DE102007050235A1 - Antriebssystem für ein Fahrzeug - Google Patents

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DE102007050235A1
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DE
Germany
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wet
drive system
running multi
clutch
plate clutch
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE102007050235A
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English (en)
Inventor
Alexander Bartha
Wolfgang Grosspietsch
Christoph Kleuker
Steffen Matschas
Alessio Paone
Jörg SUDAU
Andreas Orlamünder
Matthias Tögel
Udo Niehaus
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ZF Friedrichshafen AG
Original Assignee
ZF Friedrichshafen AG
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Publication date
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    • F16D23/04—Arrangements for synchronisation, also for power-operated clutches with an additional friction clutch
    • F16D23/06—Arrangements for synchronisation, also for power-operated clutches with an additional friction clutch and a blocking mechanism preventing the engagement of the main clutch prior to synchronisation
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    • F16D25/062—Fluid-actuated clutches in which the fluid actuates a piston incorporated in, i.e. rotating with the clutch the clutch having friction surfaces
    • F16D25/063—Fluid-actuated clutches in which the fluid actuates a piston incorporated in, i.e. rotating with the clutch the clutch having friction surfaces with clutch members exclusively moving axially
    • F16D25/0632—Fluid-actuated clutches in which the fluid actuates a piston incorporated in, i.e. rotating with the clutch the clutch having friction surfaces with clutch members exclusively moving axially with conical friction surfaces, e.g. cone clutches
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/10—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
    • H02K7/108—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with friction clutches
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  • Mechanical Operated Clutches (AREA)

Abstract

Ein Antriebssystem für ein Fahrzeug umfasst eine nasslaufende Lamellenkupplung (18) zur wahlweisen Herstellung einer Drehmomentübertragungsverbindung zwischen einem Antriebsorgan (14) und einem Abtriebsorgan (16), wobei die nasslaufende Lamellenkupplung (18) einen Eingangsbereich (20) mit einem antriebsseitigen Lamellenpaket (60) und einen Ausgangsbereich (22) mit einem abtriebsseitigen Lamellenpaket (52) aufweist, eine Rotoranordnung (38) einer Elektromaschine (36), welche mit dem Ausgangsbereich (22) der nasslaufenden Lamellenkupplung (18) gekoppelt ist, eine Unterbrechungskupplungsanordnung (26) mit einem mit dem Antriebsorgan (14) zu koppelnden Eingangsbereich (32) und einem mit dem Eingangsbereich (20) der nasslaufenden Lamellenkupplung (18) gekoppelten Ausgangsbereich (34).

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Antriebssystem für ein Fahrzeug, bei welchem durch eine nasslaufende Lamellenkupplung ein Drehmoment zwischen einem Antriebsaggregat, beispielsweise einer Brennkraftmaschine, und dem weiteren Bereich eines Antriebsstrangs, also beispielsweise einem Getriebe, übertragen wird. Der Ausgangsbereich der nasslaufenden Lamellenkupplung ist weiterhin mit einer Rotoranordnung einer Elektromaschine gekoppelt, welche unterstützend oder im Alleinantrieb ein Drehmoment bereitstellen kann.
  • In einem Zustand, in welchem die Brennkraftmaschine nicht betrieben wird und ein Antriebsdrehmoment von der Elektromaschine geliefert wird, ist im Allgemeinen die nasslaufende Lamellenkupplung in einem ausgerückten Zustand. Dabei entsteht ein Problem dadurch, dass durch das im Bereich der Lamellenpakete dieser Kupplung Fluid vorhanden ist, welches auf Grund seiner Viskosität und durch die auch durch den geringen Abstand zwischen den einzelnen Lamellen entstehenden Scherkräfte zu einem Schleppmoment führt, was den Gesamtwirkungsgrad eines derartigen Systems bindet.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Antriebssystem für ein Fahrzeug bereitzustellen, mit welchem bei Einsatz einer nasslaufenden Lamellenkupplung als Anfahrkupplung bzw. auch zum Durchführen von Schaltvorgängen die insbesondere durch Wechselwirkung mit dem Fluid in dieser nasslaufenden Lamellenkupplung generierten Effizienzverluste gemindert bzw. beseitigt werden können.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Antriebssystem für ein Fahrzeug, umfassend eine nasslaufende Lamellenkupplung zur wahlweisen Herstellung einer Drehmomentübertragungsverbindung zwischen einem Antriebsorgan und einem Antriebsorgan, wobei die nasslaufende Lamellen kupplung einen Eingangsbereich mit einem antriebsseitigen Lamellenpaket und einen Ausgangsbereich mit einem abtriebsseitigen Lamellenpaket aufweist, eine Rotoranordnung einer Elektromaschine, welche mit dem Ausgangsbereich der nasslaufenden Lamellenkupplung gekoppelt ist, eine Unterbrechungskupplungsanordnung mit einem mit dem Antriebsorgan zu koppelnden Eingangsbereich und einem mit dem Eingangsbereich der nasslaufenden Lamellenkupplung gekoppelten Ausgangsbereich.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Antriebssystem ist also durch die Unterbrechungskupplungsanordnung die Möglichkeit geschaffen, den Drehmomentenfluss zwischen dem Antriebsorgan, also beispielsweise einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine, und dem Eingangsbereich der nasslaufenden Lamellenkupplung zu unterbrechen.
  • In einem Zustand, in welchem ein Antriebsdrehmoment im Wesentlichen nur durch die Elektromaschine bereitgestellt wird und somit die nasslaufende Lamellenkupplung auch ausgerückt ist, können durch fluidische Wechselwirkung übertragene Schleppmomente somit nicht an dem dann beispielsweise nicht rotierenden Antriebsorgan abgestützt werden und somit auch nicht zu Effizienzverlusten beitragen. Soll ein Antriebsdrehmoment von dem Antriebsorgan über die nasslaufende Lamellenkupplung in den Antriebsstrang geleitet werden oder umgekehrt das Bremsmoment eines Antriebsaggregats, also beispielsweise einer Brennkraftmaschine, genutzt werden, so wird die Unterbrechungskupplungsanordnung eingerückt, so dass eine Kopplung zwischen dem Eingangsbereich der nasslaufenden Lamellenkupplung und dem Antriebsorgan besteht.
  • Bei einer besonders einfach und verschleißarm zu realisierenden Ausgestaltungsvariante wird vorgeschlagen, dass die Unterbrechungskupplungsanordnung eine Formschlusskupplung umfasst. Diese Formschlusskupplung kann grundsätzlich in Richtung Aufheben des Formschlusses vorgespannt sein.
  • Um eine Formschlussverbindung zwischen dem Eingangsbereich und dem Ausgangsbereich realisieren zu können, wird vorgeschlagen, dass diese jeweils in Drehkopplungseingriff bringbare Verzahnungen umfassen. Das Aufheben und Herstellen des Formschlusses kann dann beispielsweise durch ein axial verlagerbares Verzahnungselement des Ausgangsbereichs erfolgen.
  • Um dabei einen Normal-Offen-Typ der Formschlusskupplung realisieren zu können, wird vorgeschlagen, dass das Verzahnungselement in Richtung Aufheben des Drehkopplungseingriffs vorgespannt ist. Die Herstellung des Drehkopplungseingriffs, also des Formschlusszustandes der Formschlusskupplung kann beispielsweise durch ein das Verzahnungselement entgegen seiner Vorspannung beaufschlagendes Beaufschlagungsorgan erfolgen.
  • Da durch die Formschlusskupplung bei einem Vorgang zur Herstellung des Formschlusses im Allgemeinen zwei Baugruppen miteinander zu koppeln sind, die zumindest mit geringfügig unterschiedlicher Drehzahl rotieren, wird weiterhin vorgeschlagen, dass der Formschlusskupplung eine Synchronisierungsanordnung zugeordnet ist.
  • Diese Synchronisierungsanordnung kann beispielsweise an dem Eingangsbereich und dem Ausgangsbereich der Formschlusskupplung Synchronisierreibflächen umfassen, welche bei Verstellung der Formschlusskupplung in Richtung Herstellen des Formschlusses vor Herstellung des Formschlusses in Reibeingriff gelangen.
  • Auch die nasslaufende Lamellenkupplung kann zur Herstellung des Reibeingriffs zwischen den beiden Lamellenpaketen derselben ein diese Lamellenpakete in Reibeingriff pressendes Beaufschlagungsorgan umfassen.
  • Um die nasslaufende Lamellenkupplung grundsätzlich als Normal-Offen-Kupplung auszugestalten, wird weiterhin vorgeschlagen, dass das Beaufschlagungsorgan der nasslaufenden Lamellenkupplung in Richtung Ausrücken vorgespannt ist.
  • Die Betätigung der beiden Kupplungen, also der nasslaufenden Lamellenkupplung und der Formschlusskupplung, kann in baulich einfacher Weise dadurch realisiert werden, dass die Beaufschlagungsorgane durch Fluiddruck entgegen der jeweiligen Vorspannung beaufschlagbar sind. Dabei kann vorgesehen sein, dass die nasslaufende Lamellenkupplung und die Formschlusskupplung jeweils einen Druckfluidraum zur Aufnahme von das jeweilige Beaufschlagungsorgan beaufschlagendem Druckfluid aufweisen.
  • Um den Aufbau sehr einfach zu gestalten und auch die Betätigung mit möglichst geringem Ansteueraufwand zu realisieren, wird weiter vorgeschlagen, dass der Druckfluidraum der nasslaufenden Lamellenkupplung und der Druckfluidraum der Formschlusskupplung miteinander in Verbindung stehen und über eine gemeinsame Druckfluidspeiseleitung mit Druckfluid speisbar sind.
  • Wenn bei derartiger Ausgestaltung dafür gesorgt ist, dass einerseits die auf das Beaufschlagungsorgan der nasslaufenden Lamellenkupplung einwirkende Vorspannung und die auf dieses Beaufschlagungsorgan einwirkende Druckfluidkraft so aufeinander abgestimmt sind und andererseits die auf das Beaufschlagungsorgan der Formschlusskupplung einwirkende Vorspannung und die auf dieses Beaufschlagungsorgan einwirkende Druckfluidkraft so aufeinander abgestimmt, dass bei Erhöhung des Fluiddrucks zunächst die Formschlusskupplung in einen Zustand mit hergestelltem Formschluss zwischen deren Eingangsbereich und Ausgangsbereich gebracht wird und bei weiter ansteigendem Fluiddruck die nasslaufende Lamellenkupplung in einen zumindest teilweise eingerückten Zustand gebracht wird, dann wird es möglich, zunächst durch Druckerhöhung die Formschlusskupplung zu aktivieren, also die Ankopplung des Eingangsbereichs der nasslaufenden Lamellenkupplung an das Antriebsorgan herzustellen, und dann bei weiter erhöhtem Druck die nasslaufende Lamellenkupplung bei beibehaltenem Formschluss der Formschlusskupplung zu betätigen, d. h. zwischen einem Ausrückzustand und einem Einrückzustand zu verstellen.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Antriebssystem kann zur Unterdrückung von Drehschwingungen vorgesehen sein, dass der Eingangsbereich der Unterbrechungskupplungsanordnung mit einer Sekundärseite einer Torsionsschwingungsdämpferanordnung gekoppelt ist und dass eine Primärseite der Torsionsschwingungsdämpferanordnung an das Antriebsorgan anzukoppeln ist.
  • Eine sehr Platz sparende Anordnung kann weiterhin dadurch realisiert werden, dass die Rotoranordnung der Elektromaschine und eine Statoranordnung der Elektromaschine die nasslaufende Lamellenkupplung und die Unterbrechungskupplungsanordnung radial außen umgebend angeordnet sind.
  • Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden Figuren detailliert beschrieben. Es zeigt:
  • 1 eine prinzipartige Längsschnittansicht eines erfindungsgemäß aufgebauten Antriebssystems;
  • 2 das in 1 dargestellte Antriebssystem in einem Zustand, in welchem ein Antriebsdrehmoment von einer Elektromaschine geliefert wird;
  • 3 das in 1 dargestellte Antriebssystem in einem Zustand, in welchem ein Antriebsdrehmoment von einer Brennkraftmaschine geliefert wird;
  • 4 das in 1 dargestellte Antriebssystem in einem Zustand, in welchem ein Bremsmoment einer Brennkraftmaschine genutzt wird;
  • 5 eine Teil-Längsschnittansicht einer Ausgestaltungsvariante des in 1 dargestellten Antriebssystems;
  • 6 eine Teil-Querschnittansicht, geschnitten längs einer Linie VI-VI in 5.
  • In 1 ist ein erfindungsgemäß aufgebautes Antriebssystem, das auch als Hybridmodul in einem Antriebsstrang eines Fahrzeugs eingesetzt werden kann, allgemein mit 10 bezeichnet. Dieses Antriebssystem 10 kann auch dazu eingesetzt werden, ein Drehmoment zwischen einem beispielsweise als Brennkraftmaschine 12 ausgebildeten Antriebsaggregat bzw. einer Antriebswelle 14 derselben und einer als Antriebsorgan 16 wirksamen Welle, beispielsweise einer Getriebeeingangswelle, zu übertragen.
  • Das Antriebssystem 10 umfasst als zentrale Baugruppe eine nachfolgend noch detaillierter beschriebene nasslaufende Lamellenkupplung 18 mit einem Eingangsbereich 20 und einem Ausgangsbereich 22. Der Ausgangsbereich 22 ist mit dem Abtriebsorgan 16 drehfest gekoppelt und somit mit diesem um eine Drehachse A drehbar.
  • Im Drehmomentenfluss zwischen der Brennkraftmaschine 12 und der nasslaufenden Lamellenkupplung 18 liegen ferner eine Torsionsschwingungsdämpferanordnung 24 und eine Unterbrechungskupplung 26. Eine Primärseite 28 der Torsionsschwingungsdämpferanordnung 24 ist dabei mit der Antriebswelle 14 gekoppelt, während eine Sekundärseite 30 der Torsionsschwingungsdämpferanordnung 24, die beispielsweise als Zweimassenschwungrad oder Gasfeder-Zweimassenschwungrad aufgebaut sein kann, mit einem Eingangsbereich 32 der Unterbrechungskupplungsanordnung 26 gekoppelt ist. Ein Ausgangsbereich 34 der Unterbrechungskupplungsanordnung 26 ist mit dem Eingangsbereich 20 der nasslaufenden Lamellenkupplung 18 gekoppelt.
  • Wie im Folgenden noch detailliert erläutert, ist diese Unterbrechungskupplungsanordnung 26 vorzugsweise als Formschlusskupplung ausgebildet, kann also umgeschaltet werden zwischen einem Zustand, in welchem die Drehmomentübertragungsverbindung zwischen der Antriebswelle 14 und dem Eingangsbereich 20 der nasslaufenden Lamellenkupplung 18 grundsätzlich unterbrochen ist, also kein Drehmoment übertragen werden kann, und einem Zustand, in welchem eine drehfeste Kopplung hergestellt ist und somit ein Drehmomentenfluss zwischen der Antriebswelle 14 und dem Eingangsbereich 20 der nasslaufenden Lamellenkupplung 18 gewährleistet ist.
  • Das Antriebssystem 10 umfasst ferner eine allgemein mit 36 bezeichnete Elektromaschine, deren Rotoranordnung 38 mit dem Ausgangsbereich 22 der nasslaufenden Lamellenkupplung bzw. dem Abtriebsorgan 16 zur gemeinsamen Drehung um die Drehachse A gekoppelt ist.
  • Bei einem derart aufgebauten Antriebssystem 10 lassen sich folgende mit Bezug auf die 2 bis 4 nunmehr erläuterte Betriebszustände realisieren.
  • Die 2 zeigt einen Zustand, in welchem ein Antriebsdrehmoment ausschließlich durch die Elektromaschine 36 geliefert und, wie durch einen Pfeil M angedeutet, auf das Abtriebsorgan 16 übertragen wird. Die nasslaufende Lamellenkupplung 18 ist in diesem Zustand ausgerückt, so dass im Wesentlichen nur deren Ausgangsbereich 22 zusammen mit der Rotoranordnung 38 und dem Abtriebsorgan 16 rotieren wird. Auch die Unterbrechungskupplungsanordnung 26 ist im ausgerückten Zustand, d. h. der Drehmomentenfluss zwischen dem Eingangsbereich 20 der nasslaufenden Lamellenkupplung 18 und der Antriebswelle 14 der Brennkraftmaschine 12 ist unterbrochen.
  • In diesem Zustand kann zwar bedingt durch die fluidische Wechselwirkung in der nasslaufenden Lamellenkupplung 18 ein Schleppmoment generiert werden, welches den Eingangsbereich 20 der nasslaufenden Lamellenkupplung 18 und damit den Ausgangsbereich 34 der Unterbrechungskupplungsanordnung 26 zur Drehung antreibt. Dieses Schleppmoment wird jedoch nicht am Eingangsbereich 32 der Unterbrechungskupplungsanordnung 26 abgestützt, da der Ausgangsbereich 34 von diesem drehentkoppelt ist. In der nasslaufenden Lamellenkupplung 18 auftretende Schleppmomente füh ren also nicht dann zu Wirkungsgradverlusten, wenn ein Antriebsdrehmoment von der Elektromaschine 36 geliefert wird.
  • In dem in 3 gezeigten Zustand liefert die Brennkraftmaschine 12 ein Antriebsdrehmoment M. Die Elektromaschine 36 ist beispielsweise deaktiviert oder kann ggf. auch ein unterstützendes Moment liefern. Das Drehmoment wird über die Torsionsschwingungsdämpferanordnung 24 in den Eingangsbereich 32 der Unterbrechungskupplungsanordnung 26 geleitet. Da diese nunmehr eingerückt ist, also eine Drehkopplung zwischen dem Eingangsbereich 32 und dem Ausgangsbereich 34 derselben hergestellt ist, ist auch der Eingangsbereich 20 der nasslaufenden Lamellenkupplung 18 zur gemeinsamen Drehung mit der Antriebswelle 14 verbunden. Die nasslaufende Lamellenkupplung 18 kann nunmehr zwischen dem Einrückzustand und einem Ausrückzustand umgeschaltet werden, um somit als Anfahrkupplung bzw. auch zur Durchführung von Schaltvorgängen wirksam zu sein.
  • In 4 ist ein Zustand dargestellt, in welchem das Bremsmoment der Brennkraftmaschine 12 genutzt wird, also der Drehmomentenfluss vom Abtriebsorgan 16 auf die als Antriebsorgan wirksame Antriebswelle 14 geht. Auch in diesem Zustand ist die Unterbrechungskupplungsanordnung 26 eingerückt, was bedeutet, dass eine drehfeste Kopplung zwischen deren Eingangsbereich 32 und Ausgangsbereich 34 hergestellt ist. Auch die nasslaufende Lamellenkupplung 18 ist eingerückt.
  • Durch den vorangehend erläuterten grundsätzlichen Aufbau eines erfindungsgemäßen Antriebssystems wird es also möglich, sowohl mit Antrieb der Elektromaschine, als auch mit Antrieb einer Brennkraftmaschine zu arbeiten, wobei dann, wenn die Brennkraftmaschine nicht arbeitet, Energieverluste durch in der nasslaufenden Lamellenkupplung generierte Schleppmomente weitestgehend ausgeschlossen werden können.
  • Eine konstruktive Ausgestaltungsvariante eines derartigen Antriebssystems 10 wird nachfolgend mit Bezug auf die 5 und 6 detailliert erläutert.
  • Man erkennt im linken Teil der 5 die Antriebswelle 14 der Brennkraftmaschine 12, welche in an sich bekannter Weise mit der Primärseite 28 der hier zweistufig ausgestalteten Torsionsschwingungsdämpferanordnung 24 gekoppelt ist. Die Sekundärseite 30 ist im Wesentlichen bereitgestellt durch ein scheibenartiges Bauteil 40, das radial innen mit einem im Wesentlichen den Eingangsbereich 32 der Unterbrechungskupplungsanordnung 26 bereitstellenden ringartigen Bauteil 42 drehfest verbunden ist. Dieses Bauteil 42 ist an einem feststehenden scheibenartigen Stützelement 44 drehbar gelagert. Auf dem Bauteil 42 wiederum ist eine Gehäusebaugruppe 46 drehbar gelagert und bezüglich diesem auch fluiddicht abgeschlossen. Diese Gehäusebaugruppe 46 stellt sowohl für die hier als Formschlusskupplung 48 ausgebildete Unterbrechungskupplungsanordnung 26 als auch die nasslaufende Lamellenkupplung 18 ein Gehäuse bereit. Insbesondere bildet diese Gehäusebaugruppe 46 einen Lamellentrageabschnitt 50 für ein abtriebsseitiges Lamellenpaket 52 der nasslaufenden Lamellenkupplung 18. Dieses abtriebsseitige Lamellenpaket 52 bildet zusammen mit der Gehäusebaugruppe 46 und einem damit fest verbundenen Hohlwellenbauteil 54 im Wesentlichen den Ausgangsbereich 22 der nasslaufenden Lamellenkupplung 18. Man erkennt, dass radial außen an dieser Gehäusebaugruppe 46 die Rotoranordnung 38 der Elektromaschine 36 angeordnet bzw. festgelegt ist, so dass sie die nasslaufende Lamellenkupplung 18 und auch die Formschlusskupplung 48 radial außen umgibt. Eine Statoranordnung 56 der Elektromaschine 36 ist beispielsweise zusammen mit dem Stützelement 44 an einer feststehenden Baugruppe getragen.
  • Ein im Wesentlichen den Eingangsbereich 20 der nasslaufenden Lamellenkupplung bereitstellender Lamellenträger 58 trägt im Wesentlichen drehfest ein antriebsseitiges Lamellenpaket 60. Man erkennt, dass antriebsseitige Lamellen und abtriebsseitige Lamellen alternierend abwechseln und somit mit einander gegenüber liegenden Reibflächen in Reibeingriff gebracht werden können.
  • Der Lamellenträger 58 ist an einem beispielsweise mehrteilig ausgebildeten Einsatzteil 62 der Gehäusebaugruppe 46 drehbar gelagert. An seinem von dem Antriebslamellenpaket 60 entfernten Ende ist der Lamellenträger 58 fest verbunden mit einem Übertragungsring 64 einer allgemein mit 66 bezeichneten Synchronisierunganordnung des Ausgangsbereichs 34 der Unterbrechungskupplungsanordnung 26 bzw. Formschlusskupplung 48. Der Übertragungsring 64 ist auf dem Bauteil 42 des Eingangsbereichs 32 der Unterbrechungskupplungsanordnung 26 drehbar gelagert. Wie die Schnittdarstellung der 6 zeigt, schließt radial außen an den Übertragungsring 64 ein Synchronisierring 68 an. Der Synchronsierring 68 und der Übertragungsring 64 stehen mit jeweiligen Verzahnungen 70, 72 in Drehkopplungseingriff, sind axial jedoch bezüglich einander verlagerbar.
  • Den Synchronsierring 68 radial außen umgebend ist ein Verzahnungsring 74 vorgesehen. Dieser steht über eine Verzahnung 76 in Drehkopplungseingriff mit einer Verzahnung 78 des Synchronisierrings und ist somit mit diesem zwar drehfest gekoppelt, axial jedoch bezüglich diesem verschiebbar. Auf diese Art und Weise ist auch die drehfeste Verbindung zwischen dem Verzahnungsring 74 und dem Übertragungsring 64 und mithin dem Lamellenträger 58 hergestellt.
  • Der Verzahnungsring 74 und das ringartige Bauteil 42 weisen in ihren einander axial gegenüber liegenden Bereichen jeweils axial einander zugewandt orientierte Verzahnungen 80, 82 auf. Durch axiale Verschiebung des Verzahnungsrings 74 auf das ringartige Bauteil 42 zu können diese Verzahnungen 80, 82 in Drehkopplungseingriff gebracht werden. Grundsätzlich ist jedoch der Verzahnungsring 74 durch eine bzw. mehrere über den Umfang verteilte, als Vorspannelemente 84 wirksame Schraubendruckfedern in Richtung von dem ringartigen Bauteil 42 weg vorgespannt und somit seine Verzahnung 80 nicht in Drehkopplungseingriff mit der Verzahnung 82 am ringartigen Bauteil 42. Ferner erkennt man in 5 einen zwischen dem Synchronisierring 68 und dem Verzahnungsring 74 wirksamen Rastmechanismus 86. Dieser kann, verteilt über den Umfang, mehrere federvorbelastete Kugel elemente umfassen, die in entsprechende Einsenkungen am Innenumfang des Verzahnungsrings 74 eingreifen, so dass bei Überwindung eines vorbestimmten Rastmoments der Verzahnungsring 74 bezüglich des Synchronisierrings 78 verschiebbar ist, ansonsten jedoch durch diesen Rastmechanismus 86 mit diesem gekoppelt ist.
  • Man erkennt in 5 weiter, dass der Synchronisierring 68 und das ringartige Bauteil 42 einander gegenüber liegende kegelstumpfartige Reibflächen 88, 90 aufweisen. Diese liegen in dem in 5 dargestellten Grundzustand, in welchem die Formschlusskupplung 48 im Ausrückzustand ist, einander mit geringem axialen Abstand gegenüber.
  • An dem Einsatzelement 62 sind zwei kolbenartige Beaufschlagungsorgane 92, 94 axial bewegbar, jedoch fluiddicht abgeschlossen geführt. Somit ist zwischen dem der Formschlusskupplung 48 zugeordneten Beaufschlagungsorgan 92 und dem Einsatzelement 62 ein Druckfluidraum 96 gebildet. Zwischen dem Beaufschlagungsorgan 94 der nasslaufenden Lamellenkupplung 18 und dem Einsatzelement 62 ist ein Druckfluidraum 98 gebildet.
  • Die beiden Druckfluidräume 96, 98 stehen über eine Verbindungsöffnung 100 miteinander in Verbindung. Über eine gemeinsame Druckfluidspeiseleitung 102 kann von einer Druckfluidquelle, beispielsweise einer in einem Getriebe angeordneten Pumpe o. dgl., Druckfluid in den Druckfluidraum 96 und über die Verbindungsöffnung 100 auch in den Druckfluidraum 98 geleitet werden. Dies bedeutet, dass auf die beiden kolbenartigen Beaufschlagungsorgane 92, 94 grundsätzlich im Wesentlichen der gleiche Fluiddruck einwirken wird. Durch diesen Fluiddruck wird das Beaufschlagungsorgan 92 entgegen der Vorspannwirkung der Vorspannfedern 84 beaufschlagt und das kolbenartige Beaufschlagungsorgan 94 entgegen der Vorspannwirkung einer beispielsweise als Tellerfeder ausgebildeten Vorspannfeder 104 beaufschlagt. Dieses Vorspannelement 104 belastet das Beaufschlagungsorgan 94 in Richtung von den Lamellenpaketen 52, 60 weg, so dass die nasslaufende Lamellenkupplung 18 grundsätzlich von dem Normal-Offen-Typ ist und erst durch Erhöhung des Fluiddrucks im Druckfluidraum 98 in Richtung Einkuppeln verstellt werden kann. Auch die Formschlusskupplung 48 ist von dem Normal-Offen-Typ und kann durch Erhöhung des Fluiddrucks im Druckfluidraum 96 in Richtung Einkuppeln, also in Richtung Herstellen des Formschlusses zwischen den Verzahnungen 80, 82 verstellt werden.
  • Die Zufuhr von unter Druck stehendem Fluid kann beispielsweise durch das hohlwellenartige Bauteil 54 und auch zumindest einen Bereich des Abtriebsorgans 16 hindurch erfolgen, welches mit diesem hohlwellenartigen Bauteil 54 im Wesentlichen drehfest gekoppelt ist, beispielsweise durch Keilverzahnung o. dgl..
  • Die vorangehend mit Bezug auf die 2 bis 4 dargestellten Betriebszustände können dadurch eingestellt werden, dass der Fluiddruck in den Druckfluidräumen 96, 98 vaiiert wird. Ist dieser Druck bei einem vergleichsweise niedrigen Wert bzw. sind die beiden Druckfluidräume 96, 98 im Wesentlichen drucklos, so sind die beiden Beaufschlagungsorgane 92, 94 jeweils in die in der 5 erkennbare Stellung bewegt und beide Kupplungen, also sowohl die nasslaufende Lamellenkupplung 18, als auch die Formschlusskupplung 48, sind ausgerückt. Dies entspricht dem Zustand der 2, in welchem ein Antriebsdrehmoment durch die Elektromaschine 36 generiert werden kann.
  • Soll in den in 3 dargestellten Zustand übergegangen werden, so wird der Fluiddruck erhöht, was dazu führt, dass zunächst auf Grund der Abstimmung der Vorspannelemente 84, 104 und der jeweils zugeordneten, mit einem Fluiddruck beaufschlagten Oberflächen der kolbenartigen Beaufschlagungsorgane 92, 94 das Beaufschlagungsorgan 92 entgegen der Vorspannung der Vorspannfedern 84 verschoben wird und dabei den Verzahnungsring 74 axial verschiebt. Durch den Rastmechanismus 86 nimmt dieser den Synchronisierring 68 axial mit, bis die beiden Reibflächen 88, 90 in gegenseitige Anlage gelangen. Bei Herstellung dieses Reibeingriffs sind die Verzahnungen 80, 82 noch außer Eingriff. Der Reibeingriff hat zur Folge, dass eine möglicherweise vorhandene Drehzahldifferenz zwischen dem ringartigen Bauteil 42 und dem Eingangsbereich 20 der nasslaufenden Lamellenkupplung 18 beseitigt wird. Eine dann weiter andauernde Bewegung des Verzahnungsrings 74 in axialer Richtung bei axial sich nicht mehr verschiebendem Synchronsierring 68 ist durch das Auslösen des Rastmechanismus 86 möglich, so dass bei weiterer Fluiddruckerhöhung dann die beiden Verzahnungen 80, 82 in Drehkopplungseingriff gebracht werden können und die Fomrschlusskuplung 48 im Formschlusszustand, also eingerückt ist. Dabei kann es vorteilhaft sein, zumindest eine der Verzahnungen 80, 82 mit in Achsrichtung sich auf die andere Verzahnung zu verjüngenden Zähnen auszugestalten, so dass bei in Umfangsrichtung noch vorhandener Überlappung der Zähne der beiden Verzahnungen 80, 82 durch dann aneinander abgleitende Schrägflächen eine geringfügige Relativdrehung zwischen dem Eingangsbereich 32 und dem Ausgangsbereich 34 der Formschlusskupplung 48 erzwungen werden kann.
  • Bei dem zum Einrücken der Formschlusskupplung 48 erforderlichen Fluiddruck ist die nasslaufende Lamellenkupplung 18 noch im Ausrückzustand. D. h. dieser Druck reicht nicht aus, um das kolbenartige Beaufschlagungsorgan 94 entgegen der Vorspannwirkung des Vorspannelements 104 so zu verschieben, dass die Lamellenpakete 52, 60 in Reibwechselwirkung gebracht werden. Erst eine weitere Erhöhung des Fluiddrucks bewirkt dies mit der Folge, dass durch die Variation des Fluiddrucks in einem Bereich, der über demjenigen Wert liegt, der zum Einrücken der Formschlusskupplung 48 erforderlich ist, die nasslaufende Lamellenkupplung 18 zwischen einem Einrückzustand und einem Ausrückzustand verstellt werden kann, ohne dabei den Formschluss der Formschlusskupplung 48 aufzuheben. Es kann somit der in den 3 und 4 gezeigte Zustand erreicht werden, bei welchem dann entweder ein Drehmoment von der Antriebswelle 14 auf das beispielsweise als Getriebeeingangswelle ausgebildete Abtriebsorgan 16 geleitet wird, oder im Motorbremszustand, also Schubzustand, in anderer Richtung geleitet wird. In diesem Zustand kann grundsätzlich auch ein unterstützendes Drehmoment von der Elektromaschine 36 bereitgestellt werden.
  • Der Zustand, in welchem die Formschlusskupplung 48 eingerückt ist und auch die nasslaufende Lamellenkupplung 18 eingerückt werden kann, kann auch dazu genutzt werden, über die Elektromaschine 36 die Brennkraftmaschine 12 zu starten. Zu diesem Zweck muss der Druck in einen Bereich angehoben werden, in welchem auch die nasslaufende Lamellenkupplung 18 dann ein Drehmoment von der Rotoranordnung 38 und mithin ihrem Ausgangsbereich 22 auf ihren Eingangsbereich 20 und über die Formschlusskupplung 48 auf die Antriebswelle 14 übertragen kann. Zu diesem Zwecke ist es jedoch erforderlich, einen ausreichenden Fluiddruck bereitzustellen. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass eine beispielsweise in einem Getriebe angeordnete Pumpe durch die Elektromaschine 36 über das als Hohlwelle ausgebaute Bauteil 54 angetrieben wird, bei zunächst noch nicht vorhandenem Fluiddruck und mithin auch nicht eingerückter nasslaufender Lamellenkupplung 18. Ist ausreichend Fluiddruck vorhanden, kann dann der Einrückzustand der beiden Kupplungen 48, 18 erlangt werden und die Brennkraftmaschine gestartet werden. Alternativ ist es auch möglich, einer derartigen Pumpe einen eigenständigen elektromotorischen Antrieb zuzuordnen, der schwächer dimensioniert sein kann, als die Elektromaschine 36, was insbesondere in einer Startphase 24 in einer erheblichen Entlastung eines Bordspannungssystems beitragen kann.
  • Es sei abschließend noch darauf hingewiesen, dass die Anzahl der Lamellen der beiden Lamellenpakete, wie sie in 5 dargestellt sind, nur beispielhaft ist. Die beiden Lamellenpakete können selbstverständlich auch mehr oder weniger als die gezeigten Lamellen aufweisen. Insbesondere könnte auch vorgesehen sein, dass bei zumindest bei einem der Lamellenpakete nur eine Lamelle vorhanden ist.

Claims (17)

  1. Antriebssystem für ein Fahrzeug, umfassend: – eine nasslaufende Lamellenkupplung (18) zur wahlweisen Herstellung einer Drehmomentübertragungsverbindung zwischen einem Antriebsorgan (14) und einem Abtriebsorgan (16), wobei die nasslaufende Lamellenkupplung (18) einen Eingangsbereich (20) mit einem antriebsseitigen Lamellenpaket (60) und einen Ausgangsbereich (22) mit einem abtriebsseitigen Lamellenpaket (52) aufweist, – eine Rotoranordnung (38) einer Elektromaschine (36), welche mit dem Ausgangsbereich (22) der nasslaufenden Lamellenkupplung (18) gekoppelt ist, – eine Unterbrechungskupplungsanordnung (26) mit einem mit dem Antriebsorgan (14) zu koppelnden Eingangsbereich (32) und einem mit dem Eingangsbereich (20) der nasslaufenden Lamellenkupplung (18) gekoppelten Ausgangsbereich (34).
  2. Antriebssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterbrechungskupplungsanordnung (26) eine Formschlusskupplung (48) umfasst.
  3. Antriebssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Formschlusskupplung (48) in Richtung Aufheben des Formschlusses vorgespannt ist.
  4. Antriebssystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingangsbereich (32) der Formschlusskupplung (48) und der Ausgangsbereich (34) der Formschlusskupplung (48) in Drehkopplungseingriff bringbare Verzahnungen (82, 80) umfassen.
  5. Antriebssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgangsbereich (34) der Formschlusskopplung (48) ein zum Herstellen und Aufheben des Drehkopplungseingriffs axial verlagerbares Verzahnungselement (74) umfasst.
  6. Antriebssystem nach Anspruch 3 und Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verzahnungselement (74) in Richtung Aufheben des Drehkopplungseingriffs vorgespannt ist.
  7. Antriebssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass dem Verzahnungselement (74) ein dieses entgegen der Vorspannung in Richtung Herstellen des Drehkopplungseingriffs beaufschlagendes Beaufschlagungsorgan (92) zugeordnet ist.
  8. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Formschlusskupplung (48) eine Synchronisierungsanordnung (60) zugeordnet ist.
  9. Antriebssystem nach Anspruch 4 und Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Synchronisierungsanordnung (66) an dem Eingangsbereich (32) und dem Ausgangsbereich (34) der Formschlusskupplung (48) Synchronisierreibflächen (90, 88) umfasst, welche bei Verstellung der Formschlusskupplung (48) in Richtung Herstellen des Formschlusses vor Herstellung des Formschlusses in Reibeingriff gelangen.
  10. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die nasslaufende Lamellenkupplung (18) ein die Lamellenpakete (52, 60) in Reibeingriff pressendes Beaufschlagungsorgan (94) umfasst.
  11. Antriebssystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Beaufschlagungsorgan (94) der nasslaufenden Lamellenkupplung (18) in Richtung Ausrücken vorgespannt ist.
  12. Antriebssystem nach Anspruch 7 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Beaufschlagungsorgane (92, 94) durch Fluiddruck entgegen der jeweiligen Vorspannung beaufschlagbar sind.
  13. Antriebssystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die nasslaufende Lamellenkupplung (18) und die Formschlusskupplung (48) jeweils einen Druckfluidraum (98, 96) zur Aufnahme von das jeweilige Beaufschlagungsorgan (94, 92) beaufschlagendem Druckfluid aufweisen.
  14. Antriebssystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckfluidraum (98) der nasslaufenden Lamellenkupplung (18) und der Druckfluidraum (96) der Formschlusskupplung (48) miteinander in Verbindung stehen und über eine gemeinsame Druckfluidspeiseleitung (102) mit Druckfluid speisbar sind.
  15. Antriebssystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass einerseits die auf das Beaufschlagungsorgan (94) der nasslaufenden Lamellenkupplung (18) einwirkende Vorspannung und die auf dieses Beaufschlagungsorgan (94) einwirkende Druckfluidkraft so aufeinander abgestimmt sind und andererseits die auf das Beaufschlagungsorgan (92) der Formschlusskupplung (48) einwirkende Vorspannung und die auf dieses Beaufschlagungsorgan (92) einwirkende Druckfluidkraft so aufeinander abgestimmt, dass bei Erhöhung des Fluiddrucks zunächst die Formschlusskupplung (48) in einen Zustand mit hergestelltem Formschluss zwischen deren Eingangsbereich (32) und Ausgangsbereich (34) gebracht wird und bei weiter ansteigendem Fluiddruck die nasslaufende Lamellenkupplung (18) in einen zumindest teilweise eingerückten Zustand gebracht wird.
  16. Antriebssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingangsbereich (32) der Unterbrechungskupplungsanordnung (26) mit einer Sekundärseite (30) einer Torsionsschwingungsdämpferanordnung (24) gekoppelt ist und dass eine Primärseite (28) der Torsionsschwingungsdämpferanordnung (24) an das Antriebsorgan (14) anzukoppeln ist.
  17. Antriebssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotoranordnung (38) der Elektromaschine (36) und eine Statoranordnung (56) der Elektromaschine (36) die nasslaufende Lamellenkupplung (18) und die Unterbrechungskupplungsanordnung (26) radial außen umgebend angeordnet sind.
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