WO2018145690A1

WO2018145690A1 - Betätigungseinrichtung für eine kupplung und herstellungsverfahren

Info

Publication number: WO2018145690A1
Application number: PCT/DE2018/100018
Authority: WO
Inventors: Manuel BAßLER; Philippe Wagner
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2017-02-10
Filing date: 2018-01-12
Publication date: 2018-08-16
Anticipated expiration: 2019-08-10
Also published as: CN110268179A; CN110268179B; DE112018000754A5

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Betätigungseinrichtung für eine Kupplung umfassend eine Zylinderaufnahme, eine Kolbeneinheit, die in der Zylinderaufnahme in einer Richtung parallel zu einer Drehachse linear beweglich angeordnet ist, und ein um die Drehachse ausgebildetes, Bauteil, in dem die Zylinderaufnahme ausgebildet ist. Erfindungsgemäß besteht das rotationssymmetrische Bauteil aus einem Träger, der eine Ausformung ausgebildet hat, in die ein Einsatz als separates Bauteil eingesetzt ist und im Einsatz ist die Zylinderaufnahme ausgeformt. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Herstellen solch einer Betätigungseinrichtung.

Description

Betätigungseinrichtung für eine Kupplung und Herstellungsverfahren

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Betätigungseinrichtung für eine Kupplung, insbesondere eine Betätigungseinrichtung umfassend eine Zylinderaufnahme, eine Kolbeneinheit, die in der Zylinderaufnahme in einer Richtung parallel zu einer Drehachse linear beweglich angeordnet ist, und ein um die Drehachse ausgebildetes, rotationssymmetrisches Bauteil, in dem die Zylinderaufnahme ausgebildet ist.

Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine Verwendung der Betätigungseinrichtung, ein Hybridmodul und ein Kraftfahrzeug. Die vorliegende Erfindung betrifft zudem ein Verfahren zum Herstellen einer Betätigungseinrichtung für eine Kupplung.

Aus dem Stand der Technik sind Kraftfahrzeuge mit Hybridantrieb und Hybridmodule für Antriebsstränge von Kraftfahrzeugen bekannt. Solche Kraftfahrzeuge weisen eine Brennkraftmaschine und eine elektrische Maschine auf. Mittels des Hybridmoduls wird sichergestellt, dass die Brennkraftmaschine mittels einer Trennkupplung mit der elektrischen Maschine wirktechnisch gekoppelt werden kann. Ebenso kann die Brennkraftmaschine mit der Trennkupplung von der elektrischen Maschine entkoppelt werden. Ferner weist das Hybridmodul eine Doppelkupplung auf, die dazu dient, ein wirktechnisches Koppeln und Entkoppeln des Hybridantriebs von einem Getriebe des Fahrzeugs zu bewirken. Mit anderen Worten bewirkt die Trennkupplung die Kupplung zwischen elektrischer Maschine und Brennkraftmaschine, wobei die Doppelkupplung anschließend das Hybridmodul mit dem Getriebe koppelt oder von diesem entkoppelt.

Derzeitige Hybridmodule, die eine Dreifach-Kupplung, das heißt eine Trennkupplung und eine erste Teilkupplung und eine zweite Teilkupplung einer Doppelkupplung aufweisen, wie oben beschrieben, weisen eine Betätigungseinrichtung für eine Trennkupplung auf einer Seite mit der Brennkraftmaschine eines Hybridantriebsstrangs koppelbaren Seite des Hybridmoduls und Betätigungseinrichtungen für die erste Teilkupplung und die zweite Teilkupplung auf einer mit dem Getriebe des Hybridantriebsstrangs koppelbaren Seite des Hybridmoduls auf. Mit anderen Worten wird also bei neuartigen Hybridanwendungen eine Betätigungseinrichtung für die Trennkupplung benötigt, die zwischen Motor und Kupplung sitzt. Die Betätigungseinrichtung umfasst üblicherweise einen sogenannten KO-Nehmerzylinder, auch KO-CSC genannt, wobei„KO" für die„nullte" oder eigentlich besser„dritte" Kupplung steht, neben der sogenannten K1 -/K2-Doppelkupplung, wobei „K1 " und„K2" für die erste Teilkupplung und die zweite Teilkupplung stehen, und wobei „CSC" die Abkürzung für„Concentric Slave Cylinder" ist. Die Betätigungseinrichtung für die Trennkupplung ist üblicherweise als Zentralausrücker ausgebildet.

Die Anbindung beziehungsweise Befestigung dieser Betätigungseinrichtung an einen Träger, der an einer Zwischenwand (Gehäuse) des Hybridmoduls sitzt, erfolgt beispielsweise über Schraubverbindungen. Es ist hierbei erforderlich, dass diese Elemente zusammen eine sehr hohe Steifigkeit aufweisen. Um diese zu erreichen, wird der Träger üblicherweise als Stahlteil ausgeführt. Aus dem Stand der Technik ist zudem bekannt, dass der KO-CSC samt einer den KO-CSC umgebenden Zylinderaufnahme (Druckraumhülse) vollständig in den Träger eingebaut ist. Die Zylinderaufnahme kann insbesondere ringförmig sein. Nachteilig bei dieser Konstruktion ist, dass wenn die Zylinderaufnahme der Betätigungseinrichtung für die Kupplung (Trennkupplung) in das Trägerteil aus Stahl integriert ist, es nicht möglich ist, die üblicherweise sehr hohen Anforderungen an die Oberfläche der Zylinderaufnahme zu gewährleisten, beispielsweise die Dichtung der Kolbeneinheit der Betätigungseinrichtung über die gesamte Lebensdauer nicht übermäßig zu verschleißen und/oder die maximal zulässige Schleppleckage sowie die Reibungsanforderungen über die Lebensdauer zu gewährleisten. Dies wird an späterer Stelle im Zusammenhang mit Figur 4 ausführlich erläutert. Die Spezifikation an die Zylinderaufnahme bezüglich der Oberfläche muss dabei sehr genau sein, damit die Dichtung über die Lebensdauer nicht übermäßig verschleißt und diese, sowie die maximal zulässige Schleppleckage und Reibungsanforderung über die Lebensdauer, gewährleistet werden kann.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Betätigungseinrichtung zum Öffnen und/oder Schließen einer Kupplung bereit zu stellen, die robust ist und eine lange Lebensdauer hat. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Betätigungseinrichtung gelöst, die die Merkmale des Anspruchs 1 umfasst.

Es ist auch Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verwendung für solch eine Betätigungseinrichtung anzugeben. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Verwendung gelöst, die die

Merkmale des Anspruchs 6 umfasst.

Es ist auch Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Hybridmodul für ein

Kraftfahrzeug mit einer solchen langlebigen Betätigungseinrichtung bereit zu stellen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Hybridmodul gelöst, das die

Merkmale des Anspruchs 7 umfasst.

Es ist ferner Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kraftfahrzeug mit einem

Hybridmodul mit einer solchen langlebigen Betätigungseinrichtung bereit zu stellen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Kraftfahrzeug gelöst, das die

Merkmale des Anspruchs 8 umfasst. Es ist außerdem Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen einer robusten und langlebigen Betätigungseinrichtung für eine Kupplung bereit zu stellen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gelöst, das die Merkmale des Anspruchs 9 umfasst. Die erfindungsgemäße Betätigungseinrichtung zum Öffnen und/oder Schließen einer Kupplung umfasst eine Zylinderaufnahme und eine Kolbeneinheit, die in der

Zylinderaufnahme in einer Richtung parallel zu einer Drehachse linear beweglich angeordnet ist. Die erfindungsgemäße Betätigungseinrichtung umfasst zudem ein um die Drehachse ausgebildetes Bauteil, in dem die Zylinderaufnahme ausgebildet ist. Erfindungsgemäß besteht das Bauteil aus einem Träger, der eine Ausformung ausgebildet hat, in die ein Einsatz (Inlet) als separates Bauteil eingesetzt ist und im Einsatz ist die Zylinderaufnahme ausgeformt. Durch diese Konstruktionsweise sind somit der Träger und der Einsatz mit der Zylinderaufnahme als separate Bauteile ausgebildet und der Träger ist derart ausgeformt, dass er den Einsatz mit der

Zylinderaufnahme an einer vorgegebenen Position halten kann. Von Vorteil dabei ist, dass die Oberflächengüte der Zylinderaufnahme für den CSC im Vergleich zum oben beschriebenen Stand der Technik verbessert werden kann. Die Kupplung kann eine Trennkupplung sein. In einer Ausführungsform ist die

Betätigungseinrichtung als Zentralausrücker ausgebildet.

In einer Ausführungsform sind der Träger aus einem ersten Material und der Einsatz mit der Zylinderaufnahme aus einem zweiten Material gefertigt. Bevorzugt weist das erste Material besonders gute Steifigkeitseigenschaften, wie beispielsweise Stahl, und das zweite Material besonders gute Bearbeitungseigenschaften, wie

beispielsweise Kunststoff oder Aluminium, auf. Bei der Implementierung des

Einsatzes mit der Zylinderaufnahme in dem Stahlträger wird also bevorzugt auf bewährte Herstellungsverfahren zurückgegriffen und die Oberflächengüte der

Zylinderaufnahme für den CSC kann garantiert werden. In einer Ausführungsform greift mindestens ein Halteelement zum Halten des Einsatzes im Träger in eine Einbuchtung des Trägers ein, insbesondere zur axialen Fixierung des Einsatzes mit der Zylinderaufnahme zum Träger. Eine solche Einbuchtung ist einfach auszuformen und ermöglicht eine besonders einfache und schnelle Positionierung des Einsatzes am Träger. Das Haltelement ist ein Sicherungsring. Im Falle einer ringförmigen Zylinderaufnahme ist auch die Einbuchtung ringförmig.

In einer weiteren Ausführungsform ist zwischen dem Einsatz und dem Träger mindestens ein Dichtelement (Dichtungsring) angeordnet, das den Einsatz mit der Zylinderaufnahme gegenüber dem Träger abdichtet. Insbesondere ist bevorzugt mindestens ein Dichtelement (Dichtungsring) in einer Ausnehmung (Ringnut) der Zylinderaufnahme und/oder mindestens ein Dichtelement (Dichtungsring) in einer Ausnehmung (Ringnut) eines Wandabschnitts des Trägers des Hybridmoduls angeordnet. Weiter bevorzugt ist der mindestens eine Dichtring vorgespannt, so dass geometrische Toleranzen der Dichtelemente und damit einhergehende

Montageprobleme reduziert werden können, wodurch sich die Montage erheblich vereinfacht. Die erfindungsgemäße Betätigungseinrichtung kann insbesondere in einem Hybridmodul mit einer Dreifach-Kupplung für eine Brennkraftmaschine und ein Getriebe eines Kraftfahrzeugs, wie oben beschrieben, verwendet werden.

Das erfindungsgemäße Hybridmodul für ein Kraftfahrzeug weist eine Betätigungseinrichtung zum Öffnen und/oder Schließen der Kupplung nach einer der oben beschriebenen Ausführungsformen auf. Die Kupplung kann eine Trennkupplung sein. Das Hybridmodul umfasst zudem eine einen Stator und einen Rotor aufweisende elektrische Maschine, eine eine erste und zweite Teilkupplung aufweisende Doppelkupplung, die dazu ausgebildet ist, das Hybridmodul trennbar mit einem Getriebe des Kraftfahrzeugs zu koppeln, und eine Trennkupplung, die dazu ausgebildet ist, eine Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs trennbar mit dem Hybridmodul zu koppeln. Die Zylinderaufnahme kann insbesondere ringförmig sein.

Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug weist ein Hybridmodul nach einer der oben beschriebenen Ausführungsformen auf. Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen einer Betätigungseinrichtung zum Öffnen und/oder Schließen einer Kupplung umfasst die folgenden Schritte: Ausbilden einer Ausformung in einem Träger, dass der Träger um eine Achse im Wesentlichen rotationssymmetrisch ist; Ausformen eines Einsatzes, wobei eine Zylinderaufnahme gebildet wird, und ein Außenprofil des Einsatzes derart gestaltet wird, dass das Außenprofil bei eingesetztem Einsatz zumindest teilweise formschlüssig mit der Ausformung des Trägers ist; Anbringen mindestens eines Dichtelements (Dichtungsring) in der Ausformung des Trägers; Einsetzen des Einsatzes in die Ausformung des Trägers; und Anbringen eines Halteelements in einer Einbuchtung des Trägers, sodass der Einsatz in der Ausformung des Träger gehaltert wird. Das Ausformen des Einsatzes mit der Zylinderaufnahme kann durch ein geeignetes bekanntes Verfahren durchgeführt werden. Beispielsweise kann der Einsatz in einem Druckguss hergestellt wird, wenn dessen Material Aluminium ist, oder in einem Spritzgussprozess hergestellt werden, wenn dessen Material Kunststoff ist. Die Zylinderaufnahme eines CSCs wird aktuell komplett aus Kunststoff oder aus einer Kombination einer Stahlhülse als innerer Zylinderaufnahmewand mit einem Aluminiumgehäuse als äußere Zylinderaufnahmewand gebildet.

Im Folgenden sollen Ausführungsbeispiele die Erfindung und ihre Vorteile anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutern. Die Größenverhältnisse in den Figuren entsprechen nicht immer den realen Größenverhältnissen, da einige Formen vereinfacht und andere Formen zur besseren Veranschaulichung vergrößert im Verhältnis zu anderen Elementen dargestellt sind. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Hybridmoduls eines Kraftfahrzeugs mit einer Dreifach-Kupplung mit einer Betätigungseinrichtung gemäß einer

Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 die Betätigungseinrichtung gemäß der Figur 1 in einer vergrößerten Ansicht;

Fig. 3 die Betätigungseinrichtung gemäß Figur 1 und 2 in einer vergrößerten perspektivischen Ansicht; Fig. 4 einen schematischen Querschnitt, wie der Träger einer

Betätigungseinrichtung gemäß Stand der Technik an einem Gehäuse befestigt sein kann;

Fig. 5 einen schematischen Querschnitt, wie der Träger einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Betätigungseinrichtung an einem Gehäuse befestigt sein kann; und

Fig. 6 einen vergrößerten schematischen Querschnitt und Ausschnitt einer

Ausführungsform der erfindungsgemäßen Betätigungseinrichtung.

Für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung werden identische Bezugszeichen verwendet. Ferner werden der Übersicht halber nur Bezugszeichen in den einzelnen Figuren dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur erforderlich sind.

Figur 1 zeigt eine schematische Ansicht einer möglichen Ausführungsform eines Hybridmoduls 1 für ein nicht näher dargestelltes Kraftfahrzeug. Das Hybridmodul 1 umfasst ein Gehäuse 3, einen Stator 4 und einen Rotor 120 mit Magneten 5 einer elektrischen Maschine umfassend den Stator 4 und den Magneten 5. Der Rotor 120 ist um eine Drehwelle 140 angeordnet, durch die eine zentrale Drehachse A verläuft.

Das Hybridmodul 1 umfasst zudem eine Dreifachkupplung. Die Dreifachkupplung umfasst eine eine erste Teilkupplung 91 und eine zweite Teilkupplung 92 aufweisende Doppelkupplung 9, die dazu ausgebildet ist, das Hybridmodul 1 trennbar mit einem Getriebe 6 des Kraftfahrzeugs zu koppeln und eine Kupplung 7, die dazu ausgebildet ist, eine Brennkraftmaschine 2 des Kraftfahrzeugs trennbar mit dem Hybridmodul 1 zu koppeln. Die Lage der Brennkraftmaschine 2 und des Getriebes 6 bezüglich des Hybridmoduls 1 ist jeweils nur sehr schematisch durch einen jeweiligen Pfeil in Figur 1 angedeutet. Die Kupplung 7 stellt gemäß der Darstellung nach Figur 1 eine Trennkupplung dar.

Ersichtlich sind die Doppelkupplung 9 mit ihren beiden Teilkupplungen 91 , 92 und die Trennkupplung 7 sowohl radial als auch axial bezüglich der Drehachse A und innerhalb des Rotors 120 angeordnet. Die Trennkupplung 7 und die Doppelkupplung 9 sind im Wesentlichen im Rotor 120 eingesetzt. Die Trennkupplung 7 liegt dabei an einer ersten Wand 51 des Rotors 120 und einem mit der Drehwelle 140 verbundenen Fortsatz 56 (Innenlamellenträger, da dieser am Innendurchmesser die Verzahnung zu den Lamellen hat) an. Die erste Teilkupplung 91 liegt an einer zweiten Wand 52 des Rotors 120 und an einem weiteren Fortsatz 57 (Außenlamellenträger, da dieser am Außendurchmesser die Verzahnung zu den Lamellen hat) einer ersten Getriebenabe 61 mit Innenverzahnung für die Getriebewelle 1 (nicht dargestellt) an. Die zweite Teilkupplung 92 liegt ebenfalls an der zweiten Wand 52 des Rotors 120 und an einem noch weiteren Fortsatz 58 (Außenlamellenträger) einer zweiten Getriebenabe welle 62 an.

Die erste und die zweite Teilkupplung 91 , 92 sind in axialer Richtung AR hintereinander angeordnet, wobei die Doppelkupplung 9 in Radialrichtung R weiter von der Drehachse A des Rotors 120 entfernt ist, als die Trennkupplung 7. Mit anderen Worten ist die Trennkupplung 7 in Radialrichtung R näher an der Drehachse A des Rotors 120 angeordnet als die Doppelkupplung 9. Daraus ergibt sich für die in Figur 1 gezeigte Ausführungsform des Hybridmoduls 1 ein besonders kompakter Aufbau, da der für den Rotor 120, die erste Teilkupplung 91 und zweite Teilkupplung 92 der Doppelkupplung 9 und die Trennkupplung 7 benötigte Bauraum reduziert wird, da die einzelnen Baugruppen radial beziehungsweise axial ineinander geschachtelt sind. Demnach kann die Doppelkupplung 9 und die Trennkupplung 7 innerhalb des Rotors 120 integriert angeordnet sein. Aufgrund der radialen und axialen Schachtelung der Doppelkupplung 9 und der Trennkupplung 7 ist ein besonders kompakter Aufbau des Hybridmoduls 1 gewährleistet. Es ist somit möglich, das Hybridmodul 1 auch bei Kleinstfahrzeugen beziehungsweise bei Fahrzeugen mit besonders wenig Bauraum und/oder quer eingebauter Brennkraftmaschine einzusetzen.

Die Trennkupplung 7 ist ersichtlich an der ersten Wand 51 des Rotors 120 angeordnet, das heißt, dass die erste Wand 51 eine Verzahnung aufweist, mit der Lamellen 71 der Trennkupplung 7 reibschlüssig zueinander und somit formschlüssig mit der Verzahnung zusammenwirken. Der Fortsatz 56 der Drehwelle 140 hat eine Innenverzahnung ausgebildet, mit der die Lamellen 71 der Trennkupplung 7 reibschlüssig zueinander und somit formschlüssig mit der Innenverzahnung zusammenwirken.

Ebenso sind die erste Teilkupplung 91 und die zweite Teilkupplung 92 an der zweiten Wand 52 des Rotors 120 angeordnet, das heißt, dass die Lamellen 93 der Teilkupplungen 91 , 92 mittels einer Innenverzahnung an der zweiten Wand 52 des Rotors 120 zusammenwirken. Die Lamellen 93 der ersten Teilkupplung 91 wirken auch mit einer Außenverzahnung des Fortsatzes 57 der ersten Getriebenabe 61 zusammen. Ebenso wirken die Lamellen 93 der zweiten Teilkupplung 92 auch mit einer Außenverzahnung des Fortsatzes 58 der zweiten Getriebenabe 62 zusammen. Dabei ist mit dem Begriff Innenverzahnung oder Außenverzahnung im Kontext der vorliegenden Erfindung gemeint, dass eine Innenverzahnung auf die Drehachse A hingerichtet ist und eine Außenverzahnung von der Drehachse A weggerichtet ist. Demnach sind die Doppelkupplung 9 und die Trennkupplung 7 zwischen im Wesentlichen den Wänden 51 , 52 des Rotors 120 vorgesehen. Der Rotor 120 übernimmt mit den Wänden 51 , 52 die Funktion des Trägers für die Lamellen 71 der Trennkupplung 7 beziehungsweise die Lamellen 93 der Doppelkupplung 9. Die beiden Wände 51 , 52 des Rotors 120 sind dabei ersichtlich konzentrisch angeordnet, wobei die Außenverzahnung der ersten Wand 51 gegenüber der Innenverzahnung der zweiten Wand 52 angeordnet ist. Zu beachten ist, dass die Lamellen 71 , 93 der Kupplungen 7, 91 , 92 jeweils beidseitig ebenfalls eine Topologie ausgebildet haben, die mit der entsprechenden Innenverzahnung bzw. der entsprechenden Außenverzahnung im Wesentlichen formschlüssig zusammenwirkt.

Das Hybridmodul 1 weist eine Betätigungseinrichtung 20 auf, die beispielweise als Zentralausrücker ausgebildet und in Figur 2 vergrößert dargestellt ist. Die Betätigungseinrichtung 20 dient zum Öffnen und/oder Schließen der Trennkupplung 7. Entsprechend weist das Hybridmodul 1 eine weitere Betätigungseinrichtung 951 auf, die der ersten Teilkupplung 91 der Doppelkupplung 9 zugeordnet ist und eine weitere Betätigungseinrichtung 961 , die der zweiten Teilkupplung 92 der Doppelkupplung 9 zugeordnet ist. Die Betätigungseinrichtungen 20, 951 , 961 umfassen üblicherweise mehrere Bauteile, wie beispielsweise ein Lager, Drucknehmer, Druckgeber in diversen Ausgestaltungen. Drucknehmer, Druckgeber können ebenfalls mehrere Bauteile aufweisen, unter anderem Zylinder und/oder Formbleche. Aus Gründen der Veranschaulichung zeigen in Figur 1 die Pfeilspitzen der Pfeile zu den Betätigungseinrichtungen 951 , 961 nur auf die jeweiligen Druckgeber, die bei Betätigung den jeweiligen Druck an die ersten Teilkupplung 91 beziehungsweise an die zweite Teilkupplung 92 weitergeben. Für Dreifachkupplung-Anwendungen ist neben dem K1 -Lager der Betätigungseinrichtung 951 für die erste Teilkupplung 91 und dem K2-Lager der Betätigungseinrichtung 961 für die zweite Teilkupplung 92 also auch ein weiteres Lager, nämlich das Betätigungslager 21 , notwendig, welches eine Rotation um die Achse A ermöglicht und zusammen mit der Betätigungseinrichtung 20 den Verbrenner 2 vom E- Motor 4+5 trennt oder diesen zuschaltet. Beim heutigen Design der Dreifachkupplung liegt dabei das Betätigungslager 21 (im Fachjargon auch K0-Lager genannt, wobei „K0" für die„nullte" oder eigentlich besser„dritte" Kupplung steht) auf der Motorseite 2 (Verbrenner) und somit gegenüber der K1 -/K2-Doppelkupplung („K1 " und„K2" stehen für die erste Teilkupplung und die zweite Teilkupplung), welche auf der Getriebeseite 6 der Dreifachkupplung angeordnet ist. In der Darstellung nach Figur 1 ist das größere Lager auf der rechten Seite das K1 -Lager der Betätigungseinrichtung 951 . Der Drucktopf des K1 -Lagers, der betätigt wird, greift durch das Lamellenpaket 71 , 93 der K2-Kupplung 92 hindurch, wobei eine damit zusammenwirkende Außenverzahnung nicht dargestellt ist.

Gemäß Figur 1 und 2 weist die Betätigungseinrichtung 20 (Zentralausrücker) zum Betätigen der Trennkupplung 7 einen Drucknehmer 25 (KO-Nehmerzylinder, KO-CSC), einen Druckgeber 23 und einen zwischen Drucknehmer 25 und Druckgeber 23 geschaltetes Betätigungslager 21 auf. Der Drucknehmer 25 ist innerhalb einer Zylinderaufnahme 24 angeordnet. Die Zylinderaufnahme 24 ist wiederum unmittelbar innerhalb eines Trägers 22, beispielsweise Stahlträger, angeordnet ist. Der Träger 22 ist ebenfalls der Betätigungseinrichtung 20 zugeordnet. Der Träger 22 stellt ein Bauteil 8 dar, das erfindungsgemäß eine Ausformung 28 ausgebildet hat, in die ein Einsatz 10 als separates Bauteil eingesetzt ist und im Einsatz 10 ist die Zylinderaufnahme 24 ausgeformt. Weitere Details werden im Zusammenhang mit Figur 5 und 6 beschrieben.

Der Drucknehmer 25 umfasst eine Kolbeneinheit 1 1 , die in der Zylinderaufnahme 24 in einer Richtung AR parallel zu einer Drehachse A linear beweglich angeordnet ist. Angrenzend zu einem Dichtelement 15 (Dichtring) wird ein Druckraum 29 ausgebildet, der von einer inneren Wand 27 umgeben ist. Die Kolbeneinheit 1 1 umfasst üblicherweise einen Kolbenkörper 13 (Stößel), an den das Dichtelement 15 angeordnet ist und verhindert, dass eine Hydraulikflüssigkeit aus dem Druckraum 29 an der Stelle austritt, wo der Kolbenstößel 13 in den Druckraum 29 einfährt beziehungsweise aus dem Druckraum 29 ausfährt. Ein weiteres Dichtelement 244 in Form eines Dichtungsrings, insbesondere O-Rings, ist in einer Ausnehmung (Ringnut) des Trägers 22 angeordnet.

Das Betätigungslager 21 umfasst üblicherweise, unter anderem, einen Außenring 21 1 , einen Innenring 213 und mehrere dazwischen angeordnete Wälzkörper 215 auf, die bei der hier dargestellten Ausführungsform die Form einer Kugel haben. Das Betätigungslager 21 ist zum Verbauen in der Betätigungseinrichtung 20 zum Wirken auf den Druckgeber, beispielsweise wie hier in Figur 1 gezeigt, einen Drucktopf 23, geeignet. Durch den Drucktopf 23 wird die Trennkupplung 7 des Hybridmoduls 1 betätigt.

Der Drucknehmer 25 empfängt eine Druckkraft, die er über den Außenring 21 1 auf das Betätigungslager 21 überträgt. Der Drucktopf 23 dient als Übertragungselement, das mit einer Betätigungskraft vom Drucknehmer 25 axial beaufschlagt wird, um dann diese Betätigungskraft auf die Trennkupplung 7 zu übertragen. Bei Betätigung der Betätigungseinrichtung 20 wird die Druckkraft auf die gesamte Betätigungseinrichtung 20 ausgeübt und die gesamte Betätigungseinrichtung 20 rückt aus, falls die Betätigungseinrichtung 20 als Ausrücker ausgestaltet ist.

Das Hybridmodul 1 kann über ein Niederdrucksystem oder über ein Hochdrucksystem, beispielsweise mit einem Druck ab 1 .5 bar, betätigt werden. Beispielsweise sind im Falle eines Niederdrucksystems die Betätigungseinrichtung 20 für die Trennkupplung als Zentralausrücker und die Betätigungseinrichtungen 95, 96 für die Doppelkupplung 9 mittels einer Dreheinführung betätigbar; beispielsweise beträgt der Arbeitsdruck des Arbeitsfluids 14 bar. Beispielsweise sind im Falle eines Hochdrucksystems die Betätigungseinrichtungen 20, 95, 96 allesamt als Zentralausrücker betätigbar; beispielsweise beträgt der Arbeitsdruck des Arbeitsfluids 38 bar. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausgestaltungen der Betätigungseinrichtungen 20, 95, 96 für Niedrig- und Hochdrucksysteme beschränkt. In der Ausführungsform nach Figur 1 ist beispielsweise ersichtlich ein Hochdrucksystem dargestellt.

Figur 3 zeigt die Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Betätigungseinrichtung 20 gemäß den Figuren 1, 2, 5 und 6 in einer vergrößerten perspektivischen Ansicht. Ein Halteblech 32 für die Leitung verhindert, dass die Leitung vom Fluid axial zur Zylinderfläche herausgedrückt werden kann. Dichtelementträger (Dichtringträger) 34 verhindern, die Spaltextrusion des Dichtelements (Dichtrings) 15 in den Spalt zum Kolbenkörper 13. Alle weiteren Elemente werden im Zusammenhang mit den Figuren 1, 2, 5 und 6 beschrieben.

Figur 4 zeigt einen Ausschnitt eines schematischen Querschnitts eines Hybridmoduls 1 mit einer aus dem Stand der Technik bekannten, vollständig in den Träger 22 einer Betätigungseinrichtung 20 (Zentralausrücker) einer (Trenn-)Kupplung 7 integrierten Zylinderaufnahme 24. Der Träger 22 und die Zylinderaufnahme 24 sind somit einteilig gebaut. Der Träger 22 wird an ein Gehäuse 30 geschraubt und besteht dabei beispielsweise vollständig aus Stahl. Dafür ist an den den entsprechenden Außenflächen der Zylinderaufnahme 24 gegenüber liegenden Außenflächen des Trägers 22 ein passendes Halteprofil 17 ausgeformt, an dem der Drucknehmer 25 (KO- Nehmerzylinder, KO-CSC) gehaltert oder aufgenommen werden kann.

Wie oben beschrieben, wird aktuell im Stand der Technik die Zylinderaufnahme 24 eines Drucknehmers 25 (KO-Nehmerzylinder, KO-CSC) komplett aus Kunststoff oder aus einer Kombination einer Stahlhülse als innerer Druckraumwand 27 mit einem Aluminiumgehäuse als äußere Druckraumwand 26 gebildet. Die Stahlhülsen können auf ihren Außendurchmesser gehont und anschließend mit dem äußeren Aluminiumgehäuse gefügt werden. Die Zylinderaufnahme 24 im Träger 22 besteht jedoch aus der äußeren Druckraumwand 26 und der inneren Druckraumwand 27, welche üblicherweise einen sehr kleinen Abstand, beispielsweise kleiner 10mm, zueinander aufweisen und mindestens gleichhoch sein müssen. Für die Bearbeitung der tangential umlaufenden Zylinderaufnahme 24 in solch einem kleinen Ringspalt des Trägers 22 gibt es jedoch üblicherweise kein Serienteil beziehungsweise kein Herstellungsverfahren, welches die Oberflächenanforderungen an die Zylinderaufnahme 24 gewährleisten könnte. Somit kann fertigungstechnisch die oben beschriebene Anforderung an die Oberfläche der Zylinderaufnahme 24 nicht gewährleistet werden, wenn die Zylinderaufnahme 24 komplett innerhalb des Trägers 22 integriert werden muss.

Aus Gründen der besseren Darstellung der Zylinderaufnahme 24 ist das ebenfalls am Träger 22 positionierte Betätigungslager 21 nicht dargestellt.

In Figur 5 und vergrößert in Figur 6 ist ein Ausschnitt einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Betätigungseinrichtung 20 gezeigt. Die Betätigungseinrichtung 20 umfasst eine Zylinderaufnahme 24 (ringförmige Drucknehmeraufnahme) und eine Kolbeneinheit 1 1 (siehe Figur 2), die in der Zylinderaufnahme 24 in einer Richtung AR parallel zu einer Drehachse A linear beweglich angeordnet ist. Der Kolbenkörper 13 ist in der dargestellten Ausführungsform ein Ringkolben. Die Betätigungseinrichtung 20 umfasst zudem ein um die Drehachse A ausgebildetes, rotationssymmetrisches Bauteil 8, in dem die Zylinderaufnahme 24 ausgebildet ist.

Erfindungsgemäß besteht das rotationssymmetrische Bauteil 8 aus einem Träger 22, der eine Ausformung ausgebildet hat, in die ein Einsatz 10 (Inlet) als separates Bauteil eingesetzt ist und im Einsatz 10 ist die Zylinderaufnahme 24 ausgeformt. Der Träger 22 und der Einsatz 10 für die Zylinderaufnahme 24 sind also als separate Bauteile ausgebildet. Der Träger 22 ist derart ausgeformt, dass er den separaten Einsatz 10 an einer vorgegebenen Position haltert. Dabei von Vorteil ist, dass die Oberflächengüte der Zylinderaufnahme 24 für den CSC 25 im Vergleich zum oben beschriebenen Stand der Technik verbessert werden kann. Der Drucknehmer 25 umfasst üblicherweise eine Kolbeneinheit 1 1 , die in der Zylinderaufnahme 24 in einer Richtung AR parallel zu einer Drehachse A linear beweglich angeordnet ist. Die Kolbeneinheit 1 1 umfasst üblicherweise einen Stößel 13 (Kolbenkörper), an den ein Dichtelement 15 (Dichtungsring) angeordnet ist, das verhindert, dass eine Hydraulikflüssigkeit aus dem Zylinderraum an der Stelle austritt, wo der Kolbenkörper 13 in den Druckraum 29 des Drucknehmers 25 (KO-Nehmerzylinder, K0-CSC) einfährt beziehungsweise aus dem Druckraum 29 ausfährt. Die Kolbeneinheit 1 1 ist von einer äußeren Druckraumwand 26 umgeben.

In einer Ausführungsform sind der Träger 22 aus einem ersten Material und der Einsatz 10 mit der Zylinderaufnahme 24 aus einem zweiten Material gefertigt. Bevorzugt weist das erste Material besonders gute Steifigkeitseigenschaften, wie beispielsweise Stahl, und das zweite Material des Einsatzes 10 besonders gute Bearbeitungseigenschaften, wie beispielsweise Kunststoff oder Aluminium, auf.

Der Träger 22 für die Betätigungseinrichtung 20 ist direkt am Gehäuse 30 des Hybridmoduls 1 befestigt. Die Positionierung des Einsatzes 10 zum Träger 22 erfolgt in radialer Richtung R durch die den Einsatz 10 umgebende Fläche des Trägers 22. Bevorzugt sind wesentliche Bereiche der zum Träger 22 gewandten Außenflächen des Einsatzes 10 formschlüssig an die entsprechenden Außenflächen des Trägers 22 anordenbar. In einer bevorzugten Ausführungsform ist zur eindeutigen Positionierung, insbesondere zur axialen Fixierung, des Einsatzes 10 mit der Zylinderaufnahme 24 am Träger 22, mindestens ein Halteelement (Positioniermittel) vorgesehen. Das Haltemittel ist ein Sicherungsring 243 und greift in eine Einbuchtung 242 (Ringnut) des Trägers 22 ein. Dies ermöglicht eine besonders einfache Positionierung des Einsatzes 10 am Träger 10. ln einer weiteren Ausführungsform ist zwischen dem Einsatz 10 und dem Träger 22 mindestens ein Dichtelement (Dichtungsring) 244, 245 angeordnet, das den Einsatz 10 mit der Zylinderaufnahme 24 gegenüber dem Träger 22 abdichtet beziehungsweise an den Stellen der Zylinderaufnahme 24, wo die Dichtelemente 244, 245 angeordnet sind, die Hochdruckstrecke nach außen abdichtet. In der Darstellung nach Figur 5 und 6 sind zwei radial angeordnete Dichtungsringe 244, 245 (O-Ringe) vorgesehen, die an den entsprechenden Stellen den Einsatz 10 mit der Zylinderaufnahme 24 zum Träger 22 abdichten. Die Dichtungsringe 244, 245 sind beispielsweise als O-Ringe ausgebildet. Das Dichtelement 244 ist an der Zylinderaufnahme 24 angeordnet. Das Dichtelement 245 ist an einem Wandabschnitt des Trägers 22 des Hybridmoduls 1 angeordnet. Bevorzugt sind die beiden Dichtelemente 244, 245 in Ausnehmungen (Ringnuten) in der Zylinderaufnahme 24 beziehungsweise in einem Wandabschnitt des Trägers 22 aufgenommen. Weiter bevorzugt sind die Dichtelemente 244, 245 vorgespannt, so dass geometrische Toleranzen der Dichtelemente 244, 245 und damit einhergehende Montageprobleme reduziert werden können, wie bereits oben beschrieben.

Die Betätigungseinrichtung 20 nach den beschriebenen Ausführungsformen kann in einem Hybridmodul 1 (siehe Figur 1 ) mit einer Dreifach-Kupplung 7, 91 , 91 für eine Brennkraftmaschine und ein Getriebe eines Kraftfahrzeugs verwendet werden. Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen einer Betätigungseinrichtung 20 für eine Kupplung 7 umfasst die die folgenden Schritte: Ausbilden einer Ausformung 28 in einem Träger 22, dass der Träger 22 um eine Achse A rotationssymmetrisch ist; Ausformen eines Einsatzes 10, wobei eine Zylinderaufnahme 24 gebildet wird, und ein Außenprofil 19 des Einsatzes 10 derart gestaltet wird, dass das Außenprofil 19 bei eingesetztem Einsatz 10 zumindest teilweise formschlüssig mit der Ausformung 28 des Trägers 22 ist; Anbringen mindestens eines Dichtungsrings 244 in der Ausformung 28 des Trägers 22; Einsetzen des Einsatzes 10 in die Ausformung 28 des Trägers 22; und Anbringen eines Halteelements 243 in einer Einbuchtung 242 des Trägers 22, sodass der Einsatz 10 in der Ausformung 28 des Träger 22 gehaltert wird. Das Ausformen des Einsatzes 10 kann durch ein geeignetes bekanntes Verfahren durchgeführt werden. Beispielsweise wird der Einsatz 10 in einem Druckguss hergestellt, wenn dessen Material Aluminium ist, oder der Einsatz 10 wird in einem Spritzgussprozess hergestellt, wenn dessen Material Kunststoff ist.

In den Figuren 5 und 6 ist aus Gründen der Übersichtlichkeit der Drucknehmer 25 (K0- Nehmerzylinder, KO-CSC) nicht dargestellt. Obgleich die vorliegende Erfindung vorhergehend anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben worden ist, versteht es sich, dass verschiedene Ausgestaltungen und Änderungen durchgeführt werden können, ohne den Umfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen, wie er in den beiliegenden Ansprüchen definiert ist. Insbesondere kann die erfindungsgemäße Betätigungseinrichtung in sämtlichen Anwendungen eingesetzt werden, in denen eine hohe Steifigkeit des Nehmerzylinders (CSCs) gefordert ist, also nicht nur für Kupplungen, insbesondere Trennkupplungen, von Hybridmodulen in Kraftfahrzeugen.

Bezüglich weiterer Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung wird ausdrücklich auf die Offenbarung der Zeichnungen verwiesen.

Bezugszeichenliste

1 Hybridmodul

2 Brennkraftmaschine

3 Gehäuse

4 Stator

5 Magnet

51 erste Wand

52 zweite Wand

53 Stirnwand

56 Fortsatz

57 Fortsatz

58 Fortsatz

6 Getriebe

61 erste Getriebenabe

62 zweite Getriebenabe

7 Kupplung (Trennkupplung)

71 innenverzahnte Lamellen

8 rotationssymmetrisches Bauteil

9 Doppelkupplung

91 erste Teilkupplung (K1 -Kupplung)

92 zweite Teilkupplung (K2-Kupplung)

93 außenverzahnte Lamellen

95 Betätigungseinrichtung für erste Teilkupplung

951 Lager (K1 -Lager) der Betätigungseinrichtung für erste Teilkupplung

96 Betätigungseinrichtung für zweite Teilkupplung

961 Lager (K2-Lager) der Betätigungseinrichtung für zweite Teilkupplung

10 Einsatz

1 1 Kolbeneinheit

13 Kolbenkörper (Stößel)

15 Dichtelement

17 Halteprofil

19 Außenprofil 20 Betätigungseinrichtung für Trennkupplung

21 Betätigungslager (Ausrücklager; KO-Lager)

21 1 Außenring

213 Innenring

215 Wälzkörper

22 Träger

23 Drucktopf

24 Zylinderaufnahme (ringförmige Zylinderaufnahme)

242 Einbuchtung

243 Halteelement, Sicherungsring

244 Dichtelement (Dichtungsring)

245 Dichtelement (Dichtungsring)

25 Drucknehmer, KO-Nehmerzylinder, KO-CSC

26 äußere Druckraumwand

27 innere Wand

28 Ausformung

29 Druckraum

30 Gehäuse

32 Halteblech

34 Dichtelementträger (Dichtringträger)

120 Rotor

40 Welle

A Drehachse

AR axiale Richtung

R Radialrichtung

Claims

Patentansprüche

1 . Betätigungseinrichtung (20) zum Öffnen und/oder Schließen einer Kupplung (7) umfassend

eine Zylinderaufnahme (24),

eine Kolbeneinheit (1 1 ), die in der Zylinderaufnahme (24) in einer Richtung (AR) parallel zu einer Drehachse (A) linear beweglich angeordnet ist, und

ein um die Drehachse (A) ausgebildetes, Bauteil (8), in dem die Zylinderaufnahme

(24) ausgebildet ist,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Bauteil (8) aus einem Träger (22) besteht, der eine Ausformung (28) ausgebildet hat, in die ein Einsatz (10) als separates Bauteil eingesetzt ist und im Einsatz (10) ist die Zylinderaufnahme (24) ausgeformt.

2. Betätigungseinrichtung (20) nach Anspruch 1 , wobei der Träger (22) aus einem ersten Material und der Einsatz (10) mit der Zylinderaufnahme (24) aus einem zweiten Material gefertigt sind.

3. Betätigungseinrichtung (20) nach Anspruch 2, wobei das erste Material des Trägers (22) Stahl und das zweite Material des Einsatzes (10) Aluminium oder Kunststoff ist.

4. Betätigungseinrichtung (20) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei mindestens ein Halteelement (243) zum Haltern des Einsatzes (10) im Träger (22) in eine Einbuchtung (242) des Trägers (22) eingreift, und wobei das Halteelement (243) ein Sicherungsring ist.

5. Betätigungseinrichtung (20) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei mindestens ein Dichtelement (244, 245) zwischen dem Einsatz (10) und dem Träger (22) angeordnet ist.

6. Verwendung der Betätigungseinrichtung (20) nach einem der vorstehenden Ansprüche in einem Hybridmodul (1 ) mit einer Dreifach-Kupplung (7, 91 , 92) für eine Brennkraftmaschine und ein Getriebe eines Kraftfahrzeugs.

7. Hybridmodul (1 ) für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine einen Stator (4) und einen Rotor (120) aufweisende elektrische Maschine, eine eine erste und zweite Teilkupplung (91 , 92) aufweisende Doppelkupplung (9), die dazu ausgebildet ist, das Hybridmodul (1 ) trennbar mit einem Getriebe (6) des Kraftfahrzeugs zu koppeln, und eine Trennkupplung (7), die dazu ausgebildet ist, eine Brennkraftmaschine (2) des Kraftfahrzeugs trennbar mit dem Hybridmodul (1 ) zu koppeln,

wobei das Hybridmodul (1 ) eine Betätigungseinrichtung (20) zum Öffnen und/oder Schließen der Kupplung (7) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 aufweist.

8. Kraftfahrzeug, das ein Hybridmodul (1 ) nach Anspruch 7 aufweist.

9. Verfahren zum Herstellen einer Betätigungseinrichtung (20) zum Öffnen und/oder Schließen einer Kupplung (7) gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

Ausbilden einer Ausformung (28) in einem Träger (22), dass der Träger (22) um eine Achse (A) weitestgehend rotationssymmetrisch ist;

Ausformen eines Einsatzes (10), wobei eine Zylinderaufnahme (24) gebildet wird, und ein Außenprofil (19) des Einsatzes (10) derart gestaltet wird, dass das Außenprofil (19) bei eingesetztem Einsatz (10) zumindest teilweise formschlüssig mit der Ausformung (28) des Trägers (22) ist;

Anbringen mindestens eines Dichtelements (244, 245) in der Ausformung (28) des Trägers (22);

Einsetzen des Einsatzes (10) in die Ausformung (28) des Trägers (22); und

Anbringen eines Halteelements (243) in einer Einbuchtung (242) des Trägers (22), sodass der Einsatz (10) in der Ausformung (28) des Träger (22) gehaltert wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Einsatz (10) in einem Druckguss hergestellt wird, wenn dessen Material Aluminium ist, oder in einem Spritzgussprozess hergestellt wird, wenn dessen Material Kunststoff ist.