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Die Erfindung betrifft die Betätigung von Drehmomentübertragungseinrichtungen in einem Fahrzeuggetriebe. Insbesondere richtet sich die Erfindung auf ein Betätigungsmodul zum Betätigen von mindestens drei Drehmomentübertragungseinrichtungen eines Fahrzeuggetriebes.
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Die Elektrifizierung von Fahrzeugen umfasst heutzutage die Entwicklung automatisierter Getriebe. Daher besteht die Notwendigkeit, verschiedene Drehmomentübertragungseinrichtungen innerhalb dieses Getriebes zu steuern, um das Öffnen oder Schließen der Drehmomentübertragungseinrichtungen präzise und leichtgängig zu steuern.
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Beispielsweise müssen bei Hybridfahrzeuggetrieben mit Doppelkupplungsgetriebe drei Drehmomentübertragungseinrichtungen betätigt werden: eine erste Drehmomentübertragungseinrichtung, wie beispielsweise eine Kupplung, um eine elektrische Maschine mit dem klassischen Getriebe zu verbinden oder von diesem zu trennen, eine zweite und eine dritte Drehmomentübertragungseinrichtung, wie beispielsweise Kupplungen, um das Doppelkupplungsgetriebe zu steuern.
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Als weiteres Beispiel müssen bei Hybridfahrzeuggetrieben, die ein Planetengetriebe Getriebe verwenden, Drehmomentübertragungseinrichtungen in diesem Getriebe, wie beispielsweise klassische Kupplungen (Trocken- oder Nasskupplungen) oder Bremskupplungen betätigt werden.
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Hierzu werden im Allgemeinen Betätigungsorgane wie konzentrische Nehmerzylinder oder doppelte konzentrische Nehmerzylinder (auch bekannt unter dem Begriff „CSC“ oder „dCSC“) verwendet. Ein konzentrischer Nehmerzylinder ist üblicherweise ein Ringkolben, der in einem Druckraum pneumatisch oder hydraulisch axial bewegbar ist. Zur Betätigung der klassischen Kupplungen (nicht der Bremskupplungen) ist an einem freien Ende der Kolben ein Ausrücklager befestigt, und dieses Lager steht direkt oder indirekt mit der Drehmomentübertragungseinrichtung in Kontakt.
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Die Druckschrift
DE102016221948A1 beschreibt ein Hybridmodul für ein Fahrzeuggetriebe mit einer elektrischen Maschine, einer Trennkupplung und zwei dem Getriebe zugeordneten Kupplungen. Diese drei Kupplungen werden unabhängig voneinander mit drei Betätigungsorganen, wie beispielsweise drei CSCs, betätigt. Die drei Betätigungsorgane sind verschiebbar in einem gemeinsamen Aktuatorgehäuse angeordnet. Dies bedingt einen aufwändigen Herstellungsprozess, der die Kosten für diese dreifachen CSCs deutlich erhöht.
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Aus der Druckschrift
W02018/103776A1 ist eine Betätigungsanordnung zum Betätigen von vier Drehmomentübertragungseinrichtungen mit vier Betätigungsorganen bekannt, wobei die Betätigungsorgane zum Aufbringen einer Betätigungbewegung seitens der vier Drehmomentübertragungseinrichtungen ausgebildet sind. Mindestens drei der vier Betätigungsorgane sind verschiebbar in einem gemeinsamen Aktuatorgehäuse angeordnet. Dieser vierfache CSC bedingt ebenfalls einen aufwändigen Herstellungsprozess, der die Kosten für diesen vierfachen Kupplungsaktuator deutlich erhöht.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Betätigungsmodul zum Betätigen von mindestens drei Drehmomentübertragungseinrichtungen vorzuschlagen, das auf einfache Weise realisiert werden kann, um die damit verbundenen Kosten zu reduzieren.
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Gegenstand der Erfindung ist ein Betätigungsmodul zum Betätigen von mindestens drei Drehmomentübertragungseinrichtungen eines Fahrzeuggetriebes, wobei das Betätigungsmodul ein erstes Betätigungssystem mit zwei Ringkolben umfasst, die dazu eingerichtet sind, eine Betätigungsbewegung auf die erste und die zweite Drehmomentübertragungseinrichtung aufzubringen, und ein zweites Betätigungssystem mit mindestens einem Ringkolben, der dazu eingerichtet ist, eine Betätigungsbewegung auf die dritte Drehmomentübertragungseinrichtung aufzubringen. Das erste Betätigungssystem und das zweite Betätigungssystem sind als separate Bauteile ausgebildet und weisen jeweils eine sich in Radialrichtung erstreckende Hauptwand auf, wobei das erste Betätigungssystem und das zweite Betätigungssystem so montiert sind, dass sich die Rückseiten ihrer Hauptwände kontaktieren.
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Diese Lösung ist besonders vorteilhaft, da sie die Herstellung des Betätigungsmoduls einfacher und kostengünstiger macht als die Lösungen des Standes der Technik mit einem gemeinsamen Gehäuse für alle Ringkolben. Diese Ausführungsform ist für eine Anwendung bei einem Hybridfahrzeug, bei der mindestens drei Kupplungen betätigt werden müssen, von Interesse.
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Gemäß der Erfindung weist das zweite Betätigungssystem zwei Ringkolben auf, die dazu eingerichtet sind, eine Betätigungsbewegung auf die dritte und eine vierte Drehmomentübertragungseinrichtung aufzubringen, sodass das Betätigungsmodul in der Lage ist, vier Drehmomentübertragungseinrichtungen zu betätigen.
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Diese Ausführungsform ist bei Hybridfahrzeuggetrieben mit einem Planetengetriebe in dem Getriebe von Interesse, bei denen mindestens vier Kupplungen betätigt werden müssen. In dieser Variante sind auf jeder Seite des Betätigungsmoduls zwei Drehmomentübertragungseinrichtungen angeordnet.
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Gemäß einer Variante der Erfindung weist das erste Betätigungssystem drei Ringkolben auf, die dazu eingerichtet sind, eine Betätigungsbewegung auf die erste, die zweite und eine vierte Drehmomentübertragungseinrichtung aufzubringen, sodass das Betätigungsmodul in der Lage ist, vier Drehmomentübertragungseinrichtungen zu betätigen.
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Diese Ausführungsform ist ebenfalls bei Hybridfahrzeuggetrieben mit einem Planetengetriebe in dem Getriebe von Interesse, bei denen mindestens vier Kupplungen betätigt werden müssen. In dieser Variante ist eine Drehmomentübertragungseinrichtung auf der einen Seite des Betätigungsmoduls angeordnet und auf der anderen Seite des Betätigungsmoduls sind drei Drehmomentübertragungseinrichtungen angeordnet.
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Gemäß einem Merkmal der Erfindung ist die Verschieberichtung der Ringkolben des ersten Betätigungssystems beim Aufbringen einer Betätigungsbewegung entgegengesetzt zur Verschieberichtung des Ringkolbens/der Ringkolben des zweiten Betätigungssystems beim Aufbringen einer Betätigungsbewegung.
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Gemäß der Erfindung werden das erste Betätigungssystem und das zweite Betätigungssystem aus unterschiedlichen Materialien hergestellt.
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Die Herstellung der beiden Betätigungssysteme aus unterschiedlichen Materialien ist besonders interessant, da für das Betätigungssystem, welches zum Aufbringen einer Betätigungsbewegung einen hohen Druck benötigt, ein härteres Material und für das Betätigungssystem, welches zum Aufbringen einer Betätigungsbewegung einen niedrigen Druck benötigt, ein weicheres Material gewählt werden kann.
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Gemäß der Erfindung wird das erste Betätigungssystem aus Stahl und das zweite Betätigungssystem aus Aluminium oder Kunststoff hergestellt. Als Variante wird das erste Betätigungssystem aus Aluminium oder Kunststoff und das zweite Betätigungssystem aus Stahl hergestellt.
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Gemäß der Erfindung weisen die Ringkolben einen unterschiedlichen Durchmesser auf.
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Gemäß der Erfindung hält jeder der Ringkolben ein Ausrücklager, um eine Betätigungsbewegung auf die Drehmomentübertragungseinrichtungen aufzubringen. Die Ausrücklager stehen direkt oder indirekt mit den Drehmomentübertragungseinrichtungen in Kontakt. Vorzugsweise ist nur bei den Kolben, welche die klassischen Kupplungen (nicht die Bremskupplungen) betätigen, ein Ausrücklager an einem freien Ende der Kolben befestigt.
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Gemäß der Erfindung weist entweder das erste Betätigungssystem oder das zweite Betätigungssystem mindestens einen axialen Vorsprung auf, der mit mindestens einer axialen Ausnehmung des ersten Betätigungssystems oder des zweiten Betätigungssystems zusammenwirkt. Diese Vorsprünge können die Funktion eines Antirotationssystems realisieren.
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Gemäß der Erfindung weist jede Hauptwand des ersten Betätigungssystems und des zweiten Betätigungssystems mindestens eine Druckleitung zum Verschieben des Ringkolbens/der Ringkolben auf, wobei eine Druckleitung einem Ringkolben zugeordnet ist und die Hauptwände so viele Druckleitungen wie Kolben aufweisen.
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Gemäß der Erfindung sind die Druckleitungen in dem axialen Vorsprung des ersten Betätigungssystems oder des zweiten Betätigungssystems angeordnet.
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Gemäß der Erfindung sind die Druckleitungen axial zwischen den Ringkolben des ersten Betätigungssystems und des zweiten Betätigungssystems angeordnet.
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Gemäß der Erfindung weist sowohl das erste Betätigungssystem als auch das zweite Betätigungssystem eine zylindrische Wand auf, die sich, zweckmäßigerweise den gleichen Durchmesser aufweisend, in axialer Richtung erstreckt und den Durchtritt eines Übertragungselements, wie einer Welle, ermöglicht.
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Gemäß der Erfindung ist die zylindrische Wand des ersten Betätigungssystems länger als die zylindrische Wand des zweiten Betätigungssystems.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen verschiedene Ausführungsformen ausführlich beschrieben werden. Es zeigen:
- - die 1 einen Schnitt entlang der Linie A-A des Betätigungsmoduls gemäß einer ersten Ausführungsform,
- - die 2 eine Draufsicht auf das in der 1 gezeigte Betätigungsmodul,
- - die 3 einen Schnitt entlang der Linie B-B des Betätigungsmoduls gemäß einer zweiten Ausführungsform,
- - die 4 eine Draufsicht auf das in der 2 gezeigte Betätigungsmodul,
- - die 5 im Halbschnitt das Betätigungsmodul gemäß einer dritten Ausführungsform.
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Die den verschiedenen Ausführungsformen gemeinsamen Teile tragen identische Bezugszeichen. Nur die sich unterscheidenden Elemente erhalten unterschiedliche Bezugszeichen. Der Begriff „axial“ ist durch die Betätigungsrichtung der Kolben definiert. Der Begriff „radial“ ist durch die Richtung senkrecht zur Betätigungsbewegung der Kolben definiert.
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Die 1 zeigt das zur Betätigung von drei Drehmomentübertragungseinrichtungen eines Fahrzeuggetriebes dienende Betätigungsmodul 10 gemäß einer ersten Ausführungsform. Die drei Drehmomentübertragungseinrichtungen können drei Kupplungen in einem Hybridfahrzeuggetriebe sein. Beispielsweise ist eine erste Kupplung zum Verbinden oder Trennen einer elektrischen Maschine mit bzw. von dem klassischen Getriebe vorgesehen und eine zweite Kupplung und eine dritte Kupplung sind zum Steuern des Doppelkupplungsgetriebes vorgesehen. Zum Betätigen dieser drei Kupplungen wird ein erfindungsgemäßes Betätigungsmodul 10 verwendet. Das Betätigungsmodul 10 kann axial zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Getriebe angeordnet sein.
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Das Betätigungsmodul 10 umfasst ein erstes Betätigungssystem 1 mit zwei Ringkolben 1a, 1b, die dazu eingerichtet sind, eine Betätigungsbewegung F1, F2 auf die erste und die zweite Drehmomentübertragungseinrichtung aufzubringen. Das Betätigungsmodul 10 umfasst außerdem ein zweites Betätigungssystem 2 mit mindestens einem Ringkolben 2a, der dazu eingerichtet ist, eine Betätigungsbewegung F3 auf die dritte Drehmomentübertragungseinrichtung aufzubringen. Beispielsweise können die Ringkolben 1a, 1b, die beiden Kupplungen des Getriebes betätigen und der Ringkolben 2a kann die Kupplung betätigen, welche die elektrische Maschine mit dem klassischen Getriebe verbindet bzw. von diesem trennt.
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Das erste Betätigungssystem 1 und das zweite Betätigungssystem 2 sind als separate Bauteile ausgebildet. Jedes Betätigungssystem 1, 2 weist eine sich in radialer Richtung erstreckende Hauptwand 3, 4 auf. Die Hauptwände 3, 4 weisen zweckmäßigerweise eine Scheibenform auf. Das erste Betätigungssystem 1 und das zweite Betätigungssystem 2 sind so montiert, dass sich die Rückseiten ihrer Hauptwände 3, 4 kontaktieren. Das erste Betätigungssystem 1 und das zweite Betätigungssystem 2 sind mit Befestigungsmitteln wie Schrauben oder Nieten (nicht dargestellt) zusammengefügt. Alternativ können die beiden Betätigungssysteme 1, 2 durch Gewindebolzen zusammengefügt sein, die zum halten des Betätigungsmoduls in dem Getriebe dienen. Die Hälfte der Gewindebolzen hält das erste Betätigungssystem, der Rest der Gewindebolzen hält das zweite Betätigungssystem.
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Die Verschieberichtung der Ringkolben 1a, 1b des ersten Betätigungssystems 1 beim Aufbringen einer Betätigungsbewegung ist entgegengesetzt zur Verschieberichtung des Ringkolbens 2a des zweiten Betätigungssystems 2 beim Aufbringen einer Betätigungsbewegung.
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Das erste Betätigungssystem 1 und das zweite Betätigungssystem 2 sind aus unterschiedlichen Materialien hergestellt. Beispielsweise ist das erste Betätigungssystem 1 aus Stahl und das zweite Betätigungssystem 2 aus Aluminium oder Kunststoff hergestellt. Tatsächlich ist der Druck, der zum Betätigen der ersten und der zweiten Drehmomentübertragungseinrichtung erforderlich ist, höher als der Druck, der zum Betätigen der dritten Drehmomentübertragungseinrichtung erforderlich ist. Alternativ kann in Abhängigkeit von den Drücken, die zur Betätigung der Drehmomentübertragungseinrichtungen benötigt werden, das erste Betätigungssystem 1 aus Aluminium oder Kunststoff und das zweite Betätigungssystem 2 aus Stahl hergestellt sein.
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Die Ringkolben 1a, 1b, 2a weisen unterschiedliche Durchmesser auf. Die beiden Ringkolben 1a, 1b des ersten Betätigungssystems 1 sind radial übereinander angeordnet. Jeder der Ringkolben 1a, 1b hält ein Ausrücklager 12, 13, um eine Betätigungsbewegung F1, F2 auf die Drehmomentübertragungseinrichtungen aufzubringen. Die Ausrücklager 12, 13 sind direkt oder indirekt mit den Drehmomentübertragungseinrichtungen verbunden. Der Ringkolben 2a kann auch ein (nicht dargestelltes) Ausrücklager halten.
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Wie in der 2 dargestellt, sind die Ausrücklager 12, 13 an den Kolben 1a, 1b mit elastischen Zungen 15 befestigt, die in Ausnehmungen an der Außenfläche der Kolben 1a, 1b eingesetzt werden können. Die Federzungen 15 sind in einem Winkelabstand am Umfang der Außenfläche der Kolben 1a, 1b verteilt, und Ihre Anzahl entspricht der Anzahl der Kolbenausnehmungen. So passen beispielsweise drei elastische Zungen 15 in drei Kolbenausnehmungen, die im Winkelabstand von 120° zueinander angeordnet sind.
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Jeder der Ringkolben 1a, 1b, 2a hält außerdem auf der gegenüberliegenden Seite des Ausrücklagers eine Dichtung. Jeder der Ringkolben 1a, 1b, 2a weist eine Schulter bzw. einen Vorsprung auf, die bzw. der als Anschlag gegen den Körper seines jeweiligen Betätigungssystems 1, 2 wirkt. Diese Anschläge sind nützlich, um Dichtungsschäden beim Zurückziehen der Kolben 1a, 1b, 2a, d.h. entgegen der Richtung der Betätigungsbewegungen, zu vermeiden.
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Um eine Relativdrehung zwischen den beiden Betätigungssystemen zu vermeiden, weist entweder das erste Betätigungssystem 1 oder das zweite Betätigungssystem 2 mindestens einen axialen Vorsprung 5a, 5b auf, der mit mindestens einer axialen Ausnehmung 6a, 6b des ersten Betätigungssystems 1 oder des zweiten Betätigungssystems 2 zusammenwirkt. Diese Merkmale sind in der 2 dargestellt.
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Jede Hauptwand 3, 4 des ersten Betätigungssystems 1 und des zweiten Betätigungssystems 2 weist mindestens eine Druckleitung 7, 8 zum axialen Verschieben der Ringkolben 1a, 1b, 2a auf. Eine Druckleitung 7, 8 ist einem Ringkolben 1a, 1b, 2a zugeordnet. Die Hauptwände 3, 4 umfassen so viele Druckleitungen wie Kolben. Im Falle der 1 und 2 sind zwei unabhängige Druckleitungen 7 speziell zum Betätigen der Kolben 1a, 1b des ersten Betätigungssystems 1 vorgesehen und eine Druckleitung 8 ist speziell zum Betätigen des Kolbens 2a des zweiten Betätigungssystems 2 vorgesehen. Die Druckleitungen 7, 8 sind in dem axialen Vorsprung 5a, 5b der beiden Betätigungssysteme 1, 2 angeordnet. Die Druckleitungen 7, 8 sind axial zwischen den Ringkolben 1a, 1b, 2a des ersten Betätigungssystems 1 und des zweiten Betätigungssystems 2 angeordnet.
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Aus der Sicht der Schnittdarstellung der 1 weisen das erste Betätigungssystem 1 und das zweite Betätigungssystem 2 jeweils eine zylindrische Wandung 9, 11 auf, die sich in axialer Richtung erstreckt. Die zylindrischen Wandungen 9, 11 weisen zweckmäßigerweise den gleichen Innendurchmesser auf, der den Durchtritt eines Übertragungselements, wie einer Welle, ermöglicht. Die zylindrische Wandung 9 des ersten Betätigungssystems 1 ist länger als die zylindrische Wandung 11 des zweiten Betätigungssystems 2. Sowohl das erste Betätigungssystem 1 als auch das zweite Betätigungssystem 2 weist in einer Schnittdarstellung eine L-Form auf.
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Das Betätigungsmodul 10 ist in radialer und axialer Richtung besonders kompakt.
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Die 3 bis 5 zeigen das zur Betätigung von vier Drehmomentübertragungseinrichtungen eines Fahrzeuggetriebes dienende Betätigungsmodul 10', 10" gemäß einer zweiten und einer dritten Ausführungsform. Die vier Drehmomentübertragungseinrichtungen können zwei klassische Kupplungen und zwei Bremskupplungen sein, die einem Planetengetriebe in einem Hybridfahrzeuggetriebe zugeordnet sind. Beispielsweise kann eine erste klassische Kupplung zum Verbinden oder Trennen einer elektrischen Maschine mit bzw. von dem klassischen Getriebe vorgesehen sein, eine zweite klassische Kupplung zum Verbinden des Planetengetriebes, eine erste Bremskupplung zum Blockieren des Sonnenrades des Planetengetriebes und eine zweite Bremskupplung zum Blockieren des Planetenrades des Planetengetriebes. Zum Betätigen dieser vier Kupplungen wird ein erfindungsgemäßes Betätigungsmodul 10', 10" verwendet. Das Betätigungsmodul 10', 10" kann innerhalb des Getriebes angeordnet sein.
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Die meisten der in der 3 dargestellten Elemente sind ähnlich wie in der 1. Lediglich das zweite Betätigungssystem 2 unterscheidet sich dadurch, dass es zwei Ringkolben 2a, 2b umfasst, die dazu eingerichtet sind, eine Betätigungsbewegung F3, F4 auf die dritte und eine vierte Drehmomentübertragungseinrichtung aufzubringen. Die beiden Ringkolben 2a, 2b des zweiten Betätigungssystems 2 sind radial übereinander angeordnet. Der Aufbau der Kolben 2a, 2b bleibt der gleiche wie der Aufbau der in der 1 gezeigten Kolben. So können beispielsweise die Ringkolben 1a, 1b die klassischen Kupplungen betätigen und die Ringkolben 2a, 2b können die Bremskupplungen betätigen.
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In den 3 und 4 sind zwei unabhängige Druckleitungen 7 speziell zum Betätigen der Kolben 1a, 1b des ersten Betätigungssystems 1 vorgesehen und zwei unabhängige Druckleitungen 8 sind speziell zum Betätigen der Kolben 2a, 2b des zweiten Betätigungssystems 2 vorgesehen.
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Das Betätigungsmodul 10' ist in radialer und axialer Richtung besonders kompakt.
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Die meisten der in der 5 dargestellten Elemente sind ähnlich wie in der 1. Nur das erste Betätigungssystem 1 unterscheidet sich dadurch, dass es drei Ringkolben 1a, 1b, 1c umfasst, die dazu eingerichtet sind, eine Betätigungsbewegung F1, F2, F4 auf die erste, zweite und eine vierte Drehmomentübertragungseinrichtung aufzubringen. Die drei Ringkolben 1a, 1b, 1c des ersten Betätigungssystems 1 sind radial übereinander angeordnet. Der Aufbau der Kolben 1a, 1b, 1c bleibt der gleiche wie der Aufbau der in der 1 gezeigten Kolben. Jeder der Ringkolben 1a, 1b, 1c hält ein Ausrücklager 12, 13, 14 um eine Betätigungsbewegung F1, F2, F4 auf die Drehmomentübertragungseinrichtungen aufzubringen.
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Das Betätigungsmodul 10" ist in radialer und axialer Richtung besonders kompakt.
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Änderungen und Ergänzungen sind möglich, ohne von dem Umfang und Geist der vorliegenden Erfindung, wie sie in den beigefügten Ansprüchen definiert ist, abzuweichen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102016221948 A1 [0006]
- WO 2018/103776 A1 [0007]
