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Die Erfindung betrifft eine Kupplungseinrichtung für ein Hybridmodul umfassend eine elektrische Maschine und eine Brennkraftmaschine, umfassend eine erste und eine zweite Teilkupplung, die radial ineinander geschachtelt sind und jeweils ein Außenlamellen und Innenlamellen aufweisendes Lamellenpaket umfassen und einen gemeinsamen Lamellenträger aufweisen, an dem radial außen die Innenlamellen der ersten Teilkupplung und radial innen die Außenlamellen der zweiten Teilkupplung axial geführt sind, eine mit einer Abtriebswelle der Brennkraftmaschine zu koppelnde Kupplungseingangswelle, sowie ein über die elektrische Maschine antreibbares Zahnrad, das mit einem Rotor, der mit beiden Teilkupplungen gekoppelt ist, drehfest verbunden ist.
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Mehrfachkupplungen sind in unterschiedlichen Bauformen bekannt. Mit ihnen ist es möglich ist, temporär einen Momente übertragenden Kraftschluss zwischen einer Antriebswelle einer Brennkraftmaschine oder eines Elektromotors und einer zu einem Getriebe laufenden Abtriebswelle zu erzeugen. In modernen Kraftfahrzeugen kommen zunehmend sogenannte Hybridmodule zum Einsatz, das heißt, dass zwei Antriebsaggregate vorgesehen sind, das eine in Form einer elektrischen Maschine, das andere in Form einer Brennkraftmaschine. Beide Maschinen können über die Kupplungseinrichtung mit dem nachgeschalteten Getriebe gekoppelt werden, wobei je nach Bauform der Mehrfachkupplung eine selektive Kopplung möglich ist (im Falle einer sogenannten Dreifachkupplung), oder nur ein kumulativer Betrieb, das heißt, dass das von der elektrischen Maschine gelieferte Drehmoment zusätzlich zu dem von der Brennkraftmaschine gelieferten Drehmoment an das Getriebe übertragen wird (im Falle einer Doppelkupplung).
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Ist die Kupplungseinrichtung als Dreifachkupplung ausgeführt, so weist sie insgesamt drei Teilkupplungen auf. Eine erste und eine zweite Teilkupplung, üblicherweise K1- und K2-Kupplungen genannt, dienen dazu, das gelieferte Drehmoment, das entweder von der Brennkraftmaschine oder von der elektrischen Maschine geliefert wird, auf einzelne Getriebestufen selektiv zu schalten respektive zu verteilen. Die dritte Teilkupplung, üblicherweise K0-Kupplung genannt, dient dazu, die Brennkraftmaschine mit dem nachgeschalteten Getriebe zu koppeln, wobei dann wiederum die Drehmomentverteilung über die erste oder zweite Teilkupplung erfolgt. Die elektrische Maschine ihrerseits ist mit einem Zahnrad der Kupplungseinrichtung gekoppelt, das über einen Rotor ebenfalls mit der ersten und der zweiten Teilkupplung gekoppelt ist, so dass das über die elektrische Maschine eingeleitete Drehmoment ebenfalls auf die nachgeschalteten Getriebestrukturen verteilt werden kann. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, über die K0-Kupplung auch die elektrische Maschine unmittelbar mit der Brennkraftmaschine zu koppeln, um diese zum Anlassen anzudrehen.
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Eine solche Kupplungseinrichtung ist demzufolge für ein sogenanntes P2-Hybridmodul vorgesehen, wobei dieses P2-Hybridmodul oder die P2-Struktur für ihre selektive Antriebsfunktionalität die drei unabhängig voneinander ansteuerbaren Teilkupplungen benötigt.
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Eine derartige Kupplungseinrichtung ist beispielsweise aus
DE 10 2019 134 622.3 bekannt. Dort sind drei Teilkupplungen vorgesehen, die eine selektive Momentübertragung von der Brennkraftmaschine oder der elektrischen Maschine auf das nachgeschaltete Getriebe über entsprechende separate, mit der ersten und der zweiten Teilkupplung gekoppelte Abtriebswelle ermöglichen. Bei der hieraus bekannten Kupplungseinrichtung umfasst in an sich bekannter Weise jede Teilkupplung jeweils ein entsprechendes Lamellenpaket mit Außen- und Innenlamellen sowie einen Außenlamellenträger und einen Innenlamellenträger, an denen die entsprechenden Außen- und Innenlamellen, die pro Teilkupplung ineinander greifen, axial verschiebbar geführt sind. Jedes Lamellenpaket ist in an sich bekannter Weise über ein separates Druckelement, üblicherweise einen Drucktopf, separat axial zusammendrückbar, so dass durch Zusammendrücken des jeweiligen Lamellenpakets ein Kraft- beziehungsweise Reibschluss erwirkt werden kann, der es ermöglicht, ein eingeleitetes Drehmoment von der jeweiligen Antriebsmaschine her weiterzuleiten. Dabei teilen sich die erste und die zweite Teilkupplung einen gemeinsamen Lamellenträger. An diesem gemeinsamen Lamellenträger sind einerseits die Innenlamellen der radial weiter außenliegenden ersten Teilkupplung und die Außenlamellen der radial innenliegenden zweiten Teilkupplung angeordnet und geführt, wobei die beiden Teilkupplungen radial geschachtelt sind. Bei den Innen- und Außenlamellen handelt es sich bevorzugt um Stahllamellen der beiden Lamellenpakete, während die jeweils anderen Lamellen Reiblamellen sind.
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Darüber hinaus ist es bekannt, eine Kupplungseinrichtung in Form einer Doppelkupplung ebenfalls für ein Hybridmodul, in diesem Fall ein sogenanntes P1-Hybridmodul, auszugestalten. Diese Doppelkupplung weist nur eine erste und eine zweite Teilkupplung auf, also die K1- und K2-Kupplungen, nicht aber eine dritte K0-Kupplung. Bei dieser Kupplungsart sind die Brennkraftmaschine und die elektrische Maschine permanent abtriebsseitig gekoppelt. Bei einem Betrieb der Brennkraftmaschine dreht der permanent gekoppelte Rotor der elektrischen Maschine permanent mit, wobei das von der Brennkraftmaschine eingeleitete Drehmoment über die erste oder zweite Teilkupplung weiter verzweigt wird. Die elektrische Maschine kann zusätzlich zur Brennkraftmaschine zugeschaltet werden, so dass ihr geliefertes Drehmoment kumulativ zum Motordrehmoment anliegt und über die beiden Teilkupplungen verteilt wird, das heißt, dass ein Mischantrieb mit einer Drehmomentzusammenführung stattfindet. Das von der elektrischen Maschine beigesteuerte zusätzliche Drehmoment kann beispielsweise zum Boosten genutzt werden, also für eine temporäre Drehmomentsteigerung, oder im Rahmen einer Rekuperation oder Lastpunktverschiebung etc.
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Die jeweilige Auslegung als Doppel- oder Dreifachkupplung erfolgt individuell, das heißt, dass für jeden Kupplungstyp individuelle Bauteile in großem Umfang gefertigt und vorgehalten werden, um die jeweiligen Funktionalitäten zu realisieren. Dabei sind, was die erste und die zweite Teilkupplung angeht, deren Funktionalitäten in beiden Kupplungstypen gleich. Dennoch sind diese beiden Teilkupplungen in den jeweiligen Kupplungstypen unterschiedlich konfiguriert.
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Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine demgegenüber verbesserte Kupplungseinrichtung für ein Hybridmodul anzugeben, die eine erste und eine zweite Teilkupplung aufweist und als Doppelkupplung ausgeführt ist, die aber gleichzeitig einen hohen Gleichteilanteil zu einer als Dreifachkupplung ausgeführten Kupplungseinrichtung aufweist.
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Zur Lösung dieses Problems ist bei einer Kupplungseinrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass eine außen um die Teilkupplungen geführte Koppelmechanik vorgesehen ist, über die die Kupplungseingangswelle und der Rotor drehfest miteinander verbunden sind, und die drehfest mit dem gemeinsamen Lamellenträger gekoppelt ist.
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Die erfindungsgemäße Kupplungseinrichtung ist eine Doppelkupplung für ein P1 - Hybridmodul, bei dem also über die Kupplungseinrichtung der Abtrieb der Brennkraftmaschinenabtrieb permanent mit dem Abtrieb der Elektromaschine gekoppelt ist. Diese permanente drehfeste Kopplung erfolgt erfindungsgemäß dadurch, dass die Kupplungseingangswelle und der Rotor über eine Koppelmechanik drehfest miteinander verbunden sind, die außen um die Teilkupplung geführt ist, und die gleichzeitig auch drehfest mit dem gemeinsamen Lamellenträger gekoppelt ist. Das heißt, dass ein von der Brennkraftmaschine geliefertes Drehmoment über diese Koppelmechanik auf den gemeinsamen Lamellenträger übertragen wird, gleichzeitig aber auch der Rotor der Elektromaschine mitgenommen wird. Umgekehrt wird ein von der Elektromaschine über den Rotorabtrieb geliefertes Drehmoment über das Zahnrad an den Rotor und über diesen wiederum an die Koppelmechanik übertragen, so dass das Drehmoment zusätzlich genutzt werden kann beispielsweise für einen Mischantrieb. Je nach dem, ob nur die erste oder die zweite Teilkupplung über das Betätigungselement, also beispielsweise den jeweiligen Drucktopf, der über eine hydraulische Betätigungseinrichtung betätigt wird, angesteuert wird, wird das Drehmoment der Brennkraftmaschine oder das Summendrehmoment an die jeweilige kupplungsseitige Abtriebs- respektive getriebeseitige Eingangswelle übertragen.
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Da erfindungsgemäß die Koppelmechanik die beiden radial geschachtelten Teilkupplungen außenseitig übergreift und quasi einhaust, greift demzufolge diese Koppelmechanik nicht in das „Innenleben“ der Teilkupplungen ein, das heißt, dass seitens der beiden Teilkupplungen keine besonderen Vorkehrungen in Bezug auf die Integration der Koppelmechanik zu treffen sind. Vielmehr ist die Koppelmechanik ausschließlich einerseits drehfest mit der Kupplungseingangswelle und andererseits drehfest mit dem Rotor verbunden, also zwei Elementen, die extern zu den eigentlichen beiden Teilkupplungen sind. Dies ermöglicht es nun, die beiden Teilkupplungen aus identischen Bauteilen aufzubauen, wie sie bei einer Dreifachkupplung, bei der zusätzlich noch die K0-Kupplung, die zumeist ebenfalls radial geschachtelt, jedoch weiter außenliegend angeordnet ist, vorgesehen sind. Denn im Vergleich zur Dreifachkupplung entfallen bei der erfindungsgemäßen Doppelkupplung die Bauteile der K0-Kupplung, das heißt, deren Lamellenpaket sowie deren Außen- und Innenlamellenträger. Da bei einer solchen Dreifachkupplung für ein P2-Hybridmodul der K0-Außenlamellenträger mit der Kupplungseingangswelle und der K0-lnnenlamellenträger mit dem Rotor und gleichzeitig dem gemeinsamen Lamellenträger gekoppelt ist, wobei der Außen- und der Innenlamellenträger der K0-Kupplung wiederum über das Lamellenpaket gekoppelt sind, ist es ausgehend von dieser Dreifachkupplung lediglich erforderlich, die K0-Kupplung aufzulösen und statt ihrer die Koppelmechanik vorzusehen, die anstelle des K0-Außenlamellenträgers und des K0-lnnenlamellenträgers mit der Kupplungseingangswelle respektive dem Rotor verbunden ist. Das heißt, dass es damit möglich ist, mit einem sehr hohen Gleichteilumfang eine Doppel- und eine Dreifachkupplungseinrichtung insbesondere bezüglich der Ausgestaltung der ersten und der zweiten Teilkupplung sowie deren Betätigungs- und Rückstellelemente (Drucktöpfe, Rückstellfedern, Widerlager etc.) herzustellen, wie natürlich auch diverse weitere Elemente wie Kupplungseingangswelle, Rotor, Kupplungsausgangswellen und Ähnliches als Gleichteile verwendet werden können.
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Wie einleitend beschrieben, zeigt
DE 10 2019 134 622.3 eine Dreifachkupplung mit den radial geschachtelten K0-, K1- und K2-Kupplungen. Radial außenliegend findet sich die K0-Kupplung, die mit ihrem Außenlamellenträger an der Kupplungseingangswelle befestigt ist, während der Innenlamellenträger am Rotor befestigt ist und gleichzeitig mit dem gemeinsamen Lamellenträger der ersten und der zweiten Teilkupplung gekoppelt ist. Innerhalb der K0-Kupplung, und quasi von dem Außenlamellenträger und dem Innenlamellenträger eingefasst respektive gekapselt, sind die ersten und die zweite Teilkupplung. Ausgehend von dieser Dreifachkupplung ist die erfindungsgemäße Kupplungseinrichtung in Form der Doppelkupplung auf einfache Weise dadurch zu realisieren, dass die K0-Kupplungsteile entfallen und statt des K0-Außen- und des K0-lnnenlamellenträgers die erfindungsgemäße Koppelmechanik mit der Kupplungseingangswelle und dem Rotor verbunden respektive mit dem gemeinsamen Lamellenträger gekoppelt ist, wobei auch diese Koppelmechanik die erste und zweite Teilkupplung, ähnlich wie die K0-Kupplung, einhaust respektive kapselt. Der sonstige Aufbau der Doppelkupplung entspricht weitestgehend, im Idealfall vollständig dem der Dreifachkupplung, so dass ein hoher Gleichteilanteil gegeben ist.
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Ein zentrales Element der erfindungsgemäßen Kupplungseinrichtung ist die Koppelmechanik, die drehfest mit der Kupplungseingangswelle und drehfest mit dem Rotor verbunden ist. In einer Weiterbildung des Erfindungsgedankens ist dabei vorgesehen, dass die Koppelmechanik eine mit der Kupplungseingangswelle verbundene Koppelscheibe und einen mit dieser verbundenen, mit dem Rotor verbundenen Koppeltopf, der mit dem gemeinsamen Lamellenträger gekoppelt ist, aufweist. Die Koppelmechanik ist demzufolge zweiteilig bestehend aus der Koppelscheibe und dem Koppeltopf, wobei beide Teile drehfest miteinander verbunden sind. Diese Zweiteilung ermöglicht eine einfache Montage von Koppelscheibe und Koppeltopf an der Kupplungseingangswelle respektive dem Rotor, wie auch ohne weiteres der Aufbau der beiden Kupplungseinrichtungen innerhalb dieser Koppelmechanik möglich ist.
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Zweckmäßigerweise erstreckt sich die Koppelscheibe von der Kupplungseingangswelle radial nach außen, sie verläuft axial benachbart zu den beiden radial ineinander liegenden respektive geschachtelten Teilkupplungen. Die Koppelscheibe hat also eine nahezu ebene Scheibenform und verläuft axial benachbart zu den beiden Teilkupplungen respektive einen Außenlamellenträger der radial außenliegenden K1-Kupplung. Dabei kann die Querschnittsform der Koppelscheibe der Querschnittsform des benachbarten Außenlamellenträgers, soweit diese radial gesehen parallel zueinander verlaufen, entsprechen. Der Koppeltopf hingegen ist im Querschnitt L-förmig und weist einen ersten Schenkel auf, der die beiden Teilkupplungen radial umgreift, sowie einen zweiten Schenkel, der an der anderen Seite der Teilkupplungen benachbart zu diesen verläuft und einerseits an dieser Seite mit dem gemeinsamen Lamellenträger gekoppelt ist, andererseits sich aber bis zum Rotor erstreckt und mit diesem verbunden ist. Der Koppeltopf ist also ein tieferes, topfartiges Bauteil, das beide Teilkupplungen radial und an einer Seite axial einfasst. Diese zweiteilige Form ermöglicht auf einfache Weise die Ausbildung der Koppelmechanik und lässt eine einfache Montage zu, da es lediglich erforderlich ist, den Koppeltopf auf den Rotor aufzusetzen und mit diesem zu verbinden, wonach die entsprechenden Bauteile der ersten und zweiten Teilkupplung in den Koppeltopf eingesetzt werden können, und wonach die Kupplungseinrichtung quasi durch Aufsetzen der Koppelscheibe geschlossen wird. Alternativ kann die Bauform der Koppelscheibe und des Koppeltopfs auch umgekehrt sein. Das heißt, dass der Koppeltopf an der Kupplungseingangswelle und die Koppelscheibe an dem Rotor angeordnet wäre.
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Für eine einfache mechanische Kopplung von Koppelscheibe und Koppeltopf, über welche mechanische Verbindung das Drehmoment geleitet wird, ist zweckmäßigerweise an der Koppelscheibe eine radiale Außenverzahnung vorgesehen, die in eine am Koppeltopf vorgesehene radiale Innenverzahnung eingreift. Dieser Verzahnungseingriff ermöglicht auf einfache Weise eine drehfeste Verbindung der beiden Teile, wie auch eine einfache Montage möglich ist, da es lediglich erforderlich ist, beim Aufsetzen der Koppelscheibe deren radiale Außenverzahnung in die radiale Innenverzahnung am Koppeltopf einzuführen.
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Wie bereits beschrieben, ist die Koppelmechanik auch mit dem gemeinsamen Lamellenträger gekoppelt. Da die Koppelmechanik der erfindungsgemäßen Doppelkupplung permanent rotiert, wenn die Brennkraftmaschine arbeitet, wird demzufolge auch der gemeinsame Lamellenträger permanent angetrieben, so dass er und die an ihn geführten Innenlamellen der äußeren K1-Kupplung und die Außenlamellen der inneren K2-Kupplung ebenfalls permanent rotieren. Demgegenüber sind die K1-Außenlamellen und der K1-Außenlamellenträger respektive die K2-Innenlamellen und der K2-Innenlamellenträger solange in Ruhe, bis über das jeweilige Betätigungselement respektive den jeweiligen Drucktopf die K1- oder K2-Kupplung betätigt wird und das jeweilige Lamellenpaket zusammengedrückt wird, so dass das über die Koppelmechanik und den gemeinsamen Lamellenträger eingeleitete Drehmoment über das komprimierte Lamellenpaket entweder an den K1-Außenlamellenträger oder an den K2-Innenlamellenträger und von diesem an die jeweils angebundene Kupplungsausgangswelle übertragen wird. Um diese Verbindung von Koppelmechanik und Lamellenträger möglichst einfach zu realisieren, sieht eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung vor, dass die Koppelmechanik mit dem Lamellenträger über an einem der beiden Teile vorgesehene Finger, die am anderen Teil vorgesehene Durchbrechungen durchgreifen, gekoppelt ist. Das heißt, dass auch hier auf einfache Weise eine mechanische Verbindung über die die Durchbrechungen durchgreifenden Finger realisiert ist. Zweckmäßigerweise sind hierbei am gemeinsamen Lamellenträger sich axial erstreckende Finger vorgesehen, die am zweiten Schenkel des Koppeltopfs ausgebildete Durchbrechungen durchgreifen. Der gemeinsame Lamellenträger ist ein im Wesentlichen zylindrisches Bauteil, so dass an diesem auf einfache Weise die sich axial erstreckenden Finger, die auch als Mitnehmerfinger bezeichnet werden können, ausgebildet werden können. Demgegenüber verläuft der zweite Schenkel des Koppelteils radial, kann also quasi scheibenförmig und weitgehend geschlossen ausgeführt werden, so dass an ihm auf einfache Weise die entsprechenden Durchbrechungen ausgebildet respektive ausgestanzt werden können. Im Rahmen der Montage der entsprechenden Bauteile ist es lediglich bei Montage des gemeinsamen Lamellenträgers erforderlich, dessen Finger durch die schenkelseitigen Durchbrechungen des Koppeltopfs zu führen.
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Um die Koppelmechanik, insbesondere die Koppelscheibe und den Koppeltopf, auf einfache Weise mit der Kupplungseingangswelle einerseits und dem Rotor andererseits zu verbinden, sieht die Erfindung vor, dass die Bauteile miteinander bevorzugt verschweißt sind. Hierüber kann auf einfache Weise eine dauerhafte und drehfeste Verbindung der Bauteile untereinander erreicht werden.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen sind schematische Darstellungen und zeigen:
- 1 eine nicht erfindungsgemäße Dreifachkupplung, und
- 2 eine erfindungsgemäße Kupplungseinrichtung in Form einer Doppelkupplung, die aus der Dreifachkupplung gemäß 1 abgeleitet ist und insbesondere identisch aufgebaute erste und zweite Teilkupplungen aufweist.
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1 zeigt eine nicht erfindungsgemäße Kupplungseinrichtung 1 in Form einer Dreifachkupplung für ein P2-Hybridmodul umfassend eine ankoppelbare elektrische Maschine und eine ankoppelbare Brennkraftmaschine. Die Kupplungseinrichtung 1 wird näher erläutert, um darzustellen, in welchem Umfang die in 2 gezeigte erfindungsgemäße Kupplungseinrichtung in Form einer Doppelkupplung identisch zur Dreifachkupplung gemäß 1 ist.
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Die Kupplungseinrichtung 1 umfasst drei separate Teilkupplungen, nämlich eine erste Teilkupplung 3, üblicherweise K1-Kupplung genannt, eine zweite Teilkupplung 4, üblicherweise K2-Kupplung genannt, sowie eine dritte Teilkupplung 2, üblicherweise K0-Kupplung genannt. Jede der Teilkupplungen 2, 3, 4 weist in an sich bekannter Weise ein Lamellenpaket 5, 6, 7 auf, jeweils umfassend an einem Außenlamellenträger 8, 9, 10 angeordnete Außenlamellen 11, 12, 13, sowie zwischen diese greifende, an entsprechenden Innenlamellenträgern 14, 15, 16 angeordnete Innenlamellen 17, 18, 19, wobei die jeweiligen Lamellenpaarungen als Reiblamellen einerseits und Stahllamellen andererseits ausgeführt sind. Am jeweiligen Außen- und Innenlamellenträger 8, 9, 10 respektive 14, 15, 16 sind die jeweiligen Lamellen jeweils axial bewegbar geführt und mittels eines Druckelements 20, 21, 22, das jeweils axial bewegbar ist, gegen ein Widerlager 23, 24, 25 axial bewegbar, um das jeweilige Lamellenpaket in Reibschluss zu bringen. Bei der Ausgestaltung wie in 1 gezeigt, sind der Außenlamellenträger 10 der zweiten Teilkupplung 4 und der Innenlamellenträger 15 der ersten Teilkupplung 3 an einem gemeinsamen Bauteil ausgebildet, das heißt, dass ein gemeinsamer Lamellenträger 55 für die Teilkupplungen 3 und 4 vorgesehen ist, der einerseits den Außenlamellenträger und andererseits den Innenlamellenträger bildet.
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Die dritte Teilkupplung 2, also die K0-Kupplung, dient zum Zuschalten der Brennkraftmaschine, die hier nicht näher gezeigt ist, jedoch mit ihrer Antriebswelle an einem Achsstummel 26 angekoppelt wird, welcher Achsstummel 26 mit dem Außenlamellenträger 8 der dritten Teilkupplung 2, also der K0-Kupplung, gekoppelt ist. Der Innenlamellenträger 14 der dritten Teilkupplung 2 ist mit einem Rotor 27 drehfest verbunden. Wird demzufolge über das Druckelement 20 das Lamellenpaket 5 und damit die dritte Teilkupplung 2 geschlossen, wird das brennkraftmaschinenseitig eingeleitete Drehmoment über die Teilkupplung 2, also die K0-Kupplung, an den Rotor 27 gegeben.
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Wie die Figur zeigt, greift der Innenlamellenträger 14 mit dem zum Rotor 27 laufenden Abschnitt, der entsprechende Finger aufweist, durch entsprechende Ausnehmungen im gemeinsamen, den Außenlamellenträger 10 und den Innenlamellenträger 15 definierenden Lamellenträger 55 der ersten und zweiten Teilkupplung 3, 4, so dass zwangsläufig eine Rotation des Innenlamellenträgers 14 der dritten Teilkupplung 2 zu einer Rotation auch dieses gemeinsamen Lamellenträgers und damit einer teilweisen Rotation der ersten und zweiten Teilkupplungen 3, 4 führt. Ist nun die Brennkraftmaschine über die dritte Teilkupplung 2 grundsätzlich angekoppelt, so kann durch entsprechende Betätigung der ersten Teilkupplung 3 oder der zweiten Teilkupplung 4 über das entsprechende Betätigungselement 21 oder 22 das über den Rotor 27 weitergeleitete Brennkraftmaschinen-Drehmoment über die jeweilige Teilkupplung 3, 4 und den Reibschluss im jeweiligen Lamellenpaket 6, 7 weitergeleitet werden. Innerhalb der ersten Teilkupplung 3 wird das Drehmoment auf dem Außenlamellenträger 9 geschaltet, der über eine verzahnte Nabe 28 mit einer nicht näher gezeigten ersten, zum nicht gezeigten Getriebe laufenden Antriebswelle verbunden ist, welche Antriebswelle mit der ersten Getriebestufe des Getriebes gekoppelt ist. Innerhalb der zweiten Teilkupplung 4 wird das über den Rotor 27 eingeleitete Brennkraftmaschinen-Drehmoment auf den Innenlamellenträger 16 geleitet, der über eine verzahnte Nabe 29 mit einer zweiten, nicht näher gezeigten und zum Getriebe laufenden Antriebswelle verbunden ist, die mit einer zweiten Getriebestufe des nicht gezeigten Getriebes gekoppelt ist. So kann durch jeweiliges Schalten entweder der ersten Teilkupplung 3 oder der zweiten Teilkupplung 4 das brennkraftmaschinenseitig eingeleitete Drehmoment wahlweise auf die erste oder zweite kupplungsseitige Antriebswelle respektive die erste oder zweite Getriebeeingangswelle geschaltet werden. Das heißt, dass hierfür demzufolge immer die Teilkupplung 2 zu betätigen ist, und eine der Teilkupplungen 3 oder 4.
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Gezeigt ist des Weiteren ein Zahnrad 30, mit dem die hier nicht näher gezeigte Elektromaschine mit einem an deren Antriebswelle, die mit dem maschinenseitigen Rotor gekoppelt ist, angeordneten Ritzel gekoppelt ist respektive kämmt. Das Zahnrad 30 ist über ein Wälzlager 31 an einem Getriebegehäusebauteil 32 gelagert und abgestützt. Das Getriebegehäusebauteil 32 ist einteilig ausgeführt und weist einen ersten Teilabschnitt 33 auf, der den Gehäuseboden 34 oder einen Teil des Gehäusebodens bildet. Das Getriebegehäusebauteil 32 weist des Weiteren einen zweiten Teilabschnitt 35 auf, der eine sich radial erstreckende Gehäusewand 36 bildet, benachbart zu welcher sich das Zahnrad 30 radial erstreckt.
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Wie die Figur zeigt, weist das Getriebegehäusebauteil 32 einen sich axial erstreckenden Ringflansch 37 auf, an dem ein radial außenliegender Lagersitz 38 ausgebildet ist, auf dem der hier geteilte Innenring 39 des Wälzlagers 31 aufsitzt. Der Innenring 39 ist axial an der Gehäusewand 36 abgestützt, die hierzu einen entsprechenden Anschlag 40 aufweist, so dass eine axiale Sicherung an dieser Seite gegeben ist. An der gegenüberliegenden Seite erfolgt die axiale Sicherung mittels eines Sicherungsschraubrings 41.
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Das Zahnrad 30 selbst ist mit dem Rotor beispielsweise über eine formschlüssige Verbindung an der Umgangsfläche oder Stirnfläche des Zahnrads, z. B. über einen Verzahnungsabschnitt 42 drehfest verbunden, so dass ein von der Elektromaschine geliefertes und über das Zahnrad 30 eingeleitetes Drehmoment auf den Rotor 27 gegeben wird. Dieser rotiert also bei Betrieb der Elektromaschine.
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Soll nun dieses Elektromaschinen-Drehmoment an das Getriebe gegeben werden, so wird entweder die zweite Teilkupplung 3 oder die dritte Teilkupplung 4 betätigt, so dass das Drehmoment auf die gewünschte Getriebestufe weitergeleitet wird, wie vorstehend bereits zum Brennkraftmaschinen-Drehmoment beschrieben. Anders als bei der Brennkraftmaschine ist zum Weiterleiten des Elektromaschinen-Drehmoments die dritte Teilkupplung 2 jedoch nicht zu betätigen.
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Soll jedoch die Brennkraftmaschine angedreht werden, beispielsweise im Anlassfall, so kann ohne Betätigung der Teilkupplungen 3, 4 nur die dritte Teilkupplung 2 geschlossen werden, so dass ein von der Elektromaschine geliefertes Drehmoment über das Zahnrad 30, den Rotor 27 sowie die dritte Teilkupplung 2 und den Achsstummel 26 auf die angekoppelte Brennkraftmaschine zum Andrehen derselben gegeben wird.
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Die Teilkupplungen 3, 4 umfassen des Weiteren jeweils eine Rückstellmechanik zum Zurückstellen des jeweiligen Druckelements bzw. zum Lüften eines komprimierten Lamellenpakets, wenn die Teilkupplung 3 oder 4 wieder geöffnet werden soll. Die Rückstellmechanik der Teilkupplung 3 umfasst Federelemente 43, über die das Druckelement 21 zurückgestellt wird, wenn der hydraulische Fluiddruck, der zum Zusammendrückend es Lamellenpakets 6 angelegt wird, abfällt, so dass das Lamellenpaket 6 lüften kann. Das Druckelement 22 der Teilkupplung 4 wird über Federelemente 44 zurückgestellt, wenn nach Zusammendrücken des Lamellenpakets 7 die zweite Teilkupplung 4 geöffnet respektive gelüftet werden soll. Die Federelemente 43, 44 sind an entsprechenden Widerlagern 45, 46 axial aufgelagert.
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Eine solche Kupplungseinrichtung ist in
DE 10 2019 134 622.3 beschrieben, deren Offenbarung vollständig in die Offenbarung der vorliegenden Anmeldung einbezogen wird.
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2 zeigt eine erfindungsgemäße Kupplungseinrichtung 1, wobei für gleiche Bauteile gleiche Bezugszeichen verwendet werden. Die Kupplungseinrichtung 1 ist als Doppelkupplung für ein P1-Hybridmodul ausgeführt. Sie weist demzufolge nur die erste Teilkupplung 3 und die zweite Teilkupplung 4 auf, nicht aber die dritte Teilkupplung K0, da die erfindungsgemäße Kupplungseinrichtung 1 kein beliebiges Schalten zwischen einem Drehmomenteintrag seitens der Brennkraftmaschine oder der Elektromaschine ermöglicht, sondern einen permanenten Drehmomenteintrag über die Brennkraftmaschine, gegebenenfalls unterstützt über die Elektromaschine.
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Der Aufbau der ersten und zweiten Teilkupplungen 3, 4 der erfindungsgemäßen Kupplungseinrichtung 1 gemäß 2 ist identisch zum Aufbau der Teilkupplungen 3, 4 der in 1 gezeigten Teilkupplung 1, wie ein Vergleich der 1 und 2 zeigt. Die Teilkupplung 3 und 4 weisen jeweils ein Lamellenpaket 6, 7 auf, jeweils umfassend an einem Außenlamellenträger 9, 10 angeordnete Außenlamellen 12, 13 sowie zwischen diese greifende, an den Innenlamellenträgeren 15, 16 angeordnete Innenlamellen 18, 19. Den Lamellenpaketen 6, 7 zugeordnet sind wiederum entsprechende Druckelemente 21, 22, die das jeweilige Lamellenpaket 6, 7 gegen ein Widerlager 24 beziehungsweise 25 drücken. Der Außenlamellenträger 9 sowie der Innenlamellenträger 16 sind wiederum mit den entsprechenden Naben 28, 29 verbunden, worüber die Drehmomentausleitung erfolgt.
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Das heißt, dass die Teilkupplungen 3, 4 hinsichtlich der Lamellenpakete und der Lamellenträger identisch zur Ausgestaltung bei der Dreifachkupplung ausgeführt sind.
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Die Teilkupplungen 3, 4 sind nicht nur hinsichtlich der Lamellenpakete und Lamellenträger identisch ausgeführt, sondern auch die entsprechenden Mechaniken zum Betätigen derselben, die einerseits die Druckelemente 21, 22, umfassen, aber auch deren Rückstellmechanik umfassend Federelemente 43, über die das Druckelement 21 zurückgestellt wird, wenn der hydraulische Fluiddruck, der zum Zusammendrückend es Lamellenpakets 6 angelegt wird, abfällt, so dass das Lamellenpaket 6 lüften kann. Das Druckelement 22 wird über Federelemente 44 zurückgestellt, wenn nach Zusammendrücken des Lamellenpakets 7 die zweite Teilkupplung 4 geöffnet respektive gelüftet werden soll. Ebenfalls identisch sind die entsprechenden Widerlager 45, 46, an denen die Federelemente 43, 44 axial aufgelagert sind.
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Auch der Rotor 27 ist nahezu oder vollständig identisch ausgeführt mit dem Rotor 27 der Dreifachkupplung aus 1, wie ein einfacher Figurenvergleich zeigt. Lediglich im radial äußeren Bereich kann der Rotor 27 der erfindungsgemäßen Kupplungseinrichtung 1 gemäß 2 etwas anders ausgeführt werden, da in diesem Bereich keine Anbindung eines der K0-Teilkupplung 2 zugeordneten Betätigungselements und dergleichen erforderlich ist, da wie beschrieben eine K0-Kupplung hier nicht vorgesehen ist.
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Gleichermaßen identisch ist die Ausgestaltung des Zahnrads 30 sowie dessen Lagerung über das Wälzlager 31 am Getriebegehäusebauteil 32, das ebenfalls nahezu oder vollständig identisch mit dem Getriebegehäusebauteil 32 der nicht erfindungsgemäßen Dreifachkupplung gemäß 1 ausgeführt werden kann.
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Das heißt, dass bis auf die Integration der K0-Kupplung die Ausgestaltung der Doppelkupplung gemäß 2 nahezu identisch mit der Ausgestaltung der Dreifachkupplung gemäß 1 ist, insbesondere was die Auslegung der ersten und zweiten Teilkupplung 3, 4 einschließlich deren Betätigungs- und Rückstellmechaniken mit den Druckelementen und Federelementen etc. angeht, wie aber auch im Bereich des Zahnrads, dessen Lagerung, des Rotors und des Getriebegehäusebauteils.
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Die Kupplungseinrichtung 1 gemäß 2 ist für ein P1-Hybridmodul vorgesehen, bei dem eine permanente Kopplung der Elektromaschine mit der Brennkraftmaschine gegeben ist, was den jeweiligen Abtrieb angeht. Zu diesem Zweck ist eine Koppelmechanik 47 vorgesehen, wie in 2 gezeigt, über die eine permanente drehfeste Verbindung der Eingangswelle 26 mit dem Rotor 27 gegeben ist. Die Koppelmechanik 47 umfasst respektive haust die Teilkupplungen 3, 4 sowie deren Betätigungselemente und Rückstellmechaniken etc. sowohl axial als auch radial ein, wie 2 zeigt. Hierzu umfasst die Koppelmechanik eine mit der Kupplungseingangswelle 26 über eine Schweißverbindung 48 drehfest verbundene Koppelscheibe 49, die axial benachbart zum Außenlamellenträger 9 respektive dessen Verbindungsflansch, der mit der Nabe 28 verbunden ist, verläuft, wie die Schnittdarstellung gemäß 2 zeigt. Die Koppelscheibe 49 erstreckt sich demzufolge radial von der Kupplungseingangswelle 26 weg.
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Des Weiteren umfasst die Koppelmechanik 47 einen Koppeltopf 50, umfassend eine L-förmige Querschnittsform mit einem ersten, sich axial erstreckenden respektive zylindrisch ausgeführten Schenkel 51 und einem daran anschließenden, sich radial erstreckenden zweiten Schenkel 52. Der erste Schenkel 51 umgreift die außenliegende Teilkupplung 3 radial mit geringem Abstand zu deren Außenlamellenträger 9, während sich der zweite Schenkel 52 radial nach innen zum Rotor 27 erstreckt, mit dem er über eine Schweißverbindung 58 drehfest verbunden ist.
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Die Koppelscheibe 49 und der Koppeltopf 50 sind separate Bauteile, werden also separat voneinander montiert und sind demzufolge mechanisch drehfest miteinander zu verbinden, da über sie die eingeleiteten Drehmomente von Brennkraftmaschine (über die Kupplungswelle 26) und Elektromaschine (über das Zahnrad 30 und den Rotor 27) gekoppelt respektive übertragen werden,. Hierzu weist die Koppelscheibe 49 eine radiale Außenverzahnung 53 auf, die in eine radiale Innenverzahnung 54, die am Ende des ersten Schenkels 51 des Koppeltopfs 50 ausgebildet ist, eingreift. Hierüber ist eine drehfeste mechanische Verbindung zwischen diesen beiden Bauteilen gegeben.
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Um das über die Brennkraftmaschine, die Kupplungseingangswelle 28 und die Koppelmechanik 47 eingeleitete Drehmoment auch auf die beiden Teilkupplungen 3, 4 zu übertragen, ist eine mechanische Kopplung der Koppelmechanik 47 mit dem gemeinsamen Lamellenträger 55, der einerseits den Innenlamellenträger 15 der ersten Teilkupplung 3 und andererseits den Außenlamellenträger 10 der zweiten Teilkupplung 4 bildet, gegeben. Hierzu sind an dem gemeinsamen Lamellenträger 55 sich axial erstreckende Finger 56 ausgebildet, die entsprechende Durchbrechungen 57, die im zweiten Schenkel 52 des Koppeltopfs 50 ausgebildet sind, durchgreifen, so dass eine mechanische Verbindung gegeben ist. Das heißt, dass eine Rotation der Koppelmechanik 47 zwangsläufig auch zu einer Rotation des gemeinsamen Lamellenträgers 55 und damit zu einer Rotation der daran angebundenen Innenlamellen der ersten Teilkupplung 3 sowie der Außenlamellen der zweiten Teilkupplung 4 führt.
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Durch entsprechende Betätigung der ersten oder zweiten Teilkupplung 3, 4 kann das eingeleitete Drehmoment auf eine der beiden Getriebeeingangswellen übertragen werden. Wird beispielsweise ein zusätzliches Drehmoment angefordert, beispielsweise um extrem zu beschleunigen, so kann ein solches über die Elektromaschine bereitgestellt werden. Dieses zusätzliche Drehmoment wird über das Zahnrad 30 und den Rotor 27 in die Koppelmechanik 47 eingeleitet und über dieses, dann als Summendrehmoment aus dem Brennkraftmaschinen-Drehmoment und dem Elektromaschinen-Drehmoment, an den gemeinsamen Lamellenträger 55 übertragen, und wiederum entweder über die erste oder die zweite Teilkupplung 3, 4 auf die jeweilige Getriebeeingangswelle gegeben.
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Wie ein Vergleich der erfindungsgemäßen Kupplungseinrichtung 1 in Form der Doppelkupplung für das P1 -Hybridmodul, wie in 2 gezeigt, mit der nicht erfindungsgemäßen Kupplungseinrichtung 1 in Form der Dreifachkupplung für ein P2-Hybridmodul, wie in 1 gezeigt, zeigt, ist es demzufolge möglich, beide Kupplungseinrichtungen mit einem sehr hohen Anteil an Gleichteilen herzustellen. Bei der Dreifachkupplung gemäß 1 ist, wie beschrieben, die K0-Kupplung mit ihrem Außenlamellenträger und ihrem Innenlamellenträger und dem Lamellenpaket sowie dem zugeordneten Betätigungselement vorgesehen. Diese Elemente entfallen bei der erfindungsgemäßen Kupplungseinrichtung 1 gemäß 2. Der K0-Außenlamellenträger und der K0-lnnenlamellenträger werden dort durch die Koppelmechanik 47 respektive die Koppelscheibe 49 und den Koppeltopf 50 ersetzt, die die starre, permanente mechanische Verbindung zwischen Rotor 27 und Kupplungseingangswelle 26 erwirken.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kupplungseinrichtung
- 2
- Teilkupplung
- 3
- Teilkupplung
- 4
- Teilkupplung
- 5
- Lamellenpaket
- 6
- Lamellenpaket
- 7
- Lamellenpaket
- 8
- Außenlamellenträger
- 9
- Außenlamellenträger
- 10
- Außenlamellenträger
- 11
- Außenlamelle
- 12
- Außenlamelle
- 13
- Außenlamelle
- 14
- Innenlamellenträger
- 15
- Innenlamellenträger
- 16
- Innenlamellenträger
- 17
- Innenlamelle
- 18
- Innenlamelle
- 19
- Innenlamelle
- 20
- Druckelement
- 21
- Druckelement
- 22
- Druckelement
- 23
- Widerlager
- 24
- Widerlager
- 25
- Widerlager
- 26
- Achsstummel
- 27
- Rotor
- 28
- Nabe
- 29
- Nabe
- 30
- Zahnrad
- 31
- Wälzlager
- 32
- Getriebegehäusebauteil
- 33
- erster Teilabschnitt
- 34
- Gehäuseboden
- 35
- zweiter Teilabschnitt
- 36
- Gehäusewand
- 37
- Ringflansch
- 38
- Lagersitz
- 39
- Innenring
- 40
- Anschlag
- 41
- Sicherungsschraubring
- 42
- Verzahnungsabschnitt
- 43
- Federelement
- 44
- Federelement
- 45
- Widerlager
- 46
- Widerlager
- 47
- Koppelmechanik
- 48
- Schweißverbindung
- 49
- Koppelscheibe
- 50
- Koppeltopf
- 51
- erster Schenkel
- 52
- zweiter Schenkel
- 53
- Außenverzahnung
- 54
- Innenverzahnung
- 55
- gemeinsamer Lamellenträger
- 56
- Finger
- 57
- Durchbrechung
- 58
- Schweißverbindung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102019134622 [0005, 0012, 0029]