WO2025214549A1 - Drehmomentübertragungsvorrichtung und antriebsstrangvorrichtung - Google Patents

Drehmomentübertragungsvorrichtung und antriebsstrangvorrichtung

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WO2025214549A1
WO2025214549A1 PCT/DE2025/100327 DE2025100327W WO2025214549A1 WO 2025214549 A1 WO2025214549 A1 WO 2025214549A1 DE 2025100327 W DE2025100327 W DE 2025100327W WO 2025214549 A1 WO2025214549 A1 WO 2025214549A1
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torque
input
output
switching
transmission device
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Alexander Reimchen
Seunghun Cha
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Schaeffler Technologies AG and Co KG
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Schaeffler Technologies AG and Co KG
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    • F16D41/086—Freewheels or freewheel clutches with intermediate wedging coupling members between an inner and an outer surface with provision for altering the freewheeling action the intermediate members being of circular cross-section and wedging by rolling
    • 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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    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62—Hybrid vehicles

Definitions

  • the invention relates to a torque transmission device according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a drive train device with such a torque transmission device.
  • US 2020232515 A1 describes a torque transmission device for a hybrid transmission having a first torque input, a second torque input, and a torque output with an output shaft.
  • a switchable dog clutch is operatively arranged between the second torque input and the torque output.
  • the first torque input is permanently connected to the torque output.
  • the object of the present invention is to make the torque transmission device more robust and cost-effective.
  • the energy loss during operation of the torque transmission device is to be reduced.
  • At least one of these objects is achieved by a torque transmission device having the features of claim 1.
  • the torque transmission device can be designed more reliably and in a more space-saving manner.
  • the drivetrain device can be operated more efficiently.
  • the vehicle can be a motor vehicle, a goods vehicle or a two-wheeled vehicle.
  • the hybrid powertrain may comprise a P2 hybrid arrangement.
  • a drive element in particular an electric motor, may provide a torque at the first torque input.
  • the torque provided at the first torque input may be a drive torque for propelling the vehicle.
  • Another drive element in particular an internal combustion engine, may provide a torque at the second torque input.
  • the torque provided at the second torque input may be a (further) drive torque for propelling the vehicle.
  • the torque output may output the torque toward at least one vehicle wheel of the vehicle.
  • the torque transmission device can function as a KO clutch.
  • the torque output can be connected to a downstream transmission.
  • the torque transmission device can be arranged in an interior space defined by a housing.
  • the electric motor can be arranged within the housing.
  • the second torque input can be rotatable about the rotation axis.
  • the torque output can be rotatable about the rotation axis.
  • the first torque input can be connected to the torque output in a torque-transmitting manner, independently of the coupling device.
  • the first torque input and the torque output can be continuously connected to one another during operation of the torque transmission device, in particular by positive, material, and/or frictional engagement.
  • the torque received via the first and second torque inputs can be diverted at the torque output, particularly toward the transmission.
  • the torque received via the first torque input can be diverted at the torque output, regardless of the switching state.
  • the switchable freewheel can be switched electrically, electromagnetically, pneumatically and/or hydraulically.
  • the switchable freewheel has a freewheel and a switching device which connects the second torque input to the torque output, in particular the output component, in a torque-transmitting manner by bridging the freewheel depending on a switching position of the switching device.
  • the freewheel can couple the second torque input to the torque output in a torque-transmitting manner in a first relative direction of rotation between the second torque input and the torque output, and can decouple the second torque input from the torque output with respect to torque transmission in an opposite second relative direction of rotation between the second torque input and the torque output, thus enabling relative rotation between the second torque input and the torque output.
  • the freewheel can implement the torque-transmitting connection, which is constructed depending on the relative direction of rotation, via a plurality of clamping components, in particular clamping bodies, whereby the freewheel is a clamping body freewheel, or rollers, whereby the freewheel is a roller freewheel.
  • the second torque input can be connected to the torque output in a torque-transmitting manner, independently of the first and second relative directions of rotation, in particular acting in parallel with the freewheel.
  • the switching position of the switching device can determine the switching state of the clutch device.
  • the switching state can depend on the switching position.
  • the switching device is arranged opposite the freewheel with respect to the first input component, in particular axially.
  • the first input component can be arranged axially between the switching device and the freewheel.
  • the switching device comprises an actuator that can change the switching position.
  • the actuator can be actuated electrically, electromagnetically, hydraulically, and/or pneumatically.
  • the actuator can have a displaceable actuator element that is displaceable, in particular axially movable, depending on the switching position.
  • the actuator can have a magnetic coil.
  • the actuator element can be displaceable depending on the electrical operation of the magnetic coil to change the switching position.
  • the switching device comprises an actuating element that can be displaced to change an actuating position depending on the switching position, and a switching element coupled thereto that establishes the torque-transmitting connection between the second torque input and the output component depending on the actuating position.
  • the actuating element can be axially displaceable.
  • the switching element can be axially displaceable depending on the actuating element.
  • the switching element can be in direct contact with the actuating element depending on the actuating position.
  • the actuating element and/or the switching element can be resettable by at least one return spring.
  • the return spring can move the actuating element into an actuating position in which the torque-transmitting connection between the second torque input and the torque output via the switching element is eliminated.
  • the actuating element may be rotatable relative to the actuator element.
  • An actuating bearing may be operatively arranged between the actuator element and the actuating element.
  • the actuating element extends axially through the first input component.
  • the first input component can have a through-opening through which the actuating element extends axially.
  • the switching element has a conical friction region for frictionally establishing the torque-transmitting connection between the second torque input and the torque output, depending on the actuating position.
  • the frictionally engaged torque-transmitting connection between the second torque input and the torque output can be interrupted via the switching element.
  • the frictionally engaged torque-transmitting connection between the second torque input and the torque output can be frictionally established via the switching element.
  • the conical friction region is formed by a conical first friction surface on the switching element and a conical second friction surface on the torque output, which is frictionally connected thereto depending on the actuating position.
  • the first friction surface can be arranged radially inward on the switching element and the second friction surface radially outward on the torque output, or vice versa.
  • the second friction surface can be arranged axially offset from the freewheel.
  • the second friction surface can be arranged radially at least partially overlapping the freewheel, in particular the clamping components.
  • a preferred embodiment of the invention is advantageous in which the second friction surface is formed on the output component.
  • the second friction surface can be arranged radially outward, in particular on an outer circumference, of the output component.
  • a drive train device with the features of claim 10 is proposed to achieve at least one of the aforementioned objects.
  • the drive train device can be a hybrid module.
  • the electric motor can be arranged together with the first torque input within an interior space spanned by the housing.
  • the coupling device can be arranged at least partially, preferably completely, axially overlapping the rotor and/or radially inside the rotor.
  • Figure 1 A cross-section of a drive train device in a specific embodiment of the invention.
  • Figure 2 A cross-section of the torque transmission device from Figure 1.
  • FIG. 1 shows a cross-section of a drivetrain device in a specific embodiment of the invention.
  • the drivetrain device 10 is arranged in a hybrid drivetrain of a vehicle and comprises an electric motor 12 for providing at least one drive torque for propelling the vehicle.
  • the electric motor 12 comprises a stator 16 fixed to a housing 14 and a rotor 20 rotatable relative to the stator about a rotational axis 18.
  • a further electric motor 22 with a further stator 24 fixed to the housing 14 and a further rotor 26 rotatable relative to the stator about the rotational axis 18 is arranged in the same interior space 28 defined by the housing 14 as the electric motor 12.
  • the stator 16 and the additional stator 24 are firmly connected to the housing 14 by screw elements 30.
  • the housing 14 is preferably multi-part, here two-part, with a first housing part 32, to which the stator 16 is attached, and a second housing part 34, to which the additional stator 24 is attached.
  • An output element 36 connected to a crankshaft of an internal combustion engine is toothed to a drive hub 40 via a flexplate 38.
  • the drive hub 40 is supported on the second housing part 34 by a bearing element 42.
  • the drive hub 40 is fixedly connected to a rotor carrier 44 of the further rotor 26.
  • a rotary encoder 46 of a position sensor 48 is arranged on the rotor carrier 44.
  • the position sensor 48 is attached to the second housing part 34.
  • the further rotor 26 is connected to the output element 36 of the internal combustion engine in a torque-transmitting manner via the rotor carrier 44 and the drive hub 40 as well as the flexplate 38.
  • the rotor 20 is mounted on a rotor carrier 50.
  • a torque transmission device 52 is arranged within the interior space 28.
  • the torque transmission device 52 comprises a first torque input 54, rotatable about the rotational axis 18, having a first input component 56 formed by the rotor carrier 50.
  • the torque transmission device 52 further comprises a second torque input 58, rotatable about the rotational axis 18, to which a torque transmitted via the drive hub 40 and/or the rotor carrier 44 of the further rotor 26 is applied.
  • the second torque input 58 comprises a second input component 60, which is connected in a torque-transmitting manner to an output hub 62 of a torsional vibration damper 64.
  • the torsional vibration damper 64 comprises two damper stages 66 arranged in series, each of which has coil springs 68, preferably compression springs or arc springs.
  • the torque transmission device 52 comprises a torque output 70 with an output component 72 that can be connected to an output shaft in a torque-transmitting manner.
  • the rotor carrier 50 of the rotor 20 is connected to the output component 72 in a torque-transmitting manner by a toothing 74.
  • the output component 72 is mounted on the housing 14 via a further bearing element 76.
  • the torque transmission device 52 has a switchable clutch device 78, which is operatively arranged between the second torque input 58 and the torque output 70 and which connects the second torque input 58 to the torque output 70 in a torque-transmitting manner depending on a switching state of the clutch device 78.
  • the torque transmission device 52 is described in more detail below with reference to Figure 2.
  • FIG 2 shows a cross-section of the torque transmission device from Figure 1.
  • the torque transmission device 52 comprises the first torque input 54 with the first input component 56, the second torque input 58 with the second input component 60, the torque output 70 with the output component 72 and the clutch device 78.
  • the clutch device 78 comprises a switchable freewheel 80, having a freewheel 82, which connects the second torque input 58 with the torque output 70 in a first relative direction of rotation between the second torque input 58 and the Torque output 70 is coupled in a torque-transmitting manner and, in the case of an opposite second relative direction of rotation between the torque input and the torque output 70, the second torque input 58 is decoupled from the torque output 70 with respect to a torque transmission and thus enables a relative rotation between the second torque input 58 and the torque output 70.
  • the freewheel 82 comprises a plurality of clamping components 84, which are frictionally connected to an outer sleeve 86 for co-rotation in the first relative direction of rotation and are decoupled from the outer sleeve 86 for relative rotation in the second relative direction of rotation.
  • the outer sleeve 86 is fixedly connected to the second input component 60.
  • the switchable freewheel 80 comprises a switching device 88 for bridging the freewheel 82 by torque-transmittingly connecting the second torque input 58 to the output component 72 depending on a switching state of the clutch device 78.
  • the second torque input 58 can be torque-transmittingly connected to the torque output 70, independent of the relative direction of rotation and the freewheel 82.
  • the switching position of the switching device 88 determines the switching state of the clutch device 78.
  • the switching device 88 is arranged axially opposite the freewheel 82 with respect to the rotor carrier 50 of the rotor.
  • the switching device 88 comprises an electrically operable actuator 90, in particular with a magnetic coil 92, which can change the switching position.
  • the actuator 90 comprises an axially displaceable actuator element 94, which is coupled to an actuating element 98 via an actuating bearing 96 and which transmits an axial actuating movement to the actuating element 98 via the actuating bearing 96.
  • the actuating element 98 is thus axially displaceable depending on the actuator element 94 to change an actuating position, wherein the actuating element 98 extends axially through the first input component 56, here the rotor carrier 50.
  • the rotor carrier 50 has at least one through-opening 100 through which the actuating element 98 extends axially.
  • the switching position specifies the existing actuating position.
  • the actuating element 98 is connected to the first input component 56 for co-rotation.
  • the actuating bearing 96 decouples the actuating element 98 from the actuator element 94 with respect to rotational movement, but on the other hand enables an axial coupling between the actuator element 94 and the actuating element 98.
  • a switching element 104 which establishes the torque-transmitting connection between the second torque input 58 and the output component 72, is coupled to the actuating element 98.
  • the torque-transmitting connection between the second torque input 58 and the output component 72 depends on the actuating position.
  • the switching element 104 has a conical friction region 106 for establishing the torque-transmitting connection between the second torque input 58 and the output component 72, depending on the actuating position.
  • the conical friction region 106 is formed by a conical first friction surface 108 on the switching element 104 and a conical second friction surface 110 on the output component 72, which is frictionally connected thereto depending on the actuating position.
  • the first friction surface 108 is arranged radially inward on the switching element 104
  • the second friction surface 110 is arranged radially outward on the output component 72.
  • the switching element 104 can be reset toward the actuator 90 by a first return spring 112, in particular a wave spring, which is operatively arranged between the switching element 104 and the second input component 60.
  • the actuating element 98 can be reset toward the actuator 90 by a second return spring 114, in particular a wave spring, which is operatively arranged between the actuating element 98 and the first input component 56.
  • the first input component 56 has an axial section radially inward, on which the toothing 74 formed with the output component 72 is formed.
  • the first input component 56 is axially secured relative to the output component 72 by a retaining ring 116.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Drehmomentübertragungsvorrichtung (52) für einen Hybridantriebsstrang eines Fahrzeugs, aufweisend einen um eine Drehachse (18) drehbaren ersten Drehmomenteingang (54) mit wenigstens einem ersten Eingangsbauteil (56), einen zu dem ersten Drehmomenteingang (54) parallel wirksamen zweiten Drehmomenteingang (58), einen Drehmomentausgang (70) mit wenigstens einem Äusgangsbauteil (72) und eine den zweiten Drehmomenteingang (58) mit dem Drehmomentausgang (70) abhängig von einem Schaltzustand drehmomentübertragend verbindende schaltbare Kupplungsvorrichtung (78), wobei die Kupplungsvorrichtung (78) als schaltbarer Freilauf (80) ausgeführt ist. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Äntriebsstrangvorrichtung (10).

Description

Drehmomentübertragungsvorrichtung und Antriebsstrangvorrichtung
Beschreibungseinleitung
Die Erfindung betrifft eine Drehmomentübertragungsvorrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Antriebsstrangvorrichtung mit einer derartigen Drehmomentübertragungsvorrichtung.
In US 2020232 515 A1 ist eine Drehmomentübertragungsvorrichtung für ein Hybridgetriebe beschrieben mit einem ersten Drehmomenteingang, einem zweiten Drehmomenteingang und einem Drehmomentausgang mit einer Ausgangswelle. Eine schaltbare Klauenkupplung ist wirksam zwischen dem zweiten Drehmomenteingang und dem Drehmomentausgang angeordnet. Der erste Drehmomenteingang ist mit dem Drehmomentausgang durchgängig fest verbunden.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, die Drehmomentübertragungsvorrichtung robuster und kostengünstiger auszuführen. Die Verlustenergie bei einem Betrieb der Drehmomentübertragungsvorrichtung soll verringert werden.
Wenigstens eine dieser Aufgaben wird durch eine Drehmomentübertragungsvorrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst. Dadurch kann die Drehmomentübertragungsvorrichtung zuverlässiger und bauraumsparender ausgeführt werden. Die Antriebsstrangvorrichtung kann effizienter betrieben werden.
Das Fahrzeug kann ein Kraftfahrzeug, Lastfahrzeug oder Zweiradfahrzeug sein.
Der Hybridantriebsstrang kann eine P2-Hybrid Anordnung aufweisen. Ein Antriebselement, insbesondere ein Elektromotor, kann ein Drehmoment an dem ersten Drehmomenteingang bereitstellen. Das an dem ersten Drehmomenteingang bereitgestellte Drehmoment kann ein Antriebsdrehmoment zur Fortbewegung des Fahrzeugs sein. Ein weiteres Antriebselement, insbesondere ein Verbrennungsmotor, kann ein Drehmoment an dem zweiten Drehmomenteingang bereitstellen. Das an dem zweiten Drehmomenteingang bereitgestellte Drehmoment kann ein (weiteres) Antriebsdrehmoment zur Fortbewegung des Fahrzeugs sein. Der Drehmomentausgang kann das Drehmoment in Richtung wenigstens eines Fahrzeugrads des Fahrzeugs ausgeben. Die Drehmomentübertragungsvorrichtung kann als KO-Kupplung wirksam sein. Der Drehmomentausgang kann mit einem nachfolgenden Getriebe verbindbar sein.
Die Drehmomentübertragungsvorrichtung kann in einem durch ein Gehäuse aufgespannten Innenraum angeordnet sein. Der Elektromotor kann innerhalb von dem Gehäuse angeordnet sein.
Der zweite Drehmomenteingang kann um die Drehachse drehbar sein. Der Drehmomentausgang kann um die Drehachse drehbar sein.
Der erste Drehmomenteingang kann unabhängig von der Kupplungsvorrichtung mit dem Drehmomentausgang drehmomentübertragend verbunden sein. Der erste Drehmomenteingang und der Drehmomentausgang können im Betrieb der Drehmomentübertragungsvorrichtung durchgängig, insbesondere form-, Stoff- und/oder reibschlüssig, miteinander verbunden sein.
An dem Drehmomentausgang kann abhängig von dem Schaltzustand der Kupplungsvorrichtung das über den ersten und zweiten Drehmomenteingang eingehende Drehmoment, insbesondere in Richtung des Getriebes, ausleitbar sein. An dem Drehmomentausgang kann unabhängig von dem Schaltzustand das über den ersten Drehmomenteingang eingehende Drehmoment ausleitbar sein.
Der schaltbare Freilauf kann elektrisch, elektromagnetisch, pneumatisch und/oder hydraulisch schaltbar sein.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn der schaltbare Freilauf einen Freilauf und eine Schaltvorrichtung aufweist, die den zweiten Drehmomenteingang mit dem Drehmomentausgang, insbesondere dem Ausgangsbauteil, durch Überbrückung des Freilaufs abhängig von einer Schaltstellung der Schaltvorrichtung drehmomentübertragend verbindet. Der Freilauf kann den zweiten Drehmomenteingang mit dem Drehmomentausgang bei einer ersten Relativdrehrichtung zwischen dem zweiten Drehmomenteingang und dem Drehmomentausgang drehmomentübertragend koppeln und bei einer entgegengesetzten zweiten Relativdrehrichtung zwischen dem zweiten Drehmomenteingang und dem Drehmomentausgang den zweiten Drehmomenteingang von dem Drehmomentausgang in Bezug auf eine Drehmomentübertragung entkoppeln und damit eine relative Verdrehung zwischen dem zweiten Drehmomenteingang und dem Drehmomentausgang ermöglichen. Der Freilauf kann die abgängig von der Relativdrehrichtung aufgebaute drehmomentübertragende Verbindung über mehrere Klemmbauteile, insbesondere Klemmkörper, womit der Freilauf ein Klemmkörperfreilauf ist oder Rollen, womit der Freilauf ein Rollenfreilauf ist, umsetzen. Durch die Schaltvorrichtung kann der zweite Drehmomenteingang mit dem Drehmomentausgang unabhängig von der ersten und zweiten Relativdrehrichtung, insbesondere parallel wirksam zu dem Freilauf, drehmomentübertragend verbindbar sein.
Die Schaltstellung der Schaltvorrichtung kann den Schaltzustand der Kupplungsvorrichtung vorgeben. Der Schaltzustand kann von der Schaltstellung abhängig sein.
Bei einer speziellen Ausführung der Erfindung ist es von Vorteil, wenn die Schaltvorrichtung in Bezug auf das erste Eingangsbauteil, insbesondere axial, gegenüberliegend von dem Freilauf angeordnet ist. Das erste Eingangsbauteil kann axial zwischen der Schaltvorrichtung und dem Freilauf angeordnet sein.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist vorteilhaft, bei der die Schaltvorrichtung einen die Schaltstellung veränderbaren Aktor umfasst. Der Aktor kann elektrisch, elektromagnetisch, hydraulisch und/oder pneumatisch betätigbar sein. Der Aktor kann ein verschiebbares Aktorelement aufweisen, das abhängig von der Schaltstellung verschiebbar, insbesondere axial bewegbar, ist. Der Aktor kann eine Magnetspule aufweisen. Das Aktorelement kann abhängig von einem elektrischen Betrieb der Magnetspule zur Änderung der Schaltstellung verschiebbar sein.
Bei einer vorzugsweisen Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Schaltvorrichtung ein zur Veränderung einer Betätigungsstellung abhängig von der Schaltstellung verschiebbares Betätigungselement und ein damit gekoppeltes und abhängig von der Betätigungsstellung die drehmomentübertragende Verbindung zwischen dem zweiten Drehmomenteingang und dem Ausgangsbauteil herstellendes Schaltelement aufweist. Das Betätigungselement kann axial verschiebbar sein. Das Schaltelement kann abhängig von dem Betätigungselement axial verschiebbar sein. Das Schaltelement kann mit dem Betätigungselement abhängig von der Betätigungsstellung unmittelbar in Kontakt stehen.
Das Betätigungselement und/oder das Schaltelement kann durch wenigstens eine Rückstellfeder rückstellbar sein. Die Rückstellfeder kann das Betätigungselement in eine Betätigungsstellung bewegen, bei der die drehmomentübertragende Verbindung zwischen dem zweiten Drehmomenteingang und dem Drehmomentausgang über das Schaltelement unterbleibt.
Das Betätigungselement kann gegenüber dem Aktorelement drehbar sein. Ein Betätigungslager kann wirksam zwischen dem Aktorelement und dem Betätigungselement angeordnet sein. Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn das Betätigungselement durch das erste Eingangsbauteil axial durchgreift. Das erste Eingangsbauteil kann eine Durchgangsöffnung aufweisen, durch die das Betätigungselement axial durchgreift.
Bei einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Schaltelement einen konischen Reibbereich zur reibschlüssigen Herstellung der drehmomentübertragenden Verbindung zwischen dem zweiten Drehmomenteingang und dem Drehmomentausgang abhängig von der Betätigungsstellung aufweist. Bei einer ersten Betätigungsstellung kann die reibschlüssige drehmomentübertragende Verbindung zwischen dem zweiten Drehmomenteingang und dem Drehmomentausgang über das Schaltelement unterbrochen und bei einer davon abweichenden zweiten Betätigungsstellung kann die reibschlüssige drehmomentübertragende Verbindung zwischen dem zweiten Drehmomenteingang und dem Drehmomentausgang reibschlüssig über das Schaltelement aufgebaut sein.
Bei einer speziellen Ausführung der Erfindung ist es von Vorteil, wenn der konische Reibbereich durch eine konisch verlaufende erste Reibfläche an dem Schaltelement und eine damit abhängig von der Betätigungsstellung reibschlüssig verbundene konisch verlaufende zweite Reibfläche an dem Drehmomentausgang gebildet ist. Die erste Reibfläche kann radial innen an dem Schaltelement und die zweite Reibfläche radial aussen an dem Drehmomentausgang oder umgekehrt angeordnet sein. Die zweite Reibfläche kann axial versetzt zu dem Freilauf angeordnet sein. Die zweite Reibfläche kann radial zumindest teilweise überlappend zu dem Freilauf, insbesondere zu den Klemmbauteilen, angeordnet sein.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist vorteilhaft, bei der die zweite Reibfläche an dem Ausgangsbauteil ausgeführt ist. Die zweite Reibfläche kann radial aussen, insbesondere an einem Aussenumfang, an dem Ausgangsbauteil angeordnet sein.
Weiterhin wird im Rahmen der Erfindung zur Lösung wenigstens einer der zuvor angegebenen Aufgaben eine Antriebsstrangvorrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 10 vorgeschlagen. Die Antriebsstrangvorrichtung kann ein Hybridmodul sein.
Der Elektromotor kann gemeinsam mit dem ersten Drehmomenteingang innerhalb von einem durch das Gehäuse aufgespannten Innenraum angeordnet sein.
Die Kupplungsvorrichtung kann wenigstens teilweise, bevorzugt vollständig, axial überlappend zu dem Rotor und/oder radial innerhalb von dem Rotor angeordnet sein. Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Figurenbeschreibung und den Abbildungen.
Figurenbeschreibung
Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Abbildungen ausführlich beschrieben. Es zeigen im Einzelnen:
Figur 1: Einen Querschnitt einer Antriebsstrangvorrichtung in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung.
Figur 2: Einen Querschnitt der Drehmomentübertragungsvorrichtung aus Figur 1.
Figur 1 zeigt einen Querschnitt einer Antriebsstrangvorrichtung in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung. Die Antriebsstrangvorrichtung 10 ist in einem Hybridantriebsstrang eines Fahrzeugs angeordnet und umfasst einen Elektromotor 12 zur Bereitstellung zumindest eines Antriebsdrehmoments zur Fortbewegung des Fahrzeugs. Der Elektromotor 12 umfasst einen an einem Gehäuse 14 festgelegten Stator 16 und einen gegenüber diesem um eine Drehachse 18 drehbaren Rotor 20.
Ein weiterer Elektromotor 22 mit einem an dem Gehäuse 14 festgelegten weiteren Stator 24 und einem gegenüber diesem um die Drehachse 18 drehbaren weiteren Rotor 26 ist in dem gleichen durch das Gehäuse 14 aufgespannten Innenraum 28 wie der Elektromotor 12 angeordnet.
Der Stator 16 und der weitere Stator 24 sind mit dem Gehäuse 14 durch Schraubelemente 30 fest verbunden. Das Gehäuse 14 ist bevorzugt mehrteilig, hier zweiteilig, ausgeführt mit einem ersten Gehäuseteil 32, an dem der Stator 16 und einem zweiten Gehäuseteil 34, an dem der weitere Stator 24 festgelegt ist.
Ein mit einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors verbundenes Abtriebselement 36 ist über eine Flexplate 38 mit einer Antriebsnabe 40 verzahnt. Die Antriebsnabe 40 ist durch ein Lagerelement 42 an dem zweiten Gehäuseteil 34 gelagert aufgenommen. Die Antriebsnabe 40 ist mit einem Rotorträger 44 des weiteren Rotors 26 fest verbunden. An dem Rotorträger 44 ist ein Drehgeber 46 eines Positionssensors 48 angeordnet. Der Positionssensor 48 ist an dem zweiten Gehäuseteil 34 befestigt. Der weitere Rotor 26 ist über den Rotorträger 44 und die Antriebsnabe 40 sowie die Flexplate 38 mit dem Abtriebselement 36 des Verbrennungsmotors drehmomentübertragend verbunden.
Der Rotor 20 ist an einem Rotorträger 50 aufgenommen. Eine Drehmomentübertragungsvorrichtung 52 ist innerhalb des Innenraums 28 angeordnet. Die Drehmomentübertragungsvorrichtung 52 umfasst einen um die Drehachse 18 drehbaren ersten Drehmomenteingang 54 mit einem durch den Rotorträger 50 gebildeten ersten Eingangsbauteil 56. Weiterhin umfasst die Drehmomentübertragungsvorrichtung 52 einen um die Drehachse 18 drehbaren zweiten Drehmomenteingang 58, an dem ein über die Antriebsnabe 40 und/oder den Rotorträger 44 des weiteren Rotors 26 übertragenes Drehmoment anliegt. Der zweite Drehmomenteingang 58 umfasst ein zweites Eingangsbauteil 60, das mit einer Abtriebsnabe 62 eines Drehschwingungsdämpfers 64 drehmomentübertragend verbunden ist. Der Drehschwingungsdämpfer 64 umfasst zwei in Reihe angeordnete Dämpferstufen 66, die jeweils Schraubenfedern 68, bevorzugt Druckfedern oder Bogenfedern aufweisen.
Die Drehmomentübertragungsvorrichtung 52 umfasst einen Drehmomentausgang 70 mit einem Ausgangsbauteil 72, das mit einer Abtriebswelle drehmomentübertragend verbindbar ist. Der Rotorträger 50 des Rotors 20 ist mit dem Ausgangsbauteil 72 durch eine Verzahnung 74 drehmomentübertragend verbunden. Das Ausgangsbauteil 72 ist über ein weiteres Lagerelement 76 an dem Gehäuse 14 gelagert.
Die Drehmomentübertragungsvorrichtung 52 weist eine schaltbare Kupplungsvorrichtung 78 auf, die wirksam zwischen dem zweiten Drehmomenteingang 58 und dem Drehmomentausgang 70 angeordnet ist und die den zweiten Drehmomenteingang 58 mit dem Drehmomentausgang 70 abhängig von einem Schaltzustand der Kupplungsvorrichtung 78 drehmomentübertragend verbindet. Die Drehmomentübertragungsvorrichtung 52 ist nachfolgend in Bezug auf Figur 2 näher beschrieben.
Figur 2 zeigt einen Querschnitt der Drehmomentübertragungsvorrichtung aus Figur 1. Die Drehmomentübertragungsvorrichtung 52 umfasst den ersten Drehmomenteingang 54 mit dem ersten Eingangsbauteil 56, den zweiten Drehmomenteingang 58 mit dem zweiten Eingangsbauteil 60, den Drehmomentausgang 70 mit dem Ausgangsbauteil 72 und die Kupplungsvorrichtung 78.
Die Kupplungsvorrichtung 78 umfasst einen schaltbaren Freilauf 80, aufweisend einen Freilauf 82, der den zweiten Drehmomenteingang 58 mit dem Drehmomentausgang 70 bei einer ersten Relativdrehrichtung zwischen dem zweiten Drehmomenteingang 58 und dem Drehmomentausgang 70 drehmomentübertragend koppelt und bei einer entgegengesetzten zweiten Relativdrehrichtung zwischen dem Drehmomenteingang und dem Drehmomentausgang 70 den zweiten Drehmomenteingang 58 von dem Drehmomentausgang 70 in Bezug auf eine Drehmomentübertragung entkoppelt und damit eine relative Verdrehung zwischen dem zweiten Drehmomenteingang 58 und dem Drehmomentausgang 70 ermöglicht.
Der Freilauf 82 umfasst mehrere Klemmbauteile 84, die bei der ersten Relativdrehrichtung mit einer Aussenhülse 86 reibschlüssig mitdrehend verbunden sind und bei der zweiten Relativdrehrichtung von der Aussenhülse 86 zur Relativdrehung entkoppelt sind. Die Außenhülse 86 ist mit dem zweiten Eingangsbauteil 60 fest verbunden.
Der schaltbare Freilauf 80 umfasst eine Schaltvorrichtung 88 zur Überbrückung des Freilaufs 82 durch drehmomentübertragende Verbindung des zweiten Drehmomenteingangs 58 mit dem Ausgangsbauteil 72 abhängig von einem Schaltzustand der Kupplungsvorrichtung 78. Durch die Schaltvorrichtung 88 kann abhängig von einer Schaltstellung der Schaltvorrichtung 88 der zweite Drehmomenteingang 58 mit dem Drehmomentausgang 70 unabhängig von der Relativdrehrichtung und dem Freilauf 82 drehmomentübertragend verbunden werden. Die Schaltstellung der Schaltvorrichtung 88 gibt den Schaltzustand der Kupplungsvorrichtung 78 vor.
Die Schaltvorrichtung 88 ist in Bezug auf den Rotorträger 50 des Rotors axial gegenüberliegend von dem Freilauf 82 angeordnet. Die Schaltvorrichtung 88 umfasst einen die Schaltstellung veränderbaren elektrisch betreibbaren Aktor 90, insbesondere mit einer Magnetspule 92. Der Aktor 90 umfasst ein axial verschiebbares Aktorelement 94, das über ein Betätigungslager 96 mit einem Betätigungselement 98 gekoppelt ist und das eine axiale Betätigungsbewegung über das Betätigungslager 96 auf das Betätigungselement 98 überträgt. Das Betätigungselement 98 ist damit zur Veränderung einer Betätigungsstellung abhängig von dem Aktorelement 94 axial verschiebbar, wobei das Betätigungselement 98 durch das erste Eingangsbauteil 56, hier den Rotorträger 50, axial durchgreift. Dabei weist der Rotorträger 50 wenigstens eine Durchgangsöffnung 100 auf, durch die sich das Betätigungselement 98 axial erstreckt. Die Schaltstellung gibt die vorhandene Betätigungsstellung vor.
Das Betätigungselement 98 ist mit dem ersten Eingangsbauteil 56 mitdrehend verbunden. Das Betätigungslager 96 entkoppelt das Betätigungselement 98 von dem Aktorelement 94 in Bezug auf eine Drehbewegung, ermöglicht andererseits aber eine axiale Kopplung zwischen dem Aktorelement 94 und dem Betätigungselement 98. Ein die drehmomentübertragende Verbindung zwischen dem zweiten Drehmomenteingang 58 und dem Ausgangsbauteil 72 herstellendes Schaltelement 104 ist mit dem Betätigungselement 98 gekoppelt. Die drehmomentübertragende Verbindung zwischen dem zweiten Drehmomenteingang 58 und dem Ausgangsbauteil 72 ist abhängig von der Betätigungsstellung.
Das Schaltelement 104 weist einen konischen Reibbereich 106 zur Herstellung der drehmomentübertragenden Verbindung zwischen dem zweiten Drehmomenteingang 58 und dem Ausgangsbauteil 72 abhängig von der Betätigungsstellung auf. Der konische Reibbereich 106 ist durch eine konisch verlaufende erste Reibfläche 108 an dem Schaltelement 104 und eine damit abhängig von der Betätigungsstellung reibschlüssig verbundene konisch verlaufende zweite Reibfläche 110 an dem Ausgangsbauteil 72 gebildet. Die erste Reibfläche 108 ist radial innen an dem Schaltelement 104 und die zweite Reibfläche 110 radial aussen an dem Ausgangsbauteil 72 angeordnet.
Das Schaltelement 104 ist durch eine erste Rückstellfeder 112, insbesondere eine Wellfeder, die wirksam zwischen dem Schaltelement 104 und dem zweiten Eingangsbauteil 60 angeordnet ist, in Richtung zu dem Aktor 90 rückstellbar. Das Betätigungselement 98 ist durch eine zweite Rückstellfeder 114, insbesondere eine Wellfeder, die wirksam zwischen dem Betätigungselement 98 und dem ersten Eingangsbauteil 56 angeordnet ist, in Richtung zu dem Aktor 90 rückstellbar.
Das erste Eingangsbauteil 56 weist radial innen einen Axialabschnitt auf, an dem die mit dem Ausgangsbauteil 72 gebildete Verzahnung 74 ausgeführt ist. Das erste Eingangsbauteil 56 ist durch einen Sicherungsring 116 gegenüber dem Ausgangsbauteil 72 axial gesichert.
Bezugszeichenliste
10 Antriebsstrangvorrichtung
12 Elektromotor
14 Gehäuse
16 Stator
18 Drehachse
20 Rotor
22 weiterer Elektromotor
24 weiterer Stator
26 weiterer Rotor
28 Innenraum
30 Schraubelement
32 erstes Gehäuseteil
34 zweites Gehäuseteil
36 Abtriebselement
38 Flexplate
40 Antriebsnabe
42 Lagerelement
44 Rotorträger
46 Drehgeber
48 Positionssensor
50 Rotorträger
52 Drehmomentübertragungsvorrichtung
54 erster Drehmomenteingang
56 erstes Eingangsbauteil
58 zweiter Drehmomenteingang
60 zweites Eingangsbauteil
62 Abtriebsnabe -I Q-
Drehschwingungsdämpfer Dämpferstufe Schraubenfeder
Drehmomentausgang
Ausgangsbauteil
Verzahnung weiteres Lagerelement Kupplungsvorrichtung schaltbarer Freilauf Freilauf
Klemmbauteil
Aussenhülse
Schaltvorrichtung
Aktor
Magnetspule
Aktorelement
Betätigungslager
Betätigungselement
Durchgangsöffnung
Schaltelement konischer Reibbereich erste Reibfläche zweite Reibfläche erste Rückstellfeder zweite Rückstellfeder
Sicherungsring

Claims

Patentansprüche
1. Drehmomentübertragungsvorrichtung (52) für einen Hybridantriebsstrang eines Fahrzeugs, aufweisend einen um eine Drehachse (18) drehbaren ersten Drehmomenteingang (54) mit wenigstens einem ersten Eingangsbauteil (56), einen zu dem ersten Drehmomenteingang (54) parallel wirksamen zweiten Drehmomenteingang (58), einen Drehmomentausgang (70) mit wenigstens einem Ausgangsbauteil (72) und eine den zweiten Drehmomenteingang (58) mit dem Drehmomentausgang (70) abhängig von einem Schaltzustand drehmomentübertragend verbindende schaltbare Kupplungsvorrichtung (78), dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsvorrichtung (78) als schaltbarer Freilauf (80) ausgeführt ist.
2. Drehmomentübertragungsvorrichtung (52) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der schaltbare Freilauf (80) einen Freilauf (82) und eine Schaltvorrichtung (88) aufweist, die den zweiten Drehmomenteingang (58) mit dem Drehmomentausgang (70) durch Überbrückung des Freilaufs (82) abhängig von einer Schaltstellung der Schaltvorrichtung (88) drehmomentübertragend verbindet.
3. Drehmomentübertragungsvorrichtung (52) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltvorrichtung (88) in Bezug auf das erste Eingangsbauteil (56) gegenüberliegend von dem Freilauf (82) angeordnet ist.
4. Drehmomentübertragungsvorrichtung (52) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltvorrichtung (88) einen die Schaltstellung veränderbaren Aktor (90) umfasst.
5. Drehmomentübertragungsvorrichtung (52) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltvorrichtung (88) ein zur Veränderung einer Betätigungsstellung abhängig von der Schaltstellung verschiebbares Betätigungselement (98) und ein damit gekoppeltes und abhängig von der Betätigungsstellung die drehmomentübertragende Verbindung zwischen dem zweiten Drehmomenteingang (58) und dem Drehmomentausgang (70) herstellendes Schaltelement (104) aufweist.
6. Drehmomentübertragungsvorrichtung (52) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (98) durch das erste Eingangsbauteil (56) axial durchgreift.
7. Drehmomentübertragungsvorrichtung (52) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (104) einen konischen Reibbereich (106) zur reibschlüssigen drehmomentübertragenden Verbindung zwischen dem zweiten Drehmomenteingang (58) und dem Drehmomentausgang (70) abhängig von der Betätigungsstellung aufweist.
8. Drehmomentübertragungsvorrichtung (52) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der konische Reibbereich (106) durch eine konisch verlaufende erste Reibfläche (108) an dem Schaltelement (104) und eine damit abhängig von der Betätigungsstellung reibschlüssig verbundene konisch verlaufende zweite Reibfläche (110) an dem Drehmomentausgang (70) gebildet ist.
9. Drehmomentübertragungsvorrichtung (52) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Reibfläche (110) an dem Ausgangsbauteil (72) ausgeführt ist.
10. Antriebsstrangvorrichtung (10) für einen Hybridantriebsstrang eines Fahrzeugs, aufweisend einen Elektromotor (12) mit einem Stator (16) und einem gegenüber diesem um eine Drehachse (18) drehbaren Rotor (20), eine Drehmomentübertragungsvorrichtung (52) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Rotor (20) mit dem ersten Drehmomenteingang (54) zur Bereitstellung eines Drehmoments an dem ersten Drehmomenteingang (54) verbunden ist.
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