DE102009038198A1

DE102009038198A1 - Kombinierte Kraftübertragungs- und Anfahreinheit und Antriebssystem

Info

Publication number: DE102009038198A1
Application number: DE102009038198A
Authority: DE
Inventors: Dominique Engelmann; Mario Degler; Bruno MÜLLER
Original assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG; LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2008-09-08
Filing date: 2009-08-20
Publication date: 2010-03-11
Also published as: US20100062899A1; US8327986B2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine kombinierte Kraftübertragungs- und Antriebseinheit für den Einsatz in Hybridsystemen zwischen einer ersten Antriebsmaschine und einer Übertragungseinheit, mit einer Kraftübertragungsvorrichtung und einer dieser vorgeordneten schaltbaren Kupplungseinrichtung zur wahlweisen Unterbrechung/Gewährleistung des Kraftflusses zwischen der ersten Antriebsmaschine und der Kraftübertragungsvorrichtung, umfassend einen ersten mit der ersten Antriebsmaschine koppelbaren Kupplungsteil und einen zweiten mit dem Eingang der Kraftübertragungsvorrichtung verbundenen Kupplungsteil, die über eine druckmittelbetätigte Stelleinrichtung, umfassend ein zumindest ein Kolbenelement und eine dem Kolbenelement zugeordnete mit Druckmittel beaufschlagbare Kammer betätigbar sind. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die druckmittelbeaufschlagbare Kammer derart angeordnet und ausgeführt ist, dass diese mit der Drehzahl der ersten Antriebsmaschine rotiert.

Description

Die Erfindung betrifft eine kombinierte Kraftübertragungs- und Antriebseinheit für den Einsatz in Hybridsystemen zwischen zumindest einer ersten Antriebsmaschine und einem anzutreibenden Element, mit einer Kraftübertragungsvorrichtung und einer dieser vorgeordneten schaltbaren Kupplungseinrichtung zur wahlweisen Unterbrechung/Gewährleistung des Kraftflusses zwischen der ersten Antriebsmaschine und der Kraftübertragungsvorrichtung, umfassend einen ersten mit der ersten Antriebsmaschine koppelbaren Kupplungsteil und einen zweiten mit dem Eingang der Kraftübertragungsvorrichtung drehfest verbundenen oder diesen zumindest teilweise bildenden Kupplungsteil, die über eine druckmittelbetätigbare Stelleinrichtung mit zumindest einem Kolbenelement und zumindest eine dem Kolbenelement zugeordnete mit Druckmittel beaufschlagbare Kammer betätigbar ist.
Die Erfindung betrifft ferner ein Antriebssystem, insbesondere Hybridsystem mit einer derartigen kombinierten Kraftübertragungs- und Antriebseinheit.
Hybridsysteme für den Einsatz in Fahrzeugen sind in einer Vielzahl von Ausführungen aus dem Stand der Technik vorbekannt. Allen gemeinsam ist, dass im Antriebsstrang zumindest zwei unterschiedliche Antriebsmaschinen/Aggregate vorgesehen sind, über die der Antrieb wahlweise oder aber gemeinsam erfolgen kann, wobei zumindest eine der Antriebsmaschinen geeignet ist, in einer ersten Betriebsweise als Antriebsmaschine und in einer zweiten Betriebsweise als Maschine zur Umwandlung der Bremsenergie in eine andere Energieform zum Zweck der Zwischenspeicherung und/oder als Antriebsenergie für weitere Verbraucher zu fungieren. Für den Einsatz in Fahrzeugen ist die erste Antriebsmaschine häufig als Verbrennungskraftmaschine ausgeführt, während die zweite Antriebsmaschine als elektrische Maschine ausgebildet ist, die geeignet ist, im generatorischen Betrieb die elektrische Energie in einen Speicher einzuspeisen. Ein derartiges Hybridsystem ist beispielsweise in der Druckschrift DE 103 10 831 A1 30 dargestellt. Dieses offenbart eine Kraftübertragungsvorrichtung, die zwischen zwei Antriebsmaschinen und einem nachgeordneten Verbraucher in Form eines Getriebes angeordnet ist. Zur vollständigen Entkoppelung der ersten Antriebsmaschine vom Antriebsstrang ist zwischen dieser und der Kraftübertragungsvorrichtung eine Einrichtung zur Unterbrechung/Realisierung des Kraftflusses vorgesehen, die in Form einer schaltbaren Kupplungseinrichtung ausgeführt ist, welche auch als Motorkupplung oder Trennkupplung bezeichnet wird. Die zweite Antriebsmaschine ist als elektrische Maschine ausgebildet, deren Rotor drehfest mit der Kraftübertragungsvorrichtung verbunden ist. Die Kraftübertragungsvor richtung umfasst zumindest ein Anfahrelement, vorzugsweise eine hydrodynamische Komponente und in diesem Fall des Weiteren eine Einrichtung zur zumindest teilweisen Umgehung des Kraftflusses über die hydrodynamische Komponente. Das nachgeordnete Getriebe, welches in der Regel als Schaltgetriebe ausgeführt ist, ist durch eine Mehrzahl von druckmittelbetätigten Schaltelementen charakterisiert. Um die Druckmittelversorgung für die Kraftübertragungsvorrichtung und die Schaltelemente des Getriebes zu gewährleisten, ist ein entsprechendes Betriebs- und Steuermittelversorgungs- und/oder Führungssystem vorgesehen, umfassend zumindest ein hydraulisches Kreislaufsystem, in welchem das erforderliche Betriebsmittel mit dem entsprechenden Druck über eine Fördereinrichtung in Form einer sogenannten Getriebeölpumpe bereitgestellt wird. Die Getriebeölpumpe ist ferner zum Betrieb der Trenn- und/oder Anfahrkupplung(en) erforderlich. Dabei ist die Getriebeölpumpe zur Gewährleistung einer sicheren Funktionsweise vorzugsweise direkt mit dem Eingang der Kraftübertragungsvorrichtung drehfest verbunden. Diese Kopplung ermöglicht einen Antrieb auch in den unterschiedlichen Betriebsweisen des Antriebsstranges über die erste und/oder zweite Antriebsmaschine.
Als mögliche Grundbetriebsweisen eines derartigen Antriebsstranges werden im Traktionsbetrieb nachfolgende Betriebsweisen unterschieden, welche durch weitere Unterbetriebsweisen modifizierbar sind:

– Fahren, insbesondere motorisches Fahren mit Kraftfluss von der ersten Antriebsmaschine, insbesondere Verbrennungskraftmaschine bei geschlossener Einrichtung zur Unterbrechung/Realisierung des Kraftflusses zwischen der ersten Antriebsmaschine und der Kraftübertragungsvorrichtung zum Getriebe, insbesondere über einen ersten und/oder zweiten Leistungszweig der Kraftübertragungsvorrichtung
– Fahren, insbesondere elektrisches Fahren mit Kraftfluss von der zweiten Antriebsmaschine, insbesondere elektrischen Maschine über einen ersten und/oder zweiten Leistungszweig der Kraftübertragungsvorrichtung bei geöffneter/getrennter Einrichtung zur Unterbrechung/Realisierung des Kraftflusses zwischen der ersten Antriebsmaschine und der Kraftübertragungsvorrichtung

Der Notlaufbetrieb ist durch den alleinigen Antrieb über die erste Antriebsmaschine charakterisiert, welche über einen eigenen Anlasser gestartet wird.
Ein wesentlicher Nachteil eines derartigen Systems besteht jedoch darin, dass die dazu verwendeten bekannten Hydrauliksysteme im Stand des Fahrzeuges, beispielsweise auch bei kurzzeitigem Stillstand aufgrund des fehlenden Antriebes der Getriebeölpumpe leerlaufen können. Beim erneuten Anfahren muss dann zuerst die Hydraulikversorgung und damit die Getriebeölpumpe angetrieben werden, welche wiederum ausreichend Druck und Volumen zur Verfügung stellen muss, damit die erforderlichen zu betätigenden Stelleinrichtungen beaufschlagt sowie die hydrodynamische Komponente befüllt wird. Da dies zu erheblichen Verzögerungen in der Reaktion auf die Betätigung des Gaspedals führt, was unter Umständen in einer Vielzahl von Situationen auch ein erhebliches Sicherheitsrisiko darstellt, besteht die Notwendigkeit, dass auch im Stand des Fahrzeuges das Hydrauliksystem des Getriebes mit einem geringem Druck und einer Betriebsmedienmenge befüllt gehalten werden muss. Die verwendete Getriebeölpumpe muss dabei im Stand insbesondere die Leckagen des Hydrauliksystems abdecken können. Um dies zu gewährleisten, wird im Stand der Technik häufig eine zusätzliche elektrisch angetriebene Ölpumpe verwendet. Alternativ kann die elektrische Maschine des Hybridsystems und die vorhandene Hauptgetriebeölpumpe verwendet werden, was jedoch mit technischen Nachteilen verbunden ist. So bedingt eine zusätzlich vorgesehene und elektrisch angetriebene Ölpumpe einen beachtlichen Mehraufwand. Andererseits ist auch die Nichtanwendung einer derartigen Zusatzpumpe durch eine Vielzahl von Nachteilen charakterisiert. Ist in einer derartigen Ausführung die Kupplungseinrichtung im drucklosen Zustand offen, sind die Notlaufeigenschaften nicht mehr gewährleistet. Selbst wenn der Verbrennungsmotor über einen zusätzlichen Anlasser gestartet wird, kann kein Öldruck im Getriebe aufgebaut werden, da die „drucklos offene” Kupplungseinrichtung nicht geschlossen werden kann, damit die Getriebeölpumpe angetrieben wird. Ist ferner die Betriebsweise des Getriebes beispielsweise aufgrund eines Steuerungsfehlers gestört und muss in einem Notlaufmodus betrieben werden, ist auch eine eventuell vorhandene elektrische Zusatzpumpe nicht verwendbar, da diese ebenfalls von der Getriebesteuerung angesprochen wird.
Des Weiteren ist es im Zustand „elektrisches Fahren” erforderlich, dass die schaltbare Kupplungseinrichtung zwischen der ersten Antriebsmaschine und der Kraftübertragungsvorrichtung vollständig geöffnet ist, um Schleppverluste durch die relativ zueinander rotierenden reibflächentragenden und/oder reibflächenbildenden Elemente zu verhindern. Dabei steht in diesem Betriebsbereich jedoch in den meisten Fällen nicht der erforderliche Mindestdruck für das vollständige Öffnen der Kupplung zur Verfügung. Die Verwendung einer drucklos geschlossenen Kupplung bedingt sehr hohe Drücke zum Öffnen beim elektrischen Fahren. Dadurch verschlechtert sich der Wirkungsgrad des Gesamtsystems.
Ein weitere kombinierte Kraftübertragungs- und Antriebseinheit nach dem Stand der Technik ist beispielsweise aus der deutschen Patentanmeldung DE 10 2006 040 117 A1 bekannt. Die darin beschriebene Hybridantriebseinheit umfasst zumindest eine, vorzugsweise zwei schaltbare Kupplungseinrichtungen, von denen eine als Trennkupplung und eine als Anfahrkupplung fungiert.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Antriebsstrang für eine kombinierte Kraftübertragungs- und Antriebseinheit für den Einsatz in einem Hybridsystem der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass diese geeignet ist, nach Möglichkeit frei von einer Zusatzpumpe zusätzlich zur ohnehin vorhandenen und erforderlichen Getriebeölpumpe die genannten Nachteile zu vermeiden. Dabei soll sich die erfindungsgemäße Lösung vor allem durch verbesserte Notlaufeigenschaften auszeichnen, indem die schaltbare Kupplungseinrichtung im Notlauf Moment überträgt und ferner ein reibungsfreies Öffnen der schaltbaren Kupplungseinrichtung beim elektrischen Fahren ermöglichen.
Die erfindungsgemäße Lösung ist durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 18 charakterisiert. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Eine kombinierte Kraftübertragungs- und Antriebseinheit für den Einsatz in Hybridsystemen zwischen zumindest einer ersten Antriebsmaschine und einem anzutreibenden Element, beispielsweise Getriebe und einem sich daran im Kraftfluss anschließenden Antriebsstrang, mit einer zumindest ein Anfahrelement aufweisenden oder bildenden Kraftübertragungsvorrichtung und einer dieser vorgeordneten schaltbaren Kupplungseinrichtung zur wahlweisen Unterbrechung/Gewährleistung des Kraftflusses zwischen der ersten Antriebsmaschine und der Kraftübertragungsvorrichtung, umfassend einen ersten mit der ersten Antriebsmaschine koppelbaren Kupplungsteil und einen zweiten mit dem Eingang der Kraftübertragungsvorrichtung gekoppelten, d. h. drehfest verbundenen oder diesen bildenden Kupplungsteil, die über eine druckmittelbetätigbare Stelleinrichtung mit zumindest einem Kolbenelement und eine dem Kolbenelement zugeordnete mit Druckmittel beaufschlagbare Kammer betätigbar sind, ist gemäß einer ersten erfindungsgemäßen Ausführung dadurch gekennzeichnet, dass die mit Druckmittel beaufschlagbare Kammer derart angeordnet und ausgeführt ist, dass diese mit der Drehzahl des ersten Kupplungsteils oder einem mit diesem drehfest verbundenen Element, insbesondere einem direkt verbundenen Anschlusselement rotiert.
Mit „Druckmittel beaufschlagbar” im Sinne der Erfindung bedeutet, dass in die entsprechenden Kammern/Räumen ein Strömungsmedium, insbesondere Fluid mit einem Druck einbring bar/abführbar ist. Druckmittelbetätigbar bedeutet, dass eine Betätigungskraft über ein Druckmittel, insbesondere Strömungsmedium erzeugt wird. Bei den als Druckmittel verwendbaren Strömungsmedien handelt es sich um inkompressible Medien, insbesondere Öl.
Durch die erfindungsgemäße Lösung stellt sich automatisch in der dem Kolbenelement zugeordneten mit Druckmittel beaufschlagbaren Kammer, kurz Kolbenraum genannt, bei dessen Rotation aufgrund der Fliehkraftwirkung der mitrotierenden Betriebsmedienmassen durch diese ein Betätigungsdruck auf das Kolbenelement und damit eine Anpresskraft ein, die zu einer Wirkverbindung zwischen den einzelnen Kupplungsteilen führt. Die automatische Einstellung bewirkt eine fehlerfreie und vor allem unabhängig vom Druck in einem dem Kolbenraum zugeordneten Betriebsmittelversorgungs- und Führungssystem erfolgende Betätigung der schaltbaren Kupplungseinrichtung und damit Übertragung eines Momentes über diese zum Antrieb der mit dem Eingang der Kraftübertragungsvorrichtung verbundenen Getriebeölpumpe. Auf eine aufwendig anzuordnende und anzusteuernde Zusatzpumpe kann verzichtet werden und der Antrieb der Getriebeölpumpe kann bei Inbetriebnahme der ersten Antriebsmaschine immer gewährleistet werden.
Die Größe der durch Fliehkraft erzeugten Betätigungskraft, beziehungsweise Anpresskraft bestimmt sich dabei zumindest als Funktion der Drehzahl des ersten Kupplungsteils und damit der mit diesem verbundenen ersten Antriebsmaschine, der Betriebsmedienmenge im Kolbenraum und der Größe der Kolbenfläche, welche mit dem Fliehöldruck beaufschlagt ist. Die resultierende Anpresskraft bestimmt sich aus der durch Fliehkraft bedingten Anpresskraft und der am Kolbenelement entgegengesetzt wirkenden Kräfte, insbesondere der durch den Druck in der Kupplungsumgebung bestimmten und auf das Kolbenelement wirkenden Kräfte.
Der Kolbenraum ist vorzugsweise derart angeordnet und dimensioniert, dass mit einer vordefinierten und in der Regel auch im Nichtbetrieb eines Hybridsystems beibehaltenen Mindestbefüllmenge durch die Fliehkraftwirkung bei einer Mindestdrehzahl des Kolbenraumes, welcher der Mindestdrehzahl der ersten Antriebsmaschine unter Berücksichtigung weiterer Übertragungs- und Wandlungseinheiten zwischen erster Antriebsmaschine und erstem Kupplungsteil entspricht, eine Betätigungskraft an der schaltbaren Kupplungseinrichtung wirksam wird, die geeignet ist, zumindest ein vordefiniertes Mindestmoment zu übertragen. Dadurch wird die ohnehin vorhandene schaltbare Kupplungseinrichtung zumindest teilweise zur Leistungsübertragung genutzt und die Mittel zur Übertragung des Mindestmomentes sind in platzsparender Weise im ohnehin erforderlichen Bauraum integriert.
Da in derartigen Antriebssträngen in der Regel der Eingang der Kraftübertragungseinheit mit einer zweiten Antriebsmaschine und einer Fördereinrichtung für Betriebs- und Steuermedien eines Betriebsmittelversorgungs- und Führungssystems verbunden ist, ist das vordefinierte Mindestmoment derart bemessen, dass dieses auf jeden Fall ausreicht, die mit dem Eingang der Kraftübertragungsvorrichtung verbundene Fördereinrichtung, insbesondere Getriebeölpumpe anzutreiben. Die Größe des vordefinierten Mindestmomentes ist derart bemessen, dass dieses geeignet ist, zumindest die Fördereinrichtung und gegebenenfalls auch die zweite Antriebsmaschine anzutreiben. Die Auslegung erfolgt vorzugsweise zumindest auf ein übertragbares Mindestmoment im Bereich von 3 bis 80 Nm, bevorzugt 3 bis 30 Nm, ganz besonders bevorzugt 3 bis 20 Nm.
Durch das übertragbare erforderliche Mindestmoment kann auf eine zusätzliche Pumpe und ein dieser zugeordnetes Antriebssystem im Betriebsmittelversorgungs- und Führungssystem und eventuell einen zusätzlichen Behälter verzichtet werden. Die gesamte Betriebs- und Steuermedienbereitstellung erfolgt über eine einzige Fördereinrichtung, wodurch neben der Einsparung der Zusatzpumpe auch die Anordnung der Leitungen und Leitungsverbindungen optimierbar sind. In einer Weiterentwicklung kann die Auslegung des Kolbenraumes auch derart erfolgen, dass als übertragbares Mindestmoment auch ein höheres Moment, beispielsweise das gesamte Motormoment übertragbar ist.
Die konstruktive Ausführung kann verschiedenartig erfolgen. Allen Ausführungen gemeinsam ist, dass die mit Druckmittel beaufschlagbare Kammer wenigstens mittelbar, d. h. direkt oder über weitere Übertragungselemente drehfest mit dem ersten Kupplungsteil verbunden ist. Durch die Kopplung der mit Druckmittel beaufschlagbaren Kammer mit dem ersten Kupplungsteil wird eine Zwangskopplung erzeugt, die die Drehzahlgleichheit gewährleistet.
In einer besonders vorteilhaften und platzsparenden Ausführung wird die mit Druckmittel beaufschlagbare Kammer unter Ausnutzung des Kolbenelementes direkt von diesem und dem ersten Kupplungsteil und/oder einem drehfest mit diesem verbundenen Element gebildet, wobei das Kolbenelement verschiebbar in axialer Richtung druck- und flüssigkeitsdicht am ersten Kupplungsteil und/oder einem drehfest mit diesem verbundenen Element geführt und/oder gelagert ist. Zur Vermeidung von Relativbewegungen zwischen den einzelnen, den Kolbenraum beschreibenden Wänden in Umfangsrichtung und damit Beeinflussung des sich im Kolbenraum einstellenden mitrotierenden Betriebsmedienringes ist das Kolbenelement in Umfangsrichtung drehfest mit dem ersten Kupplungsteil oder einem drehfest mit diesem verbundenen Element verbunden. Die Verbindung erfolgt kraft- oder formschlüssig. Vorzugsweise ist die Verbindung derart ausgeführt und angeordnet, dass diese auch die axiale Verschiebbarkeit des Kolbenelementes gegenüber dem ersten Kupplungsteil ermöglicht. Dadurch werden die einzelnen Funktionen auf kleinstem Raum angeordnet und umgesetzt.
Die schaltbare Kupplungseinrichtung ist in der ersten Ausführung vorzugsweise in Scheibenbauweise, insbesondere als reibschlüssige Lammellenkupplung ausgeführt. Die einzelnen Kupplungsteile umfassen in diesem Fall zumindest einen Träger und wenigstens ein an diesem verschiebbar geführtes reibflächentragendes und/oder reibflächenbildendes Element. Um möglichst große wirksame Kolbenflächen für die Erzeugung der Anpresskraft bereitzustellen, umfasst der erste Kupplungsteil einen Außenlamellenträger, an dessen Innenumfang das Kolbenelement in axialer Richtung verschiebbar und druckdicht geführt ist. Zur einfachen Montage und Verwendung standardisierter Einheiten erfolgt die Ausgestaltung des ersten Kupplungsteiles vorzugsweise mehrteilig, wobei die einzelnen Komponenten drehfest miteinander verbunden sind, vorzugsweise stoffschlüssig. Das Kolbenelement ist vorzugsweise drehfest mit einer mit dem ersten Kupplungsteil verbundenen Nabe im Bereich seines Innenumfanges in axialer Richtung verschiebbar geführt. Der zweite Kupplungsteil umfasst in diesem Fall einen Träger in Form eines Innenlamellenträgers.
Der Innenlamellenträger ist drehfest mit dem Eingang der Kraftübertragungsvorrichtung verbunden oder bildet diesen.
Die Anordnung des Kolbenraumes in axialer Richtung innerhalb der kombinierten Kraftübertragungs- und Antriebseinheit ist variabel. In einer ersten Ausführungsvariante ist die mit Druckmittel beaufschlagbare Kammer in axialer Richtung zwischen der ersten Antriebsmaschine und der Kraftübertragungsvorrichtung betrachtet zwischen den Kupplungsteilen der schaltbaren Kupplungseinrichtung und der Kraftübertragungsvorrichtung angeordnet. Diese Lösung bietet den Vorteil, insbesondere bei gewünschter strömungstechnischer Verbindung zwischen Kupplungsumgebung und den Druckräumen der Kraftübertragungsvorrichtung, dass in diesem Fall die Trennwand zwischen diesen entfallen kann und beide – Kraftübertragungsvorrichtung und schaltbare Kupplungseinrichtung – in einem von einem gemeinsamen Gehäuse umschlossenen Innenraum in besonders platzsparender Weise in axialer Richtung unter Minimierung der erforderlichen Anschlussanzahl an die Druckräume entfallen kann.
In einer zweiten Variante ist die mit Druckmittel beaufschlagbare Kammer in axialer Richtung den Kupplungsteilen der schaltbaren Kupplungseinrichtung vorgeordnet.
In einer vorteilhaften Weiterentwicklung kann zwischen dem Kolbenelement und dem ersten Kupplungsteil eine Einrichtung zur Erzeugung einer Vorspannkraft angeordnet werden. Diese umfasst zumindest eine Federeinheit, die in axialer Richtung elastisch zwischen erstem Kupplungsteil und Kolbenelement eingehängt ist. Die Vorspannkraft dient in vorteilhafter Weise zusätzlich zur Erzeugung einer Mindestbetätigungskraft unabhängig vom Antrieb über die erste Antriebsmaschine. Die Federeinheit ist mit dem Kolbenraum hinsichtlich ihrer Wirkungsweise in Reihe geschaltet.
Die kombinierte Kraftübertragungs- und Antriebseinheit für den Einsatz in Hybridsystemen zwischen zumindest einer ersten Antriebsmaschine und einem anzutreibenden Element, beispielsweise Getriebe und einem sich daran im Kraftfluss anschließenden Antriebsstrang, mit einer zumindest ein Anfahrelement aufweisenden oder bildenden Kraftübertragungsvorrichtung und einer dieser vorgeordneten schaltbaren Kupplungseinrichtung zur wahlweisen Unterbrechung/Gewährleistung des Kraftflusses zwischen der ersten Antriebsmaschine und der Kraftübertragungsvorrichtung, umfassend einen ersten mit der ersten Antriebsmaschine koppelbaren Kupplungsteil und einen zweiten mit dem Eingang der Kraftübertragungsvorrichtung verbundenen Kupplungsteil, die über eine druckmittelbetätigbare Stelleinrichtung mit zumindest einem Kolbenelement betätigbar sind, ist gemäß einer weiteren zweiten alternativen erfindungsgemäßen Ausführung erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Übertragung eines vordefinierten Momentes zwischen der ersten Antriebsmaschine und der Kraftübertragungseinheit vorgesehen sind, die derart ausgeführt und angeordnet sind, geeignet zu sein, das volle von der ersten Antriebsmaschine aufbringbare Moment bei Antrieb über diese zu übertragen.
Die Mittel zur Übertragung des vordefinierten Momentes umfassen dazu eine Einrichtung zur Erzeugung einer vordefinierten Vorlast auf die Stelleinrichtung der schaltbaren Kupplungseinrichtung, wobei die Vorlast derart bemessen ist, dass diese einer Betätigungskraft des Kolbenelementes zur Erzeugung des von der ersten Antriebsmaschine aufbringbaren Momentes entspricht. Die schaltbare Kupplungseinrichtung ist somit „drucklos geschlossen”, d. h. zum Schließen der Kupplung und Übertragen von Drehmoment ist keine Beaufschlagung des Kolbenelementes mit einem Druckmittel erforderlich.
Durch die Übertragung des vollen Motormomentes wird die mit dem Eingang der Kraftübertragungsvorrichtung verbundene Fördereinrichtung, insbesondere Getriebeölpumpe angetrieben. Auf eine zusätzliche Pumpe und ein dieser zugeordnetes Antriebssystem im Betriebsmittelversorgungs- und Führungssystem und eventuell einen zusätzlichen Behälter kann verzichtet werden. Die gesamte Betriebs- und Steuermedienbereitstellung erfolgt über eine einzige Fördereinrichtung, wodurch neben der Einsparung der Zusatzpumpe auch die Anordnung der Leitungen und Leitungsverbindungen optimierbar sind.
Die Einrichtung zur Erzeugung der Vorlast umfasst dazu zumindest ein Vorspannelement, insbesondere eine Federeinrichtung – je nach Anordnung und Zuordnung zur Stelleinrichtung zumindest eine Tellerfedereinrichtung oder eine Druck- oder Zugfedereinrichtung –, die vorzugsweise direkt die Stelleinrichtung der schaltbaren Kupplungseinrichtung beaufschlagt. Das Vorspannelement ist vorzugsweise zwischen der Stelleinrichtung der schaltbaren Kupplungseinrichtung und einem der Kupplungsteile, vorzugsweise dem zweiten Kupplungsteil oder der Verbindung des zweiten Kupplungsteils mit dem Eingang der Kraftübertragungsvorrichtung, dem Eingang der Kraftübertragungsvorrichtung oder einem mit diesem drehfest verbundenen Element, insbesondere einer Gehäusewandung angeordnet.
Bei der Ausführung gemäß der zweiten Lösung erfolgt der Kraftfluss zwischen erster Antriebsmaschine und Kraftübertragungsvorrichtung frei von einer Druckmittelbetätigung des Kolbenelementes. Zusätzlich kann jedoch vorgesehen werden, die Betätigung in diesem Betriebsbereich durch Druckmittel zu unterstützen.
In beiden erfindungsgemäßen Ausführungen ist zu gewährleisten, dass bei Antrieb über eine zweite mit der Kraftübertragungsvorrichtung gekoppelte Antriebsmaschine die schaltbare Kupplungseinrichtung zur Vermeidung von Schleppverlusten vollständig geöffnet ist. Dies erfolgt durch Beaufschlagung des Kolbenelementes entgegen der Betätigungskraft zum Schließen. Die dazu erforderliche Kraft wird vorzugsweise über das Betriebsmittelversorgungs- und Führungssystem der kombinierten Kraftübertragungs- und Antriebseinheit bereitgestellt, indem der die Kupplungsumgebung bildende Innenraum strömungstechnisch mit zumindest einem, vorzugsweise dem die hydrodynamische Komponente umschließenden Innenraum der Kraftübertragungsvorrichtung gekoppelt ist und vorzugsweise vom Druck in diesem beaufschlagt wird.
Die Kraftübertragungseinheit kann verschiedenartig ausgebildet sein. Diese umfasst vorzugsweise einen Wandler in Form einer hydrodynamischen Komponente und eine weitere schaltbare Kupplungseinrichtung zur Umgehung des Kraftflusses über die hydrodynamische Komponente, wobei dieser ein Betriebsmittelversorgungs- und Führungssystem zugeordnet ist. Das Betriebsmittelversorgungs- und Führungssystem umfasst zumindest einen Zulauf mit in dieser integrierter Fördereinrichtung, insbesondere der Getriebeölpumpe, einen Rücklauf und Leitungen und Kanäle zur Führung des Betriebsmediums über die Kraftübertragungsvorrichtung zwischen zumindest zwei Anschlüssen, die wahlweise zumindest jeweils mit dem Ablauf oder dem Zulauf verbindbar sind, wobei ein erster Anschluss mit dem Arbeitsraum der hydrodynamischen Komponente und ein zweiter Anschluss mit dem Innenraum, insbesondere einem Zwischenraum zwischen der Stelleinrichtung der Kupplungseinrichtung zur Überbrückung der hydrodynamischen Komponente und dem Gehäuse verbunden ist. Dabei ist gemäß einer vorteilhaften Weiterentwicklung zumindest der Anschluss zur mit Druckmittel beaufschlagbaren Druckkammer der Stelleinrichtung der Motor- beziehungsweise Trennkupplung mit dem Zulauf des Betriebsmittelversorgungs- und Führungssystems zur Kraftübertragungseinheit verbindbar. Dadurch wird gewährleistet, dass mit zunehmendem Druck im System dieser auch an der Motorkupplung angelegt wird und die Betätigungskraft über den Druck in der Druckkammer aufgebaut wird.
Die zum Öffnen der schaltbaren Kupplungseinrichtung erforderliche Kraft wird vorzugsweise ebenfalls über das Betriebsmittelversorgungs- und Führungssystem der kombinierten Kraftübertragungs- und Antriebseinheit bereitgestellt, indem der die Kupplungsumgebung bildende Innenraum strömungstechnisch mit zumindest einem, vorzugsweise dem die hydrodynamische Komponente umschließenden Innenraum der Kraftübertragungsvorrichtung gekoppelt ist.
Die erfindungsgemäße Lösung ist in besonders vorteilhafter Weise für den Einsatz in Hybridsystemen geeignet, deren erste Antriebsmaschine von einer Verbrennungskraftmaschine gebildet wird und deren zweite Antriebsmaschine von einer sowohl motorisch als auch generatorisch betreibbaren elektrischen Maschine gebildet wird. Andere Antriebskonzepte zur Realisierung der ersten und/oder zweiten Antriebsmaschine sind ebenfalls denkbar.
Die erfindungsgemäße Lösung wird nachfolgend anhand von Figuren erläutert. Darin ist im Einzelnen Folgendes dargestellt:
1 verdeutlicht in einem Axialschnitt eine erste Ausführung einer erfindungsgemäßen kombinierten Kraftübertragungs- und Antriebseinheit mit fliehkraftbetätigter schaltbarer Kupplungseinrichtung;
2 verdeutlicht in einem Axialschnitt eine besonders vorteilhafte alternative Ausgestaltung einer ersten Ausführung einer erfindungsgemäßen kombinierten Kraftübertragungs- und Antriebseinheit mit fliehkraftbetätigter schaltbarer Kupplungseinrichtung;
3 verdeutlicht in einem Axialschnitt eine zweite Ausführung einer erfindungsgemäßen kombinierten Kraftübertragungs- und Antriebseinheit mit drucklos betätigter schaltbarer Kupplungseinrichtung.
Die 1 verdeutlicht in einem Axialschnitt eine erste Variante einer ersten Ausführung einer erfindungsgemäß ausgebildeten Kraftübertragungs- und Antriebseinheit 1 für den Einsatz in einem Hybridsystem 2. Derartige Hybridsysteme finden in besonders vorteilhafter Weise Anwendung in Antriebssträngen von Fahrzeugen. Diese umfassen zumindest eine erste Antriebsmaschine 3, welche vorzugsweise in Form einer Verbrennungskraftmaschine 4 ausgeführt ist und eine weitere zweite Antriebsmaschine 5, welche derart ausgeführt ist, dass diese geeignet ist, zumindest im Schubbetrieb und auch im Bremsbetrieb die mechanische Energie im Antriebsstrang in eine andere Energieform umzuwandeln. Die zweite Antriebsmaschine 5 ist in besonders vorteilhafter Weise als Motor und Generator betreibbare elektrische Maschine 6 mit einem Rotor 6.1 ausgebildet. Die Kopplung der einzelnen Antriebsmaschinen 3 und 5 mit den weiteren Übertragungseinheiten im Antriebsstrang, beispielsweise einem hier nicht dargestellten Getriebe, erfolgt über eine Kraftübertragungsvorrichtung 7. Die Kraftübertragungsvorrichtung 7 umfasst einen mit der jeweiligen Antriebsmaschine 3 beziehungsweise 5, insbesondere Rotor 6.1 koppelbaren Eingang E, zumindest einen mit den weiteren Übertragungseinheiten, insbesondere dem hier im Einzelnen nicht dargestellten Getriebe verbundenen Ausgang A und zumindest ein Anfahrelement 30. Der Ausgang A der Kraftübertragungsvorrichtung 7 wird dabei entweder direkt von einer Getriebeeingangswelle 8 gebildet oder ist zumindest drehfest mit dieser verbunden. Im dargestellten Fall erfolgt die Kopplung mit der Getriebeeingangswelle 8 über eine Nabe 31. Das Anfahrelement 30 ist im dargestellten Fall in einer besonders vorteilhaften Ausführung als hydrodynamische Komponente 9 ausgeführt. Diese umfasst zumindest ein im Kraftfluss vom Eingang E zum Ausgang A der Kraftübertragungsvorrichtung 7 betrachtet als Pumpenrad P fungierendes Primärrad und ein als Turbinenrad T fungierendes Sekundärrad, ferner bei Ausführung als Wandler zumindest ein Leitrad L. Das Pumpenrad P ist dazu mechanisch mit dem Eingang E der Kraftübertragungsvorrichtung 3 gekoppelt oder bildet mit diesem eine bauliche Einheit. Das Turbinenrad T ist wenigstens mittelbar, das heißt direkt oder über weitere Übertragungselemente, hier beispielhaft eine Vorrichtung T2 zur Dämpfung von Schwingungen, mit dem Ausgang A der Kraftübertragungsvorrichtung 7 verbunden. Die Kopplung erfolgt über die Nabe 31 in Form der Dämpfernabe. Die Kraftübertragungsvorrichtung 7 umfasst ferner eine schaltbare Kupplungseinrichtung 10 zur Umgehung der hydrodynamischen Komponente 9 im Kraftfluss zwischen der jeweiligen Antriebsmaschine 3, 5 und den weiteren Übertragungseinheiten, insbesondere Getriebe, um eine Nutzung der hydrodynamischen Komponente 9 lediglich in den Bereichen hohen Wirkungsgrades im Zusammenwirken mit der jeweiligen Antriebsmaschine 3 oder 5 zu ermöglichen und diese in den unwirtschaftlichen Betriebsbereichen zu überbrücken. In der Regel werden derartige schaltbare Kupplungseinrichtungen 10 in Form von reibschlüssigen Kupplungen, vorzugsweise in Form von Lamellenkupplungen ausgeführt, umfassend einen ersten, wenigstens mittelbar mit dem Eingang E der Kraftübertragungsvorrichtung verbundenen Kupplungsteil 10E und einen zweiten mit dem Ausgang A zumindest mittelbar, hier über die Vorrichtung T2 zur Dämpfung von Schwingungen verbundenen Kupplungsteil 10A. Andere Ausführungen, beispielsweise in Form von synchron schaltbaren Kupplungen, sind ebenfalls denkbar.
Der Kraftfluss kann entweder jeweils von einer der Antriebsmaschinen 3 oder 5 allein über die Kraftübertragungsvorrichtung 7 geführt werden oder aber ausgehend von beiden gemeinsam, indem die beiden Antriebsmaschinen 3 und 5 parallel betrieben werden Die elektrische Maschine 6 ist dazu zumindest als Motor, vorzugsweise auch als Generator betreibbar. Je nach Betriebsweise der elektrischen Maschine 6 ergeben sich dabei unterschiedliche Funktionen, wobei im motorischen Betrieb die Funktion als Startergenerator oder aber die Funktion einer Leistungseinspeisung zusätzlich zur ersten Antriebsmaschine 3 gegeben ist, während im Bremsbetrieb oder Schubbetrieb die elektrische Maschine 6 vorzugsweise als Generator betrieben wird und einer Einspeisung der in elektrische Energie umgewandelten mechanischen Energie in einen Energiespeicher oder ein Verbrauchsnetz erfolgen kann.
Um eine alleinige Kraftübertragung von der zweiten Antriebsmaschine 5 zum restlichen Antriebsstrang zu ermöglichen beziehungsweise im Schubbetrieb einen hohen Anteil der mechanischen Energie in elektrische Energie umwandeln und speichern zu können, ist zwischen der ersten Antriebsmaschine 3 und der Kraftübertragungsvorrichtung 7 eine Einrichtung zur wahlweisen Unterbrechung/Realisierung des Kraftflusses zwischen Antriebsmaschine 3 und Kraftübertragungsvorrichtung 7 vorgesehen, welche vorzugsweise als schaltbare Kupplungseinrichtung 11 ausgeführt ist. Die schaltbare Kupplungseinrichtung 11 ist in besonders vorteilhafter Weise als reibschlüssige Kupplungseinrichtung in Form einer Nasskupplung ausgeführt. Diese wird auch als Motorkupplung bezeichnet. Die schaltbare Kupplungseinrichtung 11 umfasst zumindest einen ersten Kupplungsteil 11E und einen zweiten Kupplungsteil 11A, die mittels einer Stelleinrichtung 12 wenigstens mittelbar miteinander in Wirkverbindung bringbar sind, wobei der erste Kupplungsteil 11E wenigstens mittelbar drehfest mit der ersten Antriebsmaschine 3 verbunden ist und der zweite Kupplungsteil 11A wenigstens mittelbar drehfest mit dem Eingang E der Kraftübertragungsvorrichtung 7. Wenigstens mittelbar in diesem Zusammenhang bedeutet, dass die Kopplung unmittelbar direkt oder über weitere Übertragungsele mente, hier beispielsweise eine Vorrichtung T1 zur Dämpfung von Schwingungen als elastische Kupplung zwischen erster Antriebsmaschine 3 und Kraftübertragungsvorrichtung 7 erfolgen kann. Die einzelnen Kupplungsteile 11E und 11A umfassen bei Ausführung als reibschlüssige Kupplung in Lamellenbauweise jeweils zumindest ein reibflächentragendes und/oder reibflächenbildendes Element/Elemente, die an entsprechenden Trägern in axialer Richtung verschiebbar gelagert sind. Bei Ausführung als Lamellenkupplung werden die Reibflächen entweder direkt von Flächenbereichen der einzelnen Lamellen ausgebildet oder aber einem an den einzelnen Lamellen vorgesehenen zusätzlichen Belag oder einer Beschichtung. Die Wirkverbindung zwischen den einzelnen reibflächentragenden und/oder reibflächenbildenden Elementen der einzelnen Kupplungsteile 11E, 11A wird über die Stelleinrichtung 12 erzeugt, wobei diese als Einrichtung zur Erzeugung der erforderlichen Anpresskraft für den Reibschluss fungiert. Die Stelleinrichtung 12 ist druckmittelbetätigbar. Diese umfasst dazu in der Regel zumindest ein Kolbenelement 13, welches durch zumindest zwei Grundfunktionsstellungen charakterisiert ist, die als sogenannte Öffnen-Endlage und Schließen-Endlage des Kolbenelementes bezeichnet werden und die jeweils mit dem Funktionszustand „Offen” und „Geschlossen”, d. h. Erzeugung eines Reibschlusses zur Drehmomentübertragung oder nicht der schaltbaren Kupplungseinrichtung 11 korrespondieren. Druckmittelbetätigbar bedeutet, dass zumindest eine Betätigung des Kolbenelementes 13 mittels einer aufgrund der Wirkung eines Druckmittels an zumindest einem Flächenbereich der Kolbenfläche wirksamen Kraft erfolgt. Dazu ist dem Kolbenelement 13 eine mit Druckmittel beaufschlagbare Kammer, welche auch als Kolbenraum 15 bezeichnet wird, zugeordnet. Die schaltbare Kupplungseinrichtung 11 dient dabei in geschlossenem Zustand, der durch einen Reibschluss zwischen den einzelnen reibflächentragenden und/oder reibflächenbildenden Elementen beschreibbar ist, dem Antrieb einer mit dem Eingang E der Kraftübertragungsvorrichtung 7 gekoppelten Fördereinrichtung 14 für Betriebsmittel. Diese dient der Bereitstellung der erforderlichen Volumenströme und Drücke zur Aktivierung/Deaktivierung einzelner, unterschiedlicher Wandlungsbereiche abdeckender Gangstufen eines der Kraftübertragungsvorrichtung 7 nachgeordneten Getriebes. Ferner wird auch die hydrodynamische Komponente 9 der Kraftübertragungsvorrichtung 7 über ein Betriebsmittelversorgungs- und/oder Führungssystem 29, welches hier im Einzelnen nicht dargestellt ist, mit Betriebsmittel versorgt sowie die schaltbare Kupplungseinrichtung 11 betätigt. Bei dem verwendeten Betriebsmedium handelt es sich in der Regel um Öl. Die Förderung in die einzelnen Kammern und Druckräume zur Beaufschlagung der Stellelemente der Schaltelemente des Getriebes, der hydrodynamischen Komponente 9 sowie auch der schaltbaren Kupplungseinrichtungen 10 und 11 ist die Fördereinrichtung 14 vorgesehen. In der Grundfunktionsstellung „Offen” der schaltbaren Kupplungseinrichtung 11, in welcher der Antriebsstrang von der ersten Antriebsmaschine 3 getrennt ist, ist die schaltbare Kupplungseinrichtung 11 nicht betätigt. Um beim Anfahren bei Inbetriebnahme der ersten Antriebsma schine 3 sofort den erforderlichen Druck für die hydrodynamische Komponente 9 und die Stelleinrichtungen der Schaltelemente des Getriebes sowie auch der schaltbaren Kupplungseinrichtung 11 zum Schließen dieser bereitzustellen, muss die Fördereinrichtung 14 in Form der Getriebeölpumpe sofort angetrieben werden. Dies ist insbesondere im Notlaufbetrieb und nach Ausfall der Getriebesteuerung der Fall, in welchem der Antrieb über die erste Antriebsmaschine 3 erfolgt, die über einen eigenen Anlasser gestartet wird. Um auch in diesem Betriebszustand die Getriebeölpumpe in Form der Fördereinrichtung 14 antreiben zu können, ist erfindungsgemäß vorgesehen, die schaltbare Kupplungseinrichtung 11, insbesondere die Stelleinrichtung 12 derart auszuführen und anzuordnen, dass diese bei Antrieb durch die erste Antriebsmaschine 3 automatisch selbsttätig schließt. Dies wird erfindungsgemäß durch den sich im mit Druckmittel beaufschlagbaren und dem Kolbenelement 13 zugeordneten Kolbenraum 15 einstellenden Fliehöldruck erzielt. Dieser wird dadurch erzielt, dass der dem Kolbenelement 13 der Stelleinrichtung 12 zur Beaufschlagung mit der erforderlichen Betätigungskraft zugeordnete und mit Druckmittel beaufschlagbare Kolbenraum 15 über die Antriebsmaschine 3 angetrieben wird und das sich in diesem befindliche Betriebs- beziehungsweise Druckmittel derart bemessen ist, dass der sich durch die Fliehkraftwirkung ausbildende Fliehöldruck ausreicht, um das Kolbenelement 13 in die Schließen-Endlage zu verbringen und damit die schaltbare Kupplungseinrichtung 11 zu schließen. Dies setzt jedoch voraus, dass zum einen der mit Druckmittel beaufschlagbare Kolbenraum 15 in allen Funktionszuständen durch eine Mindestbefüllung charakterisiert sein muss und nicht vollständig leer läuft und ferner mit der Antriebsmaschine 3 zumindest mittelbar, vorzugsweise direkt drehfest gekoppelt ist. Dies wird gemäß der in der 1 dargestellten Ausführung dadurch erzielt, dass der Kolbenraum 15 durch die druck- und flüssigkeitsdichte Führung des Kolbenelementes 13 am ersten Kupplungsteil 11E oder einem drehfest mit diesem verbundenen Element gebildet wird. Der Kolbenraum 15 wird damit vom Kupplungsteil 11E sowie dem Kolbenelement 13 gebildet und begrenzt, wobei das Kolbenelement 13 als verschiebbare Wandung des Kolbenraumes 15 fungiert. Bezüglich der konkreten Anordnung und Ausführung besteht dabei eine Vielzahl von Möglichkeiten. In der 1 ist dabei der Kolbenraum 15 und damit auch das Kolbenelement 13 in axialer Richtung von der ersten Antriebsmaschine 3 zur Kraftübertragungsvorrichtung 7 betrachtet den einzelnen Kupplungsteilen 11E und 11A vorgeordnet. Der Kolbenraum 15 wird von Elementen gebildet, die vorzugsweise mit der Drehzahl der Antriebsmaschine 3 oder aber zumindest in einem Verhältnis dazu rotieren. Im dargestellten Fall handelt es sich hierbei um eine Kolbennabe 16, die drehfest mit der Antriebsmaschine 3 über die Vorrichtung T1 zur Dämpfung von Schwingungen gekoppelt ist. Die Kolbennabe 16 ist ferner drehfest mit dem ersten Kupplungsteil 11E in Form eines Außenlamellenträgers 17 verbunden, beispielsweise über eine stoffschlüssige Verbindung. Die Führung des Kolbenelementes 13 erfolgt in axialer Richtung unter Ausbildung des Kolbenraumes 15 im Bereich von dessen Außenumfang 18 am Außenlamellenträger 17 des ersten Kupplungsteiles 11E und im Bereich des Innenumfanges 19 an der Kolbennabe 16, insbesondere einem, einen Außenumfang beschreibenden Bereich der Kolbennabe 16. Zur druck- und flüssigkeitsdichten Führung sind dabei zwischen dem Außenumfang 18 des Kolbenelementes 13 und dem ersten Kupplungsteil 11 erste Dichteinrichtungen 20 vorgesehen, während zwischen dem Innenumfang 19 und der Kolbennabe 16 eine weitere zweite Dichteinrichtung 21 angeordnet ist. Vorzugsweise ist ferner das Kolbenelement 13 drehfest mit dem ersten Kupplungsteil 11E oder einem mit diesem drehfest verbundenen Element, beispielsweise die Kolbennabe 16 verbunden. Der zweite Kupplungsteil 11A umfasst im dargestellten Fall einen Innenlamellenträger 22 mit entsprechenden Innenlamellen, wobei dieser drehfest mit dem Eingang E der Kraftübertragungsvorrichtung 7 verbunden ist. Der Eingang E der Kraftübertragungsvorrichtung 7 wird im dargestellten Fall von einem Gehäuse 23 gebildet, wobei dieses aus einer Gehäuseglocke 24 besteht, das im dargestellten Fall drehfest mit dem Pumpenrad P, insbesondere der Pumpenradschale PS verbunden ist und das Turbinenrad T unter Ausbildung eines axialen Zwischenraumes 25 zur Aufnahme der schaltbaren Kupplungseinrichtung 10 umschließt.
Die schaltbare Kupplungseinrichtung 11 mit der Stelleinrichtung 12 ist von einem Gehäuse 26 umschlossen, welches einen Innenraum 28, der auch als Kupplungsumgebung bezeichnet wird, beschreibt. Dabei kann das Gehäuse 26 drehfest mit der Gehäuseglocke 24 verbunden sein oder in einer besonders vorteilhaften Ausführung mit dieser eine bauliche Einheit bilden, wobei das Gehäuse für die gesamte kombinierte Kraftübertragungs- und Antriebseinheit 1 dann einteilig die Kraftübertragungsvorrichtung 7 und die schaltbare Kupplungseinrichtung 11 umschließt. Im dargestellten ist die Gehäuseglocke 24 in axialer Richtung als Tiefzieh- beziehungsweise in einer Stanzpresse bearbeitetes und geformtes Element derart glockenförmig ausgebildet, dass diese auch die schaltbare Kupplungseinrichtung 11 noch mit umschließt. Die Begrenzung der einzelnen Druckräume von schaltbarer Kupplungseinrichtung 11, insbesondere Kupplungsumgebung 28 und Kolbenraum 15 sowie der Kraftübertragungsvorrichtung 7 erfolgt vorzugsweise über druckraumtrennende Wandelemente 27, die drehfest mit der Gehäuseglocke 24 verbunden sind. Andere Ausführungen sind denkbar. Beispielhaft kann auch die Gehäuseglocke 24 derart ausgebildet sein, dass diese die axiale Begrenzungswand für den Innenraum 28 der schaltbaren Kupplungseinrichtung 11 bildet, welcher die Kupplungsumgebung für diese, insbesondere die einzelnen reibflächentragenden und/oder reibflächenbildenden Elemente bildet. Das Gehäuse 26 ist dann mit diesem drehfest, vorzugsweise stoffschlüssig durch Verschweißen verbunden.
Im Notbetrieb, das heißt bei Antrieb über die erste Antriebsmaschine 3, wird aufgrund der Rotation des Kolbenelementes 13 im in diesem Fall noch ruhenden Gehäuse 26 ein entsprechender Fliehöldruck aufgebaut, der eine Bewegung des Kolbenelementes 13 in die Schließen-Endlage bewirkt. Dadurch wird ein Reibschluss zwischen den reibflächentragenden und/oder reibflächenbildenden Elementen der einzelnen Kupplungsteile 11E und 11A erzeugt und der Eingang E der Kraftübertragungsvorrichtung 7 angetrieben, wobei gleichzeitig die Fördereinrichtung 14 ebenfalls angetrieben wird und die erforderlichen Drücke aufbauen kann. Mit zunehmendem Druck in der hydrodynamischen Komponente 9 überträgt diese ein Moment an die Getriebeeingangswelle 8. Ferner wird gleichzeitig auch über die Fördereinrichtung 14 der Druck im Kolbenraum 15 aufgebaut, um das Kolbenelement 13 in der Schließen-Endlage und damit die schaltbare Kupplungseinrichtung 11 im Funktionszustand „Geschlossen” zu halten. Der Kolbenraum 15 ist dazu mit einem Anschluss A3 versehen, über welchen dieser mit Druckmittel gespeist werden kann. Zum Öffnen der schaltbaren Kupplungseinrichtung 11 ist es dann erforderlich, einen Druck in der Kupplungsumgebung 28 an das Kolbenelement 13 anzulegen, welcher größer ist als der Druck im Kolbenraum 15. Dazu ist der Kupplungsumgebung beziehungsweise den diesen bildenden Innenraum 28 ein weiterer Anschluss A4 zugeordnet, über den der die Kupplungsumgebung bildende Innenraum 28 mit Druck beaufschlagt werden kann. Im dargestellten Fall ist der Anschluss A4 derart konzipiert, dass dieser sich zu einem zwischen dem Innenumfang des Gehäuses 26 und dem Außenumfang des ersten Kupplungsteiles 11E, insbesondere des Außenlamellenträgers 17 gebildeten Zwischenraum als Teilraum 28.1 des Innenraumes 28 erstreckt und ferner in einer Abzweigung 32 gleichzeitig den kolbenseitigen Teil 28.2 des Innenraumes 28, welcher von dem drehfest mit der Gehäuseglocke 24 verbundenen Wandelement 27 und dem Kolbenelement 13 gebildet wird, mündet. Dadurch ist es möglich, gleiche Druckverhältnisse über die gesamte Kupplungsumgebung zu gewährleisten. Der Anschluss A4 ist in besonders vorteilhafter Weise und zur Realisierung der Kühlung der schaltbaren Kupplungseinrichtung 11 mit dem Druck für die Kraftübertragungsvorrichtung 7, insbesondere die Komponente 9, verbindbar.
Die Kraftübertragungsvorrichtung 7 ist im dargestellten Fall als Zweikanaleinheit ausgeführt, umfassend zwei Anschlüsse, einen ersten Anschluss A1, welcher mit dem Arbeitsraum der hydrodynamischen Komponente 9 gekoppelt ist, und einen zweiten Anschluss A2, welcher mit einem zwischen der der schaltbaren Kupplungseinrichtung 10 und dem Wandelement 27 angeordneten Zwischenraum 25 verbunden ist. Denkbar wäre auch eine Ausführung als Dreikanaleinheit, bei welcher die schaltbare Kupplungseinrichtung 10 zur Überbrückung der hydrodynamischen Komponente 9 nach Bedarf beliebig mit Druck beaufschlagbar ist, unabhängig von den übrigen Verhältnissen in der Kraftübertragungsvorrichtung 7. In diesem Fall wäre ein separat mit Druckmittel beaufschlagbarer und dem Kolbenelement der Stelleinrichtung der schaltbaren Kupplungseinrichtung 10 zugeordneter Raum vorgesehen. Die einzelnen Anschlüsse A1 bis A4 sind vorzugsweise mit einem gemeinsamen Betriebsmittelversorgungs- und/oder Führungssystem 29 wenigstens mittelbar verbunden, wobei in diesem die Versorgung mittels der Fördereinrichtung 14 erfolgt. Dabei wird im Kraftfluss über die hydrodynamische Komponente 9 gleichzeitig auch die Kupplungsumgebung beziehungsweise der diese bildende Innenraum 28 in seinen einzelnen Teilräumen 28.1, 28.2 entsprechend mit Kühlmedium versorgt. Dies wird vorzugsweise durch die Kopplung des Anschlusses A4 der Kupplungsumgebung mit einem der Druckräume, vorzugsweise dem Anschluss A2 der Kraftübertragungsvorrichtung 7 realisiert.
Vorzugsweise ist der Anschluss A3 mit der Fördereinrichtung 14 direkt oder gemeinsam mit dem Anschluss A1 koppelbar. Durch den erhöhten Druck im Wandler wird gleichzeitig auch der Druck in der mit Druckmittel beaufschlagbaren Kammer 15 erhöht, so dass die Betätigungskraft nun nicht mehr allein über den Fliehöldruck erzeugt wird.
Um die schaltbare Kupplungseinrichtung 11 öffnen zu können, ist es erforderlich, den Druck im Kolbenraum 15 so weit abzusenken, beziehungsweise den Druck in der Kupplungsumgebung, insbesondere dem Innenraum 28 derart zu erhöhen, dass dieser ausreicht, das Kolbenelement 13 in die Öffnen-Position zu verbringen. Vorzugsweise erfolgt dies über den Druck in der Kraftübertragungsvorrichtung 7, insbesondere der hydrodynamischen Komponente 9 durch Kopplung des Anschlusses A4 der Kupplungsumgebung mit dem Anschluss A1 oder A2 der Kraftübertragungsvorrichtung 7, wobei beide mit der Fördereinrichtung 14 gekoppelt sind. Dabei verbleibt jedoch immer eine derartige Menge an Betriebsmedium innerhalb des Kolbenraumes 15, dass diese geeignet ist, beim Anfahren der Antriebsmaschine 3 den erforderlichen Fliehöldruck auf das Kolbenelement 13 auszuüben, der zum Schließen der schaltbaren Kupplungseinrichtung 11 führt. Die aus dem Fliehöldruck resultierende Anpresskraft ist somit als Funktion der Drehzahl des Kolbenraumes 15, der Betriebsmittelmenge innerhalb des Kolbenraumes 15 und der Fläche des Kolbenelementes 13, welche von diesem Druck beaufschlagbar ist, beschreibbar.
In der in 1 dargestellten Ausführung ist ferner zusätzlich optional zwischen dem ersten Kupplungsteil 11E und dem Kolbenelement 13 eine Einrichtung 33 zur Erzeugung einer Vorlast auf das Kolbenelement 13 angeordnet. Diese umfasst im dargestellten Fall zumindest eine Federeinheit F, welche das Kolbenelement 13 mit einer definierten Grundbetätigungskraft unabhängig von den tatsächlichen Druckverhältnissen im Kolbenraum 15 beaufschlagt. Die Einrichtung 33 und die schaltbare Kupplungseinrichtung 11 sind in Reihe geschaltet und die Vorspannkraft ist vorzugsweise gleichgerichtet zur Betätigungskraft beim Schließen der schaltbaren Kupplungseinrichtung 11. Die Federeinheit F ist optional. Diese kann je nach Ausführung und Anbindung als Zug-, Druck- oder Tellerfeder ausgeführt werden. Dabei kann eine einzelne Federeinheit F eine oder eine Mehrzahl von Federelementen umfassen, die in Reihe oder parallel geschaltete sind. Im dargestellten Fall ist die Federeinheit F zwischen Kolbenelement 13 und erstem Kupplungsteil 11E angeordnet und formschlüssig mit diesen verbunden, insbesondere in diese eingehängt.
Verdeutlicht die 1 eine Ausführung mit in axialer Richtung antriebsmaschinenseitig angeordnetem Kolbenelement 13, verdeutlicht die 2 eine alternative Ausführung des ersten Lösungsansatzes mit einer kraftübertragungsvorrichtungsseitig angeordneten Stelleinrichtung 12 zur Betätigung der schaltbaren Kupplungseinrichtung 11. In diesem Fall ist auch hier beispielhaft der erste Kupplungsteil 11E vom Außenlamellenträger 17 gebildet, um auch entsprechend große Kolbenflächen für das Kolbenelement 13 erzielen zu können. Das Kolbenelement 13 ist auch hier an diesem sowie dem drehfest mit diesem gekoppelten Element, insbesondere der Kolbennabe 16, in axialer Richtung verschiebbar geführt. Ferner besteht zwischen Kolbenelement 13 und Kolbennabe 16, welche gleichzeitig die Eingangsnabe bildet, eine drehfeste Verbindung. Diese wird im dargestellten Fall beispielhaft über einen Formschluss oder über einen Kraftschluss realisiert. Der zweite Kupplungsteil 11A umfasst hier einen Innenlamellenträger 22, der drehfest mit dem Eingang E der Kraftübertragungsvorrichtung 7 verbunden ist. Lediglich die Anordnung wurde vertauscht. Dabei kann jedoch in besonders vorteilhafter Weise auf die Druckraumabtrennung zwischen der schaltbaren Kupplungseinrichtung 11 und der Kraftübertragungsvorrichtung 7 verzichtet werden. Die Gehäuseglocke 24 umschließt sowohl die schaltbare Kupplungseinrichtung 10 als auch die schaltbare Kupplungseinrichtung 11 und der Innenraum 28, welcher die Kupplungsumgebung bildet, wird hier vom Zwischenraum 25 gebildet, so dass in diesem gleiche Verhältnisse vorherrschen und auf eine zusätzliche Kopplung beziehungsweise strömungstechnische Verbindung zum Zwecke der Erzeugung eines Kühlölstromes für die schaltbare Kupplungseinrichtung verzichtet werden kann. Die druck- und flüssigkeitsdichte Abdichtung des Kolbenraumes 15 erfolgt in Analogie zu der in der 1 dargestellten Ausführung. Die Kraftübertragungsvorrichtung 7 ist hier durch die beiden Anschlüsse A1 und A2 charakterisiert, wobei der Anschluss A2 gleichzeitig auch dem Innenraum 28 zugeordnet ist. Der weitere dritte Anschluss A3 ist dem Kolbenraum 15 zugeordnet. Der Anschluss A4 entfällt, wie bereits ausgeführt.
Diese Lösung stellt dabei eine besonders vorteilhafte Ausführung dar, da hier der Bauraum in axialer Richtung in optimaler Weise genutzt werden kann, insbesondere durch Wegfall der den Innenraum 28 begrenzenden Zwischenwandung 27.
Die 3 verdeutlicht demgegenüber eine erfindungsgemäße Lösung. Bei dieser ist die schaltbare Kupplungseinrichtung 11 als drucklos geschlossene Kupplung ausgebildet. Dies bedeutet, dass eine Druckmittelbetätigung der Stelleinrichtung 12 vorzugsweise nur zum Öffnen der schaltbaren Kupplungseinrichtung 11 erfolgt, während ansonsten die schaltbare Kupplungseinrichtung 11, insbesondere die beiden Kupplungsteile 11E und 11A, mit einer Betätigungskraft zur Realisierung eines Form- oder Kraftschlusses, insbesondere Reibschlusses beaufschlagt sind.
Der Aufbau der Kraftübertragungsvorrichtung 7, der schaltbaren Kupplungseinrichtung 11 sowie der Anbindungen innerhalb der Kraftübertragungs- und Antriebseinheit 1 entspricht bis auf die Ausführung der Stelleinrichtung 12 und der Erzeugung der Betätigungskraft dem in 1 oder 2 beschriebenen, weshalb für gleiche Elemente gleiche Bezugsziffern verwendet werden und bezüglich der Erläuterungen zur konstruktiven Ausführung und Funktion auf diese Figuren verwiesen wird.
Erfindungsgemäß sind Mittel 34 zur Übertragung eines vordefinierten Momentes an der Stelleinrichtung 12 der schaltbaren Kupplungseinrichtung 11 zwischen der ersten Antriebsmaschine 3 und der Kraftübertragungseinheit 7 vorgesehen, die derart ausgeführt und angeordnet sind, geeignet zu sein, das volle über die erste Antriebsmaschine 3 aufbringbare Moment zu übertragen, d. h. auch ein Maximalmoment. Die Mittel 34 umfassen dazu in besonders vorteilhafter Weise die schaltbare Kupplungseinrichtung 11 mit einer Stelleinrichtung 12 und eine Einrichtung 35 zur Erzeugung einer Vorlast auf das Kolbenelement 13, welche der Betätigungskraft des Kolbenelementes 13 zur Übertragung des vordefinierten Motormoment entspricht. Das Kolbenelement 13 ist in Betätigungsrichtung zum Schließen der Kupplung 11 frei von einer Druckmittelbeaufschlagung. Die Einrichtung 34 ist in Abhängigkeit der Anordnung und zu erzeugenden Kraftrichtung als eines der nachfolgenden Elemente ausgeführt:

– Zugfedereinrichtung
– Druckfedereinrichtung
– Tellerfedereinrichtung

12

11E

11A

11

Diese Federeinheit F ist dabei mit einer der Betätigungskraft entsprechenden Vorspannkraft zwischen zweitem Kupplungsteil 11A oder Gehäuse 26 und Kolbenelement 13 angeordnet. Das Kolbenelement 13 wirkt dabei auf die einzelnen reibflächentragenden und/oder reibflächenbildenden Elemente der einzelnen Kupplungsteile 11E und 11A, wobei sich diese an der im Wandelement 27 zur Druckraumtrennung zwischen Innenraum 28 der schaltbaren Kupplungseinrichtung 11 und der Kraftübertragungsvorrichtung 7 abstützen. Bei dieser Ausführung ist dabei das Kolbenelement 13 in axialer Richtung verschiebbar am ersten und zweiten Kupplungsteil 11E und 11A geführt, wobei dadurch zwischen diesen ein Kolbenraum 15 ausgebildet wird. Das Kolbenelement 13 ist drehfest vorzugsweise mit dem zweiten Kupplungsteil 11A verbunden und lediglich druckdicht am ersten Kupplungsteil 11E geführt. Denkbar ist auch, die druckdichte Führung lediglich am zweiten Kupplungsteil 11A vorzunehmen und die drehfeste Kopplung mit dem ersten Kupplungsteil. Dabei ist hier der ersten Kupplungsteil 11E drehfest mit der Kolbennabe 16 verbunden, welche wiederum drehfest über die Vorrichtung T1 zur Dämpfung von Schwingungen mit der ersten Antriebsmaschine gekoppelt ist.
Der erste Kupplungsteil 11E umfasst einen Innenlamellenträger 22 sowie reibflächentragende und/oder reibflächenbildende Elemente, die in axialer Richtung an diesem verschiebbar geführt sind. Der zweite Kupplungsteil 11A umfasst den Außenlamellenträger 17, welcher drehfest mit dem Gehäuse 26 beziehungsweise der Gehäuseglocke 24 verbunden ist oder aber mit dieser eine integrale Baueinheit bildet und an welcher reibflächentragende und/oder reibflächenbildende Elemente in axialer Richtung verschiebbar gelagert sind, wobei gleichzeitig das Gehäuse 26 mit dem Wandelement 27 eine axiale Anschlagsfläche für die miteinander in Wirkverbindung bringbaren und reibflächentragenden und/oder reibflächenbildenden Elemente bildet. Auch diese Ausführung ist durch insgesamt vier Anschlüsse charakterisiert. Der Aufbau der Kraftübertragungsvorrichtung 7 entspricht dem in den 1 und 2 beschriebenen, weshalb für gleiche Elemente die gleichen Bezugszeichen verwendet werden, ferner für die Kopplung der einzelnen Komponenten untereinander. Lediglich die Ausgestaltung der schaltbaren Kupplungseinrichtung 11 variiert. Die Federeinheit F ermöglicht dabei eine Vorspannkraft, die immer die Übertragung eines vordefinierten Elementes ermöglicht, wobei der Kolbenraum 15 zur Betätigung nicht mit Druckmittel beaufschlagt werden muss. Dabei wird das erforderliche Moment zum Antreiben der Fördereinrichtung 14 und damit auch zum Anschleppen der hydrodynamischen Komponente 9 beziehungsweise der mit dem Eingang der Kraftübertragungseinheit gekoppelten Elemente übertragen. Der Anschluss A4, welcher mit dem Innenraum 28 verbunden ist, dient im Wesentlichen zur Kühlung der reibflächentragenden und/oder reibflächenbildenden Elemente der einzelnen Kupplungsteile 11E, 11A im Teilraum 28.2 sowie zum Öffnen der schaltbaren Kupplungseinrichtung 11, indem das Kolbenelement in die Öffnen-Endlage entgegen der Vorspannkraft der Federeinheit F. Der Anschluss A3 dient über eine weitere Kopplung mit dem Teilinnenraum 28.2 ebenfalls der Kühlung und der Betätigung beim Öffnen.
Die einzelne Federeinheit F ist in vorteilhafter Weise als Tellerfeder ausgeführt. Denkbar sind jedoch auch je nach Ausbildung andere Druckfedern.
Bei allen genannten Ausführungen wird im Notlauf die schaltbare Kupplungseinrichtung entweder automatisch oder über eine ohnehin über eine mechanische Einrichtung aufgebrachte Betätigungskraft, insbesondere eine Vorspannkraft, geschlossen und Drehmoment übertragen. Eine dargestellte Ausführung der einzelnen Komponenten ist beispielhaft. Diese verdeutlichen lediglich das Grundprinzip zum einen der drucklosen geschlossenen Stellung der schaltbaren Kupplungseinrichtung sowie einer automatischen Schließfunktion aufgrund eines sich ohnehin einstellenden Fliehöldruckes aufgrund der Rotation der den entsprechenden Druckraum bildenden Elemente.

1: kombinierte Kraftübertragungs- und Antriebseinheit
2: Hybridsystem
3: erste Antriebsmaschine
4: Verbrennungskraftmaschine
5: zweite Antriebsmaschine
6: elektrische Maschine
6.1: Rotor
7: Kraftübertragungsvorrichtung
8: Getriebeeingangswelle
9: hydrodynamische Komponente
10: schaltbare Kupplungseinrichtung
10E: erster Kupplungsteil
10A: zweiter Kupplungsteil
11: schaltbare Kupplungseinrichtung
11E: erster Kupplungsteil
11A: zweiter Kupplungsteil
12: Stelleinrichtung
13: Kolbenelement
14: Fördereinrichtung
15: druckmittelbeaufschlagbarer Kolbenraum
16: Kolbennabe
17: Außenlamellenträger
18: Außenumfang
19: Innenumfang
20: erste Dichteinrichtung
21: zweite Dichteinrichtung
22: Innenlamellenträger
23: Gehäuse
24: Gehäuseglocke
25: Zwischenraum
26: Gehäuse
27: Wandelement
28: Innenraum
28.1, 28.2: Teilraum
29: Betriebsmittelversorgungs- und Führungssystem
30: Anfahrelement
31: Nabe
32: Abzweigung
33: Einrichtung zur Erzeugung einer Vorlast
34: Mittel
35: Einrichtung zur Erzeugung einer Vorlast
A1: Anschluss
A2: Anschluss
A3: Anschluss
A4: Anschluss
E: Eingang
A: Ausgang
P: Pumpenrad
T: Turbinenrad
L: Leitrad
F: Federeinheit
T1: Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen
T2: Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 10310831 A1 [0003]
- DE 102006040117 A1 [0008]

Claims

Kombinierte Kraftübertragungs- und Antriebseinheit (1) für den Einsatz in Hybridsystemen (2) zwischen zumindest einer ersten Antriebsmaschine (3) und einem anzutreibenden Element, mit einer ein Anfahrelement (30) aufweisenden oder bildenden Kraftübertragungsvorrichtung (7) und einer dieser vorgeordneten schaltbaren Kupplungseinrichtung (11) zur wahlweisen Unterbrechung/Gewährleistung des Kraftflusses zwischen der ersten Antriebsmaschine (3) und der Kraftübertragungsvorrichtung (7), umfassend einen ersten mit der ersten Antriebsmaschine koppelbaren Kupplungsteil (11E) und einen zweiten mit dem Eingang (E) der Kraftübertragungsvorrichtung (7) verbundenen Kupplungsteil (11A), die über eine zumindest teilweise druckmittelbetätigbare Stelleinrichtung (12) mit zumindest einem Kolbenelement (13) und einer dem Kolbenelement (13) zugeordneten und mit Druckmittel beaufschlagbaren Kammer (15) betätigbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die mit Druckmittel beaufschlagbare Kammer (15) derart angeordnet und ausgeführt ist, dass diese mit der Drehzahl des ersten Kupplungsteils (11E) oder einem mit diesem drehfest verbundenen Element rotiert.
Kombinierte Kraftübertragungs- und Antriebseinheit (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mit Druckmittel beaufschlagbare Kammer (15) drehfest mit dem ersten Kupplungsteil (11E) verbunden ist.
Kombinierte Kraftübertragungs- und Antriebseinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mit Druckmittel beaufschlagbare Kammer (15) vom Kolbenelement (13) und dem ersten Kupplungsteil (11E) gebildet wird, wobei das Kolbenelement (13) in axialer Richtung verschiebbar und druck- und flüssigkeitsdicht am ersten Kupplungsteil (11E) und/oder einem drehfest mit diesem verbundenen Element gelagert ist.
Kombinierte Kraftübertragungs- und Antriebseinheit (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Kolbenelement (13) in Umfangsrichtung drehfest mit dem ersten Kupplungsteil (11E) oder einem drehfest mit diesem verbundenen Element verbunden ist.
Kombinierte Kraftübertragungs- und Antriebseinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Kupplungsteile (11E, 11A) der schaltbaren Kupplungseinrichtung (11) jeweils zumindest einen Träger und wenigstens ein mit diesem drehfest verbundenes und in axialer Richtung verschiebbar gelagertes reibflächentragendes und/oder reibflächenbildendes Element umfassen.
Kombinierte Kraftübertragungs- und Antriebseinheit (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kupplungsteil (11E) einen Außenlamellenträger (17) umfasst und das Kolbenelement (13) im Bereich seines Außenumfanges (17) am Außenlamellenträger (19) und im Bereich seines Innenumfanges (19) an einem drehfest mit dem ersten Kupplungsteil (11E) verbundenen Element, insbesondere Nabe (16) in axialer Richtung verschiebbar und druck- und flüssigkeitsdicht geführt ist.
Kombinierte Kraftübertragungs- und Antriebseinheit (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Kolbenelement (13) im Bereich seines Innenumfanges (19) drehfest mit dem ersten Kupplungsteil (11E) oder einer mit dieser verbundenen Nabe (16) verbunden ist.
Kombinierte Kraftübertragungs- und Antriebseinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kupplungsteil (11A) einen Träger in Form eines Innenlamellenträgers (22) umfasst.
Kombinierte Kraftübertragungs- und Antriebseinheit (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenlamellenträger (22) drehfest mit dem Eingang (E) der Kraftübertragungsvorrichtung (7) verbunden ist oder diesen bildet.
Kombinierte Kraftübertragungs- und Antriebseinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die mit Druckmittel beaufschlagbare Kammer (15) in axialer Richtung im Kraftfluss von der schaltbaren Kupplungseinrichtung (11) zur Kraftübertragungsvorrichtung (7) betrachtet den einzelnen Kupplungsteilen (11E, 11A) vorgeordnet ist.
Kombinierte Kraftübertragungs- und Antriebseinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die mit Druckmittel beaufschlagbare Kammer (15) in axialer Richtung im Kraftfluss von der schaltbaren Kupplungseinrichtung (11) zur Kraftübertragungsvorrichtung (7) betrachtet den Kupplungsteilen (11E, 11A) der schaltbaren Kupplungseinrichtung (11) nachgeordnet ist.
Kombinierte Kraftübertragungs- und Antriebseinheit (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die schaltbare Kupplungseinrichtung (11) und die Kraftübertra gungsvorrichtung (7) in einem von einem gemeinsamen Gehäuse (24) umschlossenen Innenraum angeordnet sind.
Kombinierte Kraftübertragungs- und Antriebseinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Kolbenelement (13) und dem ersten Kupplungsteil (11E) oder einem drehfest mit diesem verbundenen Element eine Einrichtung (33) zur Erzeugung einer Vorspannkraft angeordnet ist.
Kombinierte Kraftübertragungs- und Antriebseinheit (1) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (33) zumindest eine Federeinheit (F), insbesondere Druckfeder oder Tellerfeder umfasst, die in axialer Richtung formschlüssig zwischen erstem Kupplungsteil (11E) oder einem drehfest mit diesem verbundenen Element und dem Kolbenelement (13) eingehängt ist.
Kombinierte Kraftübertragungs- und Antriebseinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Kolbenelement (13) und die dem Kolbenelement (13) zugeordnete mit Druckmittel beaufschlagbare Kammer (15) derart ausgeführt und ausgelegt sind, dass bei Vorliegen einer Mindestbefüllung mit Betriebsmedium bei einer vordefinierten Drehzahl des ersten Kupplungsteiles (11E) diese zur Ausbildung eines mitrotierenden Betriebsmedienringes geeignet ist, der eine Betätigungskraft auf das Kolbenelement (13) ausübt, die eine Drehmoment übertragende Wirkverbindung zwischen den einzelnen Kupplungsteilen (11E, 11A) erzeugt.
Kombinierte Kraftübertragungs- und Antriebseinheit (1) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Kolbenelement (13) und die dem Kolbenelement (13) zugeordnete mit Druckmittel beaufschlagbare Kammer (15) derart ausgelegt sind, dass die erzeugbare Betätigungskraft geeignet ist, zumindest ein vordefiniertes Mindestmoment zu übertragen, welches ausreicht, eine mit dem Eingang (E) der Kraftübertragungsvorrichtung (7) verbundene Fördereinrichtung (14), insbesondere Getriebeölpumpe anzutreiben.
Kombinierte Kraftübertragungs- und Antriebseinheit (1) nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Kolbenelement (13) und die dem Kolbenelement (13) zugeordnete mit Druckmittel beaufschlagbare Kammer (15) derart ausgelegt sind, dass die erzeugbare Betätigungskraft geeignet ist, zumindest ein vordefiniertes Mindestmoment im Bereich von 3 bis 80 Nm, bevorzugt 3 bis 30 Nm, ganz besonders bevorzugt 3 bis 20 Nm zu übertragen.
Kombinierte Kraftübertragungs- und Antriebseinheit (1) für den Einsatz in Hybridsystemen (2) zwischen zumindest einer ersten Antriebsmaschine (3) und einem anzutreibenden Element, mit einer ein Anfahrelement (30) aufweisenden oder bildenden Kraftübertragungsvorrichtung (7) und einer dieser vorgeordneten schaltbaren Kupplungseinrichtung (11) zur wahlweisen Unterbrechung/Gewährleistung des Kraftflusses zwischen der ersten Antriebsmaschine (3) und der Kraftübertragungsvorrichtung (7), umfassend einen ersten mit der ersten Antriebsmaschine koppelbaren Kupplungsteil (11E) und einen zweiten mit dem Eingang (E) der Kraftübertragungsvorrichtung (7) verbundenen Kupplungsteil (11A), die über eine zumindest teilweise druckmittelbetätigbare Stelleinrichtung (12) mit zumindest einem Kolbenelement (13) betätigbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (34) zur Übertragung eines vordefinierten Momentes zwischen der ersten Antriebsmaschine (3) und der Kraftübertragungseinheit (7) vorgesehen sind, die derart ausgeführt und angeordnet sind, geeignet zu sein, das volle über die erste Antriebsmaschine (3) aufbringbare Moment zu übertragen.
Kombinierte Kraftübertragungs- und Antriebseinheit (1) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Kolbenelement (13) an einem der beiden Kupplungsteile (11E, 11A) oder einem drehfest mit diesem verbundenen Element druck- und flüssigkeitsdicht unter Ausbildung einer dem Kolbenelement (13) zugeordneten Kammer (15) geführt ist.
Kombinierte Kraftübertragungs- und Antriebseinheit (1) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Kolbenelement (13) an beiden Kupplungsteilen (11E, 11A) oder einem drehfest mit diesem verbundenen Element druck- und flüssigkeitsdicht unter Ausbildung einer dem Kolbenelement (13) zugeordneten Kammer (15) geführt ist.
Kombinierte Kraftübertragungs- und Antriebseinheit (1) nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (34) die schaltbare Kupplungseinrichtung (11) mit Stelleinrichtung (12) und eine Einrichtung (35) zur Erzeugung einer Vorlast auf das Kolbenelement (13) umfassen, welche der Betätigungskraft des Kolbenelementes (13) zur Übertragung des vordefinierten Motormoment entspricht.
Kombinierte Kraftübertragungs- und Antriebseinheit (1) nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (34) in Abhängigkeit der Anordnung und zu erzeugenden Kraftrichtung als eines der nachfolgenden Elemente ausgeführt ist: – Zugfedereinrichtung – Druckfedereinrichtung – Tellerfedereinrichtung und zwischen der Stelleinrichtung (12) und einem der Kupplungsteile (11E, 11A) der schaltbaren Kupplungseinrichtung (11) oder einem drehfest mit diesen verbundenen Element angeordnet ist.
Kombinierte Kraftübertragungs- und Antriebseinheit (1) nach einem der Ansprüche 18 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die schaltbare Kupplungseinrichtung (11) als reibschlüssige Kupplungseinrichtung, insbesondere nasslaufende Lamellenkupplung ausgeführt ist.
Kombinierte Kraftübertragungs- und Antriebseinheit (1) nach einem der Ansprüche 18 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die schaltbare Kupplungseinrichtung (11) als synchron schaltbare Kupplungseinrichtung ausgeführt ist.
Kombinierte Kraftübertragungs- und Antriebseinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Kolbenelement (13) zum Öffnen der schaltbaren Kupplungseinrichtung (11) mit einer der Betätigungskraft durch den Fliehöldruck des mitrotierenden Betriebsmedienringes in der mit Druckmittel beaufschlagbaren Kammer (15) und/oder der Einrichtungen (33, 35) zur Erzeugung einer Vorlast entgegen gerichteten Kraft beaufschlagbar ist.
Kombinierte Kraftübertragungs- und Antriebseinheit (1) nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraft hydraulisch erzeugt wird, insbesondere der, die Kupplungsumgebung beschreibende Innenraum (28) der schaltbaren Kupplungseinrichtung (11) mit Druckmittel beaufschlagbar ist.
Kombinierte Kraftübertragungs- und Antriebseinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die schaltbare Kupplungseinrichtung (11) ein Gehäuse (26) umfasst, das die einzelnen Kupplungsteile (11E, 11A) unter Ausbildung eines die Kupplungsumgebung bildenden Innenraumes (28) umschließt und die Kupplungsumgebung über eine Strömungsverbindung mit zumindest einem der Druckräume der Kraftübertragungsvorrichtung (7) verbindbar ist.
Kombinierte Kraftübertragungs- und Antriebseinheit (1) nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass dem Innenraum (28) der schaltbaren Kupplungseinrichtung (11) zumindest ein Anschluss (A4) zugeordnet ist, der mit zumindest einem der Druckräume der Kraftübertragungsvorrichtung (7) verbindbar ist.
Kombinierte Kraftübertragungs- und Antriebseinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass der mit Druckmittel beaufschlagbaren Kammer (15) der Stelleinrichtung (12) der schaltbaren Kupplungseinrichtung (11) zumindest ein Anschluss (A3) zugeordnet ist, der mit einem Betriebsmittelversorgungs- und Führungssystem (25) koppelbar ist.
Kombinierte Kraftübertragungs- und Antriebseinheit (1) nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die mit Druckmittel beaufschlagbare Kammer (15) mit zumindest einem Druckraum der Kraftübertragungsvorrichtung (7) gekoppelt ist.
Kombinierte Kraftübertragungs- und Antriebseinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass das Anfahrelement (30) als hydrodynamische Komponente (9) ausgeführt ist.
Kombinierte Kraftübertragungs- und Antriebseinheit (1) nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass die hydrodynamische Komponente (9) als hydrodynamischer Drehzahl-/Drehmomentwandler ausgebildet ist.
Kombinierte Kraftübertragungs- und Antriebseinheit (1) nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass die hydrodynamische Komponente (9) als hydrodynamische Kupplung ausgebildet ist.
Kombinierte Kraftübertragungs- und Antriebseinheit (1) nach einem der Ansprüche 31 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftübertragungsvorrichtung (7) eine Einrichtung zur zumindest teilweisen Umgehung des Kraftflusses über die hydrodynamische Komponente umfasst, welche als schaltbare Kupplungseinrichtung (10) ausgeführt ist.
Kombinierte Kraftübertragungs- und Antriebseinheit (1) nach einem der Ansprüche 31 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass die hydrodynamische Komponente (9) und die schaltbare Kupplungseinrichtung (10) einzeln oder parallel schaltbar sind.
Kombinierte Kraftübertragungs- und Antriebseinheit (1) nach einem der Ansprüche 31 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftübertragungsvorrichtung (7) zumindest als Zweikanaleinheit ausgebildet ist, umfassend zumindest zwei Anschlüsse (A1, A2), wobei ein erster Anschluss (A1) mit dem Arbeitsraum der hydrodynamischen Komponente (9) und ein weiterer Anschluss mit dem die hydrodynamische Komponente (9) umgebenden Innenraum (25) gekoppelt ist.
Kombinierte Kraftübertragungs- und Antriebseinheit (1) nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftübertragungsvorrichtung (7) als Dreikanaleinheit ausgebildet ist, umfassend einen weiteren dritten Anschluss zur Kopplung mit einer der Stelleinrichtung der schaltbaren Kupplungseinrichtung (10) der Kraftübertragungsvorrichtung (7) zugeordneten und mit Druckmittel beaufschlagbaren Kammer.
Kombinierte Kraftübertragungs- und Antriebseinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 37, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Antriebsmaschine (5), insbesondere der Rotor (6.1) am Eingang (E) der Kraftübertragungsvorrichtung (7) gelagert ist.
Antriebsstrang für ein Hybridsystem (2) eines Fahrzeuges mit mindestens einer ersten Antriebsmaschine (3) und einer zweiten Antriebsmaschine (5), die über eine kombinierte Kraftübertragungs- und Antriebseinheit (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 38 mit einem anzutreibenden Element, insbesondere Getriebe verbindbar sind.
Antriebsstrang nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, die erste Antriebsmaschine (3) als Verbrennungskraftmaschine (4) ausgebildet ist.
Antriebsstrang nach Anspruch 39 oder 40, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Antriebsmaschine (5) als Generator und Motor betreibbare elektrische Maschine (6) ausgeführt ist.