WO2022214123A1 - Kupplungsanordnung mit zwei hydraulisch betätigten kupplungsvorrichtungen - Google Patents

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WO2022214123A1
WO2022214123A1 PCT/DE2022/100187 DE2022100187W WO2022214123A1 WO 2022214123 A1 WO2022214123 A1 WO 2022214123A1 DE 2022100187 W DE2022100187 W DE 2022100187W WO 2022214123 A1 WO2022214123 A1 WO 2022214123A1
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central release
housing
central
drive train
piston
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PCT/DE2022/100187
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Kirill PROKHOROV
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Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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    • F16D2021/0692—Systems comprising a plurality of actuated clutches for interconnecting three or more shafts or other transmission members in different ways at least two driving shafts or two driven shafts being concentric with two clutches arranged axially without radial overlap
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    • F16D2300/00—Special features for couplings or clutches
    • F16D2300/12—Mounting or assembling

Definitions

  • the present invention relates to a hydraulic arrangement for an electrically operable, multi-gear axle drive train of a motor vehicle, comprising a first clutch device and a second clutch device for actuating at least one gear selection device of the electrically operable axle drive train, and a central releaser, with a central releaser housing that can be displaced translationally relative to a central releaser housing that is fixed in a rotationally fixed manner to a drive train housing first central release piston, wherein a first pressure chamber is defined between the central release housing and the first central release piston, into which a hydraulic fluid can be introduced and pressurized in such a way that the first central release piston can be displaced in relation to the central release housing by hydraulic means, and with a central release housing fixed in a rotationally fixed manner to the drive train housing Translationally displaceable second central slave cylinder, wherein between the Central release housing and the second central release piston, a second pressure chamber is defined, into which the hydraulic fluid can be introduced and pressurized so that the second central release piston relative to the central release housing can be
  • Electric motors are increasingly being used to drive motor vehicles in order to create alternatives to internal combustion engines that require fossil fuels.
  • Significant efforts have already been made to improve the suitability for everyday use of electric drives and also to be able to offer users the driving comfort they are accustomed to.
  • Such electrically operable drive trains with multi-gear shiftable transmissions generally require hydraulic devices for the shifting processes.
  • hydraulic devices such as central slave cylinders are used, which interact with clutches and/or brakes in order to change gears without interrupting traction.
  • the object of the present invention is to provide a hydraulic system for an electrically operable, multi-gear axle drive train of a motor vehicle that can be produced inexpensively and allows simple adaptability to different installation space situations in an axle drive train.
  • a hydraulic arrangement for an electrically operable, multi-gear axle drive train of a motor vehicle comprising a first clutch device and a second clutch device for actuating at least one gear selector device of the electrically operable axle drive train, and a central releaser, with a central releaser housing that is non-rotatably fastened to a drive train housing in a translatory manner displaceable first central release piston, a first pressure chamber being defined between the central release housing and the first central release piston, into which a hydraulic fluid can be introduced and pressurized in such a way that the first central release piston can be displaced in relation to the central release housing in a hydraulic manner, and with a non-rotatable fixed to the drive train housing Central release housing translationally displaceable second central release piston, wherein between the Zen tral release housing and the second central release piston, a second pressure chamber is defined, into which the hydraulic fluid can be introduced and pressurized in such a way that the second central release piston can be displaced in relation to the central release housing in a
  • the central slave cylinder can be manufactured independently of a toothing geometry predetermined by the installation space of an axle drive train, and the adaptation to the installation space can be implemented via separate toothing elements that can be produced inexpensively. Therefore, a toothing geometry that is monolithically formed with the central slave cylinder housing can be dispensed with. Furthermore, by means of a toothed element arranged in the groove, an axial and preferably also radial fixation of the central release housing relative to the drive train housing can preferably also take place.
  • the groove can preferably be closed all the way around—that is, without interruption—or else have interruptions in the circumferential direction, so that a groove that is segmented in the circumferential direction is realized.
  • the groove preferably has a rectangular cross section.
  • a toothed element preferably has a rectangular base body, from which the external toothing extends radially outwards, with the base body engaging in the rectangular groove with a precise fit.
  • the groove can either be introduced directly into the central slave housing during the manufacturing process of this, for example in an injection molding process or die-casting process, or it can be machined into the central slave cylinder housing after the primary shaping process, for example.
  • the separate toothed element can in particular be fixed in the groove in a form-fitting, force-fitting and/or material-fitting manner.
  • An electric final drive train of a motor vehicle includes an electric machine and a transmission arrangement, the electric machine and the transmission arrangement forming a structural unit.
  • the electric machine and the transmission arrangement are arranged in a common drive train housing.
  • the electrical machine it would of course also be possible for the electrical machine to have a motor housing and the transmission to have a transmission housing, in which case the structural unit can then be effected by fixing the transmission arrangement in relation to the electrical machine.
  • This structural unit is sometimes also referred to as the E-axis.
  • the electric machine and transmission assembly may also be housed in a powertrain housing.
  • the drive train housing is provided at least for accommodating the electric machine and the transmission arrangement.
  • An electrical machine is used to convert electrical energy into mechanical energy and/or vice versa, and generally includes a stationary part referred to as a stator, stand or armature and a part referred to as a rotor or rotor and arranged movably relative to the stationary part.
  • a stationary part referred to as a stator, stand or armature
  • a part referred to as a rotor or rotor and arranged movably relative to the stationary part.
  • radial flux machine is characterized in that the magnetic field lines extend in the radial direction in the air gap formed between rotor and stator, while in the case of an axial flux machine the magnetic field lines extend in the axial direction in the air gap formed between rotor and stator.
  • the electrical Machine be designed as a radial or axial flow machine. The electrical machine is intended in particular for use within an electrically operable drive train of a motor vehicle.
  • the electrical machine is dimensioned in such a way that vehicle speeds of more than 50 km/h, preferably more than 80 km/h and in particular more than 100 km/h can be achieved.
  • the electric machine particularly preferably has a power of more than 30 kW, preferably more than 50 kW and in particular more than 70 kW.
  • the electrical machine provides speeds greater than 5,000 rpm, particularly preferably greater than 10,000 rpm, very particularly preferably greater than 12,500 rpm.
  • the gear arrangement of the electric axle drive train can be coupled in particular to the electric machine, which is designed to generate a drive torque for the motor vehicle.
  • the drive torque is particularly preferably a main drive torque, so that the motor vehicle is driven exclusively by the drive torque.
  • the transmission arrangement is particularly preferably designed to be multi-speed and switchable.
  • the gear arrangement can have a differential gear.
  • a differential gear is a planetary gear with one input and two outputs. It usually has the function of driving two vehicle wheels of a motor vehicle in such a way that they can turn at different speeds in curves, but with the same propulsive force.
  • the central slave includes a central slave housing.
  • the central slave housing has the function of accommodating components of the central slave, in particular the movable central slave cylinder, and protecting them from external mechanical or chemical influences. Furthermore, the central slave housing has the function of simple assembly and fixation of the concentric slave cylinder within the drive train.
  • the central slave cylinder housing can preferably be formed from a plastic, a metallic material and/or a ceramic material.
  • the central slave housing can be designed in one piece or in several pieces.
  • the central release housing has a groove on its radially outer lateral surface, into which a shell-like toothed element with external teeth is inserted and axially secured and connected in a torque-transmitting manner.
  • the concentric slave cylinder also has a central slave cylinder.
  • the central release piston has the function of converting hydraulic pressurization into a linear displacement of the central release piston, the effect of which is that, for example, a clutch system can be transferred from an engaged operating state to a disengaged operating state.
  • the central slave can have a ring-shaped central slave or several central slave (multi-piston release).
  • the hydraulic arrangement also has a first and a second clutch device.
  • the clutch device can be designed, for example, as a disc clutch, multi-plate clutch, toothed clutch or the like.
  • the clutch device can also be configured as a brake, for example by the inner or outer disks of a disk clutch being fixed in a rotationally fixed manner with respect to the final drive housing.
  • the central slave cylinder can be configured in such a way that the first central slave cylinder piston can be actuated independently of the second central slave cylinder piston. However, it is preferred that both central slave cylinders are actuated synchronously.
  • the first central release piston preferably interacts with the clutch device, so that an offset of the first central release piston causes the first clutch device to be engaged or disengaged.
  • the second CSC works in an analogous manner preferably together with the second clutch device, so that an offset of the second Central slave cylinder causes an engagement or disengagement of the second clutch device.
  • first central release piston and the second central release piston can be displaced in the axial direction. According to a further preferred further development of the invention, it can also be provided that the first central release piston and the second central release piston can be displaced in opposite directions from one another. In this way, particularly space-saving embodiments of an axle drive train can be implemented.
  • the central slave cylinder housing can have a double-T-shaped contour in cross section, which is particularly favorable in terms of manufacturing technology.
  • the central release housing has a cylindrical ring-like shape, which can also contribute to a compact design of the axle drive train.
  • the invention can also be further developed such that a plurality of cylinder ring segment-like toothed elements are distributed over the circumference of the central slave cylinder housing.
  • the advantage of this configuration is that, in particular, the majority of the toothed elements can be arranged in a simple manner over the circumference of the central slave cylinder housing.
  • At least two, preferably at least three, very particularly preferably at least four toothed elements are present, the toothed elements being shaped essentially identically, whereby the manufacturing costs can be further optimized by reducing component variance and larger batch sizes.
  • the toothed element, one of the toothed elements or all of the toothed elements is/are formed from a material that is different from the central slave housing.
  • the gearing element is formed from a metallic material, in particular steel
  • the central release housing is formed from aluminum or a plastic, in particular a fiber-reinforced plastic.
  • the invention can also be advantageously implemented in such a way that a retaining ring, which is axially fixed axially with respect to the drive train housing, rests on at least one axial end face of the external toothing.
  • FIG. 1 shows a hydraulic arrangement in a schematic axial sectional view
  • Figure 2 is an exempt central slave cylinder in a perspective
  • Figure 3 is a central slave cylinder in a schematic
  • FIG. 4 shows a motor vehicle with an electrically operable axle drive train in a schematic block diagram.
  • FIG. 1 shows a hydraulic arrangement 1 for an electrically operable, multi-gear axle drive train 2 of a motor vehicle 3, as is shown in FIG. 4 as an example.
  • the final drive train 2 has an electric machine 20 and a multi-gear, switchable transmission arrangement 21, which are enclosed by a common drive train housing 8.
  • the hydraulic arrangement 1 has a first clutch device 4 and a second clutch device 5 for actuating at least one gear selector device 6 of the electrically operable final drive train 2.
  • the hydraulic arrangement comprises a central slave cylinder 7, with a first central slave cylinder piston 10 which can be translated in relation to a central cylinder slave housing 9 fixed in a rotationally fixed manner to a drive train housing 8.
  • a first pressure chamber 11 is defined between the central cylinder slave housing 9 and the first central cylinder slave piston 10, into which a hydraulic fluid 12 can be introduced and so on can be pressurized so that the first central release piston 10 is hydraulically displaceable relative to the central release housing 9 .
  • a translationally displaceable second central release piston 13 is provided in the central release housing 9, which is fixed in a rotationally fixed manner to the drive train housing 8, with a second pressure chamber 14 being defined between the central release housing 9 and the second central release piston 13, into which the hydraulic fluid 12 can also be introduced and pressurized in such a way that the second central release piston 13 relative to the central release housing 9 is hydraulically displaceable.
  • first central release piston 10 and the second central release piston 13 can be displaced axially in opposite directions from one another.
  • the central release piston 10,13 are each operatively connected to a clutch device 4.5, so that an axial displacement of a central release piston 10,13 an engagement or disengagement of the corresponding coupling device 4.5 causes.
  • the clutch devices 4, 5 are designed as brakes, which interact with the gear selection device 6 of a shiftable transmission arrangement 21, so that a gear change in the shiftable transmission arrangement 21 is effected by engaging or braking or disengaging or releasing the brake.
  • the central release housing 9 has on its radially outer lateral surface 15 a groove 16 into which a plurality of shell-like toothed elements 17 with external teeth 18 are inserted and secured axially and connected to the groove 16 in a torque-transmitting manner.
  • the external toothing 18 engages in a corresponding toothing which is non-rotatable with respect to the drive train housing 8 .
  • the external toothing 18 and the corresponding toothing of the drive train housing 8 form a spline so that the central release housing 9 can be inserted into the drive train housing 8 from the axial direction.
  • a securing ring 19 which is axially fixed relative to the drive train housing 8 rests on both axial end faces of the external toothing 18 .
  • the central release housing 9 has a double-T-shaped contour in cross section, with the central release housing 9 having a three-dimensional shape similar to a cylindrical ring.
  • toothed elements 17 in the manner of cylinder ring segments are distributed over the circumference of the central slave cylinder housing 9 .
  • the gearing element 17 is formed from steel and the central release housing 9 is formed from aluminum or a plastic.
  • the invention is not limited to the embodiments shown in the figures. The foregoing description is therefore not to be considered as limiting but as illustrative.
  • the following patent claims are to be understood in such a way that a mentioned feature is present in at least one embodiment of the invention. This does not exclude the presence of other features. If the patent claims and the above description define 'first' and 'second' feature, this designation serves to distinguish between two features of the same type, without establishing a ranking.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Hydraulikanordnung (1) für einen elektrisch betreibbaren, mehrgängigen Achsantriebsstrang (2) eines Kraftfahrzeugs (3), umfassend eine erste Kupplungsvorrichtung (4) und eine zweite Kupplungsvorrichtung (5) zur Betätigung wenigstens einer Gangwahlvorrichtung (6) des elektrisch betreibbaren Achsantriebsstrangs (2), sowie einen Zentralausrücker (7), mit einem gegenüber einem drehfest mit einem Antriebsstranggehäuse (8) befestigten Zentralausrückergehäuse (9) translatorisch versetzbaren ersten Zentralausrückerkolben (10), und mit einem gegenüber dem drehfest mit dem Antriebsstranggehäuse (8) befestigten Zentralausrückergehäuse (9) translatorisch versetzbaren zweiten Zentralausrückerkolben (13), wobei das Zentralausrückergehäuse (9) an seiner radial äußeren Mantelfläche (15) eine Nut (16) aufweist, in die ein schalenartiges Verzahnungselement (17) mit einer Außenverzahnung (18) eingelegt und axial gesichert sowie drehmomentübertragend verbunden ist, wobei die Außenverzahnung (18) in eine korrespondierende drehfest gegenüber dem Antriebsstranggehäuse (8) ausgebildete Verzahnung eingreift.

Description

KUPPLUNGSANORDNUNG MIT ZWEI HYDRAULISCH BETÄTIGTEN KUPPLUNGSVORRICHTUNGEN
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hydraulikanordnung für einen elektrisch betreibbaren, mehrgängigen Achsantriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, umfassend eine erste Kupplungsvorrichtung und eine zweite Kupplungsvorrichtung zur Betätigung wenigstens einer Gangwahlvorrichtung des elektrisch betreibbaren Achsantriebsstrangs, sowie einen Zentralausrücker, mit einem gegenüber einem drehfest mit einem Antriebsstranggehäuse befestigten Zentralausrückergehäuse translatorisch versetzbaren ersten Zentralausrückerkolben, wobei zwischen dem Zentralausrückergehäuse und dem ersten Zentralausrückerkolben ein erster Druckraum definiert ist, in den ein Hydraulikfluid einführbar und so druckbeaufschlagbar ist, dass der erste Zentralausrückerkolben gegenüber dem Zentralausrückergehäuse hydraulisch bewirkt versetzbar ist, und mit einem gegenüber dem drehfest mit dem Antriebsstranggehäuse befestigten Zentralausrückergehäuse translatorisch versetzbaren zweiten Zentralausrückerkolben, wobei zwischen dem Zentralausrückergehäuse und dem zweiten Zentralausrückerkolben ein zweiter Druckraum definiert ist, in den das Hydraulikfluid einführbar und so druckbeaufschlagbar ist, dass der zweite Zentralausrückerkolben gegenüber dem Zentralausrückergehäuse hydraulisch bewirkt versetzbar ist.
Bei Kraftfahrzeugen werden für den Antrieb verstärkt Elektromotoren eingesetzt, um Alternativen zu Verbrennungsmotoren zu schaffen, die fossile Brennstoffe benötigen. Um die Alltagstauglichkeit der Elektroantriebe zu verbessern und zudem den Benutzern den gewohnten Fahrkomfort bieten zu können, sind bereits erhebliche Anstrengungen unternommen worden.
Eine ausführliche Darstellung zu einem Elektroantrieb ergibt sich aus einem Artikel der Zeitschrift ATZ 113. Jahrgang, 05/2011 , Seiten 360-365 von Erik Schneider, Frank Fickl, Bernd Cebulski und Jens Liebold mit dem Titel: Hochintegrativ und Flexibel Elektrische Antriebseinheit für E-Fahrzeuge, der wohl den nächstkommenden Stand der Technik bildet. In diesem Artikel wird eine Antriebseinheit für eine Achse eines Fahrzeugs beschrieben, welche einen E-Motor umfasst, der konzentrisch und koaxial zu einem Kegelraddifferenzial angeordnet ist, wobei in dem Leistungsstrang zwischen Elektromotor und Kegelraddifferenzial ein schaltbarer 2-Gang-Planetenradsatz angeordnet ist, der ebenfalls koaxial zu dem E-Motor bzw. dem Kegelraddifferenzial oder Stirnradifferential positioniert ist. Die Antriebseinheit ist sehr kompakt aufgebaut und erlaubt aufgrund des schaltbaren 2- Gang-Planetenradsatzes einen guten Kompromiss zwischen Steigfähigkeit, Beschleunigung und Energieverbrauch. Derartige Antriebseinheiten werden auch als E-Achsen oder elektrisch betreibarer Antriebsstrang bezeichnet.
Derartige elektrisch betreibbare Antriebsstränge mit mehrgängigen, schaltbaren Getrieben benötigen in der Regel für die Schaltvorgänge hydraulische Einrichtungen. In derartigen Fahrzeugen mit mehrgängigen E-Achsen kommen hydraulische Einrichtungen wie beispielsweise Zentralausrücker zum Einsatz, welche mit Kupplungen und/oder Bremsen Zusammenwirken, um einen Gangwechsel ohne Zugkraftunterbrechung darzustellen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Hydraulikanordnung für einen elektrisch betreibbaren, mehrgängigen Achsantriebsstrang eines Kraftfahrzeugs bereitzustellen, der kostengünstig herstellbar ist und eine einfache Anpassbarkeit an verschiedene Bauraumsituationen in einem Achsantriebsstrang erlaubt.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Hydraulikanordnung für einen elektrisch betreibbaren, mehrgängigen Achsantriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, umfassend eine erste Kupplungsvorrichtung und eine zweite Kupplungsvorrichtung zur Betätigung wenigstens einer Gangwahlvorrichtung des elektrisch betreibbaren Achsantriebsstrangs, sowie einen Zentralausrücker, mit einem gegenüber einem drehfest mit einem Antriebsstranggehäuse befestigten Zentralausrückergehäuse translatorisch versetzbaren ersten Zentralausrückerkolben, wobei zwischen dem Zentralausrückergehäuse und dem ersten Zentralausrückerkolben ein erster Druckraum definiert ist, in den ein Hydraulikfluid einführbar und so druckbeaufschlagbar ist, dass der erste Zentralausrückerkolben gegenüber dem Zentralausrückergehäuse hydraulisch bewirkt versetzbar ist, und mit einem gegenüber dem drehfest mit dem Antriebsstranggehäuse befestigten Zentralausrückergehäuse translatorisch versetzbaren zweiten Zentralausrückerkolben, wobei zwischen dem Zentralausrückergehäuse und dem zweiten Zentralausrückerkolben ein zweiter Druckraum definiert ist, in den das Hydraulikfluid einführbar und so druckbeaufschlagbar ist, dass der zweite Zentralausrückerkolben gegenüber dem Zentralausrückergehäuse hydraulisch bewirkt versetzbar ist, wobei das Zentralausrückergehäuse an seiner radial äußeren Mantelfläche eine Nut aufweist, in die ein schalenartiges Verzahnungselement mit einer Außenverzahnung eingelegt und axial gesichert sowie drehmomentübertragend verbunden ist, wobei die Außenverzahnung in eine korrespondierende drehfest gegenüber dem Antriebsstranggehäuse ausgebildete Verzahnung eingreift.
Hierdurch wird der Vorteil erzielt, dass der Zentralausrücker unabhängig von einer durch den Bauraum eines Achsantriebsstrangs vorgegebenen Verzahnungsgeometrie gefertigt werden kann, und die Anpassung an den Bauraum über kostengünstig herstellbare separate Verzahnungselement realisierbar ist. Daher kann auf eine monolithisch mit dem Zentralausrückergehäuse ausgeformte Verzahnungsgeometrie verzichtet werden. Ferner kann durch ein in der Nut angeordnetes Verzahnungselement bevorzugt auch eine axiale und bevorzugt auch radiale Fixierung des Zentralausrückergehäuses gegenüber dem Antriebsstranggehäuses erfolgen.
Die Nut kann bevorzugt geschlossen umlaufend - also ohne Unterbrechung - ausgebildet sein oder aber auch Unterbrechungen in Umfangsrichtung aufweisen, so dass eine in Umfangsrichtung segmentierte Nut realisiert ist. Bevorzugt weist die Nut einen rechteckförmigen Querschnitt auf. Korrespondierend hierzu weist ein Verzahnungselement bevorzugt einen rechteckförmigen Grundkörper auf, aus dem sich radial nach außen die Außenverzahnung erstreckt, wobei der Grundkörper passgenau in die rechteckförmige Nut eingreift. Die Nut kann entweder direkt im Herstellungsprozess des Zentralausrückergehäuses in dieses eingebracht werden, wie beispielsweise in einem Spritzgussprozess oder Druckgussprozess, oder aber nach dem Urformprozess beispielsweise spanend in das Zentralausrückergehäuse eingebracht werden. Das separate Verzahnungselement kann insbesondere form-, kraft- und/oder stoffschlüssig in der Nut fixiert sein.
Zunächst werden die einzelnen Elemente des beanspruchten Erfindungsgegenstandes in der Reihenfolge ihrer Nennung im Anspruchssatz erläutert und nachfolgend besonders bevorzugte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes beschrieben.
Ein elektrischer Achsantriebsstrang eines Kraftfahrzeugs umfasst eine elektrische Maschine und eine Getriebeanordnung, wobei die elektrische Maschine und die Getriebeanordnung eine bauliche Einheit bilden. Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass die elektrische Maschine und die Getriebeanordnung in einem gemeinsamen Antriebsstranggehäuse angeordnet sind. Alternativ wäre es natürlich auch möglich, dass die elektrische Maschine ein Motorgehäuse und das Getriebe ein Getriebegehäuse besitzt, wobei die bauliche Einheit dann über eine Fixierung der Getriebeanordnung gegenüber der elektrischen Maschine bewirkbar ist. Diese bauliche Einheit wird gelegentlich auch als E-Achse bezeichnet. Die elektrische Maschine und die Getriebeanordnung können auch in einem Antriebsstranggehäuse aufgenommen sein. Das Antriebsstranggehäuse ist zumindest zur Aufnahme der elektrischen Maschine und der Getriebeanordnung vorgesehen.
Eine elektrische Maschine dient zur Umwandlung elektrischer Energie in mechanische Energie und/oder umgekehrt, und umfasst in der Regel einen als Stator, Ständer oder Anker bezeichneten ortsfesten Teil sowie einen als Rotor oder Läufer bezeichneten und gegenüber dem ortsfesten Teil beweglich angeordneten Teil. Im Falle von als Rotationsmaschinen ausgebildeten elektrischen Maschinen wird insbesondere zwischen Radialflussmaschinen und Axialflussmaschinen unterschieden. Dabei zeichnet sich eine Radialflussmaschine dadurch aus, dass die Magnetfeldlinien in dem zwischen Rotor und Stator ausgebildeten Luftspalt, sich in radialer Richtung erstrecken, während im Falle einer Axialflussmaschine sich die Magnetfeldlinien in dem zwischen Rotor und Stator gebildeten Luftspalt in axialer Richtung erstrecken. Im Zusammenhang mit der Erfindung kann die elektrische Maschine als Radial- oder Axialflussmaschine ausgebildet sein. Die elektrische Maschine ist insbesondere für die Verwendung innerhalb eines elektrisch betreibbaren Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs vorgesehen.
Insbesondere ist die elektrische Maschine so dimensioniert, dass Fahrzeuggeschwindigkeiten größer als 50 km/h, vorzugsweise größer als 80 km/h und insbesondere größer als 100 km/h erreicht werden können. Besonders bevorzugt weist die elektrische Maschine eine Leistung größer als 30 kW, vorzugsweise größer als 50 kW und insbesondere größer als 70 kW auf. Es ist des Weiteren bevorzugt, dass die elektrische Maschine Drehzahlen größer als 5.000 U/min, besonders bevorzugt größer als 10.000 U/min, ganz besonders bevorzugt größer als 12.500 U/min bereitstellt.
Die Getriebeanordnung des elektrischen Achsantriebsstrangs ist insbesondere mit der elektrischen Maschine koppelbar, welche zur Erzeugung eines Antriebsdrehmoments für das Kraftfahrzeug ausgebildet ist. Bei dem Antriebsdrehmoment handelt es sich besonders bevorzugt um ein Hauptantriebsdrehmoment, sodass das Kraftfahrzeug ausschließlich durch das Antriebsdrehmoment angetrieben wird.
Besonders bevorzugt ist die Getriebeanordnung mehrgängig und schaltbar ausgeführt.
Die Getriebeanordnung kann ein Differentialgetriebe aufweisen. Ein Differentialgetriebe ist ein Planetengetriebe mit einem Antrieb und zwei Abtrieben. Es hat üblicherweise die Funktion, zwei Fahrzeugräder eines Kraftfahrzeugs so anzutreiben, dass sie in Kurven unterschiedlich schnell, aber mit gleicher Vortriebskraft drehen können.
Der Zentralausrücker umfasst ein Zentralausrückergehäuse. Das Zentralausrückergehäuse hat die Funktion Bauteile des Zentralausrückers wie insbesondere die beweglichen Zentralausrückerkolben aufzunehmen und vor äußeren mechanischen oder chemischen Einflüssen zu schützen. Ferner besitzt das Zentralausrückergehäuse die Funktion, eine einfache Montage und Fixierung des Zentralausrückers innerhalb des Antriebsstrangs zu erlauben. Bevorzugt kann das Zentralausrückergehäuse aus einem Kunststoff, einem metallischen Werkstoff und/oder keramischen Werkstoff gebildet sein. Das Zentralausrückergehäuse kann einstückig oder mehrstückig ausgebildet sein. Erfindungsgemäß besitzt das Zentralausrückergehäuse an seiner radial äußeren Mantelfläche eine Nut, in die ein schalenartiges Verzahnungselement mit einer Außenverzahnung eingelegt und axial gesichert sowie drehmomentübertragend verbunden ist.
Der Zentralausrücker weist ferner einen Zentralausrückerkolben auf. Der Zentralausrückerkolben hat die Funktion eine hydraulische Druckbeaufschlagung in eine lineare Verschiebung des Zentralausrückerkolbens umzuwandeln, wobei diese bewirkt, dass beispielsweise ein Kupplungssystem von einem eingekuppelten Betriebszustand in einen ausgekuppelten Betriebszustand überführbar ist. Der Zentralausrücker kann über einen ringförmigen Zentralausrückerkolben oder mehrere Zentralausrückerkolben (Mehrkolbenausrücker) verfügen.
Die Hydraulikanordnung besitzt des Weiteren eine erste und eine zweite Kupplungsvorrichtung. Die Kupplungsvorrichtung kann beispielsweise als Scheibenkupplung, Lamellenkupplung, Verzahnungskupplung oder dergleichen ausgebildet sein. Die Kupplungsvorrichtung kann auch als Bremse konfiguriert sein, indem beispielsweise die Innen- oder Außenlamellen einer Lamellenkupplung drehfest gegenüber dem Achsantriebsgehäuse fixiert sind.
Der Zentralausrücker kann so konfiguriert sein, dass der erste Zentralausrückerkolben unabhängig von dem zweiten Zentralausrückerkolben aktuierbar ist. Bevorzugt ist es jedoch, dass beide Zentralausrückerkolben synchron aktuiert werden.
Der erste Zentralausrückerkolben wirkt bevorzugt mit der Kupplungsvorrichtung zusammen, so dass ein Versatz des ersten Zentralausrückerkolbens ein Einkuppeln oder Auskuppeln der ersten Kupplungsvorrichtung bewirkt. Der zweite Zentralausrückerkolben wirkt in analoger Weise bevorzugt mit der zweiten Kupplungsvorrichtung zusammen, so dass ein Versatz des zweiten Zentralausrückerkolbens ein Einkuppeln oder Auskuppeln der zweiten Kupplungsvorrichtung bewirkt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der erste Zentralausrückerkolben und der zweite Zentralausrückerkolben in axialer Richtung versetzbar sind. Es kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass der erste Zentralausrückerkolben und der zweite Zentralausrückerkolben in voneinander entgegengesetzte Richtungen versetzbar sind. Hierdurch lassen sich insbesondere besonders bauraumsparende Ausführungsformen eines Achsantriebsstrangs realisieren.
Des Weiteren kann es gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass das Zentralausrückergehäuse im Querschnitt eine doppel-T-förmige Kontur aufweist, was fertigungstechnisch besonders günstig ist.
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass das Zentralausrückergehäuse eine zylinderringartige Raumform aufweist, was ebenfalls zu einer kompakten Bauform des Achsantriebsstrang beitragen kann.
Des Weiteren kann die Erfindung auch dahingehend weiterentwickelt sein, dass eine Mehrzahl von zylinderringsegmentartigen Verzahnungselementen über den Umfang des Zentralausrückergehäuses verteilt angeordnet ist. Der Vorteil dieser Ausgestaltung ist, dass insbesondere die Mehrzahl der Verzahnungselemente über den Umfang des Zentralausrückergehäuses auf einfache Weise angeordnet werden können.
In einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass wenigstens zwei, bevorzugt wenigstens drei, ganz besonders bevorzugt wenigstens vier Verzahnungselemente vorhanden sind, wobei die Verzahnungselemente im Wesentlichen identisch ausgeformt sind, wodurch sich die Herstellkosten durch eine Reduktion der Bauteilvarianz und höhere Losgrößen weiter optimieren lassen.
Auch kann es vorteilhaft sein, die Erfindung dahingehend weiterzuentwickeln, dass das Verzahnungselement, eines der Verzahungselemente oder alle Verzahnungselemente aus einem von dem Zentralausrückergehäuse verschiedenen Material ausgeformt ist/sind. Gemäß einer weiteren zu bevorzugenden Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes kann in diesem Zusammenhang vorgesehen sein, dass das Verzahungselement aus einem metallischen Material, insbesondere Stahl, und das Zentralausrückergehäuse aus Aluminium oder einem Kunststoff, insbesondere einem faserverstärkten Kunststoff geformt ist.
Schließlich kann die Erfindung auch in vorteilhafter weise dahingehend ausgeführt sein, dass an wenigstens einer axialen Stirnseite der Außenverzahnung ein axial gegenüber dem Antriebsstranggehäuse axial fixierter Sicherungungsring anliegt.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden.
Es zeigen:
Figur 1 eine Hydraulikanordnung in einer schematischen Axialschnittansicht,
Figur 2 ein freigestelltes Zentralausrückergehäuse in einer perspektivischen
Axialschnittsdarstellung,
Figur 3 ein Zentralausrückergehäuse in einer schematischen
Querschnittsansicht, und
Figur 4 ein Kraftfahrzeug mit einem elektrisch betreibbaren Achsantriebsstrang in einer schematischen Blockschaltdarstellung- Die Figur 1 zeigt eine Hydraulikanordnung 1 für einen elektrisch betreibbaren, mehrgängigen Achsantriebsstrang 2 eines Kraftfahrzeugs 3, wie er exemplarisch in der Figur 4 gezeigt ist. Der Achsantriebsstrang 2 besitzt eine elektrische Maschine 20 und eine mehrgängige, schaltbare Getriebeanordnung 21, welche von einem gemeinsamen Antriebsstranggehäuse 8 umhaust sind.
Die Hydraulikanordnung 1 besitzt eine erste Kupplungsvorrichtung 4 und eine zweite Kupplungsvorrichtung 5 zur Betätigung wenigstens einer Gangwahlvorrichtung 6 des elektrisch betreibbaren Achsantriebsstrangs 2.
Ferner umfasst die Hydraulikanordnung leinen Zentralausrücker 7, mit einem gegenüber einem drehfest mit einem Antriebsstranggehäuse 8 befestigten Zentralausrückergehäuse 9 translatorisch versetzbaren ersten Zentralausrückerkolben 10. Zwischen dem Zentralausrückergehäuse 9 und dem ersten Zentralausrückerkolben 10 ist ein erster Druckraum 11 definiert, in den ein Hydraulikfluid 12 einführbar und so druckbeaufschlagbar ist, dass der erste Zentralausrückerkolben 10 gegenüber dem Zentralausrückergehäuse 9 hydraulisch bewirkt versetzbar ist.
In dem drehfest mit dem Antriebsstranggehäuse 8 befestigten Zentralausrückergehäuse 9 ist ein translatorisch versetzbarer zweiter Zentralausrückerkolben 13 vorgesehen, wobei zwischen dem Zentralausrückergehäuse 9 und dem zweiten Zentralausrückerkolben 13 ein zweiter Druckraum 14 definiert ist, in den ebenfalls das Hydraulikfluid 12 einführbar und so druckbeaufschlagbar ist, dass der zweite Zentralausrückerkolben 13 gegenüber dem Zentralausrückergehäuse 9 hydraulisch bewirkt versetzbar ist.
Aus der Figur 1 ist ferner ersichtlich, dass der erste Zentralausrückerkolben 10 und der zweite Zentralausrückerkolben 13 in voneinander entgegengesetzte Richtungen axialer versetzbar sind.
Die Zentralausrückerkolben 10,13 sind jeweils mit einer Kupplungsvorrichtung 4,5 wirkverbunden, so dass ein axialer Versatz eines Zentralausrückerkolbens 10,13 ein Einkuppeln oder Auskuppeln der entsprechenden Kupplungsvorrichtung 4,5 bewirkt. Die Kupplungsvorrichtungen 4,5 sind in dem gezeigten Ausführungsbeispiel als Bremsen ausgebildet, welche mit der Gangwahlvorrichtung 6 einer schaltbaren Getriebeanordnung 21 zusammenwirkt, so dass durch ein Einkuppeln bzw. Bremsen oder Auskuppeln bzw. Lösen der Bremse ein Gangwechsel in der schaltbaren Getriebeanordnung 21 bewirkt ist.
Das Zentralausrückergehäuse 9 besitzt an seiner radial äußeren Mantelfläche 15 eine Nut 16, in die mehrere schalenartige Verzahnungselemente 17 mit einer Außenverzahnung 18 eingelegt und axial gesichert sowie drehmomentübertragend mit der Nut 16 verbunden sind. Die Außenverzahnung 18 greift in eine korrespondierende drehfest gegenüber dem Antriebsstranggehäuse 8 ausgebildete Verzahnung ein. Die Außenverzahnung 18 und die korrespondierende Verzahnung des Antriebsstranggehäuses 8 bilden eine Steckverzahnung aus, so dass das Zentralausrückergehäuse 9 aus axialer Richtung in das Antriebsstranggehäuse 8 eingesetzt werden kann. Zur axialen Sicherung liegen an beiden axialen Stirnseiten der Außenverzahnung 18 je ein axial gegenüber dem Antriebsstranggehäuse 8 axial fixierter Sicherungsring 19 an.
Wie in der Figur 2 dargestellt, weist das Zentralausrückergehäuse 9 im Querschnitt eine doppel-T-förmige Kontur auf, wobei das Zentralausrückergehäuse 9 eine zylinderringartige Raumform aufweist.
Aus der Figur 3 wird ersichtlich, dass eine Mehrzahl von zylinderringsegmentartigen Verzahnungselementen 17 über den Umfang des Zentralausrückergehäuses 9 verteilt angeordnet ist. In der gezeigten Ausführungsform sind vier Verzahnungselemente 17 vorhanden, wobei die Verzahnungselemente 17 im Wesentlichen identisch ausgeformt sind. Alle Verzahnungselemente 17 sind aus einem von dem Zentralausrückergehäuse 9 verschiedenen Material ausgeformt.
In dem Ausführungsbeispiel der Figuren 1-3 ist das Verzahungselement 17 aus einem Stahl und das Zentralausrückergehäuse 9 aus Aluminium oder einem Kunststoff geformt ist. Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Patentansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Patentansprüche und die vorstehende Beschreibung 'erste' und 'zweite' Merkmal definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Merkmale, ohne eine Rangfolge festzulegen.
Bezuqszeichenliste
1 Hydraulikanordnung
2 Achsantriebsstrang 3 Kraftfahrzeug
4 Kupplungsvorrichtung
5 Kupplungsvorrichtung
6 Gangwahlvorrichtung
7 Zentralausrücker 8 Antriebsstranggehäuse
9 Zentralausrückergehäuse
10 Zentralausrückerkolben
11 Druckraum
12 Hydraulikfluid 13 Zentralausrückerkolben
14 Druckraum
15 Mantelfläche
16 Nut
17 Verzahnungselement 18 Außenverzahnung
19 Sicherungsring
20 elektrische Maschine
21 Getriebeanordnung

Claims

Ansprüche
1. Hydraulikanordnung (1 ) für einen elektrisch betreibbaren, mehrgängigen Achsantriebsstrang (2) eines Kraftfahrzeugs (3), umfassend
• eine erste Kupplungsvorrichtung (4) und
• eine zweite Kupplungsvorrichtung (5) zur Betätigung wenigstens einer Gangwahlvorrichtung (6) des elektrisch betreibbaren Achsantriebsstrangs (2), sowie
• einen Zentralausrücker (7),
• mit einem gegenüber einem drehfest mit einem Antriebsstranggehäuse (8) befestigten Zentralausrückergehäuse
(9) translatorisch versetzbaren ersten Zentralausrückerkolben (10), wobei zwischen dem Zentralausrückergehäuse (9) und dem ersten Zentralausrückerkolben (10) ein erster Druckraum (11) definiert ist, in den ein Hydraulikfluid (12) einführbar und so druckbeaufschlagbar ist, dass der erste Zentralausrückerkolben
(10) gegenüber dem Zentralausrückergehäuse (9) hydraulisch bewirkt versetzbar ist, und
• mit einem gegenüber dem drehfest mit dem Antriebsstranggehäuse (8) befestigten Zentralausrückergehäuse (9) translatorisch versetzbaren zweiten Zentralausrückerkolben (13), wobei zwischen dem Zentralausrückergehäuse (9) und dem zweiten Zentralausrückerkolben (13) ein zweiter Druckraum (14) definiert ist, in den das Hydraulikfluid (12) einführbar und so druckbeaufschlagbar ist, dass der zweite Zentralausrückerkolben (13) gegenüber dem Zentralausrückergehäuse (9) hydraulisch bewirkt versetzbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Zentralausrückergehäuse (9) an seiner radial äußeren Mantelfläche (15) eine Nut (16) aufweist, in die ein schalenartiges Verzahnungselement (17) mit einer Außenverzahnung (18) eingelegt und axial gesichert sowie drehmomentübertragend verbunden ist, wobei die Außenverzahnung (18) in eine korrespondierende drehfest gegenüber dem Antriebsstranggehäuse (8) ausgebildete Verzahnung eingreift.
2. Hydraulikanordnung (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der erste Zentralausrückerkolben (10) und der zweite Zentralausrückerkolben (13) in axialer Richtung versetzbar sind.
3. Hydraulikanordnung (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Zentralausrückerkolben (10) und der zweite Zentralausrückerkolben (13) in voneinander entgegengesetzte Richtungen versetzbar sind.
4. Hydraulikanordnung (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zentralausrückergehäuse (9) im Querschnitt eine doppel-T-förmige Kontur aufweist.
5. Hydraulikanordnung (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zentralausrückergehäuse (9) eine zylinderringartige Raumform aufweist.
6. Hydraulikanordnung (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von zylinderringsegmentartigen Verzahnungselementen (17) über den Umfang des Zentralausrückergehäuses (9) verteilt angeordnet ist.
7. Hydraulikanordnung (1 ) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei, bevorzugt wenigstens drei, ganz besonders bevorzugt wenigstens vier Verzahnungselemente (17) vorhanden sind, wobei die Verzahnungselemente (17) im Wesentlichen identisch ausgeformt sind.
8. Hydraulikanordnung (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verzahnungselement (17), eines der Verzahungselemente (17) oder alle Verzahnungselemente (17) aus einem von dem Zentralausrückergehäuse (9) verschiedenen Material ausgeformt ist/sind.
9. Hydraulikanordnung (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verzahungselement (17) aus einem metallischen Material, insbesondere Stahl, und das Zentralausrückergehäuse (9) aus Aluminium oder einem Kunststoff, insbesondere einem faserverstärkten Kunststoff geformt ist.
10. Hydraulikanordnung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an wenigstens einer axialen Stirnseite der Außenverzahnung (18) ein axial gegenüber dem Antriebsstranggehäuse (8) axial fixierter Sicherungsring (19) anliegt.
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