DE102017209393A1 - Schwungstartkupplungsanordnung sowie Antriebsstrangeinheit - Google Patents

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Alessio Paone
Axel Rohm
Alexander Bartha
Guido Schmitt
Gerald Viernekes
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schwungstartkupplungsanordnung (3) mit einer Reibungskupplung (8) und einer Freilaufanordnung (9), dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangsseite (18) der Reibungskupplung (8) und die Ausgangsseite (18) der Freilaufanordnung (9) mit einer Schwungmasseneinrichtung (4) verbindbar sind.
Daneben betrifft die Erfindung eine Antriebsstrangeinheit.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Schwungstartkupplungsanordnung mit einer Reibungskupplung und einer Freilaufanordnung.
  • Ein Problem bei hybridisierten Antriebssträngen besteht darin, dass der Elektromotor eine Leistungsreserve vorhalten muss, um bei rein elektromotorischer Fahrt den Verbrennungsmotor hochzuziehen.
  • Daher ist es bekannt, eine Schwungstartkupplung vor der ersten Schwungmasse anzuordnen. Dadurch kann die Schwungmasseneinrichtung bei elektromotorischer Fahrt als Energiespeicher verwendet werden.
  • Schwungstartkupplungsanordnungen sind Kupplungsanordnungen zur Anordnung zwischen einer Verbrennungskraftmaschine und der ersten oder der Schwungmasse. Diese dienen dazu, den Verbrennungsmotor nach einer Siegelphase oder der Stopphase an einer Ampel mittels eines Elektromotors wieder hochzuziehen.
  • Ein Problem besteht dabei in einer effizienten Auslegung der Kupplung. Bekannt sind trockenlaufende Reibungskupplungen, die das gesamte Drehmoment übertragen.
  • Zur Lösung dieses Problems wird vorgeschlagen, dass die Ausgangsseite der Reibungskupplung und die Ausgangsseite der Freilaufanordnung mit einer Schwungmasseneinrichtung verbindbar sind. Die Schwungstartkupplungsanordnung soll also vor der ersten Schwungmasse angeordnet werden, wodurch der Elektromotor die Schwungmasse während der rein elektromotorischen Fahrt weiter antreibt und diese dann als Energiespeicher verwendet wird. Dabei wird zwar geringfügig mehr Energie verbraucht als bei einer direkten Anordnung der Schwungmasse nach dem Verbrennungsmotor, jedoch kann dadurch der Elektromotor mit weniger Leistung ausgestattet werden. Auch ist die eingesetzte Energie verhältnismäßig gering, da die Schwungmasse nur am Laufen gehalten werden muss, da sie beim Abkoppeln des Verbrennungsmotors sowieso eine gewisse Drehenergie aufweist. Es sind durch den Elektromotor also lediglich Reibungsverluste auszugleichen.
  • Vorzugsweise kann die Freilaufanordnung einen Freilaufaußenring, wenigstens ein Klemmelement und einen Freilaufinnenring aufweisen. Der Freilauf lässt sich dabei in einer Drehrichtung frei drehen, während sich die Klemmelemente in der anderen Richtung verklemmen und so Drehmoment übertragen wird.
  • Vorteilhafterweise kann das wenigstens eine Klemmelement als Rolle ausgebildet sein. Hierbei handelt es sich um eine besonders effektive Ausgestaltung bei der Nutzung des Freilaufs als Kupplung.
  • Vorzugsweise kann einer der Ringe des Freilaufs, insbesondere der Freilaufinnenring, auch die Eingangsnabe der Reibungskupplung bilden. Damit sind sowohl der Eingang als auch der Ausgang der Reibungskupplung und der Freilaufanordnung mit den gleichen Bauteilen verbunden. Die Reibungskupplung und die Freilaufanordnung sind also parallel zueinander angeordnet und können das auftretende Drehmoment gemeinsam übertragen. Durch die Ausbildung des Freilaufinnenrings als Reibungskupplungsnabe und umgekehrt ergibt sich ein besonders kompakter Aufbau der Schwungstartkupplungsanordnung.
  • Vorteilhafterweise kann die Freilaufanordnung auf der Schwungmasseneinrichtung lagerbar sein. Vorzugsweise kann die Freilaufanordnung radial innerhalb der Kupplungsanordnung und/oder der Schwungmasseneinrichtung angeordnet sein. Aufgrund der beiden zu verwendenden Ringe ist es günstig, wenn die Freilaufanordnung einen geringen Außendurchmesser aufweist, weshalb sie bei Anordnung radial innen kompaktbauend ist.
  • Vorteilhafterweise kann die Reibungskupplung als normally-open Kupplung ausgebildet sein. Weiterhin kann die Reibungskupplung als nasslaufende Kupplung ausgebildet sein. Die Reibungskupplung der Schwungstartkupplungsanordnung ist aber keine Anfahrkupplung, da sie lediglich dem hochziehen des Verbrennungsmotors dient. Bei der Auslegung der Bauteile kann diese daher kleiner dimensioniert werden als eine Anfahrkupplung, da Anfahrkupplungen große Wärmemengen aufnehmen können müssen.
  • Vorteilhafterweise kann die Reibungskupplung als Lamellenkupplung ausgebildet sein. Auch die Freilaufanordnung kann dann im Nassraum der Lamellenkupplung angeordnet werden, wodurch Öl zur Schmierung des Freilaufs automatisch vorhanden ist.
  • Vorteilhafterweise kann der Eingangslamellenträger, insbesondere der Außenlamellenträger, mit dem Eingangsteil des Freilaufs drehfest verbunden sein. Hierbei kann es sich wie weiter oben bereits beschrieben um eine Nabe handeln, die gleichzeitig ein Ring des Freilaufs ist.
  • Vorteilhafterweise kann der Innenlamellenträger den Ausgang der Reibungskupplung bilden. Dieser ist dann mit der Schwungmasseneinrichtung verbunden. Vorteilhafterweise kann der Ausgang der Reibungskupplung mit der Schwungmasseneinrichtung verschraubbar sein.
  • Daneben betrifft die Erfindung eine Antriebsstrangeinheit mit einer Schwungstartkupplungsanordnung und wenigstes einem Teil einer Schwungmasseneinrichtung. Die Antriebsstrangeinheit zeichnet sich dadurch aus, dass die Schwungstartkupplungsanordnung wie beschrieben ausgebildet ist.
  • Vorteilhafterweise kann die Schwungmasseneinrichtung als Zweimassenschwungrad ausgebildet sein. In diesem Fall sind der Ausgang der Reibungskupplung und der Freilaufanordnung mit der Primärseite des Zweimassenschwungrads verbunden oder verbindbar. Insbesondere kann der Freilaufaußenring als Eingangsnabe des Zweimassenschwungrads ausgebildet sein. Auch hierdurch kann eine extrem kompakte Anordnung der Antriebsstrangeinheit erreicht werden.
  • Vorteilhafterweise kann die Reibungskupplung eine Betätigungseinrichtung aufweisen, die mittels Drucköl betätigbar ist. Dabei kann ein Teil des Druckraums in der Schwungmasseneinrichtung ausgebildet sein.
  • Vorzugsweise kann der Antriebsstrang auf der Ausgangsseite der Schwungmasseneinrichtung eine Trennkupplung und/oder einen Tilger und/oder einen Torsionsdämpfer aufweisen. Die Kombination eines Zweimassenschwungrades und eines Fliehkraftpendels oder Tilgers ist grundsätzlich bekannt.
  • Vorteilhaftweise kann der Antriebsstrang auf der Ausgangseite der Schwungmasseneinrichtung einen Elektromotor aufweisen. Das bedeutet, dass der Elektromotor auf der Ausgangseite der Schwungmasseneinrichtung Drehmoment abgibt. Dies ist beispielsweise bei sogenannten P2-Anordnungen der Fall. Es bedeutet nicht, dass der Elektromotor selbst koaxial oder wie auch immer an dieser Stelle zu platzieren wäre.
  • Vorteilhafterweise kann die Eingangsseite der Schwungstartkupplungsanordnung mit der Kurbelwelle einer Verbrennungskraftmaschine verbunden sein. Insbesondere kann die Verbindung mittels einer axial elastischen Plattenanordnung realisiert sein. Dabei können beispielsweise zwei elastische Platten miteinander, mit der Kurbelwelle und mit der Kupplungseingangsnabe verschraubt sein.
  • Weiter Merkmale, Einzelheiten und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und Figuren. Dabei zeigen:
    • 1 eine Antriebsstrangeinheit in schematischer Ausgestaltung, und
    • 2 eine Antriebsstrangeinheit.
  • 1 zeigt einen Antriebsstrang 1 mit einem Verbrennungsmotor 2, einer Schwungstartkupplungsanordnung 3, einer Schwungmasseneinrichtung 4, einer Trennkupplung 5, einem Elektromotor 6 und einem Getriebe 7. Der Elektromotor 6 kann dabei als Einzelelektromotor oder als in Reihe geschaltete Elektromotoren ausgestaltet sein, wesentlich ist hier, dass der Elektromotor 6 vor dem Getriebe 7 am Antriebsstrang 1 angreift.
  • Die Schwungstartkupplungsanordnung 3 zeichnet sich durch ihre Lage vor der Schwungmasseneinrichtung 4 aus. Dieses liegt an der besonderen Funktion der Schwungstartkupplungsanordnung 3, die lediglich dem Hochreisen des Verbrennungsmotors 2 dient und ansonsten das Drehmoment des Verbrennungsmotors 2 überträgt. Durch das Vorsehen der Schwungstartkupplungsanordnung 3 ist es möglich, den Elektromotor 6 mit geringeren Leistungsreserven auszugestalten, wodurch dieser günstiger herstellbar ist. Dabei trennt die Schwungstartkupplungsanordnung 3 den Verbrennungsmotor 2 vom Rest des Antriebsstrangs bei rein elektronischem Betrieb, der Elektromotor 6 treibt bei rein elektromotorischem Betrieb also auch die Schwungmasseneinrichtung 4 als Energiespeicher an. Die Zusatzleistung, die der Elektromotor 6 hierfür im rein elektromotorischem Betrieb aufbringen muss ist aber geringer als die Leistungsreserve die von Nöten wäre, wenn der Elektromotor 6 zum Starten des Verbrennungsmotors nicht nur diesen sondern auch die Schwungmasseneinrichtung 4 beschleunigen müsste.
  • Insgesamt gesehen ist während des Betriebs des Elektromotors 6 also geringfügig mehr Leistung vorzusehen, um die Schwungmasseneinrichtung 4 am Laufen zu halten. Dafür kann der Elektromotor 6 aber insgesamt schwächer ausgelegt werden, da die in der Schwungmasseneinrichtung 4 gespeicherte Energie dann zum Starten des Verbrennungsmotors 2 verwendet werden kann.
  • Die Schwungstartkupplungsanordnung 3 ist insbesondere keine Anfahrkupplung, da sie nicht verwendet wird, um das Kraftfahrzeug in Bewegung zu versetzen. Unabhängig davon, ob das Kraftfahrzeug bereits in Bewegung ist oder nicht, dient die Schwungstartkupplungsanordnung 3 lediglich dazu, den Verbrennungsmotor 2 zu starten. Sie ist daher von der Auslegung her beispielsweise in Bezug auf den Abtransport von Wärme anders auslegbar als eine Anfahrkupplung. Insofern macht sich die unterschiedliche Funktion beispielsweise in der Materialmenge der Anpressplatte bemerkbar.
  • 2 zeigt die Antriebsstrangeinheit 1 im Detail. Die Schwungstartkupplungsanordnung 3 umfasst dabei eine Reibungskupplung 8 und eine Freilaufanordnung 9.
  • Das Kupplungseingangsteil 10 ist dabei gleichzeitig die Eingangsnabe der Reibungskupplung 8 und der Freilaufinnenring der Freilaufanordnung 9.
  • An dem Kupplungseingangsteil 10 ist auf Seiten der Reibungskupplung 8 der Außenlamellenträger 12 befestigt. Dieser ist damit der eingangsseitige Lamellenträger der Reibungskupplung 8, die nasslaufend ausgebildet ist. Über das Lamellenpaket 14 erfolgt der Drehmomentfluss zum Innenlamellenträger 16 hin. Das Ausgangsteil 18 der Kupplungsanordnung ist gleichzeitig der Freilaufaußenring und mit diesem ist auch der Primärteil der als Torsionsdämpfer 20 ausgebildeten Schwungmasseneinrichtung verbunden.
  • Die Freilaufanordnung 9 umfasst neben dem Eingangsteil 10 und dem Ausgangsteil 18 noch Rollen 22 als Klemmelemente.
  • Das Eingangsteil 10 ist über die Plattenanordnung 24 mit der Kurbelwelle 26 verschraubt. Über diese Plattenanordnung 24 kann eine flexible und axial elastische Anbindung der Schwungstartkupplungsanordnung 3 an die Kurbelwelle 26 erzielt werden.
  • Die Antriebsstrangeinheit 1 weist am Ausgang des Torsionsdämpfers 20 ein Fliehkraftpendel 22 und eine zweite Torsionsdämpfereinrichtung 30 auf. Am Ausgang der Torsionsdämpferanordnung 30 kann der Eingang beispielsweise der Außenlamellenträger 32 einer Trennkupplung 5 vorgesehen sein. Auf die Trennkupplung folgt dann die Verbindung zum Elektromotor 6.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Antriebsstrang
    2
    Verbrennungsmotor
    3
    Schwungstartkupplungsanordnung
    4
    Schwungmasseneinrichtung
    5
    Trennkupplung
    6
    Elektromotor
    7
    Getriebe
    8
    Reibungskupplung
    9
    Freilaufanordnung
    10
    Kupplungseingangsteil
    12
    Außenlamellenträger
    14
    Lamellenpaket
    16
    Innenlamellenträger
    18
    Ausgangsteil
    20
    Torsionsdämpfer
    22
    Rolle
    24
    Plattenanordnung
    26
    Kurbeleingangswelle
    28
    Fliehkraftpendel
    30
    Torsionsdämpferanordnung
    32
    Außenlamellenträger

Claims (19)

  1. Schwungstartkupplungsanordnung (3) mit einer Reibungskupplung (8) und einer Freilaufanordnung (9), dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangsseite (18) der Reibungskupplung (8) und die Ausgangsseite (18) der Freilaufanordnung (9) mit einer Schwungmasseneinrichtung (4) verbindbar sind.
  2. Schwungstartkupplungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Freilaufanordnung (9) einen Freilaufaußenring (18), wenigstens ein Klemmelement (22) und einen Freilaufinnenring (10) aufweist.
  3. Schwungstartkupplungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Klemmelement als Rolle (22) ausgebildet ist.
  4. Schwungstartkupplungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Ringe (10, 18) der Freilaufanordnung (9), insbesondere der Freilaufinnenring (10), auch die Eingangsnabe der Reibungskupplung (8) bildet.
  5. Schwungstartkupplungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Freilaufanordnung (9) auf der Schwungmasseneinrichtung (4) lagerbar ist.
  6. Schwungstartkupplungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibungskupplung (8) als normally-opened-Kupplung ausgebildet ist.
  7. Schwungstartkupplungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibungskupplung (8) als nasslaufende Kupplung ausgebildet ist.
  8. Schwungstartkupplungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibungskupplung (8) als Lamellenkupplung ausgebildet ist.
  9. Schwungstartkupplungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingangslamellenträger (12), insbesondere der Außenlamellenträger, mit dem Eingangsteil (10) der Freilaufanordnung (9) drehfest verbunden ist.
  10. Schwungstartkupplungsanordnung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenlamellenträger (16) den Ausgang der Reibungskupplung (8) bildet.
  11. Schwungstartkupplungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang (16) der Reibungskupplung (8) und die Schwungmasseneinrichtung (4) verschraubt oder vernietet sind.
  12. Antriebsstrangeinheit für ein Kraftfahrzeug mit einer Schwungstartkupplungsanordnung (3) und wenigstens einem Teil einer Schwungmasseneinrichtung (4), dadurch gekennzeichnet, dass die Schwungstartkupplungsanordnung (3) nach einem der vorangehenden Ansprüche ausgebildet ist.
  13. Antriebsstrangeinheit nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwungmasseneinrichtung (4) als Torsionsdämpfer, insbesondere Zweimassenschwungrad, ausgebildet ist.
  14. Antriebsstrangeinheit nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibungskupplung (8) eine Betätigungseinrichtung aufweist, die mittels Drucköl betätigbar ist und die Schwungmasseneinrichtung ausgebildet ist, einen Teil des Druckraums aufzunehmen.
  15. Antriebsstrangeinheit nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine Druckölzuführung durch die Schwungmasseneinrichtung (4) führt.
  16. Antriebsstrangeinheit nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsstrang (1) auf der Ausgangsseite der Schwungmasseneinrichtung eine Trennkupplung (5) und/oder ein Fliehkraftpendel (28) und/oder einen Torsionsdämpfer (30) aufweist.
  17. Antriebsstrangeinheit nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsstrang (1) auf der Ausgangsseite der Schwungmasseneinrichtung (4) einen Elektromotor (6) aufweist.
  18. Antriebsstrangeinheit nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangsseite (10) der Schwungstartkupplungsanordnung (3) mit der Kurbelwelle (26) einer Verbrennungskraftmaschine (2) verbunden ist.
  19. Antriebsstrangeinheit nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung mittels einer axial elastischen Plattenanordnung (24) realisiert ist.
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