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Die Erfindung betrifft ein Kupplungssystem für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines hybrid-angetriebenen Kraftfahrzeugs, umfassend ein hydraulisches Ausrücksystem mit einem Zentralausrücker, wobei der Zentralausrücker eine Mehrzahl von Zentralausrückerkolben aufweist.
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In hybridisierten Antriebssträngen von Kraftfahrzeugen werden erhöhte Anforderungen an Kupplungssysteme gestellt, um betriebssicher, komfortabel und energieeffizient Verbrennungskraftmaschinen und Elektromotoren miteinander drehmomentübertragend zu kuppeln. In diesem Zusammenhang sind auch so genannte Triple-Clutch-Kupplungssysteme mit drei Kupplungen bekannt. Da die hydraulische Ansteuerung der einzelnen Kupplungen derzeit noch aufwendig und montagetechnisch kompliziert ist, besteht die Aufgabe der Erfindung darin, hier eine entsprechende, insbesondere auch bauraumoptimierte Verbesserung bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Kupplungssystem für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines hybrid-angetriebenen Kraftfahrzeugs, umfassend ein hydraulisches Ausrücksystem mit einem Zentralausrücker, wobei der Zentralausrücker eine Mehrzahl von Zentralausrückerkolben aufweist, wobei der Zentralausrücker drei Zentralausrückerkolben aufweist, welche in einer Zentralausrückereinheit baulich zusammengefasst sind, wobei ein erster Zentralausrückerkolben in einem ersten Zentralausrückergehäuse und ein zweiter Zentralausrückerkolben in einem zweiten Zentralausrückergehäuse aufgenommen ist, wobei das erste Zentralausrückergehäuse und das zweite Zentralausrückergehäuse so ausgeformt sind, dass sie in axialer Richtung ineinander schiebbar sind.
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Der Vorteil der Erfindung liegt insbesondere in der hydraulischen Ansteuerung von drei Kupplungen mittels eines Zentralausrückers. Die bislang mehrfach im Bauraum des Kupplungssystems positionierten Ausrücksysteme werden erfindungsgemäß zu einer Zentralausrückereinheit zusammengefasst. Durch eine radiale und axial Verschachtlung der Zentralausrückergehäuse kann ein bauraumoptimierter Zentralausrücker realisiert werden. Da nur noch ein Zentralausrücker im Kupplungssystem vorhanden ist, ermöglicht dies eine Hydraulik-Leitungsführung zu einer Anschlussposition im Antriebsstrang . Ferner können Einsparung in Produktions-, Logistik- und Montagekosten aufgrund der Vereinheitlichung von mehreren einzelnen Komponenten in einen Zentralausrücker realisiert werden. Auch ergibt sich durch das erfindungsgemäße Kupplungssystem die Möglichkeit den axialen Bauraum zu reduzieren, da nur noch ein Zentralausrücker benötigt wird.
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Zunächst werden die einzelnen Elemente des beanspruchten Erfindungsgegenstandes in der Reihenfolge ihrer Nennung im Anspruchssatz erläutert und nachfolgend besonders bevorzugte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes beschrieben.
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Ein Kupplungssystem für Kraftfahrzeuge hat die Funktion, die antreibende Motorseite in einem Antriebsstrang eines Fahrzeuges schaltbar von der Getriebeseite zu kuppeln bzw. zu entkuppeln und so einen Gangwechsel des Getriebes während der Fahrt zu ermöglichen und den antreibenden Motor hierdurch in einem bevorzugten Drehzahl-/ Drehmomentbereich betreiben zu können.
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Im Sinne dieser Anmeldung werden unter dem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges alle Komponenten verstanden, die im Kraftfahrzeug die Leistung für den Antrieb des Kraftfahrzeugs generieren und über die Fahrzeugräder bis auf die Straße übertragen.
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Als Kraftfahrzeuge im Sinne dieser Anmeldung gelten Landfahrzeuge, die durch Maschinenkraft bewegt werden, ohne an Bahngleise gebunden zu sein. Ein Kraftfahrzeug kann beispielsweise ausgewählt sein aus der Gruppe der Personenkraftwagen (PKW), Lastkraftwagen (LKW), Kleinkrafträder, Leichtkraftfahrzeuge, Krafträder, Kraftomnibusse (KOM) oder Zugmaschinen. Ein Hybridelektrokraftfahrzeug, auch als Hybrid Electric Vehicle (HEV) bezeichnet, ist ein Elektrofahrzeug, das von mindestens einem Elektromotor sowie einem weiteren Energiewandler angetrieben wird und Energie sowohl aus seinem elektrischen Speicher (Akku) als auch einem zusätzlich mitgeführten Kraftstoff bezieht.
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In Fahrzeugen mit manuell betätigten Trockenkupplungen muss die vom Fahrer erzeugte Pedalkraft von einem Mechanismus verstärkt und auf die Kupplung übertragen werden. In modernen fußbetätigten Kupplungen wird eine hydraulische Kupplungsbetätigung eingesetzt. Man unterscheidet prinzipiell zwischen zwei Systemen: Semihydraulik und Vollhydraulik. Beim vollhydraulischen System werden die Funktionen des getriebeseitigen Ausrückmechanismus von einen Zentralausrücker (CSC - Concentric Slave Cylinder) übernommen. Dieser ist direkt in der Getriebeglocke zwischen Getriebe und Kupplung angeordnet.
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Ein hydraulisches Ausrücksystem verfügt in der Regel über einen Geberzylinder, der den am Geberzylinder erzeugten Druck über eine hydraulische Druckleitung an den Nehmerzylinder überträgt. Der Nehmerzylinder überträgt mittels eines axial verlagerbaren Kolbens und unter Zwischenschaltung eines Kupplungsausrücklagers den hydraulischen Druck auf ein Hebelsystem, das beispielsweise durch eine Tellerfeder gebildet sein kann. Die Tellerfeder beaufschlagt eine drehfest und axial verlagerbar mit einem Kupplungsgehäuse verbundene Kupplungsdruckplatte und ist gegen eine fest mit dem Kupplungsgehäuse verbundene Anpressplatte verspannt. Zwischen Anpressplatte und Kupplungsdruckplatte ist eine Kupplungsscheibe mit einem Kupplungsbelag angeordnet, die je nach Verspannung zwischen Anpress- und Kupplungsdruckplatte einen Reibschluss bilden und die Reibungskupplung schließen oder bei Aufhebung des Reibschlusses öffnen.
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Vollhydraulische Kupplungssysteme von Kraftfahrzeugen können mit einem Zentralausrücker ausgestattet sein, welcher häufig auch als Concentric Slave Cylinder (CSC) bezeichnet wird. Dieser kann insbesondere aus einem ringförmigen hydraulischen Zentralausrückerzylinder mit integriertem Ausrücklager bestehen, der in dem Kupplungsgehäuse bevorzugt zwischen dem Getriebe und der Kupplung mittig zur Getriebeeingangswelle angeordnet ist, wodurch der Hebel in der Getriebeglocke, wie er bei Anordnungen mit einem konventionellen Nehmerzylinder verwendet wird, entfallen kann. Der Zentralausrückerkolben hat die Funktion eine hydraulische Druckbeaufschlagung in eine lineare Verschiebung des Zentralausrückerkolbens umzuwandeln, wobei diese bewirkt, dass das Kupplungssystem von einem eingekuppelten Betriebszustand in einen ausgekuppelten Betriebszustand überführbar ist.
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Erfindungsgemäß verfügt der der Zentralausrücker über mehrere, vorzugsweise ringförmige Zentralausrückerkolben.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann es vorteilhaft sein, dass der erste Zentralausrückerkolben und der zweite Zentralausrückerkolben axial versetzt zueinander und in radialer Richtung an einer im Wesentlichen identischen Position angeordnet sind. Hierdurch lässt sich eine besonders vorteilhafte Bauraumoptimierung realisieren.
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Es kann des Weiteren vorteilhaft sein, dass ein dritter Zentralausrückerkolben vorhanden ist, welcher in radialer Richtung unterhalb des ersten Zentralausrückerkolbens und/oder des zweiten Zentralausrückerkolbens angeordnet ist.
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In einer Weiterentwicklung der Erfindung kann es ferner bevorzugt sein, dass das erste Zentralausrückergehäuse einen ersten Zentralausrückerdruckraum und das zweite Zentralausrückergehäuse einen zweiten Kolbenausrückerdruckraum aufweisen, die in Umfangsrichtung um einen Winkel alpha gegeneinander versetzt angeordnet sind.
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Weiterhin kann es von Vorteil sein, dass der Zentralausrücker einen Hydraulikanschluss aufweist, mittels dessen der Zentralausrücker an das hydraulisches Ausrücksystem koppelbar ist. Bevorzugt ist der Hydraulikanschluss einstückig mit dem ersten Zentralausrückergehäuse und/oder dem zweiten Zentralausrückergehäuse ausgeformt.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der Erfindung kann es bevorzugt sein, dass der erster Zentralausrückerkolben und der zweiter Zentralausrückerkolben eine voneinander entgegengesetzte axiale Ausrückrichtung aufweisen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann es vorteilhaft sein, dass der erste Zentralausrückerkolben und der dritte Zentralausrückerkolben eine zueinander gleichgerichtete axiale Ausrückrichtung aufweisen.
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Es kann des Weiteren vorteilhaft sein, dass das ersten Zentralausrückergehäuse drei über die Umfangsrichtung verteilt angeordnete erste Zentralausrückerdruckräume und das zweite Zentralausrückergehäuse drei über die Umfangsrichtung verteilt angeordnete zweite Kolbenausrückerdruckräume aufweist.
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In einer Weiterentwicklung der Erfindung kann es ferner bevorzugt sein, dass das erste Zentralausrückergehäuse und/oder das zweite Zentralausrückergehäuse wenigstens einen sich in Radialrichtung nach Außen erstreckenden Befestigungsabschnitt aufweist, mittels dessen der Zentralausrücker in dem Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs befestigbar ist.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden. Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Auch können die unterschiedlichen Merkmale der verschiedenen Ausführungsbeispiele innerhalb des technisch machbaren frei miteinander kombiniert werden.
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Es zeigen:
- 1 einen Zentralausrücker in einer isometrischen Perspektivansicht,
- 2 einen Zentralausrücker in einer Frontalansicht,
- 3 schematische Querschnittsansichten durch den Zentralausrücker in zwei verschiedenen Schnittebenen, und
- 4 ein Kraftfahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Kupplungssystem.
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Die 1 zeigt eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kupplungssystem 1 für einen Antriebsstrang 2 eines Kraftfahrzeugs 3, insbesondere eines hybrid-angetriebenen Kraftfahrzeugs 3, umfassend ein hydraulisches Ausrücksystem 4 mit einem Zentralausrücker 5. Der Zentralausrücker 5 besitzt eine Mehrzahl von Zentralausrückerkolben 6, im gezeigten Beispiel sind es drei Zentralausrückerkolben 6, welche in einer Zentralausrückereinheit 7 baulich zusammengefasst sind. Ein erster Zentralausrückerkolben 8 ist in einem ersten Zentralausrückergehäuse 9 und ein zweiter Zentralausrückerkolben 10 in einem zweiten Zentralausrückergehäuse 11 aufgenommen. Das erste Zentralausrückergehäuse 9 und das zweite Zentralausrückergehäuse 11 sind so ausgeformt, dass sie in axialer Richtung ineinander schiebbar sind und im zusammengesetzten Zustand eine im Wesentlichen ringzylinderförmige Zentralausrückereinheit 7 bilden. Das erste Zentralausrückergehäuse 9 besitzt über seinen Umfang verteilt Aufnahmen, in die das hierzu korrespondierend ausgeformte zweite Zentralausrückergehäuse 11 axial eingeschoben werden kann. Die Gehäuse 9,11 greifen so krallenartig ineinander.
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Der erste Zentralausrückerkolben 8 und der zweite Zentralausrückerkolben 10 sind axial versetzt zueinander und in radialer Richtung an einer im Wesentlichen identischen Position angeordnet, was insbesondere gut aus der Zusammenschau von 1 mit 3 hervorgeht. Grundsätzlich ist es natürlich auch denkbar, dass der erste Zentralausrückerkolben 8 und der zweite Zentralausrückerkolben 10 in Radialrichtung versetzt zueinander angeordnet sind. Die 1 zeigt ferner, dass ein dritter Zentralausrückerkolben 12 vorhanden ist, welcher in radialer Richtung unterhalb des ersten Zentralausrückerkolbens 8 und des zweiten Zentralausrückerkolbens 10 angeordnet ist.
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Das erste Zentralausrückergehäuse 9 und das zweite Zentralausrückergehäuse 11 besitzen jeweils einen sich in Radialrichtung nach Außen erstreckenden Befestigungsabschnitt 16, mittels dessen der Zentralausrücker 5 in dem Antriebsstrang 2 des Kraftfahrzeugs 3 befestigbar ist.
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Die 2 zeigt den aus der 1 bekannten Zentralausrücker 5 in einer Frontalansicht, aus der man gut erkennen kann, dass das erste Zentralausrückergehäuse 9 einen ersten Zentralausrückerdruckraum 13 und das zweite Zentralausrückergehäuse 11 einen zweiten Kolbenausrückerdruckraum 14 aufweisen, die in Umfangsrichtung um einen Winkel alpha gegeneinander versetzt angeordnet sind. Diese Anordnung ist notwendig, da der erste Zentralausrückerkolben 8 und der zweite Zentralausrückerkolben 10 ineinandergeschoben sind. Dadurch können bei entgegengesetzter Ausrückrichtung der erste Zentralausrückerkolben 8 und der zweite Zentralausrückerkolben 10 im Wesentlichen auf einem gleichen Außendurchmesser angeordnet werden. Der Zentralausrücker 5 weist einen Hydraulikanschluss 15 auf, mittels dessen der Zentralausrücker 5 an das hydraulisches Ausrücksystem 4 koppelbar ist.
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Die 3 zeigt den aus den 1-2 bereits bekannten Zentralausrücker 5 in zwei Querschnittsansichten, die aus verschiedenen Schnittebenen durch den Zentralausrücker resultieren. Man erkennt gut in diesen Ansichten, dass der erste Zentralausrückerkolben 8 und der zweite Zentralausrückerkolben 10 axial versetzt zueinander und in radialer Richtung an einer im Wesentlichen identischen Position angeordnet sind. Der dritte Zentralausrückerkolben 12 ist in radialer Richtung unterhalb des ersten Zentralausrückerkolbens 8 und des zweiten Zentralausrückerkolbens 10 angeordnet.
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Die 3 zeigt ferner, dass der erster Zentralausrückerkolben 8 und der zweiter Zentralausrückerkolben 10 eine voneinander entgegengesetzte axiale Ausrückrichtung aufweist, was durch die Pfeile in der 3 angedeutet ist. Der erste Zentralausrückerkolben 8 und der dritte Zentralausrückerkolben 12 zeigen eine zueinander gleichgerichtete axiale Ausrückrichtung.
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Die 4 schließlich zeigt ein erfindungsgemäßes Kupplungssystem 1 für einen Antriebsstrang 2 in einem Kraftfahrzeug 3, insbesondere eines hybrid-angetriebenen Kraftfahrzeugs 3, umfassend ein hydraulisches Ausrücksystem 4 mit einem Zentralausrücker 5.
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Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Patentansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Patentansprüche und die vorstehende Beschreibung ‚erste‘ und ‚zweite‘ Merkmal definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Merkmale, ohne eine Rangfolge festzulegen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kupplungssystem
- 2
- Antriebsstrang
- 3
- Kraftfahrzeugs
- 4
- hydraulisches Ausrücksystem
- 5
- Zentralausrücker
- 6
- Zentralausrückerkolben
- 7
- Zentralausrückereinheit
- 8
- erster Zentralausrückerkolben
- 9
- erstes Zentralausrückergehäuse
- 10
- zweiter Zentralausrückerkolben
- 11
- zweites Zentralausrückergehäuse
- 12
- dritter Zentralausrückerkolben
- 13
- erster Zentralausrückerdruckraum
- 14
- zweiter Kolbenausrückerdruckraum
- 15
- Hydraulikanschluss
- 16
- Befestigungsabschnitt
