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Title:
HYBRID MODULE WITH SEPARATING CLUTCH OUTSIDE OF THE HOUSING
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/015713
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a hybrid module (1) for a powertrain of a motor vehicle, comprising a separating clutch (2) for selectively coupling and uncoupling an internal combustion engine from an intermediate shaft (3) which can be driven by an electric motor, comprising a clutch device (4) which is provided for a selective torque transmission to a transmission input shaft (5) and comprising a housing (6), wherein the separating clutch (2) is arranged outside of the housing (6) while the clutch device (4) is arranged within the housing (6).

Inventors:
ORTMANN SIMON (DE)
WAGNER PHILIPPE (FR)
Application Number:
PCT/DE2018/100606
Publication Date:
January 24, 2019
Filing Date:
July 03, 2018
Export Citation:
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Assignee:
SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG (DE)
International Classes:
B60K6/20; B60K6/40; B60K6/48; B60K6/547; F16D21/00; F16D21/06
Domestic Patent References:
WO2018113818A12018-06-28
WO2018113819A12018-06-28
Foreign References:
DE102016221948A12017-06-01
DE102004050757A12006-04-27
DE19945473A12000-04-06
DE102014014669A12016-04-07
DE4311697A11994-10-13
DE102009059944A12010-07-22
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Claims:
Patentansprüche

1 . Hybndmodul (1 ) für einen Antnebsstrang eines Kraftfahrzeugs, mit einer Trennkupplung (2) zum selektiven Ein- und Auskuppeln einer Verbrennungskraftmaschine von einer elektromotorisch antreibbaren Zwischenwelle (3), mit einer Kupplungsvorrichtung (4), die zur selektiven Drehmomentübertragung auf eine Getriebeeingangswelle (5) vorbereitet ist, und mit einem Gehäuse (6), dadurch gekennzeichnet, dass die Trennkupplung (2) außerhalb des Gehäuses (6) angeordnet ist, während die Kupplungsvorrichtung (4) innerhalb des Gehäuses (6) angeordnet ist.

2. Hybridmodul (1 ) gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die

Trennkupplung (2) als eine Trockenkupplung ausgebildet ist.

3. Hybridmodul (1 ) gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsvorrichtung (4) als eine Nasskupplung ausgebildet ist.

4. Hybridmodul (1 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsvorrichtung (4) als eine Doppelkupplung (9, 10) ausgebildet ist.

5. Hybridmodul (1 ) gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die

Doppelkupplung (9, 10) radial und axial innerhalb eines Rotors (28) einer elektrischen Maschine (26) angeordnet ist.

6. Hybridmodul (1 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennkupplung (2) ein auf der Zwischenwelle (3) gelagertes und mit dieser mitdrehendes Ausrücksystem (1 1 ) aufweist.

7. Hybridmodul (1 ) gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das mitdrehende Ausrücksystem (1 1 ) eine Drehdurchführung (33) umfasst.

8. Hybndmodul (1 ) gemäß Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das mitdrehende Ausrücksystem (1 1 ) ein auf der Zwischenwelle (3) angeordnetes Mitnehmergehäuse (12) aufweist.

9. Hybridmodul (1 ) gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das mitdrehende Ausrücksystem (1 1 ) jeweils mit einer Dichtung (20; 21 ) gegenüber der Zwischenwelle (3) und dem Mitnehmergehäuse (12) abgedichtet ist.

10. Hybridmodul (1 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Fluidleitung (18) quer durch die Zwischenwelle (3) verläuft oder längs der Getriebeeingangswelle (5) verläuft.

Description:
Hybridmodul mit Trennkupplung außerhalb des Gehäuses

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Hybridmodul für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, mit einer Trennkupplung (K0) zum selektiven Ein- und Auskuppeln einer Verbrennungskraftmaschine von einer elektromotorisch antreibbaren Zwischenwelle, mit einer Kupplungsvorrichtung, die zur selektiven Drehmomentübertragung (Drehmomentverbringung) auf eine Getriebeeingangswelle vorbereitet ist, und mit ei- nem Gehäuse.

Aus dem Stand der Technik sind Hybridmodule hinlänglich bekannt. So offenbart beispielsweise die DE 10 2009 059 944 A1 ein Hybridmodul für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges mit einer ersten Trennkupplung, einem Elektromotor und einer zweiten Trennkupplung, wobei die erste Trennkupplung im Momentenfluss zwischen einem Verbrennungsmotor im Antriebsstrang und dem Elektromotor und die zweite Trennkupplung im Momentenfluss zwischen Elektromotor und einem Getriebe im Antriebsstrang angeordnet sind, wobei die erste Trennkupplung und die zweite Trennkupplung in einem gemeinsamen Nassraum angeordnet sind.

Der aus dem Stand der Technik bekannte Aufbau eines Hybridmoduls mit einer Dreifachkupplung bzw. mit drei Kupplungen, ist sehr komplex und insbesondere in Axialrichtung gesehen bauraumverschlingend / bauraumeinnehmend. Darüber hinaus sind neben den Hybridmodulen, bei denen die Kupplungen alle in demselben (Nass-) Raum angeordnet sind, auch bereits Hybridmodule bekannt, in denen die Trennkupplung außerhalb des Gehäuses des Hybridmoduls bzw. des Getriebes angeordnet ist und somit als Trockenkupplung ausgeführt sind. Jedoch sind bei den bekannten Lösungen die Betätigungskräfte auf einer trocken ausgeführten Trennkupplung durch die fett geschmierten Ausrücklager stark limitiert. Darüber hinaus benötigen solche Aus- rücklager zusätzlichen Bauraum. Aufgabe der Erfindung ist es also, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu vermeiden oder wenigstens zu mildern, und insbesondere eine Anordnung der Dreifachkupplung vorzusehen, die einen reduzierten Bauraumbedarf aufweist, die Komplexität des Aufbaus reduziert ist und hohe Betätigungskräfte, insbesondere auf die Trenn- kupplung, möglich sind.

Die Aufgabe der Erfindung wird bei einem gattungsgemäßen Hybridmodul erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Trennkupplung außerhalb des Gehäuses angeordnet ist, während die Kupplungsvorrichtung innerhalb des Gehäuses angeordnet ist.

Dadurch ist es möglich, die Trennkupplung als eine Trockenkupplung auszuführen, während die Doppelkupplung (K1 und K2) innerhalb des Hybridmodulgehäuses angeordnet ist. Durch eine solche Anordnung ist es möglich, insbesondere in axialer Richtung, Bauraum einzusparen.

Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend erläutert.

So ist es von Vorteil, wenn die Trennkupplung als eine Trockenkupplung ausgebildet ist. Dadurch ist es möglich, sie außerhalb des durch das Gehäuse des Hybridmoduls begrenzten Bauraums anzuordnen.

Ferner ist es von Vorteil, wenn die Kupplungsvorrichtung als eine Nasskupplung ausgebildet ist. Bei nasslaufenden Kupplungen ist die Entlüftung der Kupplungen einfa- eher, das bedeutet, es wirken geringer Schleppmomente. Des Weiteren sind die maximal möglichen Betätigungskräfte der Betätigungseinheit bzw. der Ausrückeinrichtung, bspw. in Form eines Doppel-CSC (eines doppelten Concentric Slave Cylinder) höher als bei einer trocken laufenden Kupplungseinheit. Hierbei hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Kupplungsvorrichtung als eine Doppelkupplung mit einer ersten Teilkupplung (K1 ) und einer zweiten Teilkupplung (K2) ausgebildet ist. Hierfür ist es besonders vorteilhaft, wenn die Doppelkupplung radial und axial innerhalb eines Rotors einer elektrischen Maschine, wie bspw. einem Elektromotor, angeordnet ist, wobei die Teilkupplungen in Radialrichtung vorzugsweise gestapelt, bzw. ineinander geschachtelt, angeordnet sind. Dadurch kann der Bauraum in axialer Richtung weiter reduziert werden, während der Bauraum in radialer Richtung zumindest gleich bleibt (oder ebenfalls reduziert wird).

Ferner ist es von Vorteil, wenn die Trennkupplung ein auf der Zwischenwelle gelagertes und mit dieser mitdrehendes Ausrücksystem aufweist. Ein solches mitdrehendes Ausrücksystem ist sowohl axial als auch radial bauraumsparend. Hierbei hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn das mitdrehende Ausrücksystem eine Drehdurchführung umfasst. Somit kann auf ein konventionelles Ausrücklager zur Betätigung der Trennkupplung verzichtet werden, wodurch weiterer axialer Bauraum eingespart werden kann. Eine vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass das mitdrehende Ausrücksystem ein auf der Zwischenwelle angeordnetes Mitnehmergehäuse aufweist. Diese Anordnung hat den großen Vorteil, dass die übertragbaren Kräfte nicht abhängig von einem Ausrücklager sind und daher sehr hoch ausgelegt werden können, da die Trennkupplung so aufgebaut ist, dass das mitdrehende Ausrücksystem, die Trennkupplung und das Mitnehmergehäuse, einen internen, in sich geschlossenen Kraftflussverlauf ermöglichen. Dies ermöglicht, dass eine trockene Einscheibenkupplung verwendet werden kann und der motorseitige Mitnehmer direkt ZMS-seitig (an der Seite des Zweimassenschwungrads) angebracht sein kann. Um das mitdrehende Ausrücksystem gegenüber seiner Umgebung abzudichten, ist es von Vorteil, wenn das mitdrehende Ausrücksystem gegenüber der Zwischenwelle und dem Mitnehmergehäuse jeweils mit einer (Stab-)Dichtung abgedichtet ist.

Zur Betätigung der Trennkupplung ist es von Vorteil, wenn eine Fluidleitung zur Steue- rung bzw. Betätigung des mitdrehenden Ausrücksystems quer durch die Zwischenwelle und das Gehäuse verläuft oder längs / entlang innerhalb der Getriebeeingangswelle verläuft. Hierbei ist es insbesondere von Vorteil, wenn die Fluidleitung radial von außen durch die Zwischenwelle und das Gehäuse verläuft und eine Drehdurchführung, die den Übergang des Fluids von der Leitung zu dem mitdrehenden Ausrücksystem ermöglicht, zwischen einem Gehäuseabschnitt und der Zwischenwelle angeordnet ist oder die Fluidleitung parallel innerhalb der Getriebeeingangswelle verläuft, wo- bei die Drehdurchführung außerhalb der Getriebeeingangswelle vorgesehen ist.

Mit anderen Worten besteht die Erfindung darin, dass die Trennkupplung KO und die Kupplungen K1 und K2 separat voneinander vorgesehen sind. So soll die K0-Kupp- lung außerhalb des Bauraums des Hybridmoduls laufen, vorzugsweise in einer trocke- nen Ausführung. Diese wird mittels einer Drehdurchführung angesteuert. Die Kupplungen K1 und K2 laufen im nassen Bauraum, sind innerhalb des Rotors angebracht und radial ineinander verschachtelt angeordnet. Ferner werden sie über einen Doppel- CSC betätigt. Dieser Ansatz ist extrem bauraumsparend. Ein Rotorlagesensor kann wahlweise, je nach gewünschter Ausführung, links oder rechts des Rotors angeordnet werden.

Man kann also auch sagen, dass die Erfindung ein Hybridmodul vorsieht, in welchem eine Doppelkupplung, die eine erste und eine zweite Teilkupplung umfasst, innerhalb des Hybridmoduls vorgesehen ist, genauer gesagt radial und axial innerhalb eines Ro- tors einer elektrischen Maschine des Hybridmoduls. Eine Trennkupplung ist separat von der Doppelkupplung außerhalb eines Gehäuses des Hybridmoduls vorgesehen. Vorzugsweise ist die Trennkupplung eine Trockenkupplung und die Doppelkupplung eine Nasskupplung. Die Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe von Figuren näher erläutert, in denen unterschiedliche Ausführungsformen dargestellt sind. Es zeigen:

Fig. 1 eine erste beispielhafte Ausführungsform eines Hybridmoduls; und Fig. 2 eine zweite beispielhafte Ausführungsform des Hybridmoduls.

Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen nur dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Merkmale der einzelnen Ausführungsbeispiele können auch in anderen Ausführungsbeispielen realisiert werden. Sie sind also untereinander austauschbar. Fig. 1 zeigt eine erste beispielhafte Ausführungsform eines Hybridmoduls 1 , wie es beispielsweise für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs verwendet wird. Das Hybridmodul 1 weist eine Trennkupplung (auch KO-Kupplung genannt) 2, die zum selektiven Ein- und Auskuppeln einer Verbrennungskraftmaschine (nicht gezeigt) von einer elektromotorisch antreibbaren Zwischenwelle 3 dient, und eine Kupplungsvorrich- tung 4 auf, die zur selektiven Drehmomentübertragung auf eine Getriebeeingangswelle 5 vorbereitet ist.

Des Weiteren umfasst das Hybridmodul 1 ein Gehäuse 6, welches die Trennkupplung 2 und die Kupplungsvorrichtung 4 räumlich voneinander trennt und somit den Bau- räum in einen trockenen Bereich 7, welcher in Fig. 1 linksseitig des Gehäuses 6 angeordnet ist, und einen nassen Bereich 8, der in Fig. 1 rechtsseitig des Gehäuses angeordnet ist, aufteilt. Die Kupplungsvorrichtung 4, welche sich in dem nassen Bereich 8 befindet, weist eine erste Teilkupplung (auch K1 -Kupplung genannt) 9 und eine zweite Teilkupplung (auch K2-Kupplung genannt) 10 auf, die in radialer Richtung ineinander verschachtelt angeordnet sind und daher in axialer Richtung nur sehr wenig Bauraum benötigen.

Die Trennkupplung 2 ist als eine Trockenkupplung ausgeführt, die ein mitdrehendes Ausrücksystem 1 1 und ein Mitnehmergehäuse 12 aufweist. Sowohl das mitdrehende Ausrücksystem 1 1 als auch das Mitnehmergehäuse 12 sind auf der Zwischenwelle 3 so angeordnet, dass sich diese mit der Zwischenwelle 3 drehen. An dem Mitnehmergehäuse 12 sind eine Anpressplatte 13 und eine Gegendruckplatte 14 angebracht. Zwischen der Anpressplatte 13 und der Gegendruckplatte 14 sind Kupplungsscheiben 15 angeordnet, die an einem verbrennungskraftmaschinenseitigen Mitnehmer 16 an- gebracht sind, der wiederum direkt auf der Seite eines Zweimassenschwungrads 17 (ZMS-seitig) angebracht ist. Dies ist möglich, weil die Gegendruckplatte 14 auf der dem Zweimassenschwungrad 17 zugewandten Seite radial außen durch einen Abstützring 36 in ihrer Axialbewegung begrenzt wird. Das mitdrehende Ausrücksystem 1 1 weist eine Drehdurchführung (nicht dargestellt) auf, die es ermöglicht, dass ein Fluid, welches durch eine Fluidleitung 18 geführt wird, in einen Kolben 19 gefördert wird, welcher sich ebenfalls mit der Zwischenwelle 3 mit dreht, und der zu Verschiebung des Ausrücksystems 1 1 dient, wodurch die Trennkupplung 2 betätigt wird. Der Kolben 19 ist über Dichtungen 20, 21 , die vorzugsweise als Stangendichtungen ausgeführt sind, gegenüber dem trockenen Bereich 7 abgedichtet, um einen Fluidaustritt (Leckage) innerhalb des trockenen Bereichs 7 zu verhindern.

Das Mitnehmergehäuse 12, das die Anpressplatte 13 und die Gegendruckplatte 14 der Trennkupplung 2 trägt, kann einteilig oder mehrteilig ausgeführt sein. Der Kolben 19 bringt eine axiale Kraft auf das Kupplungspaket der Trennkupplung 2 auf. Die Getriebeeingangswelle 5 ist in der hier gezeigten Ausführungsform zweiteilig ausgeführt und innen hohl. Innerhalb eines Hohlraums 22 verläuft die Fluidleitung 18, die das mitdrehende Ausrücksystem 1 1 mit Fluid versorgt. Die Fluidleitung 18 verläuft hierbei parallel zu der Getriebeeingangswelle 5 und ist über einen Dichtungsring 23 gegenüber dem Hohlraum 22 der Getriebeeingangswelle 5 abgedichtet. Die Zwi- schenwelle 3 ist über ein Lager 24 auf der Getriebeeingangswelle 5 gelagert, um eine Relativdrehung zwischen der Zwischenwelle 3 und der Getriebeeingangswelle 5 zu ermöglichen. Daher ist die überlappen sich die Zwischenwelle 3 und die Getriebeeingangswelle 5 in axialer Richtung in dem Bereich des Lagers 24, wobei die Zwischenwelle 3 radial außerhalb der und um die Getriebeeingangswelle 5 umlaufend angeord- net ist. Somit weist die Zwischenwelle 3 ebenfalls einen Hohlraum auf, der mit dem Bezugszeichen 35 versehen ist. Das Gehäuse 6 ist über eine Lagereinrichtung 25 auf der Zwischenwelle 3 abgestützt.

Innerhalb des nassen Bereichs 8 ist eine elektrische Maschine 26 in Form eines Elekt- romotors angeordnet. Der Elektromotor 26 umfasst einen Stator 27 und einen Rotor 28. Zur Erfassung der der Lage des Rotors 28 ist ein Rotorlagesensor 29 vorgesehen. Der Stator 27 ist drehfest mit dem Gehäuse 6 verbunden bzw. an diesem drehfest befestigt (hier nicht dargestellt) und der Rotor 28 ist über ein Zentrallager 30 am Gehäuse 6 abgestützt. Radial innerhalb des Rotors 28 ist die Kupplungsvorrichtung 4 so angeordnet, dass die erste Teilkupplung 9 und die zweite Teilkupplung 10 radial ineinander verschachtelt angeordnet sind. Die Kupplungsvorrichtung 4 wird über einen doppelt ausgeführten CSC (Concentric Slave Cylinder) 31 , der auch als Doppel-CSC 31 bezeichnet werden kann, betätigt. Alternativ kann der Rotorlagesensor 29 auch linksseitig angeordnet werden. Die hier gezeigte Ausführungsform ist extrem schleppmomentarm und axial sehr kurzbauend.

Großer Vorteil der hier gezeigten Ausführungsform ist, dass die übertragbaren Kräfte nicht abhängig von einem Ausrücklager sind und daher sehr hoch ausgelegt werden können. Dadurch ist es möglich, eine trockene Einscheibenkupplung, wie hier gezeigt, als Trennkupplung 2 hier zu verwenden. Konventionelle Ausrücklager, die für Trockenkupplungen einsetzbar sind, sind durch ihre Fettschmierung in der maximalen Betätigungskraft stark eingeschränkt. Die Zwischenwelle 3 ist über einen Radialwellendichtring 32 gegenüber dem Hohlraum 22 der Getriebeeingangswelle 5 abgedichtet. Dadurch wird ermöglicht, dass der Kolben 19 Druck aufbauen kann.

Fig. 2 zeigt eine zweite mögliche Ausführungsform des Hybridmoduls 1 , welche der in Fig. 1 gezeigten ersten Ausführungsform in großen Teilen entspricht. Daher wird im Folgenden nur auf die Unterschiede der beiden Ausführungsformen eingegangen.

Im Unterschied zu der in Fig. 1 gezeigten ersten Ausführungsform wird die Fluidlei- tung 18 hier radial von außen kommend durch das Gehäuse 6 und die Zwischenwelle 3 geführt. In der hier gezeigten Ausführungsform befindet sich eine Drehdurchführung 33 zwischen dem Gehäuse 6 und der Zwischenwelle 3. Der Hohlraum 22 der Getriebeeingangswelle 5 ist über einen Stopfen 34 gegenüber dem Hohlraum 35 luftdicht und fluiddicht abgeschlossen, um einen Druckaufbau in dem Kolben 19 des mitdrehenden Ausrücksystems 1 1 zu ermöglichen.

Bezuqszeichenliste Hybridmodul

Trennkupplung (K0)

Zwischenwelle

Kupplungsvorrichtung

Getriebeeingangswelle

Gehäuse

trockener Bereich

nasser Bereich

erste Teilkupplung (K1 )

zweite Teilkupplung (K2)

mitdrehendes Ausrücksystem

Mitnehmergehäuse

Anpressplatte

Gegendruckplatte

Kupplungsscheibe

Mitnehmer

Zweimassenschwungrad

Fluidleitung

Kolben

Dichtung

Dichtung

Hohlraum

Dichtungsring

Lager

Lagervorrichtung

elektrische Maschine / Elektromotor

Stator

Rotor

Rotorlagesensor

Zentrallager

Doppel-CSC Radialwellendichtring

Drehdurchführung

Stopfen

Hohlraum

Abstützring