführte Trennkupplung eingeleitet. Der Ausgang der Trennkupplung ist fest mit einer Riemenscheibe verbunden, über welche ein Dreh- moment einer parallel zur Drehachse der Kupplungsanordnung angeordneten elektrischen Maschine eingespeist werden kann. Die Trennkupplung und die Riemenscheibe sind dabei räumlich zwischen dem Verbrennungsmotor und dem als Nabenscheibe ausgebildeten Sekundärteil des Torsionsschwingungsdämpfers angeordnet. Ein Aktuator der Trennkupplung greift in einem Raumbereich zwischen dem Verbrennungsmotor und der Riemenscheibe an, wobei die Riemenscheibe von einem Betätigungsorgan der Trennkupplung durchgriffen wird. Der durch die Riemenscheibe gebildete Ausgang der Kupplungsanordnung befindet sich durch dessen Nachbarschaft zum Verbrennungsmotor in einer größeren räumlichen Entfernung zu nachfolgenden Elementen des Hybrid-Antriebsstrangs als die den Eingang bildende Primärseite des Torsionsschwingungsdämpfers. Daher erfordert die Kupplungsan- ordnung zur Herstellung einer Drehmitnahmeverbindung beispielsweise mit einer Getriebeeingangswelle ein vergleichsweise radial und axial groß ausgebildetes scheiben- oder topfförmiges Verbindungselement.
Die Erfindung stellt sich davon ausgehend die Aufgabe, eine Kupplungsanordnung der eingangs genannten Art in einer alternativen Bauweise darzustellen.
Die vorstehend genannte Aufgabe wird durch eine Kupplungsanordnung mit den im Kennzeichen von Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den abhängi- gen Ansprüchen sowie der nachfolgenden Figurenbeschreibung entnehmbar.
Demnach wird eine Kupplungsanordnung für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbe- griff von Patentanspruch 1 vorgeschlagen, welche sich dadurch auszeichnet, dass die Primärseite oder die Primärseite und die Sekundärseite des Torsionsschwingungsdämpfers von zumindest einem Betätigungsorgan der Trennkupplung durchgriffen wird/werden. Durch diese Bauweise kann die Primärseite des Torsionsschwingungsdämpfers, welche hinsichtlich eines von einem Verbrennungsmotor ab- gegebenen Antriebsmoments den Eingang der Kupplungsanordnung bildet, räumlich, insbesondere axial näher am Verbrennungsmotor angeordnet werden als das Aus- gangselement bzw. der Ausgangsbereich der Trennkupplung. Das Ausgangselement der Trennkupplung kann also auf dem kürzesten Wege mit axial auf die Kupplungs- anordnung nachfolgenden Elementen des Kraftfahrzeugantriebsstranges, wie z.B. einer Eingangswelle einer Getriebes, einer Zwischenwelle oder einer Rotorwelle ei- ner elektrischen Maschine verbunden werden. Die Kupplungsanordnung ist damit sehr platzsparend ausgebildet.
Die Kupplungsanordnung ist insbesondere zur Anordnung im Drehmomentübertra- gungsweg zwischen einem Verbrennungsmotor und einer elektrischen Maschine ei- nes Hybridfahrzeugs vorgesehen. Die Trennkupplung kann dabei als Reibungskupp- lung, insbesondere als eine Einscheiben-, Mehrscheiben- oder als eine Lamellenkupplung ausgeführt sein. Der Aktuator der Trennkupplung kann zur pneumatischen, hydraulischen, elektrischen oder elektromagnetischen Betätigung ausgebildet sein. Insbesondere kann der Aktuator als zur Drehachse des Moduls konzentrischer Betä- tigungszylinder vorliegen.
Mit Vorteil können bei dieser Kupplungsanordnung die Sekundärseite des Torsions- dämpfers und der Eingangsbereich der Trennkupplung einteilig ausgebildet sein. Beispielweise können eine die Sekundärseite des Torsionsschwingungsdämpfers bildende Nabenscheibe und der den Eingangsbereich der Trennkupplung ausbilden- den Lamellenträger als ein Teil, insbesondere als ein Blechumformteil gebildet sein. Mit weiterem Vorteil kann funktional parallel zur Trennkupplung ein Freilauf mit einem Eingangsbereich und einem Ausgangsbereich vorgesehen sein, welcher zur Übertragung eines von der ersten Antriebsquelle ausgehenden Antriebsmoments ausge- bildet ist und wobei die Ausgangsbereiche von Trennkupplung und Freilauf mit dem Ausgang der Kupplungsanordnung verbunden sind. Das von dem Torsionsdämpfer und der Trennkupplung gemeinsam ausgebildete Teil kann gemäß einer noch weitergehenden Ausführungsform auch einen Aufnahmebereich des Freilaufs bilden. Der Freilauf kann insbesondere als ein Kugellagerfreilauf ausgebildet sein.
Zur Ausbildung eines Hybrid-Antriebstrangs kann gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Ausgang der Kupplungsanordnung mit einer Abtriebswelle einer elektri- schen Maschine in Drehmitnahme stehen oder gebracht werden. Die elektrische Maschine kann somit bei geschlossener Trennkupplung ein Drehmoment zum Anlassen eines Verbrennungsmotors übertragen, wobei der Freilauf drehmomentlos gekoppelt ist. Die Übertragung eines Antriebsmoments vom Verbrennungsmotor in Richtung der elektrischen Maschine und weiter zu Fahrzeugrädern kann gemeinsam über den Freilauf und die Trennkupplung oder bei geöffneter Trennkupplung alternativ allein über den Freilauf erfolgen.
Darauf aufbauend können die Ausgangsbereiche von Trennkupplung und Freilauf mit einem Maschinenelement zur drehmomentmäßigen Ankopplung der elektrischen Maschine, insbesondere einer Riemenscheibe verbunden sein oder diese selbst ausbilden. Die elektrische Maschine kann dadurch mit deren Abtriebswelle bauraum- sparend parallel zur Drehachse der Kupplungsanordnung im Antriebsstrang ange- ordnet werden.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer in den Figuren dargestellten Ausfüh- rungsform beispielhaft erläutert.
Die Figuren 1 - 3 zeigen mehrere Ausführungsbeispiele einer Kupplungsanordnung 10a-c für ein Fahrzeug, welche grundsätzlich dieselben funktionellen Kompo- nenten aufweisen und welche sich lediglich in Details voneinander unterscheiden. Die erläuterten Kupplungsanordnungen 10a-c sind insbesondere zur Anordnung im Drehmomentübertragungsweg zwischen einem Verbrennungsmotor und einer elektrischen Maschine eines Hybridfahrzeugs vorgesehen.
Die Kupplungsanordnung 10a der Fig. 1 umfasst zunächst einen Torsionsschwingungsdämpfer 12 mit einer Primärseite 14, einer Sekundärseite 16 und mit im Kraft- fluss dazwischen angeordneten Federspeichern 18 in Form von Schraubendruckfedern. Die Primärseite 14 und die Sekundärseite 16 können sich bei auftretenden Drehungleichförmigkeiten entgegen der Wirkung der Federspeicher 18 in einem be- grenzten Maße gegenseitig verdrehen. Der Torsionsschwingungsdämpfer 12 ist so- mit in einer dem Fachmann bekannten Bauart als Federschwingungsdämpfer aufgebaut. Die Primärseite 12 ist als ein blechförmiges Deckscheibenelement 20 ausgebildet und bildet einen Aufnahmeraum für die Federspeicher 18 aus. Die Primärseite 14 ist mit einem als Verlängerungselement ausgebildeten Adapter 22 mit der Kurbelwel- le 24 eines hier nur mit dessen Gehäuse zeichnerisch angedeuteten Verbrennungsmotors 26 verbunden und kann darüber ein Drehmoment aufnehmen. Die Sekundär- seite 16 ist als eine Nabenscheibe 28 und insbesondere als Blechumformteil ausge- führt. Sowohl im Deckscheibenelement 20 als auch in der Nabenscheibe 28 sind in üblicher Art und Weise Fenster zur Aufnahme und Ansteuerung der Federspei- cher 18, also der Schraubendruckfedern ausgebildet. Die Primärseite 14 und die Se- kundärseite 16 sind mittels eines Lagers 30, insbesondere eines Wälzlagers gegenseitig gelagert, welches radial zwischen dem Adapter 22 und einem mit der Sekun- därseite 16 verbundenen Stützring 32 eingefügt ist und welches somit von der Kur- belwelle 24 getragen wird. Der mit der Kurbelwelle 24 verbundene hohlwellenartige Adapter 22 ist mittels eines Flansches 22a außerhalb einer gemeinsamen Drehachse A von Verbrennungsmotor 26 und Kupplungsanordnung 10a mit mehreren Schraubbolzen 34 festgelegt.
Die Kupplungsanordnung 10a umfasst weiter eine zu dem Torsionsschwingungs- dämpfer 12 funktional in Reihe angeordnete Trennkupplung 36 mit einem Eingangsbereich 38 und einem Ausgangsbereich 40, wobei deren gegenseitiger Eingriffszu- stand durch die Wirkung einer Betätigungseinrichtung 42 bestimmt wird. Die Trenn- kupplung 36 ist vorliegend als eine Reibungskupplung, insbesondere als Lamellen- kupplung ausgebildet. Dazu umfassen der Eingangsbereich 38 und der Ausgangsbe- reich 40 jeweils einen Lamellenträger 38a; 40a, an denen in üblicher Art und Weise mehrere Reiblamellen 38b, 40b angeordnet sind, welche axial verlagerbar sind und welche zur Drehmomentübertragung durch eine axiale Betätigungskraft in eine gegenseitige Reibschlussverbindung gebracht werden können.
Zur Erzeugung einer Betätigungskraft weist die Betätigungseinrichtung 42 einen Ak- tuator 44 auf, dessen Betätigungskraft mittels eines Drehentkopplungslagers 46 und vorliegend mittels zwei Betätigungsorganen 48, 50 auf die Reiblamellen 38b, 40b einleitbar ist. Es ist auch möglich, dass auch lediglich ein Betätigungsorgan oder mehr als zwei Betätigungsorgane bei der Anordnung verwendet werden können. Der Aktuator 44 ist vorliegend am Gehäuse des Verbrennungsmotors 26 festgelegt und kann zur pneumatischen, hydraulischen, elektrischen oder elektromagnetischen Be- tätigung ausgebildet sein. Insbesondere kann der Aktuator 44 als ein zur Drehach- se A konzentrischer Betätigungszylinder ausgeführt sein.
Das erste Betätigungsorgan 48 der Trennkupplung 36 wird durch ein scheibenförmi- ges Hebelelement, insbesondere durch eine Membranfeder gebildet, deren radial äu ßerer Bereich 48b umfangsmäßig geschlossen ausgeführt ist und der an einem oder an mehreren axial verlagerbaren Übertragungselementen 50 angreift. Der radial innere Bereich 48a der Membranfeder 48 weist mehrere radial verlaufende Feder- zungen auf, welche an einem inneren Lagerring des Drehentkopplungslagers 46 angreifen. Insbesondere ist das Hebelelement bzw. die Membranfeder 50 zwischen dem Übertragungselement 50 und dem Drehentkopplungslager 46 eingespannt. Das Übertragungselement 50 bildet somit ein zweites Betätigungsorgan aus. Die Über- tragungselement 50 greift an mehreren Positionen durch die Sekundärseite 16 des Torsionsschwingungsdämpfers 12 bzw. durch den Eingangsbereich 38 der Trenn- kupplung 36 hindurch und liegt dort an einer axialseitigen Reiblamelle an. Auf der anderen Axialseite wird das durch die Reiblamellen 38b, 40b gebildete Lamellenpa- ket durch einen Sicherungsring 52 axial abgestützt. Die Membranfeder 48 wird durch einen Sicherungsring 54 verschwenkbar an einem axialen Anlagebereich 32a des Stützrings 32 gehalten und stützt sich dort ab. In Fig. 1 ist erkennbar, dass die Membranfeder 50 die Primärseite 14 des Torsionsschwingungsdämpfers 12 durchgreift. Weiter ist dort erkennbar, dass das Übertragungselement 50 die Sekundärseite 16 des Torsionsschwingungsdämpfers 12 durchgreift. Somit sind der Aktuator 44 der Trennkupplung 36 primärseitig und die in Wirkverbindung stehenden Elemente der Trennkupplung 36, vorliegend die Reiblamellen 38b, 40b sekundärseitig des Tor- sionsschwingungsdämpfers 12 angeordnet.
Die Trennkupplung 36 ist als eine normally-closed-Kupplung ausgebildet und somit im unbetätigten Zustand geschlossen, wobei die Membranfeder 48 eine Schließkraft bzw. eine Anpresskraft auf das Lamellenpaket 38b, 40b einbringt. Bei einer von dem Aktuator 44 erzeugten Axialverlagerung des Drehentkopplungslagers 46 in Richtung des Lamellenpakets kann sich die Membranfeder 48 um den Anlagebereich 32a des Stützrings 32 verschwenken und somit das Übertragungselement 50 und das Lamel- lenpaket entlasten, so dass dadurch die Trennkupplung 36 geöffnet und die Dreh- momentübertragung zum Verbrennungsmotor 26 unterbrochen wird.
Der Eingang 56 der Kupplungsanordnung 1 0a wird durch die Primärseite 14 des Torsionsschwingungsdämpfers 12 und der Ausgang 58 durch den Ausgangsbe- reich 40 der Trennkupplung 36 gebildet.
Die als Nabenscheibe 28 vorliegende Sekundärseite 1 6 des Torsionsdämpfers 12 und der als Lamellenträger 38a vorliegende Eingangsbereich 38 der Trennkupplung 36 sind dabei einteilig als ein Blechumformteil ausgebildet. Wie weiter in Fig. 1 sichtbar, setzt sich das besagte Blechumformteil bzw. der Lamellenträger 38a weiter nach radial innen fort und bildet einen Aufnahmebereich 38c für einen Freilauf 60, insbesondere für einen Kugellagerfreilauf aus, welcher mit einem äußeren Lagerring 60a dort aufgenommen ist. Der Freilauf 60 ist an einer Position nahe der Dreh- achse A angeordnet. Dadurch sind insgesamt die vorgenannte Sekundärseite 16 des Torsionsschwingungsdämpfers 12, der vorgenannten Eingangsbereich 38 der Trennkupplung 36 und der Aufnahmebereich 38c des Freilaufs 60 einteilig, insbe- sondere als Blechumformteil ausgebildet. Der radial innere Lagerring 60b des Freilaufs 60, welcher gleichzeitig zu dessen Ausgangsbereich gehört bzw. diesen ausbildet, ist von Nabe 62a aufgenommen und axial mittels eines Anschlags an dieser axial gesichert.
Der Au ßenlamellenträger 40a der Trennkupplung 36 ist mit einem Abschnitt 62b scheibenförmig nach radial au ßen erweitert, um gemeinsam mit einem weiteren an der Nabe 62a festgelegten scheibenförmigen Teil 62c ein Drehmomentübertra- gungselement, vorliegend eine Riemenscheibe 62 mit einem Einlagebereich 62d für einen Antriebsriemen 64 zu bilden.
Parallel zur Drehachse A der Kupplungsanordnung 10a kann somit eine elektrische Maschine 66 mit deren Abtriebswelle angeordnet werden, um deren Drehmoment über den Riemen 64 in die Kupplungsanordnung 10a einzuleiten. Auf diese Weise kann die elektrische Maschine 66 über die geschlossene Trennkupplung 36 und über den Torsionsschwingungsdämpfer 12 ein Drehmoment zum Starten des Verbren- nungsmotors 26 bereitstellen, wobei der Freilauf 60 frei mitläuft, also nicht drehmomentübertragend mit der Kurbelwelle 26 gekoppelt ist. Bei laufendem Verbren- nungsmotor 26 wird dessen Drehmoment über den Torsionsschwingungsdämpfer 12 zur Trennkupplung 36 und zum Freilauf 60 übertragen. In Abhängigkeit von einem Betätigungszustand der Trennkupplung 36 wird das anliegende Drehmoment entweder vom Freilauf 60 allein oder zusätzlich auch von der Trennkupplung 36 zum Ausgang 58 der Kupplungsanordnung 10a übertragen. Die Trennkupplung 36 und der Freilauf 60 können somit gemäß einem jeweils zu übertragenden Drehmoment ausgelegt und dimensioniert werden.
Anstelle der dargestellten Riemenscheibe 62 kann als Drehmomentübertragungs- element beispielsweise auch ein Kettenrad oder ein Zahnrad an der Kupplungsanordnung 10a vorgesehen sein. Das Drehmomentübertragungselement 62 kann Bei einer koaxialen Anordnung der elektrischen Maschine 66 zur Drehachse A entfällt ein derartiges Drehmomentübertragungselement. Aus der Beschreibung und Fig. 1 ist ersichtlich, dass der Freilauf 60 funktional parallel zur Trennkupplung 36 angeordnet ist. Der Freilauf 60 ist somit zur Übertragung eines von der ersten Antriebsquelle, also von dem Verbrennungsmotor 26 ausgehenden Antriebsmoments ausgebildet. Die Ausgangsbereiche 40, 60b von Trenn- kupplung 36 und Freilauf 60 sind beide fest mit dem Ausgang 58 der Kupplungsan- ordnung 58 verbunden. Des Weiteren sind der Torsionsschwingungsdämpfer 12, die Trennkupplung 36 und der Freilauf 60 radial gestaffelt zueinander angeordnet. Der Torsionsschwingungsdämpfer 12 und die Trennkupplung 36 sind axial gegenseitig überlappend angeordnet. Die Trennkupplung 36 und der Freilauf 60 befinden sich auf derselben axialen Position.
Die mit den Fig. 2 und 3 dargestellten Kupplungsanordnungen 10b; 10c basieren grundlegend auf der zu Fig. 1 erläuterten Anordnung, so dass nachfolgend lediglich deren Unterschiede erläutert werden. Bei den Ausführungsbeispielen der Fig. 2 und 3 ist die Verbindung des Adapters 22 mit der Kurbelwelle 24 mittels einer Hirth- Verzahnung 68 und einer zentralen Verschraubung 70 realisiert. Der Aktuator 44 der Trennkupplung 36 und der Kraftangriffsbereich 48a des Hebelelements 48 können somit radial näher an der Drehachse A positioniert werden. Die dadurch bewirkte Verlängerung des Hebelarms führt zu einer Reduzierung der von dem Aktuator 44 aufzubringenden Betätigungskraft, wobei jedoch unter Umständen gleichzeitig ein erforderlicher Betätigungsweg des Aktuators 44 vergrößert wird.
Bei der Kupplungsanordnung von Fig. 2 ist der eingangsseitige Lamellenträger 38a der Trennkupplung 36 nicht wie in Fig. 1 gezeigt auch gleichzeitig als Aufnahme des Freilaufs 60 ausgebildet. Vielmehr ist dieser Lamellenträger 38a mit einem separaten Lagerträger 72 verbunden, welcher gleichzeitig den in Fig. 1 dargestellten Stützring 32 mit dessen Anlagebereich 32a in sich vereint und welcher dadurch sowohl das Lager 30 des Torsionsschwingungsdämpfers 12 und den Freilauf 60 aufnimmt.
Bei dem mit Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel der Kupplungsanordnung 10c sind sowohl die Lage des Aktuators 44 als auch die Ausbildung der Betätigungsorga- ne 48, 50 der Trennkupplung 36 gegenüber den vorherigen Beispielen modifiziert. Gegenüber Fig. 2 ist die Primärseite 14 des Torsionsschwingungsdämpfers 12, also das Deckblech im radial inneren Bereich mit einem topfförmigen Aufnahmeraum 74 für das Drehentkopplungslager 46 und den Aktuator 44 ausgebildet, welcher radial innen durch den Kurbelwellenadapter 22 begrenzt wird. Dadurch kann der Aktua- tor 44 axial vom Verbrennungsmotor 26 ausgehend weiter in Richtung des Torsions- schwingungsdämpfers 12 verlagert werden, so dass die Kupplungsanordnung 10c damit insgesamt axial noch bauraumsparender ausgeführt werden kann.
Zur Ausbildung eines Lagerträgers für das Lager 30 ist auf einer Au ßenfläche eines zylindrischen Vorsprungs des Aufnahmeraums 74 ein Rohrstück 76 aufgeschoben und dort festgelegt. Das Hebelelement 48 der Trennkupplung 36 ist wiederum so angeordnet, dass es die Primärseite 14 des Torsionsschwingungsdämpfers 12 durchgreifen kann und nunmehr jedoch durch den Stützring 32a an der dem Ver- brennungsmotor 26 abgewandten Axialseite abgestützt wird. Der radial äußere Bereich 48b des Hebelelements 48 steht mit einem oder mehreren Stößeln 49 in Wirkverbindung, welche in dem Stützring 32 axial verlagerbar angeordnet und geführt sind. Zwischen der Primär- und der Sekundärseite des Torsionsschwingungsdämp- fers 12 sind, wie bereits grundsätzlich aus den Fig. 1 und 2 bekannt, hier die Übertragungselemente 48, 49 und 50 angeordnet, durch welche eine Betätigungskraft auf das Lamellenpaket 38b, 40b übertragen werden kann. Die Trennkupplung 36 ist in allen Ausführungsbeispielen zur gedrückten Betätigung ausgebildet. Noch weiterhin wird der Aufnahmebereich für den Freilauf 60 durch ein separates Ringelement 78 ausgebildet, welches fest mit dem eingangsseitigen Lamellenträger 38a verbunden ist.
Gemäß einem weiteren, hier zeichnerisch nicht dargestellten alternativen Ausfüh- rungsbeispiel kann die Sekundärseite des Torsionsschwingungsdämpfers auch ein- teilig mit dem Au ßenlamellenträger der Trennkupplung ausgebildet sein, welcher somit den Eingangsbereich der Trennkupplung bilden kann. In diesem Fall würden das oder die Betätigungsorgane am Torsionsschwingungsdämpfer lediglich die Pri- märseite durchgreifen, wobei gegebenenfalls ein Durchgriff eines die Eingangsberei- che von Trennkupplung und Freilauf miteinander verbindenden Übertragungsele- ments erforderlich wäre.
Bezuaszeichen
10a-c Kupplungsanordnung 48a innerer Bereich
12 Torsionsschwingungsdämpfer 48b äußerer Bereich
14 Primärseite 49 Stößel
16 Sekundärseite 50 Betätigungsorgan, Übertra-
18 Federspeicher gungselement
20 Deckscheibenelement 52 Sicherungsring
22 Adapter 54 Sicherungsring
22a Flansch 56 Eingang
24 Kurbelwelle 58 Ausgang
26 Verbrennungsmotor 60 Freilauf
28 Nabenscheibe 60a äußerer Lagerring
30 Lager 60b innerer Lagerring
32 Stützring 62 Riemenscheibe
32a Anlagebereich 62a Nabe
34 Schraubbolzen 62b scheibenförmiger Abschnitt
36 Trennkupplung 62c scheibenförmiges Teil
38 Eingangsbereich 62 Einlagebereich
38a Lamellenträger 64 Antriebsriemen
38b Reiblamelle 66 elektrische Maschine
38c Aufnahmebereich 68 Hirth-Verzahnung
40 Ausgangsbereich 70 Verschraubung
40a Lamellenträger 72 Lagerträger
40b Reiblamelle 74 Aufnahmeraum
42 Betätigungseinrichtung 76 Rohrstück
44 Aktuator 78 Ringelement
46 Drehentkopplungslager A Drehachse
48 Betätigungsorgan, Membranfe- der

Claims

Patentansprüche
1. Kupplungsanordnung (10a-c) für ein Kraftfahrzeug umfassend
- einen Torsionsschwingungsdämpfer (12) mit einer Primärseite (14), über welche ein Drehmoment eines Verbrennungsmotors (26) einleitbar ist und mit einer entgegen der Wirkung von Federspeichern (18) verdrehbaren Sekundär- seite (16),
- eine Trennkupplung (36) mit einem Eingangsbereich (38) und einem Aus- gangsbereich (40), deren gegenseitiger Eingriffszustand durch die Wirkung einer Betätigungseinrichtung (42) bestimmt wird, wobei
- die Betätigungseinrichtung (42) einen Aktuator (44) aufweist, dessen Betätigungskraft mit zumindest einem Betätigungsorgan (49, 50) auf miteinander in Wirkverbindung stehende Elemente (38b, 40b) von Eingangsbereich (38) und Ausgangsbereich (40) einleitbar ist, wobei
- der Torsionsschwingungsdämpfer (12) und die Trennkupplung (36) funktional in Reihe angeordnet sind, wobei
- ein Eingang (56) der Kupplungsanordnung (10a-c) die Primärseite (14) des Torsionsschwingungsdämpfers (12) und ein Ausgang (58) der Kupplungsanordnung (10a-c) den Ausgangsbereich (40) der Trennkupplung (36) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Primärseite (14) oder die Primärseite (14) und die Sekundärseite (16) des Torsionsschwingungsdämpfers (12) von dem zumindest einem Betäti- gungsorgan (48, 50) der Trennkupplung (36) durchgriffen wird/werden.
2. Kupplungsanordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Se- kundärseite (16) des Torsionsschwingungsdämpfers (12) und der Eingangsbe- reich (38) der Trennkupplung (36) einteilig ausgebildet sind.
3. Kupplungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass funktional parallel zur Trennkupplung (36) ein Freilauf (60) mit einem Eingangsbereich (60a) und einem Ausgangsbereich (60b) angeordnet ist, welcher zur Übertra- gung eines von der ersten Antriebsquelle (26) ausgehenden Antriebsmoments aus- gebildet ist und wobei die Ausgangsbereiche (40, 60b) von Trennkupplung (36) und Freilauf (60) mit dem Ausgang (58) der Kupplungsanordnung (10a-c) verbunden sind.
4. Kupplungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 -3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang (58) der Kupplungsanordnung (10a-c) mit einer Abtriebswelle einer elektrischen Maschine (66) in Drehmitnahme steht oder bringbar ist.
5. Kupplungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 -4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangsbereiche (40, 60b) von Trennkupplung (36) und Freilauf (60) mit einem Maschinenelement zur drehmomentmäßigen Ankopplung der elektrischen Maschine, insbesondere einer Riemenscheibe (62) verbunden sind oder diese aus- bilden.
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