DE102017116889A1

DE102017116889A1 - Hybridmodul und Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102017116889A1
Application number: DE102017116889.3A
Authority: DE
Inventors: Philippe Wagner
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2017-07-26
Filing date: 2017-07-26
Publication date: 2019-01-31
Also published as: WO2019020142A1; DE112018003788A5

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Hybridmodul sowie einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug.
Das Hybridmodul umfasst eine Trennkupplung (30), ein Trennkupplungsbetätigungssystem (40), eine elektrische Maschine (50) zur Erzeugung eines Antriebsdrehmoments mit einem Rotor (51), eine Doppelkupplungsvorrichtung (60), mit der Drehmoment von der elektrischen Maschine (50) und/ oder von der Trennkupplung (30) auf einen Antriebsstrang übertragbar ist, mit einer ersten Teilkupplung (70) und einer zweiten Teilkupplung (80), ein erstes Betätigungssystem (72) zur Betätigung der ersten Teilkupplung (70) und ein zweites Betätigungssystem (82) zur Betätigung der zweiten Teilkupplung (80), wobei das Trennkupplungsbetätigungssystem (40) eine Kolben-Zylinder-Rotationseinheit (41) aufweist, die rotationsfest mit einer Eingangsseite (31) der Trennkupplung (30) verbunden ist, so dass sie mit der Eingangsseite (31) der Trennkupplung (30) rotiert, und dass das erste Betätigungssystem (72) eine erste Kolben-Zylinder-Einheit (71) und das zweite Betätigungssystem (82) eine zweite Kolben-Zylinder-Einheit (81) aufweist, wobei die erste Kolben-Zylinder-Einheit (71) und die zweite Kolben-Zylinder-Einheit (81) rotationsfest in Bezug zu einem Gehäuse (1) des Hybridmoduls angeordnet sind.
Mit dem hier vorgeschlagenen Hybridmodul wird somit eine Einrichtung zur Verfügung gestellt, die mit geringem Bauraum eine zuverlässige Versorgung der Trennkupplung mit benötigtem Fluid gewährleistet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Hybridmodul zum Ankoppeln an eine Verbrennungskraftmaschine, sowie einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug.
Ein Hybridmodul umfasst üblicherweise eine Anschlusseinrichtung zur mechanischen Ankopplung einer Verbrennungskraftmaschine, eine Trennkupplung, mit der Drehmoment von der Verbrennungskraftmaschine auf das Hybridmodul übertragbar ist und mit der das Hybridmodul von der Verbrennungskraftmaschine trennbar ist, eine elektrische Maschine zur Erzeugung eines Antriebsdrehmoments mit einem Rotor, sowie einer Doppelkupplungsvorrichtung, mit der Drehmoment von der elektrischen Maschine und/ oder von der Trennkupplung auf einen Antriebsstrang übertragbar ist. Die Doppelkupplungsvorrichtung umfasst eine erste Teilkupplung und eine zweite Teilkupplung. Jeder angeordneten Kupplung ist jeweils ein Betätigungssystem zugeordnet.
Die elektrische Maschine ermöglicht das elektrische Fahren, Leistungszuwachs zum Verbrennungsmotorbetrieb und Rekuperieren. Die Trennkupplung und deren Betätigungssystem sorgen für das Ankuppeln oder Abkuppeln des Verbrennungsmotors.
Wenn ein Hybridmodul mit einer Doppelkupplung derart in einen Antriebsstrang integriert wird, dass sich das Hybridmodul in Drehmomentübertragungsrichtung zwischen Verbrennungsmotor und Getriebe befindet, müssen im Fahrzeug der Verbrennungsmotor, das Hybridmodul, die Doppelkupplung mit ihren Betätigungssystemen und das Getriebe hinter- oder nebeneinander angeordnet werden.
Ein derart positioniertes Hybridmodul wird auch als P2- Hybridmodul bezeichnet.
Eine solche Anordnung führt jedoch sehr häufig zu erheblichen Bauraumproblemen.
Betätigungssysteme, die den einzelnen Kupplungen zugeordnet sind, umfassen dabei oftmals jeweils eine ringförmige Kolben-Zylinder-Einheit, die konzentrisch zur Drehachse des Hybridmoduls angeordnet sind und auch als „concentric slave cylinder“ (CSC) bezeichnet werden.
Insbesondere für die beiden Teilkupplungen sind die entsprechenden Kolben-Zylinder-Einheiten vorzugsweise in unmittelbarer Nähe zueinander anzuordnen. Den Kolben-Zylinder-Einheiten sind dabei Drehlagerungen zugeordnet, die eine Relativ-Rotationsbewegung zwischen den feststehenden bzw. gehäusefesten Kolben-Zylinder-Einheiten und rotierenden Bestandteilen der jeweiligen Kupplung ermöglichen. Die Kolben-Zylinder-Einheiten sowie die Drehlagerungen benötigen einen bestimmten radialen Bauraum sowie auch einen axialen Bauraum, insbesondere wegen der Größe der Kolben-Zylinder-Einheiten und der relativ groß dimensionierten Ausrücklager. Aufgrund der relativ groß dimensionierten Ausrücklager ist auch die Aufbringung eines erhöhten Schleppmoments nötig. Weiterhin ist die Zufuhr eines Fluids zum Betätigungssystem der Trennkupplung mit einem relativ hohen konstruktiven Aufwand verbunden. Bedingt durch einzelne Montageschritte bei der Montage der ersten Teilkupplung ist in einigen Ausführungsformen von Hybridmodulen der vom dazugehörigen Betätigungssystem umfasste Drucktopf nach außen geformt, sodass dieser einen weiteren radialen Bauraum beansprucht.
In alternativer Ausführung können auch die einer jeweiligen Kupplung zugeordneten Betätigungssysteme mit-rotierend angeordnet sein, sodass es hier keiner Drehlagerung zwischen Betätigungssystem und zugehöriger Kolben-Zylinder-Einheit bedarf. Allerdings ist in einer solchen konstruktiven Ausführungsform eine Drehdurchführung notwendig, die gewährleistet, dass einer jeweiligen Kolben-Zylinder-Einheit zuzuführendes Fluid aus einem rotierenden Teil, wie zum Beispiel einer Welle, dem Zylinder der Kolben-Zylinder-Einheit zugeführt werden kann. Bei Nutzung von Drehdurchführungen sind jedoch erhöhte Reibmomente zu überwinden, insbesondere aufgrund der relativ großen Durchmesser, die Drehdurchführungen benötigen. Demzufolge ist auch die Relativ-Geschwindigkeit an den Reibstellen sehr hoch, sodass ein vorhandener Systemdruck relativ gering sein muss. Dies wiederum bedingt eine relativ große Ausgestaltung der hydraulischen Flächen, um die benötigten Ausrückkräfte zu realisieren.
Bei den mitdrehenden Kolben-Zylinder-Einheiten sind gegebenenfalls Kompensationseinrichtungen zur Kompensierung der Zentrifugalkraft vorzusehen. Aufgrund der durch die großen hydraulischen Flächen bedingten großen Durchmesser sind die Zentrifugalkräfte umso größer, sodass entsprechend große Kompensationseinrichtungen anzuordnen sind, die wiederum einen entsprechenden Bauraum benötigen.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Hybridmodul zur Verfügung zu stellen, welches mit geringem axialem und radialem Bauraum in zuverlässiger Weise über eine lange Lebensdauer die Betätigung der einzelnen Kupplungen des Hybridmoduls gewährleistet.
Diese Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Hybridmodul nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen des Hybridmoduls sind in den Unteransprüchen 2-8 angegeben.
Ergänzend wird ein Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug zur Verfügung gestellt, welcher das erfindungsgemäße Hybridmodul umfasst. Eine vorteilhafte Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Antriebsstrangs ist in Unteranspruch 10 angegeben.
Die Merkmale der Ansprüche können in jeglicher technisch sinnvollen Art und Weise kombiniert werden, wobei hierzu auch die Erläuterungen aus der nachfolgenden Beschreibung sowie Merkmale aus den Figuren hinzugezogen werden können, die ergänzende Ausgestaltungen der Erfindung umfassen.
Die Erfindung betrifft ein Hybridmodul für ein Kraftfahrzeug zum Ankoppeln einer Verbrennungskraftmaschine. Dieses Hybridmodul umfasst eine Trennkupplung, mit der Drehmoment von der Verbrennungskraftmaschine auf das Hybridmodul übertragbar ist und mit der das Hybridmodul von der Verbrennungskraftmaschine trennbar ist, sowie ein Trennkupplungsbetätigungssystem zur Betätigung der Trennkupplung. Des weiteren umfasst das Hybridmodul eine elektrische Maschine zur Erzeugung eines Antriebsdrehmoments mit einem Rotor, eine Doppelkupplungsvorrichtung, mit der Drehmoment von der elektrischen Maschine und/ oder von der Trennkupplung auf einen Antriebsstrang übertragbar ist, die eine erste Teilkupplung und eine zweite Teilkupplung aufweist, und ein erstes Betätigungssystem zur Betätigung der ersten Teilkupplung und ein zweites Betätigungssystem zur Betätigung der zweiten Teilkupplung.
Es ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Trennkupplungsbetätigungssystem eine Kolben-Zylinder-Rotationseinheit aufweist, die rotationsfest mit einer Eingangsseite der Trennkupplung verbunden ist, so dass sie mit der Eingangsseite der Trennkupplung rotiert, und dass das erste Betätigungssystem eine erste Kolben-Zylinder-Einheit und das zweite Betätigungssystem eine zweite Kolben-Zylinder-Einheit aufweisen, wobei die erste Kolben-Zylinder-Einheit und die zweite Kolben-Zylinder-Einheit rotationsfest in Bezug zu einem Gehäuse des Hybridmoduls angeordnet sind.
In bevorzugter Ausgestaltung ist der Rotor der elektrischen Maschine rotationsfest mit einer Eingangsseite der Doppelkupplungsvorrichtung verbunden.
Der Begriff der Kolben-Zylinder-Einheit ist übertragend zu verstehen, nämlich als jegliche Einrichtung, die bei Zuführung eines Fluid-Stroms mechanische Arbeit verrichten kann. Insbesondere ist vorgesehen, dass eine ringförmige Kolben-Zylinder-Einheit verwendet wird, die konzentrisch zur Drehachse des Hybridmoduls angeordnet ist und auch als „concentric slave cylinder“ (CSC) bezeichnet wird.
Die Kolben-Zylinder-Rotationseinheit des Trennkupplungsbetätigungssystems ist dazu eingerichtet, die rotatorische Bewegung der Eingangsseite des Hybridmoduls auszuführen, sodass es zu einer Relativ-Rotationsbewegung zwischen der Kolben-Zylinder-Rotationseinheit und dem Gehäuse des Hybridmoduls kommt.
Dagegen sind die Betätigungssysteme für die erste Teilkupplung und die zweite Teilkupplung rotationsfest am bzw. in Bezug zum Gehäuse angeordnet, sodass es je Betätigungssystem einer rotatorischen Lagerung bedarf, die die Relativ-Rotationsbewegung zwischen dem, dem jeweiligen Betätigungssystem zugeordneten Kupplungsteil und der jeweiligen Kolben-Zylinder-Einheit ermöglicht.
Die Eingangsseite der Trennkupplung kann durch eine Zwischenwelle des Hybridmoduls ausgebildet sein, oder durch eine Anschlusseinrichtung zum Anschluss einer externen, insbesondere von einer Verbrennungskraftmaschine umfassten, Zwischenwelle ausgebildet sein. Eine solche vom Hybridmodul umfasste Zwischenwelle ist somit ein Bestandteil des Hybridmoduls, welcher zum rotationsfesten Anschluss eines Verbrennungsaggregats dient. Dabei kann zum Beispiel ein Lamellenträger der Trennkupplung und/ oder der Zylinder der Kolben-Zylinder-Rotationseinheit fest mit der Zwischenwelle verschweißt sein.
Weiterhin kann die Eingangsseite der Trennkupplung durch eine Eingangswelle, insbesondere eine Getriebeeingangswelle, ausgebildet sein, die der rotatorischen Verbindung des Hybridmoduls mit einem Getriebe dient.
In der alternativen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Anschlusseinrichtung ein Bestandteil der Trennkupplung, insbesondere ein Außenlamellenträger der Trennkupplung, ist. Dieser Außenlamellenträger ist dazu eingerichtet, mit einer von einer an das Hybridmodul anzukoppelnden Verbrennungskraftmaschine zur Verfügung gestellten Zwischenwelle rotationsfest verbunden zu werden, sodass bei Anschluss des Hybridmoduls an die Verbrennungskraftmaschine das Trennkupplungsbetätigungssystem bzw. dessen Kolben-Zylinder-Rotationseinheit fest mit der externen Zwischenwelle verbunden ist.
Weiterhin ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass die Zwischenwelle einen Fluid-Kanal ausbildet zum Transport von Fluid zum Trennkupplungsbetätigungssystem, wobei das Hybridmodul eine Drehdurchführung aufweist, die an dem Fluid-Kanal stromaufwärts angeordnet ist, um eine im Wesentlichen fluiddichte Verbindung des Fluid-Kanals zu einem vom Hybridmodul umfassten Leitungselement zum Transport des Fluids zu realisieren. Die Drehdurchführung dient demzufolge dazu, im Wesentlichen verlustfrei Fluid, welches zur Betätigung des Trennkupplungsbetätigungssystems benötigt wird, durch den Fluid-Kanal in der Zwischenwelle dem Trennkupplungsbetätigungssystem zuzuführen. Dabei muss die Drehdurchführung derart ausgestaltet sein, dass der Transport von Fluid zwischen dem im oder am Gehäuse fest angeordneten Leitungselement und der rotierenden Zwischenwelle erfolgen kann.
Diese Ausgestaltung ist sowohl bei einer vom Hybridmodul umfassten Zwischenwelle ausführbar, als auch bei einer externen Zwischenwelle, mit der das Hybridmodul zu koppeln ist. Die Drehdurchführung ist dabei in einer Strömungsrichtung von dem Leitungselement in Richtung auf das Trennkupplungsbetätigungssystem stromaufwärts des Fluid-Kanals angeordnet.
Das Hybridmodul sollte weiterhin ein Zwischengehäuse aufweisen, welches einen radialen Abstand zur Zwischenwelle aufweist und in Bezug zur Zwischenwelle mittels der Drehdurchführung abgedichtet ist, sodass zwischen Zwischenwelle und Zwischengehäuse ein Fluid-Raum zur Aufnahme von Fluid ausgebildet ist, wobei das Leitungselement strömungstechnisch an diesen Fluid-Raum angeschlossen ist. Dieser Fluid-Raum dient der Aufnahme von Fluid und derart zur Zuführung des Fluids in den Fluid-Kanal in der Zwischenwelle. Insbesondere ist dieser Raum hohlzylinderförmig ausgestaltet und umgibt somit im Wesentlichen vollständig einen axialen Abschnitt der Zwischenwelle, in dem auch der Fluid-Kanal mündet. Derart kann in einfacher Weise aus dem Leitungselement Fluid in diesen Fluid-Raum eingebracht werden und von dem Fluid-Raum dem Fluid-Kanal der Zwischenwelle und somit dem Trennkupplungsbetätigungssystem zugeführt werden.
Vorzugsweise ist dabei die Drehdurchführung und/ oder das Zwischengehäuse an dem Gehäuse des Hybridmoduls fixiert.
Weiterhin ist in bevorzugter Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hybridmoduls vorgesehen, dass der Kolben der Kolben-Zylinder-Rotationseinheit axial verschieblich auf der Zwischenwelle und gegenüber dieser dichtend gelagert ist. Das bedeutet, dass ein Abschnitt Oberfläche der Zwischenwelle einen Teil des Zylinders der Kolben-Zylinder-Rotationseinheit ist, an dem der Kolben gleitend gelagert ist.
Der Fluid-Kanal der Zwischenwelle kann dabei einen radialen Bestandteil zur Realisierung einer strömungstechnischen Verbindung mit dem Leitungselement umfassen, sowie mindestens einen Kanal-Abschnitt und vorzugsweise mehrere Kanal-Abschnitte aufweisen, der bzw. die winklig zur Rotationsachse der Zwischenwelle verlaufen und am Raum des Zylinders der Kolben-Zylinder-Rotationseinheit münden. Das bedeutet, dass der Fluid-Kanal vorzugsweise mehrere Abschnitte aufweist, die nicht parallel zur Rotationsachse der Zwischenwelle verlaufen und dort münden, wo ein Abschnitt der Oberfläche der Zwischenwelle einen Teil des Zylinders der Kolben-Zylinder-Rotationseinheit ausbilden, um somit in einfacher Weise der Kolben-Zylinder-Rotationseinheit Fluid zuzuführen.
Insofern die beim Betrieb der Kolben-Zylinder-Rotationseinheit auftretenden Fliehkräfte zu groß werden, kann das Hybridmodul an der Kolben-Zylinder-Rotationseinheit eine Einrichtung zur Fliehkraftkompensation aufweisen.
Sämtliche Ausgestaltungsformen der Zwischenwelle können in einer vom Hybridmodul selbst umfassten Zwischenwelle vorhanden sein, oder auch in eine Zwischenwelle, die Bestandteil eines mit dem Hybridmodul rotationsfest zu koppelnden Verbrennungsaggregats ist.
Wie bereits erwähnt kann das Hybridmodul wenigstens eine Eingangswelle, insbesondere eine Getriebeeingangswelle, umfassen, die koaxial zur Zwischenwelle angeordnet ist. In einer Ausführungsform des Hybridmoduls ist vorgesehen, dass dabei die Eingangswelle einen im Wesentlichen axial verlaufenden Hohlraum aufweist, durch den Fluid zum Trennkupplungsbetätigungssystem transportierbar ist. Derart kann in einfacher Weise Fluid von der Seite des Hybridmoduls, an der ein Getriebe anzuschließen ist, dem Trennkupplungsbetätigungssystem zugeführt werden.
Die Zwischenwelle kann dabei einen Fluid-Kanal zum Transport von Fluid zum Trennkupplungsbetätigungssystem ausbilden, wobei der Hohlraum der Eingangswelle strömungstechnisch mit dem Fluid-Kanal der Zwischenwelle gekoppelt ist. Derart kann in einfacher Weise die Fluidzufuhr über die Eingangswelle in die Zwischenwelle und von dieser dann in das Trennkupplungsbetätigungssystem realisiert werden.
Zu diesem Zweck kann der Hohlraum der Eingangswelle eine axial verlaufende Bohrung sein. Für die Fluidzufuhr von der Eingangswelle in die Zwischenwelle ist eine Drehdichtung zwischen den Wellen erforderlich, sowie eine weitere Drehdichtung zwischen der Eingangswelle und dem Getriebe.
Die Bohrung bzw. der Hohlraum in der Eingangswelle kann dabei selbst eine FluidLeitung ausbilden, oder aber es ist eine extra Druckleitung in dem Hohlraum der Eingangswelle angeordnet, welche an der Zwischenwelle fest angeordnet ist. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass nur noch eine Drehdichtung, nämlich zwischen Eingangswelle und dem Getriebe, erforderlich ist und demzufolge weniger Reibkräfte zu überwinden sind, da insbesondere, wenn die Trennkupplung eine normal geschlossene Kupplung ist, keine Relativ-Rotationsbewegung zwischen der Zwischenwelle und der Eingangswelle auftritt.
Insbesondere in dieser Ausgestaltungsform zeigt sich der Vorteil, dass das Trennkupplungsbetätigungssystem auf einem kleinen Durchmesser gelagert sein kann und demzufolge mit einem hohen Druck betätigt werden kann. Entsprechend ist keine Einrichtung zur Kompensation auftretender Zentrifugalkräfte an dem Trennkupplungsbetätigungssystem notwendig, insbesondere da die Trennkupplung keiner genauen Drehmoment-Regelung bedarf.
Zudem entstehen geringere Schleppmoment der bzw. geringere Reibverluste. Insgesamt lässt sich dadurch ein in seiner axialen Länge reduziertes Hybridmodul realisieren.
Außerdem ist diese Ausführungsform vorteilhaft ausgebildet, wenn ein dem axialen Anschlag bzw. der axialen Abstützung der Lamellen der Trennkupplung dienendes Element ein Bestandteil des Gehäuses des Trennkupplungsbetätigungssystems bzw. ein fest mit dem Gehäuse des Trennkupplungsbetätigungssystems verbundenes Element ist, da somit innerhalb der Trennkupplung ein geschlossener Kraftfluss realisiert ist.
Insbesondere in dieser Ausgestaltungsform des Hybridmoduls können die Teilkupplungen von einer Einheit betätigt werden, die beide den jeweiligen Teilkupplungen zugeordnete Betätigungssysteme umfasst. Dadurch kann Bauraum zur Verfügung gestellt werden, der zum Beispiel zur Anordnung eines Rotorlage-Sensors genutzt werden kann. In alternativer Ausführungsform ist der Rotorlage-Sensor außerhalb des Hybridmoduls, nämlich am Getriebe, angeordnet, sodass mehr Freiheitsgrade zur bauraumsparenden Positionierung der Teilkupplungen vorhanden sind.
In einer weiteren Ausführungsalternative werden beide Teilkupplungen durch ein jeweiliges und separat angeordnetes Betätigungssystem betätigt. Dabei kann ein der ersten Teilkupplung zugeordnetes Betätigungssystem entlang der axialen Richtung der Position eines anzuschließen Verbrennungsaggregats zugewandt sein, und ein der zweiten Teilkupplung zugeordnetes Betätigungssystem entlang der axialen Richtung der Position eines anzuschließen Getriebes zugewandt sein. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass kein den beiden Betätigungssystemen gemeinsamer großvolumiger Drucktopf anzuordnen ist, sodass dadurch Bauraum sowie Montageaufwand eingespart wird.
An das Betätigungssystem der zweiten Teilkupplung angeschlossene Fluid-Leitungen können koaxial zum Ausrücklager dieses Betätigungssystems angeordnet werden, sodass dieses Betätigungssystem in seiner axialen Länge relativ kurz ausgeführt werden kann.
Erfindungsgemäß wird des weiteren ein Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug zur Verfügung gestellt, der eine Verbrennungskraftmaschine und ein erfindungsgemäßes Hybridmodul sowie ein Getriebe aufweist, wobei die Verbrennungskraftmaschine mit dem Hybridmodul mittels einer Zwischenwelle rotationsfest verbunden ist. Diese Zwischenwelle kann, wie bereits beschrieben, ein Bestandteil des Hybridmoduls sein, oder aber auch ein Bestandteil der Verbrennungskraftmaschine. In beiden Fällen ist der Antriebsstrang derart ausgestaltet, dass die der Verbrennungskraftmaschine zugewandte und zur Aufnahme von Drehmoment von der Verbrennungskraftmaschine ausgestaltete Eingangsseite der Trennkupplung rotationsfest mit der Zwischenwelle verbunden ist.
Dabei kann der Antriebsstrang zwischen der Verbrennungskraftmaschine und dem Hybridmodul einen Schwingungsdämpfer, insbesondere ein Zweimassenschwungrad, aufweisen, wobei das Leitungselement des Hybridmoduls zwischen dem Schwingungsdämpfer und dem Gehäuse des Hybridmoduls angeordnet ist. In alternativer Ausgestaltung ist das Leitungselement ein integraler Bestandteil des Hybridmodul-Gehäuses.
Die oben beschriebene Erfindung wird nachfolgend vor dem betreffenden technischen Hintergrund unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen, welche bevorzugte Ausgestaltungen zeigen, detailliert erläutert. Die Erfindung wird durch die rein schematischen Zeichnungen in keiner Weise beschränkt, wobei anzumerken ist, dass die in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispiele nicht auf die dargestellten Maße eingeschränkt sind.
Es zeigen

1: ein Ausschnitt einer Schnittansicht einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hybridmoduls,
2:. ein Ausschnitt einer Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hybridmoduls, und
3: eine Schnittansicht der getriebeseitigen Fluid-Zufuhr.

In der in 1 dargestellten Ansicht ist der Bereich des erfindungsgemäßen Hybridmoduls ersichtlich, in dem eine Trennkupplung 30 sowie eine Doppelkupplungsvorrichtung 60 radial ineinander verschachtelt in einem Gehäuse 1 angeordnet sind.
Dabei sind die Trennkupplung 30 sowie die erste Teilkupplung 70 und die zweite Teilkupplung 80 der Doppelkupplungsvorrichtung 60 um eine gemeinsame Rotationsachse 2 drehbar angeordnet.
Das Hybridmodul umfasst des Weiteren eine elektrische Maschine 50, deren Rotor 51 ersichtlich ist, der auf einem Rotorträger 52 befestigt ist. Der Rotorträger 52 ist gleichzeitig die Eingangsseite der Doppelkupplungsvorrichtung 61.
Das Hybridmodul umfasst des Weiteren eine Zwischenwelle 10 oder ist mit dieser Zwischenwelle 10, die Bestandteil eines externen, hier nicht dargestellten Verbrennungsaggregats sein kann, drehfest gekoppelt.
Die Zwischenwelle 10 ist drehfest mit einer Anschlusseinrichtung 20 der Trennkupplung 30 verbunden, die gleichzeitig die Eingangsseite 31 der Trennkupplung darstellt. In der hier dargestellten Ausführungsform ist die Anschlusseinrichtung 20 der Zylinder 42 der Kolben-Zylinder-Rotationseinheit 41 des der Trennkupplung 30 zugeordneten Trennkupplungsbetätigungssystems 40.
Dieser Zylinder 42 ist drehfest mit dem Außenlamellenträger 32 der Trennkupplung 30 verbunden. Der Rotorträger 52 stellt gleichzeitig den Innenlamellenträger der Trennkupplung 30 dar.
Die Eingangsseiten der ersten Teilkupplung 70 und der zweiten Teilkupplung 80 werden ebenfalls durch den Rotorträger 52 realisiert. Der ersten Teilkupplung 70 und der zweiten Teilkupplung 80 sind jeweils eine erste Kolben-Zylinder-Einheit 71 bzw. zweite Kolben-Zylinder-Einheit 81 zugeordnet, sowie ein erstes Betätigungssystem 72 und ein zweites Betätigungssystem 82.
Zur Übertragung einer Kraft vom jeweiligen Betätigungssystem 72,82 auf die jeweilige Teilkupplung 70,80 ist ein erstes Betätigungselement 73 bzw. ein zweites Betätigungselement 83 angeordnet.
Eine erste Drehlagerung 74 und eine zweite Drehlagerung 84 übernehmen die Realisierung einer Relativ-Rotationsbewegung zwischen der ersten Kolben-Zylinder-Einheit 71 bzw. der zweiten Kolben-Zylinder-Einheit 81 und dem jeweiligen Betätigungselement 73,83 bzw. den daran rotationsfest angeschlossenen Elementen. An der Ausgangsseite einer jeweiligen Teilkupplung 70,80 ist jeweils ein Übertragungselement 75,85 angeordnet, mit welchem ein von der jeweiligen Teilkupplung 70,80 übertragendes Drehmoment auf die erste Getriebeeingangswelle 130 bzw. die zweite Getriebeeingangswelle 131 übertragbar ist.
Von der Zwischenwelle 10 eingetragenes Drehmoment wird somit über die Anschlusseinrichtung 20 auf die mitrotierende Kolben-Zylinder-Rotationseinheit 41 übertragen. Bei Versorgung dieser mit einem Fluid über das vorzugsweise am Gehäuse 1 befestigte Leitungselement 110, sowie die Drehdurchführung 101 und den Fluid-Kanal 11 in der Zwischenwelle 10, erfolgt eine axiale Relativ-Bewegung zwischen dem Kolben 43 und dem Zylinder 42 der Kolben-Zylinder-Rotationseinheit 41, sodass dadurch auch das Rotation-Betätigungselement 44 verschoben wird und mit diesen Eindruck auf die Lamellen der Trennkupplung 30 ausgeübt wird. Dadurch wird die Trennkupplung 30 geschlossen und somit das Drehmoment von der Zwischenwelle 10 auf den Rotorträger 52 übertragen.
Bei Schließung einer der Teilkupplungen 70,80 wird über diese Teilkupplung 70,80 vom Rotorträger 52 auf das entsprechende, der jeweiligen Teilkupplung 70,80 zugeordnete Übertragungselement 75,85 geleitet, von dem es zur ersten Getriebeeingangswelle 130 oder zweiten Getriebeeingangswelle 131 geleitet wird. Die Lagerung der Zwischenwelle 10 im Gehäuse 1 erfolgt dabei mittels Nadellagern 150. Der Rotorträger 52 stützt sich am Gehäuse über eine Wälzlagerung 140 ab. Ein weiteres Nadellager 150 dient zur Lagerung der Zwischenwelle 10 an einer koaxial angeordneten Eingangswelle 14.
Ein wesentlicher Punkt der vorliegenden Erfindung ist die Zuführung des zur Betätigung der Kolben-Zylinder-Rotationseinheit 41 benötigten Fluids durch die Drehdurchführung 100 zwischen dem Leitungselement 110 und der Zwischenwelle 10. An dieser Schnittstelle ist ebenfalls ein sogenanntes Zwischengehäuse 120 angeordnet, welches einen gewissen Abstand zur Oberfläche der Zwischenwelle 10 aufweist, sodass sich zwischen dem Zwischengehäuse 120 und dem betreffenden Abschnitt der Zwischenwelle 10 ein Fluid-Raum 121 ausbildet, der mittels des Leitungselements mit Fluid versorgt wird. Das Zwischengehäuse 120 ist gegenüber der Oberfläche der Zwischenwelle 10 mit einem ersten O-Ring abgedichtet. Ein weiterer, zweiter O-Ring findet Anwendung zwischen dem Leitungselement 110 und dem Gehäuse 1.
Derart kann in einfacher Weise benötigtes Fluid durch das Leitungselement 110 in den Fluid-Raum 121 gelangen, und von dort in einen radialen Bestandteil 12 des Fluid-Kanals 11 in der Zwischenwelle 10. Der Fluid-Kanal 10 umfasst weiterhin wenigstens eine und vorzugsweise mehrere nicht parallel zur Rotationsachse 2 angeordnete winklige Kanal-Abschnitte 13, die das Fluid in den Zylinder 42 der Kolben-Zylinder-Rotationseinheit 41 leiten.
In 2 ist eine in Bezug auf 1 abgewandelte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hybridmoduls in Schnittansicht dargestellt. Die hier dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von der in 1 dargestellten Variante darin, dass die koaxial zur Zwischenwelle 10 angeordnete Eingangswelle 14 einen zentral angeordneten und sich axial erstreckenden Hohlraum 15 aufweist. Dieser Hohlraum 15 strömungstechnisch mit dem Fluid-Kanal 11 der Zwischenwelle 10 gekoppelt, so dass Fluid in einer Fluid-Strömung 160 durch den Hohlraum 15 in den Fluid-Kanal 11 strömen kann und von dort über einen winklig angeordneten Kanal-Abschnitt 13 zum Trennkupplungsbetätigungssystem 40 gelangen kann. In dieser Ausgestaltungsform bedarf es somit keines extra Leitungselementes 110, wie es in 1 dargestellt ist.
3 zeigt den Bereich des Fluid-Eintritts in die Eingangswelle 14, nämlich auf der dem hier nicht dargestellten Getriebe zugewandten Seite. Ersichtlich ist hier ein im Gehäuse 1 ausgebildeter Gehäuse-Kanal 3, der in einem Gehäuse-Hohlraum 4 mündet. In diesen Gehäuse-Hohlraum 4 ist die Eingangswelle 14 drehbar gelagert und gegenüber dem Gehäuse 1 mittels einer Drehdichtung 161 abgedichtet.
Durch den Gehäuse-Kanal 3 kann Fluid in der dargestellten Fluid-Strömung 160 in den Gehäuse-Hohlraum 4 gelangen und von dort in den Hohlraum 15 der Eingangswelle 14. Von dieser kann wie in Bezug auf 2 beschrieben, das Fluid dem Trennkupplungsbetätigungssystem 40 zugeführt werden.
Mit dem hier vorgeschlagenen Hybridmodul wird somit eine Einrichtung zur Drehmomenterzeugung und -übertragung zur Verfügung gestellt, die mit geringem Bauraum im Bereich des Trennkupplungsbetätigungssystems 40 eine zuverlässige Versorgung der Trennkupplung mit benötigtem Fluid gewährleistet.
Bezugszeichenliste

1: Gehäuse
2: Rotationsachse
3: Gehäuse-Kanal
4: Gehäuse-Hohlraum
10: Zwischenwelle
11: Fluid-Kanal
12: radialer Bestandteil
13: winklig angeordneter Kanal-Abschnitt
14: Eingangswelle
15: Hohlraum
20: Anschlusseinrichtung
30: Trennkupplung
31: Eingangsseite der Trennkupplung
32: Außenlamellenträger
40: Trennkupplungsbetätigungssystem
41: Kolben-Zylinder-Rotationseinheit
42: Zylinder
43: Kolben
44: Rotations-Betätigungselement
50: elektrische Maschine
51: Rotor
52: Rotorträger
60: Doppelkupplungsvorrichtung
61: Eingangsseite der Doppelkupplungsvorrichtung
70: erste Teilkupplung
71: erste Kolben-Zylinder-Einheit
72: erstes Betätigungssystem
73: erstes Betätigungselement
74: erste Drehlagerung
75: erstes Übertragungselement
80: zweite Teilkupplung
81: zweite Kolben-Zylinder-Einheit
82: zweites Betätigungssystem
83: zweites Betätigungselement
84: zweite Drehlagerung
85: zweites Übertragungselement
100: Drehdurchführung
110: Leitungselement
120: Zwischengehäuse
121: Fluid-Raum
130: erste Getriebeeingangswelle
131: zweite Getriebeeingangswelle
140: Wälzlagerung
150: Nadellager
160: Fluid-Strömung
161: Drehdichtung
170: erster O-Ring
171: zweiter O-Ring

Claims

Hybridmodul für ein Kraftfahrzeug zum Ankoppeln einer Verbrennungskraftmaschine, umfassend: - eine Trennkupplung (30), mit der Drehmoment von der Verbrennungskraftmaschine auf das Hybridmodul übertragbar ist und mit der das Hybridmodul von der Verbrennungskraftmaschine trennbar ist, - ein Trennkupplungsbetätigungssystem (40) zur Betätigung der Trennkupplung (30), - eine elektrische Maschine (50) zur Erzeugung eines Antriebsdrehmoments mit einem Rotor (51), - eine Doppelkupplungsvorrichtung (60), mit der Drehmoment von der elektrischen Maschine (50) und/ oder von der Trennkupplung (30) auf einen Antriebsstrang übertragbar ist, mit einer ersten Teilkupplung (70) und einer zweiten Teilkupplung (80), - ein erstes Betätigungssystem (72) zur Betätigung der ersten Teilkupplung (70) und ein zweites Betätigungssystem (82) zur Betätigung der zweiten Teilkupplung (80), dadurch gekennzeichnet, dass das Trennkupplungsbetätigungssystem (40) eine Kolben-Zylinder-Rotationseinheit (41) aufweist, die rotationsfest mit einer Eingangsseite (31) der Trennkupplung (30) verbunden ist, so dass sie mit der Eingangsseite (31) der Trennkupplung (30) rotiert, und dass das erste Betätigungssystem (72) eine erste Kolben-Zylinder-Einheit (71) und das zweite Betätigungssystem (82) eine zweite Kolben-Zylinder-Einheit (81) aufweist, wobei die erste Kolben-Zylinder-Einheit (71) und die zweite Kolben-Zylinder-Einheit (81) rotationsfest in Bezug zu einem Gehäuse (1) des Hybridmoduls angeordnet sind.
Hybridmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangsseite (31) der Trennkupplung (30) i) durch eine Zwischenwelle (10) des Hybridmoduls ausgebildet ist, oder ii) durch eine Anschlusseinrichtung (20) zum Anschluss einer externen, insbesondere von einer Verbrennungskraftmaschine umfassten, Zwischenwelle (10) ausgebildet ist, oder iii) durch eine Eingangswelle (14), insbesondere eine Getriebeeingangswelle (130, 131), ausgebildet ist, die der rotatorischen Verbindung des Hybridmoduls mit einem Getriebe dient.
Hybridmodul nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlusseinrichtung (20) ein Bestandteil der Trennkupplung (30), insbesondere ein Außenlamellenträger (32) der Trennkupplung (30), ist.
Hybridmodul nach einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenwelle (10) einen Fluid-Kanal (11) ausbildet zum Transport von Fluid zum Trennkupplungsbetätigungssystem (40), wobei das Hybridmodul eine Drehdurchführung (100) aufweist, die an dem Fluid-Kanal (11) stromaufwärts angeordnet ist, um eine im Wesentlichen fluiddichte Verbindung des Fluid-Kanals (11) zu einem vom Hybridmodul umfassten Leitungselement (110) zum Transport des Fluids zu realisieren.
Hybridmodul nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Hybridmodul ein Zwischengehäuse (120) aufweist, welches einen radialen Abstand zur Zwischenwelle (10) aufweist und in Bezug zur Zwischenwelle (10) mittels der Drehdurchführung (100) abgedichtet ist, sodass zwischen Zwischenwelle (10) und Zwischengehäuse (120) ein Fluid-Raum (121) zur Aufnahme von Fluid ausgebildet ist, wobei das Leitungselement (110) strömungstechnisch an diesen Fluid-Raum (121) angeschlossen ist.
Hybridmodul nach einem der Ansprüche 2-5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (43) der Kolben-Zylinder-Rotationseinheit (41) axial verschieblich auf der Zwischenwelle (10) und gegenüber dieser dichtend gelagert ist.
Hybridmodul nach einem der Ansprüche 2, 3 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Hybridmodul wenigstens eine Eingangswelle (14), insbesondere eine Getriebeeingangswelle (130, 131), umfasst, die koaxial zur Zwischenwelle (10) angeordnet ist, wobei die Eingangswelle (14) einen im Wesentlichen axial verlaufenden Hohlraum (15) aufweist, durch den Fluid zum Trennkupplungsbetätigungssystem transportierbar ist.
Hybridmodul nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenwelle (10) einen Fluid-Kanal (11) ausbildet zum Transport von Fluid zum Trennkupplungsbetätigungssystem (40), wobei der Hohlraum (15) der Eingangswelle (14) strömungstechnisch mit dem Fluid-Kanal (11) der Zwischenwelle (10) gekoppelt ist.
Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, mit einer Verbrennungskraftmaschine und einem Hybridmodul gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 sowie mit einem Getriebe, wobei die Verbrennungskraftmaschine mit dem Hybridmodul mittels einer Zwischenwelle (10) rotationsfest verbunden ist.
Antriebsstrang nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsstrang zwischen der Verbrennungskraftmaschine und dem Hybridmodul einen Schwingungsdämpfer, insbesondere ein Zweimassenschwungrad, aufweist, wobei das Leitungselement (110) des Hybridmoduls zwischen dem Schwingungsdämpfer und dem Gehäuse (1) des Hybridmoduls angeordnet ist.