sowie Antriebsstranq

Die Erfindung betrifft ein Hybridmodul für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, wie eines Pkws, Lkws, Busses oder sonstigen Nutzfahrzeuges, mit einem Gehäuse, einer relativ zu dem Gehäuse verdrehbaren, mit einer Verbrennungskraftmaschine verbindbaren Eingangswelle, einer elektrischen Maschine, einem mit einem Rotor der elektrischen Maschine drehgekoppelten Träger, einer zwischen der Eingangswelle und dem Träger wirkend eingesetzten Trennkupplung sowie einer zum Verstellen der Trennkupplung zwischen einer geschlossenen Stellung und einer geöffneten Stellung ausgebildeten, hydraulischen Betätigungseinheit, wobei die Betätigungseinheit ein auf mehrere Reibelemente der Trennkupplung verschiebend einwirkendes Schiebeele ment aufweist, welches Schiebeelement zu seiner ersten axialen Seite hin mit dem Träger einen hydraulischen Druckraum einschließt und zu seiner zweiten axialen Seite hin von einer Rückstellfedereinheit mit einer axialen Rückstellkraft beaufschlagt ist.

Gattungsgemäße Hybridmodule mit Drehdurchführungen sind bspw. aus der WO 2019/015714 A1 bekannt. Bei den bekannten Drehdurchführungen kann es durch die im Betrieb wirkenden Fliehkräfte zu Druckschwankungen innerhalb des Druckraums kommen. Zum Ausgleich dieser fliehkraftbedingten Druckschwankungen wird üblicher weise eine Kompensationskammer eingesetzt.

Der Nachteil dieser Kompensationskammer besteht jedoch darin, dass ein relativ gro ßer axialer Bauraum in Anspruch genommen wird.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu beheben und insbesondere ein Hybridmodul zur Verfügung zu stellen, das trotz (mechanischem) Fliehkraftausgleich einen kompakten Aufbau auf weist. Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Rückstellfedereinheit und der Druckraum derart ausgebildet und aufeinander abgestimmt sind, dass in einem Be trieb des Hybridmoduls, bei rotierendem Träger bis zu einer Drehzahl von mindestens 3000 U/min, die durch die Rückstellfeder erzeugte Rückstellkraft größer als eine durch eine Fliehkraft in dem Druckraum erzeugte, axial entgegengesetzt zur Rückstellkraft auf das Schiebeelement in Richtung der geschlossenen Stellung wirkende, axiale Ver stellkraft des Druckraums ist. Somit wird die Betätigungseinheit ohne Kompensations kammer ausgebildet.

Die derart stark ausgebildete Rückstellfedereinheit bewirkt, dass bisher für das Um setzen der Kompensationskammer verwendete Zusatzbauteile weggelassen werden können. Dadurch wird der Aufbau deutlich kompakter.

Weitere vorteilhafte Ausführungen sind mit den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.

Hinsichtlich der Ausbildung der Rückstellfedereinheit hat es sich als zweckmäßig für den Einsatz in höher drehenden Fahrzeugen herausgestellt, wenn die Rückstellfeder einheit und der Druckraum derart ausgebildet und aufeinander abgestimmt sind, dass in dem Betrieb, bei rotierendem Träger bis zu einer Drehzahl von mindestens 4000 U/min, bevorzugt mindestens 6000 U/min, weiter bevorzugt mindestens 8000 U/min, besonders bevorzugt mindestens 10000 U/min die durch die Rückstellfedereinheit er zeugte Rückstellkraft größer als die durch die Fliehkraft in dem Druckraum erzeugte axiale Verstellkraft des Druckraums ist.

Weist die Rückstellfedereinheit mehrere Federelemente, die vorzugsweise jeweils als Schraubendruckfedern umgesetzt sind, auf, kann eine möglichst hohe Rückstellkraft erzeugt werden.

Des Weiteren ist es von Vorteil, wenn in dem Träger eine an dem Druckraum ange schlossene sowie mit einem gehäuseseitigen Kanalsystem weiter verbundene hydrau lische Drehdurchführung vorgesehen ist. Dadurch ist die Drehdurchführung platzspa rend ausgebildet. Vorteilhaft ist es des Weiteren, wenn ein radial außerhalb des Druckraums verlaufen der Betätigungskragen des Schiebeelementes unmittelbar als Drucktopf umgesetzt ist und mit den Reibelementen der Trennkupplung zusammenwirkt. Das Schiebeelement ist somit axial besonders kompakt ausgebildet.

Auch ist es zweckmäßig, wenn das Schiebeelement einteilig aus einem Metallblech ausgeformt ist.

Weist das Schiebeelement unmittelbar einen axial vorspringenden Führungskragen auf, welcher Führungskragen auf einem Lagerungssockel des Trägers verschiebbar geführt ist, wird der Aufbau der Betätigungseinheit weiter vereinfacht.

Der Lagerungssockel ist zweckmäßigerweise mittels eines Stützlagers weiter zu dem Gehäuse drehbar gelagert.

Ist eine den Druckraum abdichtende erste Dichtung in einer Ausnehmung innerhalb des Trägers axialfest aufgenommen, wird eine noch platzsparendere Anordnung er möglicht.

Des Weiteren ist es von Vorteil, wenn eine den Druckraum abdichtende zweite Dich tung an dem Träger verschiebefest aufgenommen ist.

Ist neben der Trennkupplung zumindest eine weitere Kupplung axial versetzt zu der Trennkupplung vorhanden, kann diese mit einem Getriebe weiter verbunden werden.

Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit ei nem erfindungsgemäßen Hybridmodul nach zumindest einer der zuvor beschriebenen Ausführungen.

In anderen Worten ausgedrückt, ist somit erfindungsgemäß eine Kupplung KO (Trenn kupplung) mit Drehdurchführung ohne Kompensation umgesetzt. Um ein unbeabsich tigtes Schließen der Trennkupplung bei erhöhter Geschwindigkeit und einem damit verbundenen Anstieg der Zentrifugalkräfte in einem Druckraum zu vermeiden, ist eine Rückstellfeder (Rückstellfedereinheit) der Trennkupplung besonders stark ausgebil det.

Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von einer Figur näher erläutert.

Es zeigt die einzige Fig. 1 eine Längsschnittdarstellung eines erfindungsgemäßen, nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ausgeführten Hybridmoduls, wobei die geschnittenen Bauteile ohne Schraffur gezeigt sind.

Die Figur ist lediglich schematischer Natur und dient daher lediglich dem Verständnis der Erfindung.

Mit Fig. 1 ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Hyb ridmoduls 1 veranschaulicht. Das Hybridmodul 1 ist auf typische Weise als eine kom binierte Baueinheit aus einer elektrischen Maschine 5 (der Übersichtlichkeit halber le diglich seitens ihres Rotors 6 dargestellt) und zumindest einer, hier gar drei Kupplun gen 8, 25a, 25b realisiert. Das Hybridmodul 1 ist im Betrieb in einem in Fig. 1 prinzipi ell angedeuteten Antriebsstrang 2 eines Kraftfahrzeuges angeordnet. Insbesondere ist das Hybridmodul 1 entlang einer zentralen Drehachse 28 betrachtet, zwischen einer Ausgangswelle einer Verbrennungskraftmaschine und mehreren Getriebeeingangs wellen eines Getriebes eingesetzt. Das Hybridmodul 1 dient durch das Vorhandensein der elektrischen Maschine 5 zur Umsetzung des hybriden Antriebsstranges 2.

Das Hybridmodul 1 weist eine Eingangswelle 4 auf. Die Eingangswelle 4 ist im Betrieb mit der Ausgangswelle der Verbrennungskraftmaschine drehfest verbunden. Die Ein gangswelle 4 ist relativ zu einem teilweise dargestellten Gehäuse 3 des Hybridmoduls 1 verdrehbar gelagert. Die Eingangswelle 4 durchdringt das Gehäuse 3 und ragt in ein Inneres des Hybridmoduls 1 / des Gehäuses 3 hinein. In einem innerhalb des Hyb ridmoduls 1 angeordneten Bereich ist die Eingangswelle 4 mit einer Trennkupplung 8 verbunden. Die Trennkupplung 8, die hier als Lamellenkupplung, nämlich Reiblamel lenkupplung, realisiert ist, weist einen ersten Kupplungsbestandteil 29a auf, der dreh- fest mit der Eingangswelle 4 verbunden ist. Hierzu ist ein topfartig ausgebildeter La mellenträger 30 der Trennkupplung 8 unmittelbar drehtest an der Eingangswelle 4 be festigt. Der erste Kupplungsbestandteil 29a der Trennkupplung 8 weist neben dem La mellenträger 30 mehrere auf dem Lamellenträger 30 drehtest, jedoch axial relativ zu einander verschieblich aufgenommene erste Reibelemente 10a auf.

Ein mit dem ersten Kupplungsbestandteil 29a wahlweise verbindbarer zweiter Kupp lungsbestandteil 29b der Trennkupplung 8 ist an einem zentralen Träger 7, der relativ zu dem Gehäuse 3 verdrehbar gelagert ist, aufgenommen. Der Träger 7 bildet einen hülsenförmigen Drehmomentübertragungsbereich 31 aus, zu dessen radialer Außen seite 32 unmittelbar der Rotor 6 der elektrischen Maschine 5 aufgenommen ist. Der Drehmomentübertragungsbereich 31 weist eine Innenverzahnung 33 auf, welche In nenverzahnung 33 den zweiten Kupplungsbestandteil 29b unmittelbar mit ausbildet.

An der Innenverzahnung 33 sind mehrere zweite Reibelemente 10b der Trennkupp lung 8 unmittelbar drehfest sowie relativ zueinander axial verschieblich aufgenommen.

Die ersten Reibelemente 10a und die zweiten Reibelemente 10b der Trennkupplung 8 sind auf typische Weise in axialer Richtung wechselweise zueinander angeordnet. Folglich sind die ersten Reibelemente 10a sowie die zweiten Reibelemente 10b axial auf einer gleichen Höhe mit dem Drehmomentübertragungsbereich 31 / dem Rotor 6 sowie radial innerhalb des Drehmomentübertragungsbereiches 31 angeordnet. In ei ner geöffneten Stellung der Trennkupplung 8 sind die Reibelemente 10a, 10b vonei nander drehentkoppelt, in einer geschlossenen Stellung der Trennkupplung 8 sind die Reibelemente 10a, 10b unter reibkraftschlüssigem Verbund aneinander angedrückt.

Zur Betätigung der Trennkupplung 8 zwischen ihrer geöffneten Stellung und ihrer ge schlossenen Stellung ist eine hydraulische Betätigungseinheit 9 vorhanden, die nach der erfindungsgemäßen Ausführung umgesetzt ist. Die Betätigungseinheit 9 ist mit ei nem Schiebeelement 1 1 ausgestattet. Das Schiebeelement 1 1 ist unmittelbar an dem Träger 7 aufgenommen und somit drehfest mit diesem gekoppelt. Das Schiebeele ment 1 1 ist aus einem Metallblech einteilig ausgeformt. Das Schiebeelement 1 1 bildet zu einer radialen Innenseite einen Kolbenbereich 34 aus, welcher Kolbenbereich 34 in einem Aufnahmeraum 35 des Trägers 7, unter Ausbildung eines abgedichteten hyd raulischen Druckraums 13 geführt ist. Der Aufnahmeraum 35 ist insbesondere als eine ringförmig umlaufende Ausnehmung realisiert. Das Schiebeelement 1 1 ist zu seiner ersten axialen Seite 12a hin dem den Aufnahmeraum 35 bildenden Bereich des Trä gers 7 zugewandt und schließt mit diesem den Druckraum 13 ein. Auf einer, der ers ten axialen Seite 12a abgewandten, zweiten axialen Seite 12b wirkt eine Rückstellfe dereinheit 14 unmittelbar auf das Schiebeelement 1 1 ein. Diese relativ zu dem Träger 7 fest abgestützte Rückstellfedereinheit 14 beaufschlagt das Schiebeelement 1 1 ent gegen einer in dem Druckraum 13 erzeugten Druckkraft / Betätigungskraft / Verstell kraft.

Das Schiebeelement 1 1 weist zu einer radialen Innenseite des Kolbenbereiches 34 ei nen axial abstehenden Führungskragen 19 auf. Der Führungskragen 19 ist unmittel bar auf einem Lagerungssockel 21 des Trägers 7, der sich ebenfalls in axialer Rich tung erstreckt, geführt. Der Lagerungssockel 21 ist wiederum mittels eines Stützlagers 27 hier in Form eines Wälzlagers, nämlich Kugellagers umgesetzt, relativ zu dem Ge häuse 3 gelagert. Der Lagerungssockel 21 ist durch einen radialen Verbindungskanal 36 durchdrungen, der unmittelbar an ein hydraulisches Kanalsystem 16 des Gehäu ses 3 anschließt und zusammen mit diesem eine Drehdurchführung 17 ausbildet.

Über das Kanalsystem 16 sowie die Drehdurchführung 17 samt dem Verbindungska nal 36 ist folglich im Betrieb ein hydraulisches Mittel dem Druckraum 13 zuführbar bzw. aus diesem abführbar, um die Trennkupplung 8 zu verstellen.

In Fig. 1 ist eine geöffnete Stellung der Trennkupplung 8 umgesetzt. Zum Schließen der Trennkupplung 8 wird der Druckraum 13 mit hydraulischem Druck beaufschlagt und sobald dieser Druck eine durch die Rückstellfedereinheit 14 erzeugte Rückstell kraft überschreitet, wird das Schiebeelement 1 1 derart verschoben, dass es die Rei belemente 10a, 10b gegeneinander reibschlüssig verpresst.

Wie des Weiteren zu erkennen, ist das Schiebeelement 1 1 radial außerhalb des Kol benbereiches 34 sowie des Druckraums 13 mit einem Betätigungskragen 18, der ebenfalls axial vorsteht, ausgestattet. Der Betätigungskragen 18 dient unmittelbar als Drucktopf und wirkt in dieser Ausführung auf ein endseitig angeordnetes zweites Rei belement 10b der Trennkupplung 8 verstellend ein. Dieses endseitig angeordnete zweite Reibelement 10b ist auch als Anpressplatte bezeichnet.

Erfindungsgemäß sind die Rückstellfedereinheit 14 und der Druckraum 13 derart aus gebildet und aufeinander abgestimmt, dass in einem Betrieb des Hybridmoduls 1 , bei rotierendem Träger 7 bis zu einer Drehzahl von 10000 U/min, die durch die Rückstell federeinheit 14 erzeugte Rückstellkraft größer als eine durch eine Fliehkraft in dem Druckraum 13 erzeugte, axial entgegengesetzt zu der Rückstellkraft auf das Schiebe element 1 1 wirkende, axiale Verstellkraft des Druckraums 13 ist. Unterhalb einer Drehzahl von 10000 U/min sowie bei fehlender zusätzlicher Druckbeaufschlagung des Druckraums 13 mit einem Hydraulikdruck bleibt das Schiebeelement 1 1 somit in einer der geöffneten Stellung der Trennkupplung 8 korrespondierenden Stellung / Ruhestel lung, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist. Somit kann die zweite axiale Seite 12b frei von einer Kompensationskammer umgesetzt werden. Es ist somit in der gesamten Betätigungs einheit 9 keine Kompensationskammer umgesetzt.

Die Rückstellfedereinheit 14 ist in Fig. 1 lediglich seitens eines Federelementes 15 in Form einer Schraubendruckfeder abgebildet. Prinzipiell ist es gemäß weiteren Ausfüh rungen auch von Vorteil, wenn die Rückstellfedereinheit 14 mehrere Federelemente 15 aufweist. Diese mehreren Federelemente 15 sind vorzugsweise in Umfangsrich tung verteilt angeordnet. Es ist jedoch auch vorteilhaft, wenn mehrere Federelemente 15 in einem gemeinsamen Federpaket zusammengefasst werden und bspw. ein ers tes als Schraubendruckfeder ausgebildetes Federelement innerhalb eines weiteren, ebenfalls als Schraubendruckfeder ausgebildeten, zweiten Federelementes angeord net ist. Auch die Ausbildung einer Tellerfeder als das Federelement 15 ist in weiteren erfindungsgemäßen Ausführungen umgesetzt. Das Federelement 15 ist gemäß Fig. 1 zu seiner ersten Ende hin an den Schiebeelementen 1 1 abgestützt und zu seinem zweiten Ende axialfest an dem Träger 7, nämlich an dem Lagerungssockel 21 , abge stützt. Hierzu ist ein fest an dem Träger 7 abgestütztes Zentrierelement 37 über einen Sicherungsring 38, der unmittelbar an dem Träger 7 aufgenommen ist, abgestützt. Zur Abdichtung des Druckraums 13 ist in dem Träger 7, nämlich in dem Lagerungsso ckel 21 , eine erste Dichtung 22 in einer Ausnehmung 23 des Lagerungssockels 21 axialfest aufgenommen. Diese erste Dichtung 22 dient zur Abdichtung eines ersten ra dialen Spaltes, zwischen dem Lagerungssockel 21 und dem Führungskragen 19, zu einer radialen Innenseite des Druckraums 13 hin. Eine weitere zweite Dichtung 24 ist in dieser Ausführung unmittelbar an dem Schiebeelement 1 1 aufgebracht. Diese zweite Dichtung 24 dient zur Abdichtung eines zweiten radialen Spaltes zwischen dem Träger 7 und dem Schiebeelement 1 1 , zu einer radialen Außenseite des Druckraums 13 hin.

Neben der Trennkupplung 8 sind zwei, jeweils eine Teilkupplung einer Doppelkupp lung 26 ausbildenden Kupplungen 25a, 25b in dem Hybridmodul 1 vorgesehen, so- dass das Hybridmodul 1 gesamtheitlich eine Dreifachkupplung aufweist. Die beiden Teilkupplungen 25a, 25b sind jeweils zwischen dem Träger 7 und einer hier der Über sichtlichkeit halber nicht weiter dargestellten Getriebeeingangswelle eines Getriebes eingesetzt. Die erste Teilkupplung 25a ist zwischen dem Träger 7 und einer ersten Getriebeeingangswelle und die zweite Teilkupplung 25b zwischen dem Träger 7 und einer zweiten Getriebeeingangswelle wirkend eingesetzt.

Auch sei dabei anzumerken, dass die Trennkupplung 8 mit ihren Reibelementen 10a, 10b in radialer Richtung auf gleicher Höhe mit mehreren Reibelementen 39a, 39b der ersten Teilkupplung 25a angeordnet ist. Die ersten und zweiten Reibelemente 39a,

39b der ersten Teilkupplung 25a sind zudem in axialer Richtung auf gleicher Höhe mit dem Rotor 6 / dem Drehmomentübertragungsbereich 31 angeordnet.

Radial innerhalb der Reibelemente 39a, 39b der ersten Teilkupplung 25a sowie der Reibelemente 10a, 10b der Trennkupplung 8 sind mehrere Reibelemente 40a, 40b der zweiten Teilkupplung 25b angeordnet. Die ersten und zweiten Reibelemente 40a, 40b der zweiten Teilkupplung 25b sind ebenfalls in axialer Richtung auf gleicher Höhe mit dem Rotor 6 angeordnet. Der Aufbau der ersten und zweiten Teilkupplungen 25a, 25b entspricht dem üblichen Aufbau einer Reiblamellenkupplung, wie sie bereits durch die Trennkupplung 8 realisiert ist. Die Teilkupplungen 25a, 25b sind über ein weiteres Kupplungsbetätigungssystem 20, das je Teilkupplung 25a, 25b wiederum eine Teileinheit aufweist, betätigt. Das Kupp lungsbetätigungssystem 20 ist zumindest teilweise radial innerhalb der Reibelemente 40a, 40b der zweiten Teilkupplung 25b angeordnet.

In anderen Worten ausgedrückt, wird erfindungsgemäß eine Möglichkeit gegeben, den Axialbauraum zu reduzieren und auf eine separate Drehzahlkompensation der Kupplung K0 (Trennkupplung 8) zu verzichten. Als Gegenmaßnahme ist eine Rück stellfeder (Rückstellfedereinheit 14) besonders stark ausgelegt.

Die übliche, bisher umgesetzte Kompensation mit Kompensationskammer funktioniert wie folgt: Die Kupplung K0 wird über einen Drucktopf (Schiebeelement 1 1 ) betätigt.

Die erforderliche Kraft wird durch Öldruck im Druckraum 13 erzeugt. Der Öldruck wird von der Getriebehydraulik bereitgestellt. Eine Rückstellfeder 14 bewirkt, dass sich der Drucktopf 1 1 erst ab einem bestimmten Öldruck bewegt und die Kupplung 8 schließt. Beginnt sich die Kupplung 8 zu drehen, rotiert auch das Öl im Druckraum 13. Die da bei wirkenden Fliehkräfte erzeugen einen sogenannten Fliehöldruck im Druckraum 13, welcher zusätzlich auf den Drucktopf 1 1 wirkt. Wird dieser Fliehöldruck größer als die Rückstellkraft der Rückstellfeder 14, beginnt sich die Kupplung 8 zu schließen ohne, dass dies gewollt ist. Um dies zu verhindern, befindet sich auf der Rückseite 12b des Drucktopfs 1 1 bisher die Kompensationskammer / der Kompensationsraum. Die Kom pensationskammer wird durch einen Dichtungsträger begrenzt. Der Kompensations raum wird mit drucklosem Öl befüllt. Bei rotierender Kupplung 8 wirken die im Kom pensationsraum entstehenden Fliehöldrücke den im Druckraum 13 entstehenden Flie höldrücke entgegen und es erfolgt eine vollständige oder zumindest teilweise Kom pensation der Kräfte, welche auf den Drucktopf 1 1 wirken. Dies bewirkt, dass sich der Drucktopf 1 1 gar nicht oder erst bei wesentlich höheren Drehzahlen anfängt zu bewe gen. Erfindungsgemäß wird auf eine separate Fliehölkompensation verzichtet. D. h. , der bisherige Dichtungsträger und somit der gesamte Kompensationsraum entfallen; auch entfällt die Ölzuführung zum Kompensationsraum. Der Entfall dieser Elemente führt zu einer Reduzierung des axialen Bauraumbedarfs. Die Betätigung der Kupplung K0 bleibt nach der erfindungsgemäßen Ausbildung wie oben beschrieben. Erfindungs- gemäß werden konkret die Rückstellfedern 15 verstärkt und damit ist die Rückstellfe derkraft größer als die aus dem Fliehöldruck in dem Druckraum 13 resultierende Kraft. Oder es wird die Anzahl der Rückstellfedern 15 erhöht, damit die Rückstellfederkraft ebenfalls größer als die aus dem Fliehöldruck in dem Druckraum 13 resultierende Kraft ist.

Bezugszeichenliste Hybridmodul

Antriebsstrang

Gehäuse

Eingangswelle

elektrische Maschine

Rotor

Träger

Trennkupplung

Betätigungseinheit

a erstes Reibelement der T rennkupplungb zweites Reibelement der T rennkupplung

Schiebeelement

a erste Seite

b zweite Seite

Druckraum

Rückstellfedereinheit

Federelement

Kanalsystem

Drehdurchführung

Betätigungskragen

Führungskragen

Kupplungsbetätigungssystem

Lagerungssockel

erste Dichtung

Ausnehmung

zweite Dichtung

a erste Teilkupplung

b zweite Teilkupplung

Doppelkupplung

Stützlager

Drehachse a erster Kupplungsbestandteil der Trennkupplungb zweiter Kupplungsbestandteil der Trennkupplung Lamellenträger

Drehmomentübertragungsbereich

Außenseite

Innenverzahnung

Kolbenbereich

Aufnahmeraum

Verbindungskanal

Zentrierelement

Sicherungsring

a erstes Reibelement der ersten Teilkupplungb zweites Reibelement der ersten Teilkupplunga erstes Reibelement der zweiten Teilkupplungb zweites Reibelement der zweiten Teilkupplung