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DE4339252C2 - Kraftfahrzeug-Antriebsanordnung - Google Patents

Kraftfahrzeug-Antriebsanordnung

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DE4339252C2
DE4339252C2 DE4339252A DE4339252A DE4339252C2 DE 4339252 C2 DE4339252 C2 DE 4339252C2 DE 4339252 A DE4339252 A DE 4339252A DE 4339252 A DE4339252 A DE 4339252A DE 4339252 C2 DE4339252 C2 DE 4339252C2
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Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeug-Antriebsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Eine derartige Antriebsanordnung für Kraftfahrzeuge mit einer Trennkupplung zwischen der Kurbelwelle und der Schwungmasse und einer Anfahr- und Schaltkupplung zwischen der Schwungmasse und dem Getriebe ist beispielsweise aus der DE-OS 30 23 294 bekannt. Dort wird ein auf beide Kupplungen wirkender Betätigungsmechanismus beschrieben, der in einer Hohlwelle des Getriebes konzentrisch ineinander angeordnete Betätigungselemente vorsieht, die beim Öffnen der Kupplungen eine jeweils aufeinanderzu gerichtete Bewegung ausführen. Die für die Kupplungsbetätigung erforderliche Kraft wird dabei in einem Doppelkolbensystem erzeugt, das an der der Brennkraftmaschine abgewandten Seite des Getriebegehäuses außen befestigt ist. Dieses Doppelkolbensystem erfordert sehr viel Bauraum sowie eine komplizierte Montage, weil mittels zweier Kontermuttern eine exakte Einstellung des als Zugstange wirkenden Betätigungselementes erforderlich ist.
Außerdem ist aus der DE-OS 39 07 030 eine weitere derartige Antriebsanordnung bekannt, bei der die Kraftübertragungselemente der Kupplungen als Druckstäbe ausgebildet sind. Diese Kraftübertragungselemente sind zudem so ineinander angeordnet, daß bei Betätigung einer Kupplung das zugehörige Kraftübertragungselement zur Sicherung gegen Verknicken vom anderen Kraftübertragungselement gestützt wird.
Schließlich ist aus der nachveröffentlichten deutschen Patentanmeldung DE 43 31 852 A1 mit älterem Zeitrang der Anmelderin eine entsprechende Antriebsanordnung bekannt, bei der beide Kupplungen über einen in der Getriebeeingangswelle koaxial geführten Druckstab betätigbar sind. Eine lösbare Arretierungsvorrichtung für die Trennkupplung sorgt dafür, daß beide Kupplungen mittels nur eines Betätigungselementes getrennt schaltbar sind.
Wie aus den genannten Druckschriften bekannt ist, werden derartige Antriebsanordnungen vorzugsweise in einem Fahrzeug mit einem Hybridantrieb eingesetzt, bei dem die zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Getriebe angeordnete Doppelkupplungsvorrichtung als Läufer einer Elektromaschine ausgebildet sein kann. Der Stator dieser Elektromaschine, die beispielsweise eine Synchron- oder Asynchronmaschine sein kann, umgibt diese als Elektromaschinenrotor ausgebildete Doppelkupplungsvorrichtung ringförmig.
Mit Hilfe einer solchen Antriebsanordnung ist in an sich bekannter Weise ein allein durch den Verbrennungsmotor gewährleisteter Antrieb des Fahrzeuges möglich. In dieser Betriebsart kann die Elektromaschine sowohl für die elektrische Versorgung aller Kraftahrzeugaggregate verwendet werden als auch für einen rein elektromotorischen Betrieb die notwendige elektrische Energie zur Abspeicherung in Akkumulatoren zur Verfügung stellen. In diesem rein elektromotorischen Betrieb wird die Kupplungsvorrichtung in einen Modus geschaltet, bei dem der Verbrennungsmotor vollständig abgekuppelt ist.
Eine derartige Antriebsanordnung läßt sich aber auch sehr vorteilhaft für eine Antriebsweise verwenden, die als Schwungnutzautomatik bekannt geworden ist. In dieser Betriebsweise wird der Verbrennungsmotor vom restlichen Antriebsstrang dann abgekuppelt und abgeschaltet, wenn sich das Fahrzeug im Schubbetrieb befindet. Am Ende des Schubbetriebes kann dann in vorteilhafter Weise der Verbrennungsmotor durch ein schnelles Zuschalten des als Schwungmasse wirkenden Grundkörpers der Doppelkupplungsvorrichtung (Elektromaschinenrotor) wieder angeworfen werden.
Gegenüber diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Antriebsanordnung so zu verbessern, daß ihre gesamte Baulänge für die Anordnung strominduzierender oder strominduzierbarer Elektromaschienenbauteile nutzbar ist, daß beide Kupplungen getrennt schaltbar sind und daß die Kupplungsbetätigungsvorrichtungen leicht justierbar sowie kostengünstig herstellbar sind.
Der vorgeschlagene Aufbau der Antriebsanordnung geht danach von dem bekannten Konzept aus, deren Trennkupplung mittels eines Druckstabes zu betätigen, der in der Getriebeeingangswelle der Antriebsanordnung geführt wird. Dagegen erfolgt die Betätigung der Anfahr- und Schaltkupplung mittels eines auf ein Kupplungsdrucklager wirkenden Stellhebels.
Durch die motorseitige Anordnung des Anpreßstückes der Trennkupplung sowie dessen Anlenkung an einen auf die Kupplungsfeder drückenden Übertragungsring mittels Zuganker und der Nutzung eines Teils des Schwungradgrundkörpers als Reibfläche für diese Kupplung ergibt sich der kürzeste axiale Bauraumbedarf für eine derartige getrennt kuppelbare Antriebsanordnung. Außerdem ist die Anordnung einer Reibfläche für die Trennkupplung auf dem Schwungradgrundkörper besonders einfach und auch bei geringer Materialstärke unkritisch, weil in der Trennkupp­ lung keine großen Schaltenergien übertragen werden.
Mit dieser technischen Lösung kann beinahe die gesamte radiale Oberfläche des Schwungradgrundkörpers für die Belegung von elektromotorisch wirksamen Bauteilen genutzt werden, so daß bei vorgegebener kurzer Baulänge eine maximale elektrische Leistung erreichbar wird.
In der der Beschreibung beigefügten Zeichnung sind Ausfüh­ rungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Im einzelnen zeigen
Fig. 1 eine schematische Übersicht der Antriebsanordnung,
Fig. 2 einen teilweise geschnittenen Aus­ schnitt aus der als Elektromaschinen­ rotor ausgebildeten Doppelkupplungs­ vorrichtung, sowie
Fig. 3 einen Ausschnitt gemäß Fig. 2, jedoch mit einer Befestigungsvariante für das Anpreßstück der Anfahr- und Trennkupp­ lung.
Der in Fig. 1 dargestellte Antriebsstrang eines mit der erfin­ dungsgemäßen Antriebsanordnung versehenen Kraftfahrzeuges ver­ fügt über eine Brennkraftmaschine 2, die über eine Kurbel­ welle 1 mit einer Trennkupplung 25 verbunden ist. Diese Trenn­ kupplung 25 ist ihrerseits mit einem Schwungradgrundkörper 10 verbunden, der als Rotor einer Elektromaschine ausgebildet ist. Dazu trägt der vorzugsweise monolithisch aufgebaute Schwungradgrundkörper elektrische Ströme induzierende oder durch Magnetfelder strominduzierbare Elektromaschinenbau­ teile 5 an seinem mit einer Verzahnung versehenen Umfang.
Auf der motorabgewandten Seite des Schwungradgrundkörpers 10 ist eine Anfahr- und Schaltkupplung 24 angeordnet, die über eine Getriebeeingangswelle 9 mit einem Getriebe 3 verbunden ist. Dieses Getriebe 3 treibt über eine Getriebeausgangs­ welle 45 ein Differentialgetriebe 44, von dem Achswellen zu Antriebsrädern 42, 43 führen.
In den Fig. 2 und 3 ist im wesentlichen der durch die gestri­ chelte Linie gemäß Fig. 1 eingegrenzte Bereich des Antriebs­ stranges näher dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel (Fig. 1) ist der Schwungradgrundkörper 10 mit einer Schwung­ radachse 11 verbunden, die über Lagerkörper 12 in dem in etwa konisch ausgebildeten Ende der Kurbelwelle gelagert ist. Auf dieser Kurbelwelle ist außerdem die Kupplungsscheibe 17 der motorseitig angeordneten Trennkupplung 25 über Befestigungs­ mittel 39, 46 fixiert. Der Schwungradgrundkörper 10 erstreckt sich bis in den Bereich des radialen Endes dieser Gesamtanord­ nung. An seiner radialen Oberfläche sind Elektromaschinenbau­ teile 5 befestigt, mit denen oder in denen mittels eines Elek­ tromaschinenständers 49 elektrische Ströme induzierbar sind.
Der Schwungradgrundkörper 10 weist eine Ringnut 8 auf, in der eine Tellerfeder 18 abgestützt ist. Oberhalb dieser Ringnut 8 sind in den Schwungradgrundkörper 10 Bohrungen 37 eingebracht, durch die Zuganker 29 geführt sind. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind wenigstens drei Bohrungen 37 und drei Zuganker 29 verteilt um den Umfang des Schwungrad­ grundkörpers 10 vorgesehen.
Auf ihrem motorseitigen Teil tragen die Zuganker 29 wenigstens ein Anpreßstück 23, das für die Aufnahme des Zugankers 29 über wenigstens eine Bohrung 38 verfügt. Am getriebeseitigen Ende der Zuganker 29 ist ein Übertragungsring 19 befestigt, der auf die Getriebeseite der Tellerfeder 18 wirkt. Das Anpreßstück 23 ist über vorzugsweise drei Anfederungselemente 27 zur Erzeu­ gung ihrer axialen Beweglichkeit und ihrer drehfesten Verbindung in Umfangsrichtung mit dem Schwungradgrundkörper 10 über Befestigungselemente 28 (z. B. Nieten) verbunden.
Zwischen dem Anpreßstück 23 und dem Schwungradgrundkörper ist die Kupplungsscheibe 17 der Trennkupplung 25 angeordnet. Die auf die Kupplungsscheibe 17 zuweisenden Flächen des Anpreß­ stückes 23 und des Schwungradgrundkörpers 10 können in einem Ausführungsbeispiel Kupplungsbeläge 33 aufweisen, wenngleich vorzugsweise diese Beläge auf die Kupplungsscheibe 17 aufge­ bracht sind.
Zur Betätigung dieser Trennkupplung ist ein in der Getriebe­ eingangswelle 9 geführter Druckstab 7 vorgesehen, der in an sich bekannter Weise von einer nicht dargestellten, aber in der oben genannten DE-OS 39 07 030 dargestellten Krafterzeu­ gungsvorrichtung gegen eine Druckplatte 16 der Tellerfeder 18 gedrückt wird. In der in den Fig. 2 und 3 dargestellten Betä­ tigungssituation ist die Trennkupplung aktiviert, d. h. der Schwungmassengrundkörper 10 wird von der Brennkraftmaschine 1 angetrieben. Zum Lösen der mechanischen Verbindung mit der Brennkraftmaschine wird der Druckstab 7 von der Krafterzeu­ gungseinrichtung gegen die Druckplatte 16 der Tellerfeder 18 geschoben. Durch diese Bewegung des Druckstabes wird die Tel­ lerfeder 18 verformt, so daß der Übertragungsring 19 zusammen mit den Zugankern 29 in Richtung auf die Brennkraftmaschine bewegbar wird. Dies bewirkt seinerseits eine Verminderung der Anpreßkraft durch das Anpreßstück 23 auf die Kupplungsscheibe 17 derart, daß diese zu rutschen beginnt und schließlich kein Antriebsmoment mehr übertragen kann.
Zum Einkuppeln der Brennkraftmaschine braucht nun lediglich der Druckstab 7 von der nicht dargestellten Krafterzeugungs­ einrichtung in Richtung auf das Getriebe zurückgezogen werden, so daß die Tellerfeder 18 ihre Ausgangsform wieder einnimmt. Dadurch wird über den Übertragungsring 19 und die Zuganker 29 auf das Anpreßstück 23 die zur Momentenübertragung notwendige Anpreßkraft übertragen.
In dem hier vorgestellten Ausführungsbeispiel ist die Anfahr- und Schaltkupplung 24 als stellhebelbetätigte Tellerfederkupplung ausgebildet. In ihr ist eine Kupplungsscheibe 15 vorgesehen, die über Befestigungsmittel 40 sowie eine Dämpfungsvorrichtung 41 mit einem Kupplungsscheibenträger 30 verbunden ist. Dieser Kupplungsscheibenträger 30 ist seinerseits auf der Getriebeeingangswelle 9 befestigt. Auf der zur Brennkraftmaschine weisenden Seite der Kupplungsscheibe 15 ist ein Reibkörper 21 angeordnet, der über Befestigungsmittel 20, die vorzugsweise als Spannstifte oder Nieten ausgebildet sind, mit dem Schwungradgrundkörper 10 verbunden ist.
Auf der Getriebeseite der Kupplungsscheibe 15 ist dagegen ein Anpreßstück 22 vorgesehen, das mittels Befestigungsmittel 48 an einem Anfederungselement 26 fixiert ist. Dieses Anfederungselement 26 ist seinerseits durch Befestigungselemente 31, vorzugsweise Spannstifte oder Nieten, mit dem Schwungradgrundkörper 10 verbunden und trägt über ein Befestigungselement 13 eine Tellerfeder 14 zur Betätigung dieser Kupplung 24. Während das radial nach innen weisende Ende der Tellerfeder 14 sich in Kontakt mit einem Drucklager 34 befindet, wirkt das radial äußere Ende der Tellerfeder 14 auf das Anpreßstück 22. Ebenso wie bei der Trennkupplung 23 sind auch hier die kupplungsscheibenseitigen Flächen des Reibkörpers 21 und des Anpreßstückes 22 mit Kupplungsbelägen 32 versehen.
Zur Betätigung der Anfahr- und Schaltkupplung 24 wirkt ein nicht dargestellter Stellhebel auf ein Drucklager 34, das auf einem getriebeseitig befestigten Führungsrohr 35 gelagert ist. Dadurch wird auf die Tellerfeder 14 ein Druck ausgeübt, durch den das radial äußere Ende der Tellerfeder 14 von dem Anpreßstück 22 abhebt. Auf diese Weise wird die Anpreßkraft des Anpreßstückes 22 auf die Kupplungsscheibe 15 reduziert, so daß das Getriebe 3 vom restlichen Antriebsstrang freigekuppelt wird.
Zum Einkuppeln des Getriebes wird der Schalthebel in die andere Richtung ausgelenkt, so daß über die Tellerfeder 15 die zum Einkuppeln notwendige Anpreßkraft durch das Anpreßstück 22 aufgebaut werden kann.
Fig. 3 zeigt eine Ausführungsvariante der Erfindung, bei der nicht die gesamte Baulänge der Antriebsanordnung mit elektrotechnisch wirksamen Teilen 5 belegt ist. Das Anfederungselement 36 weist hier eine andere geometrische Form auf und ermöglicht so eine einfachere Befestigung des Anpreßstückes 22 an dem Anfederungselement 36.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weisen der Schwungmassengrundkörper 10 sowie die Elektromaschinenbauteile 5 zwischen dem Übertragungsring 19 und dem Reibkörper 21 radiale Belüftungsschlitze 6 auf, mit denen die thermische Kühlung der Kupplungen verbesserbar ist.
Eine andere Weiterbildung der Erfindung zufolge sind die Kupplungsfedern (14, 18) als Lamellenfedern ausgebildet.
Das Elektromaschinenbauteil 5 kann in einer anderen Ausführungsform auch mit einer Kurzschlußläuferwicklung ausgeführt sein, wobei das zu lamellierende Material die eingespritzte Kurzschlußläuferwicklung in seinen Ausnehmungen trägt.
BEZUGSZEICHENLISTE
1
Kurbelwelle
2
Brennkraftmaschine
3
Getriebe
5
Elektromaschinenbauteil
6
Lüftungsöffnung
7
Druckstab
8
Ringnut
9
Getriebeeingangswelle
10
Schwungradgrundkörper
11
Schwungradachse
12
Lagerkörper
13
Befestigungselement
14
Tellerfeder
15
Kupplungsscheibe
16
Druckplatte
17
Kupplungsscheibe
18
Tellerfeder
19
Übertragungsring
20
Spannstift
21
Reibkörper
22
Anpreßstück
23
Anpreßstück
24
Anfahr- und Schaltkupplung
25
Trennkupplung
26
Anfederungselement
27
Anfederungselement
28
Befestigungselement
29
Zuganker
30
Kupplungsscheibenträger
31
Befestigungselement
32
Kupplungsbelag
33
Kupplungsbelag
34
Drucklager
35
Führungsrohr
36
Anfederungselement
37
Bohrung
38
Bohrung
39
Befestigungsmittel
40
Befestigungsmittel
41
Dämpfer
42
Rad
43
Rad
44
Differentialgetriebe
45
Getriebeausgangswelle
46
Befestigungsmittel
48
Befestigungsmittel
49
Elektromaschinenständer

Claims (6)

1. Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug mit einer zwischen einer Brennkraftmaschine und einem Getriebe angeordneten Schwungmasse, bei der die Schwungmasse mit dem Getriebe über eine Anfahr- und Schaltkupplung (24) und mit der Brennkraftmaschine über eine Trennkupplung (25) verbunden ist, bei der mindestens eine Betätigungsvorrichtung für die getrennte Schaltbarkeit der Kupplungen (24, 25) vorgesehen ist, bei der die Betätigungsvorrichtung wenigstens für eine Kupplung (25) aus einer Krafterzeugungseinrichtung und einem Druckstab besteht, wobei der Druckstab (7) in einer als Hohlwelle ausgebildeten Getriebeeingangswelle (9) geführt wird, und bei der das eine Ende des Druckstabes (7) mit der Krafterzeugungseinrichtung verbunden ist und dessen anderes Ende gegen eine Druckplatte (16) einer ersten Tellerfeder (18) der Trennkupplung (25) wirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Tellerfeder (18) in einer Kreisnut (8) eines Schwungradgrundkörpers (10) abgestützt ist, der über die Schwungradachse (11) und Lagerkörper (12) in der Kurbelwelle (1) der Brennkraftmaschine lagert, daß auf der Getriebeseite der ersten Tellerfeder (18) ein Übertragungsring (19) angeordnet ist, der am getriebeseitigen Ende von Zugankern (29) befestigt ist und auf die Getriebeseite der ersten Tellerfeder (18) wirkt, daß die Zuganker (29) durch je eine Bohrung (37, 38) im Schwungradgrundkörper (10) und in wenigstens einem lose gelagerten Anpreßstück (23) geführt sind, daß das lose gelagert Anpreßstück (23) über Anfederungselemente (27) mit dem Schwungradgrundkörper (10) mittels Befestigungselementen (28) verbunden ist, daß zwischen dem lose gelagert Anpreßstück (23) und dem Schwungradgrundkörper (10) die Kupplungsscheibe (17) der Trennkupplung (25) angeordnet ist, die über Befestigungsmittel (39, 46) mit der Kurbelwelle (1) verbunden ist, und daß die Anfahr- und Schaltkupplung (24) als eine stellhebelbetätigte Tellerfederkupplung aufgebaut ist, bei der eine zweite Tellerfeder (14) und ein zweites Anpreßstück (22) von einem Anfederungselement (26, 36) gehalten und über ein von einer Betätigungsvorrichtung auslenkbares Drucklager (34) betätigt wird, wobei die zweite Tellerfeder (14) auf das zweite Anpreßstück (22) wirkt, bei der ein mit dem Schwungradgrundkörper (10) verbundener Reibkörper (21) vorgesehen ist und bei der zwischen dem Reibkörper (21) und dem zweiten Anpreßstück (22) die Kupplungsscheibe (15) der Anfahr- und Schaltkupplung (24) angeordnet ist, die über Befestigungsmittel (40) und einem Kupplungsscheibenträger (30) mit der Getriebeeingangswelle (9) verbunden ist.
2. Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die der Kupplungsscheiben (15, 17) zuweisenden Seiten der Anpreßstücke (22, 23) und des Schwungradgrundkörpers (10) sowie des Reibkörpers (21) Kupplungsbeläge (32, 33) aufweisen.
3. Antriebsanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Reibkörper (21) und die Anfederungselemente (26, 27, 36) über Befestigungselemente (20, 31) am Schwungradgrundkörper (10) befestigt sind.
4. Antriebsanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Schwungradgrundkörper (10) und in den Elektromaschinenbauteilen (5) radiale Schlitze (6) zur Kühlluftversorgung für die Kupplungen (24, 25) vorgesehen sind.
5. Antriebsanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß am radialen Ende des Schwungradgrundkör­ pers (10) und vorzugsweise über dessen gesamte axiale Län­ ge strominduzierende oder strominduzierbare Elektromaschi­ nenbauteile (5) wie Wicklungen oder ferromagnetische Me­ tallkörper vorgesehen sind.
6. Antriebsanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Kupplungsfedern (14, 18) als Lamel­ lenfedern ausgebildet sind.
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