DE102013219326A1

DE102013219326A1 - Kupplungsvorrichtung, und Hybridantriebseinheit oder Getriebe mit einer solchen Kupplungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102013219326A1
Application number: DE201310219326
Authority: DE
Inventors: Kim Führer; Thomas Riedisser
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2013-09-25
Filing date: 2013-09-25
Publication date: 2015-03-26

Abstract

Kupplungsvorrichtung (1) mit einer Ölführungsanordnung zum Führen von Öl zu Bauelementen der Kupplungsvorrichtung (1), wobei die Kupplungsvorrichtung (1) eine Lamellenkupplung (2) sowie eine erste Welle (W1) und eine zweite Welle (W2) aufweist, und wobei zumindest die erste oder die zweite Welle (W1, W2) mittels zumindest eines Wälzlagers (4.1, 4.2, 4.3) drehbar gelagert ist, wobei ein erster Ölstrom (6.1) Öl zu dem zumindest einen Wälzlager (4.1, 4.2, 4.3) führt, und ein zweiter, vom ersten Ölstrom verschiedener Ölstrom (6.2) Öl zur Lamellenkupplung (2) führt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kupplungsvorrichtung mit einer Ölführungsanordnung zum Führen von Öl zu Bauelementen der Kupplungsvorrichtung, wobei die Kupplungsvorrichtung eine Lamellenkupplung sowie eine erste und eine zweite Welle aufweist, und wobei zumindest die erste oder die zweite Welle mittels zumindest eines Wälzlagers drehbar gelagert ist. Weiters betrifft die Erfindung eine Hybridantriebseinheit oder ein Getriebe mit einer solchen Kupplungsanordnung, welche für die Verwendung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs vorgesehen ist.
Aus der Offenlegung DE 10 2006 040 117 A1 ist eine Hybridantriebseinheit für ein Kraftfahrzeug mit einer schaltbaren Kupplung und einem Torsionsschwingungsdämpfer bekannt, wobei ein Kühlöl zur Kühlung der Kupplung dient. Die Hybridantriebseinheit weist eine elektrische Maschine auf, deren Rotor mittels Wälzlager in der Hybridantriebseinheit gelagert ist. Ein Teil der Wälzlager ist dabei nicht durch das Kühlöl geschmiert, sondern gekapselt. Die zum sicheren Betrieb der Wälzlager erforderliche Schmierung muss somit durch eine Dauerschmierung sichergestellt werden, wobei die derart geschmierten Wälzlager durch Dichtungen vor Auswaschen des Schmierstoffs geschützt werden müssen.
Eine Weiterbildung des Standes der Technik wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 erreicht, wobei sich vorteilhafte Weiterbildungen aus den Unteransprüchen, der Beschreibung sowie aus den Figuren ergeben.
Durch die erfindungsgemäße Kupplungsvorrichtung ist eine drehmomentführende Verbindung zwischen zwei Wellen herstellbar, bzw. trennbar, wobei die Kupplungsvorrichtung eine Lamellenkupplung aufweist. Die Kupplungsvorrichtung weist neben der Lamellenkupplung auch Bauelemente auf, die nicht unmittelbar mit dem Herstellen oder Trennen der drehmomentführenden Verbindung beteiligt sind. Daher weist die Kupplungsvorrichtung auch die zu verbindenden Wellen auf, deren Lagerung und Dichtung, sowie ein gegebenenfalls erforderliches Gehäuse, oder auch einen Torsionsschwingungsdämpfer. In anderen Worten ist die Kupplungsvorrichtung eine in sich abgeschlossene Einheit, die mittels Schnittstellen an die zu verbindenden, bzw. zu trennenden Wellen anschließbar ist. Die Kupplungsvorrichtung kann auch in einer übergeordneten Einheit integriert sein, sodass beispielsweise das Gehäuse durch die übergeordnete Einheit gebildet ist. Die Steuerung der Kupplungsvorrichtung kann durch eine eigene Steuereinheit, oder über eine geeignete Schnittstelle durch eine externe Steuereinheit erfolgen.
Eine Lamellenkupplung besteht aus einem Innenlamellenträger und einem Außenlamellenträger, wobei eine Vielzahl von Innenlamellen mit dem Innenlamellenträger verbunden sind, und eine Vielzahl von Außenlamellen mit dem Außenlamellenträger verbunden sind. Die Innenlamellen und Außenlamellen sind alternierend angeordnet und überlappen einander. Wird normal zur Lamellenfläche der Lamellen eine Kraft auf die Lamellen aufgebracht, so wird ein Drehmoment von einem Lamellenträger zum anderen Lamellenträger durch Reibung zwischen Innenlamellen und Außenlamellen übertragen. Das Aufbringen der Kraft erfolgt üblicherweise durch einen hydraulisch betätigten Kolben, wobei der auf den Kolben wirkende Öldruck durch eine Steuerung beeinflussbar ist. Das übertragene Drehmoment hängt dabei von der aufgebrachten Kraft ab. Ist die Kraft groß genug um durch Kraftschluss eine Differenzdrehzahl zwischen Innenlamellen und Außenlamellen zu unterbinden, so wird das gesamte Drehmoment übertragen. Reicht die Kraft dazu nicht aus, so wird nur ein Teil des Drehmoments übertragen, wobei es zu einer Differenzdrehzahl zwischen Innenlamellen und Außenlamellen kommt. Dieser Zustand wird auch als Schlupfzustand bezeichnet. Dabei kommt es durch Reibung zu einer Wärmeentwicklung an den Lamellen, welche durch eine geeignete Kühlung abzuführen ist, beispielsweise in Form einer Ölkühlung.
Sowohl Wälzlager als auch die Lamellenkupplung benötigen Öl, um einen sicheren Betrieb zu gewährleisten. Während das zumindest eine Wälzlager im Betrieb stets eine Versorgung mit Öl zur Aufrechterhaltung der Schmierung benötigt, ist eine Ölzufuhr zur Lamellenkupplung vor Allem im Schlupfzustand erforderlich, um die im Schlupfzustand an den Lamellen anfallende Wärme abzuführen. Ist die Lamellenkupplung geschlossen oder offen, so ist eine Ölzufuhr im gleichen Maße wie sie im Schlupfzustand erforderlich ist nachteilig, da derart die Schleppverluste der Lamellenkupplung erheblich erhöht werden.
Die Ölführungsanordnung ist Bestandteil eines offenen Ölführungssystems. In einem derartigen offenen Ölführungssystem wird Öl durch eine Ölpumpe zu einer hohlen Welle der Kupplungsvorrichtung zugeführt. Durch die Fliehkraft der sich drehenden Welle sowie durch den Ölversorgungsdruck der Ölpumpe wird Öl von der Welle ausgehend zu den verschiedenen Bauelementen hin zugeführt. Das Öl läuft von den zu schmierenden oder kühlenden Bauelementen ab und sammelt sich in einem Ölsumpf, von wo es durch die Ölpumpe angesaugt und wieder der Welle zugeführt wird.
Durch die Aufteilung der Ölführung in einen ersten Ölstrom, welcher Öl zu dem zumindest einem Wälzlager führt, und in einen zweiten Ölstrom, welcher Öl zur Lamellenkupplung führt, wird eine bedarfsgerechte Aufteilung der Ölzufuhr erreicht. Während das Öl für das zumindest eine Wälzlager in erster Linie zur Schmierung dient, wird das Öl in der Lamellenkupplung zusätzlich zur deren Schmierung vor allem zur Kühlung der Lamellen benötigt. Befindet sich die Lamellenkupplung im Schlupfzustand, so kann derart der Öl-Volumenstrom im zweiten Ölstrom gezielt erhöht werden, während im geschlossenen oder offenen Zustand der Lamellenkupplung der Öl-Volumenstrom im zweiten Ölstrom reduzierbar ist, ohne dass es dabei zu einer Mangelschmierung des zumindest einen Wälzlagers kommt.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung führt der erste Ölstrom Öl zu zumindest einem weiteren Bauelement der Kupplungsvorrichtung, welches einen Bedarf zur Schmierung aufweist. Dadurch, dass der erste Ölstrom Öl zur Schmierung führt, vereinfacht eine weitere Nutzung des ersten Ölstroms zur Schmierung weiterer Bauelemente der Kupplungsvorrichtung die gesamte Ölführungsanordnung. Auf einen dritten Ölstrom kann somit verzichtet werden.
Vorzugsweise ist die Ölführung des ersten Ölstroms so angeordnet, dass Wälzlager und das zumindest eine weitere Bauelement der Kupplungsvorrichtung hintereinander, also in Reihe, von Öl durchströmt werden. Dabei führt der erste Ölstrom Öl zuerst zu dem zumindest einen Wälzlager und erst dann zum zumindest einen weiteren Bauelement. Durch diese Anordnung wird erreicht, dass die Wälzlager stets mit ausreichend Schmierstoff in Form von Öl versorgt werden.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist in der Ölführung des ersten Ölstroms zwischen dem zumindest einen Wälzlager und dem zumindest einen weiteren Bauelement der Kupplungsvorrichtung ein Ölstauraum ausgebildet.
Ein Ölstauraum dient zum Ausgleich des rotatorischen Drucks der Ölkammer, mit deren Hilfe die Kraft über den Kolben auf die Lamellen der Lamellenkupplung aufgebracht wird. Durch die hydraulische Betätigung der Lamellenkupplung hängt die Kraft auf die Lamellen vom Druck in der Ölkammer ab, die auf den Kolben wirkt. Befindet sich diese Ölkammer in Rotation, so hängt der darin herrschende Öldruck nicht nur von dem von der Steuerung vorgegebenen Wert ab, sondern auch von der Drehzahl der Ölkammer. Erhöht sich die Drehzahl der Ölkammer, so steigt der Öldruck in der Ölkammer durch die auf das Öl wirkenden Fliehkräfte. Dieser rotatorische Druck kann durch das Vorsehen eines Ölstauraums kompensiert werden. Ein Ölstauraum wird mit Öl befüllt, beispielsweise durch Öl zur Schmierung, und rotiert mit der gleichen Drehzahl wie die Ölkammer. Durch geeignete Auslegung des wirksamen Durchmessers des Ölstauraums wird der Einfluss der Fliehkräfte auf den Öldruck in der Ölkammer kompensiert, indem die Druckänderung des Öls im Ölstauraum durch die Drehzahländerung der Druckänderung des Öls in der Ölkammer entgegenwirkt. Dadurch wird die Drehzahlabhängigkeit der auf die Lamellen der Lamellenkupplung wirkende Kraft deutlich reduziert, was die Steuerbarkeit der Lamellenkupplung verbessert.
Vorzugsweise wird zumindest ein Abschnitt des Ölstauraums durch einen Abschnitt der Umfangsfläche der zweiten Welle und durch eine Stauscheibe ausgebildet. Da die Ölführung des ersten Ölstroms von dem zumindest einen Wälzlager zum Ölstauraum führt, ist eine Nutzung der Wellen-Umfangsfläche als Teilbegrenzung des Ölstauraums vorteilhaft, da der Übergang von Wälzlager und Ölstauraum auf engstem Raum realisiert werden kann. Beispielsweise ist das Wälzlager ein Axiallager der zweiten Welle, durch das das Öl des ersten Ölstroms unmittelbar hindurchtritt und so zur Wellenumfangsfläche gelangt. Alternativ dazu kann das Wälzlager auch ein Radiallager sein, wobei das Öl des ersten Ölstroms durch eine Öffnung benachbart zur Lageraufnahme des Radiallagers zur Wellenumfangsfläche gelangt. Die Wellen-Umfangsfläche bildet somit eine radial innere Begrenzung des Ölstauraum-Abschnitts, während die Stauscheibe diese Wellen-Umfangsfläche zumindest teilweise umschließt, und so eine radial äußere Begrenzung des Ölstauraum-Abschnitts bildet.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführung führt der zweite Ölstrom ausgehend von Öffnungen in der Umfangsfläche der zweiten Welle zu Freistellungen in der Stauscheibe und durch diese hindurch zur Lamellenkupplung. Dadurch wird erreicht, dass der zweite Ölstrom auf kürzestem Wege direkt zur Lamellenkupplung führt, ohne eine aufwändige Ölführung parallel zum ersten Ölstrom bereitzustellen.
Die Freistellungen sind durch Öffnungen in der Stauscheibe gebildet, welche entlang des Umfangs der Stauscheibe angeordnet sind. Vorzugsweise weist jede der Freistellungen einer zur Welle gerichtete Schulter auf, welche zu je einer der Öffnungen der zweiten Welle weist. Die Ölführung des zweiten Ölstroms gelangt von einer Axialbohrung in der zweiten Welle zu den radialen Öffnungen in der zweiten Welle durch die Freistellungen in der Stauscheibe hindurch zur Lamellenkupplung. Durch die nach innen gerichtete Schulter jeder Freistellung bleibt das Öl im Ölstauraum bei Rotation der mit der Welle drehfest verbundenen Stauscheibe an der Innenseite der Stauscheibe, ohne dass es zu einer Durchmischung von Öl des ersten Ölstroms im Ölstauraum und Öl des zweiten Ölstroms kommt. Bei Stillstand der zweiten Welle ist eine Durchmischung der beiden Ölströme kein Nachteil, da sie zum gleichen Ölkreislauf gehören, und da bei Stillstand der Welle mangels Fliehkraft kein Öl zur Lamellenkupplung geschleudert wird. Auf eine aufwändige Abdichtung zwischen der Schulter der Freistellung und der entsprechenden Öffnung kann somit verzichtet werden.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Stauscheibe mit der zweiten Welle durch einen an der zweiten Welle angeordneten Flansch verbunden, wobei der Flansch zur Befestigung der Stauscheibe Befestigungsabschnitte aufweist, deren Winkellage zur zweiten Welle vorgegeben ist. Um zu gewährleisten, dass die Schulter jeder Freistellung zu einer Öffnung in der zweiten Welle weist, muss die Winkellage zwischen zweiter Welle und Stauscheibe zueinander ausgerichtet sein. Durch eine definierte Winkellage der zur Befestigung der Stauscheibe dienenden Befestigungsabschnitte relativ zur zweiten Welle kann eine Fehlausrichtung in der Montage effizient verhindert werden. Vorzugsweise wird die Winkellage der Befestigungsabschnitte am Flansch durch einen Bajonette-Verschluss zwischen der Welle und dem Flansch gebildet. Weist die Stauscheibe entlang ihrem Umfang eine gleichmäßige Verteilung der Freistellungen auf, so ergibt sich eine Vielzahl von korrekten Winkellagen der Stauscheibe relativ zur zweiten Welle, abhängig von der Zahl der Freistellungen entlang des Umfangs. Ein Bajonette-Verschluss erleichtert die Montage des Flansches an der zweiten Welle, indem sie entsprechend der Vielzahl an korrekten Winkellagen ausführbar ist, und somit ein aufwändiges Ausrichten des Flansches vermieden wird. Um ein Lösen des Bajonette-Verschluss im Betrieb zu verhindern wird der Verschluss durch eine Tellerfeder vorgespannt. Dazu kann auch jene Tellerfeder dienen, die zur Vorspannung der Lamellenkupplung verwendet wird, wodurch der Einsatz einer zusätzlichen Tellerfeder entfällt.
Vorzugsweise weist die Stauscheibe eine Überlaufschulter auf. Die Überlaufschulter ist dabei radial nach innen gerichtet. Bei Rotation der zweiten Welle, und der damit drehfest verbundenen Stauscheibe, wird das Öl des ersten Ölstroms zunächst zu dem radial weiter außenliegenden Ölstauraum geführt. Ist der Ölstauraum gefüllt, so läuft das Öl des ersten Ölstroms über die Überlaufschulter über und wird durch die Fliehkraft zum zumindest einen weiteren Bauelement geführt.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist das zumindest weitere Bauelement der Kupplungsvorrichtung als ein Torsionsschwingungsdämpfer ausgebildet.
Ein Torsionsschwingungsdämpfer ist im Drehmomentfluss zwischen zwei Wellen angeordnet und verbindet diese. Diese Verbindung ist dabei nicht starr, sondern weist eine im Vergleich zu einer starren Verbindung verringerte Steifigkeit, sowie ein Dämpfungsglied auf. Innerhalb der Verbindung ist gegebenenfalls eine zusätzliche Masse angeordnet. Durch geeignete Auslegung von Steifigkeit, Dämpfungsglied und gegebenenfalls der Masse kann die Übertragung einer Drehmomentschwingung von einer Welle zu anderen Welle verringert werden. Das Dämpfungsglied ist dabei häufig durch zwei aneinander reibende Elemente realisiert. Um die Reibungscharakteristik während des Betriebs konstant zu halten ist eine Schmierung der Reibfläche erforderlich.
In einer alternativen Ausführungsform kann das weitere Bauelement auch als eine Wellendichtung ausgebildet sein, durch die eine der Wellen zu einem äußeren Gehäuse hin abgedichtet ist, beispielsweise eine Radialwellendichtung. Die Dichtlippe der Wellendichtung muss dabei von Öl geschmiert werden, um durch die Reibung zwischen Dichtlippe und Welle nicht zu überhitzen.
Durch die Erfindung erfolgt eine Priorisierung der Ölzufuhr des Öls im ersten Ölstrom. Zuerst wird das zumindest eine Wälzlager zur Schmierung mit Öl versorgt, wodurch die Lebensdauer des Wälzlagers gewährleistet wird. Anschließend erfolgt eine Befüllung des Ölstauraums, um die Steuerbarkeit der Lamellenkupplung zu verbessern. Ist dieser befüllt, läuft Öl über die Überlaufschulter über und gelangt so zu dem zumindest einen weiteren Bauelement, beispielsweise dem Torsionsschwingungsdämpfer. Ein kurzfristiger Mangel an Schmierung des Torsionsschwingungsdämpfers oder der Wellendichtung führt zu keiner Schädigung. Durch diese Ausgestaltung der Ölführungsanordnung wird erreicht, dass die Reihenfolge der Ölzufuhr zu den einzelnen Bauelementen anhand deren Priorität zur Schmierung, Steuerbarkeit und Kühlung angepasst ist.
Die Erfindung umfasst auch eine Hybridantriebseinheit für ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Ölführungsanordnung zum Führen von Ölstrom zu einer Kupplungsvorrichtung der Hybridantriebseinheit. Derartige Hybridantriebseinheiten werden beispielsweise anstelle von Drehmomentwandlern zwischen einer Verbrennungskraftmaschine und einem Getriebe angeordnet, und weisen eine elektrische Maschine auf die als Motor und Generator betreibbar ist. Die elektrische Maschine ist dazu eingerichtet, auch bei Stillstand der Verbrennungskraftmaschine ein Drehmoment auf die Eingangswelle des Getriebes abzugeben oder von dieser aufzunehmen, wodurch das Kraftfahrzeug entweder angetrieben oder gebremst wird, oder auch die Verbrennungskraftmaschine gestartet wird.
Das Getriebe kann dabei sowohl als Stufenschaltgetriebe als auch als Getriebe mit stufenlos veränderlicher Übersetzung ausgeführt sein. Bevorzugt handelt es sich um ein Automatikgetriebe oder um ein automatisiertes Getriebe, bei dem eine Übersetzungsänderung durch automatisiert betätigte Stellglieder erfolgt.
Durch die Lamellenkupplung der Kupplungsvorrichtung ist durch Schließen der Lamellenkupplung eine drehmomentführende Verbindung zwischen einer Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine und einer Eingangswelle des Getriebes herstellbar. Der Torsionsschwingungsdämpfer der Kupplungsvorrichtung reduziert die Ungleichförmigkeit des an der Kurbelwelle anliegenden Drehmoments. Die erste Welle der Kupplungsvorrichtung ist dazu mit der Kurbelwelle verbunden, die zweite Welle der Kupplungsvorrichtung ist mit der Eingangswelle des Getriebes verbunden.
Dadurch, dass es beim motorischen Betrieb der elektrischen Maschine zu einer Drehmomentbelastung der zweiten Welle kommt, ist eine Aufrechterhaltung der Schmierung des zumindest einen Wälzlagers erforderlich, an dem sich die zweite Welle abstützt, insbesondere da der Rotor der elektrischen Maschine schon bei geringen Drehzahlen imstande ist ein hohes Drehmoment abzugeben. Zudem kann der Fall eintreten, dass sich die Lamellenkupplung im Schlupfzustand befindet, während die elektrische Maschine bei geringen Drehzahlen ein hohes Drehmoment abgibt. Die zuvor beschriebene Ölführungsanordnung ist besonders dazu geeignet, um die in diesem Fall erforderliche Kühlleistung der Lamellenkupplung und die notwendige Wälzlager-Schmierung sicherzustellen.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die erfindungsgemäße Ölführungsanordnung Bestandteil eines Getriebes für ein Kraftfahrzeug.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Figuren detailliert beschrieben.
1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer Kupplungsvorrichtung.
2 zeigt den Verlauf eines ersten und zweiten Ölstroms in der Kupplungsvorrichtung.
3 zeigt eine erste Ansicht eines Bajonette-Verschlusses zwischen einer Welle und einem Flansch.
4 zeigt eine zweite Ansicht des Bajonette-Verschlusses zwischen einer Welle und einem Flansch.
5 zeigt eine dritte Ansicht des Bajonette-Verschlusses zwischen einer Welle und einem Flansch.
6 zeigt einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einer Hybridantriebseinheit.
1 zeigt eine schematische Darstellung einer Kupplungsvorrichtung 1. Eine erste Welle W1 ist über ein drittes Wälzlager 4.3 in einem Gehäuse 5 drehbar gelagert. Mit der Welle W1 ist der Innenlamellenträger einer Lamellenkupplung 2 verbunden. In der Verbindung zwischen erster Welle W1 und dem Innenlamellenträger der Lamellenkupplung 2 ist ein Torsionsschwingungsdämpfer 10 angeordnet. Der Torsionsschwingungsdämpfer 10 ist der Übersichtlichkeit halber nur angedeutet. Eine zweite Welle W2 ist über ein erstes Wälzlager 4.1 und ein zweites Wälzlager 4.2 drehbar an der ersten Welle W1 gelagert. Die zweite Welle W2 ist drehfest mit dem Außenlamellenträger der Lamellenkupplung 2 verbunden. An der zweiten Welle W2 ist ein Flansch W2.F angeordnet oder ausgebildet, welcher Befestigungsabschnitte W2.B aufweist. Eine Stauscheibe 8 ist an den Befestigungsabschnitten W2.B fest mit dem Flansch W2.F verbunden, wodurch eine drehfeste Verbindung zwischen Stauscheibe 8 und der zweiten Welle W2 gebildet ist.
Eine Zusatzwelle W2.X ist mit der zweiten Welle W2 drehfest verbunden, beispielsweise über eine Steckverzahnung oder eine Presspassung. Die Zusatzwelle W2.X weist Ölkanäle auf. Einer dieser Ölkanäle in der Zusatzwelle W2.X führt zu einem Eintritt 6.1E eines ersten Ölstroms 6.1. Ein weiterer Ölkanal in der Zusatzwelle W2.X führt zu einem Eintritt 6.2E eines zweiten Ölstroms 6.2. Vom Eintritt 6.1E führt der erste Ölstrom durch einen ersten Ölkanal W2.K1 in der zweiten Welle W2 zu einem axialen Ende der zweiten Welle W2. Vom Eintritt 6.2E führt der erste Ölstrom 6.2 durch einen zweiten Ölkanal W2.K2 in der zweiten Welle W2 zu einem oder mehreren Öffnungen W2.O in der Umfangsfläche W2.U der zweiten Welle W2, wobei in der dargestellten Schnittansicht nur eine Öffnung W2.O zu sehen ist. Die Öffnungen W2.O sind entlang des Umfangs der zweiten Welle W2 verteilt, und können an einer oder mehreren axialen Positionen der zweiten Welle W2 angeordnet sein. Auch kann nur eine einzelne Öffnung W2.O vorgesehen sein.
Die Stauscheibe 8 weist eine oder mehrere nach innen gerichtete Schultern 8.S auf, die je zu einer Öffnung W2.O der zweiten Welle W2 gerichtet sind. Die nach innen gerichtete Schulter 8.S bildet eine lokale Freistellung 8.F der Stauscheibe 8 entlang deren Umfang. Die Freistellung 8.F ist so ausgeführt, dass Öl des zweiten Ölstroms 6.2 durch eine der Öffnungen W2.O durch die Freistellung 8.F hindurch die Stauscheibe radial nach außen passiert. Die Schulter 8.S ist beispielsweise im Tiefziehverfahren hergestellt. Die Schulter 8.S kann in die ihr zugeordnete Öffnung W2.O hineinragen, oder auch an der Umfangsfläche W2.U der zweiten Welle W2 anliegen. Die Schulter 8.S kann auch so ausgebildet sein, dass zwischen einer Unterkante der Schulter 8.S und der Umfangsfläche W2.U der zweiten Welle W2 ein Spalt besteht. Die Stauscheibe 8 überdeckt das zweite Wälzlager 4.2 radial, und weist an einem Ende eine Überlaufschulter 8.X auf. Die Überlaufschulter 8.X weist eine geringere Höhe als die Schulter 8.S auf. Die Stauscheibe 8 ist mit den Befestigungsabschnitten W2.B verbunden, die am Flansch W2.F der zweiten Welle W2 angeordnet sind. Die Verbindung zwischen Stauscheibe 8 und Flansch W2.F ist in der gegenständlichen Ausführungsform als Nietverbindung ausgeführt.
Die Lamellenkupplung 2 wird durch einen Kolben 2.K betätigt, der durch den Druck in einer Ölkammer 2.OK betätigt wird. Im drucklosen Zustand wird der Kolben 2.K durch eine Tellerfeder 9 über das Zwischenelement 9.Z in eine Offenstellung gedrückt. Wird der Kolben 2.K durch Öl in der Ölkammer 2.OK mit Druck beaufschlagt, wird die Kraft der Tellerfeder 9 überwunden und der Kolben 2.K wird in axialer Richtung auf die Lamellen der Lamellenkupplung 2 gedrückt. Je größer die Kraft ist, mit der der Kolben 2.K auf die Lamellen der Lamellenkupplung 2 drückt, desto mehr Drehmoment ist zwischen Außenlamellenträger und Innenlamellenträger übertragbar, bis hin zu einer vollständigen Übertragung des Drehmoments. Um dem rotatorischen Druck in der Ölkammer 2.OK entgegenzuwirken ist ein Ölstauraum 7 ausgebildet. Über Aussparungen im Flansch W2.F gelangt Öl von der Innenseite der Stauscheibe 8 in den Ölstauraum 7. Der Ölstauraum 7 ist begrenzt durch einen Teil der Umfangsfläche W2.U der zweiten Welle, den Kolben 2.K, dem Flansch W2.F, einem Verschluss 7.X sowie dem Zwischenelement 9.Z. Das Zwischenelement 9.Z kann auch durch die Stauscheibe 8 gebildet sein. Ist der Ölstauraum 7 mit Öl gefüllt, so dreht sich das im Ölstauraum 7 befindliche Öl mit der gleichen Drehzahl wie das Öl in der Ölkammer 2.OK. Der durch die Drehzahl entstehende rotatorische Druck des Öls im Ölstauraum 7 wirkt über das Zwischenelement 9.Z auf den Kolben 2.K, und wirkt somit dem rotatorischen Druck des Öls in der Ölkammer 2.OK entgegen. Der Ölstauraum 7 wirkt somit als Druckausgleichsraum für die die Ölkammer 2.OK.
Es ist lediglich ein Abschnitt der ersten Welle W1 und der zweiten Welle W2 und deren Lagerung dargestellt. Sowohl die erste Welle W1 als auch die zweite Welle W2 weisen Schnittstellen auf, an denen sie in geeigneter Weise mit äußeren, in 1 nicht dargestellten Wellen anschließbar sind.
2 zeigt den Verlauf des ersten Ölstroms 6.1 und des zweiten Ölstroms 6.2 in der Kupplungsvorrichtung 1. Von einer nicht dargestellten Öldruckversorgung in Form einer Ölpumpe gelangt Öl über Ölkanäle in der Zusatzwelle W2.X zum Eintritt 6.1E des ersten Ölstroms 6.1 und zum Eintritt 6.2E des zweiten Ölstroms 6.2.
Ausgehend vom Eintritt 6.1E gelangt das Öl des ersten Ölstroms 6.1 in den ersten Ölkanal W2.K1 der zweiten Welle W2. Der erste Ölkanal W2.K1 führt das Öl bis zu einem axialen Ende der zweiten Welle W2, an der das Öl austritt. Bei ausreichender Drehzahl der zweiten Welle W2 und/oder bei ausreichend Versorgungsdruck durch die Ölpumpe gelangt das Öl durch einen Spalt zwischen erster Welle W1 und zweiter Welle W2 zum ersten Wälzlager 4.1. Das Wälzlager 4.1 weist keine Dichtungen auf, wodurch das Öl des ersten Ölstroms 6.1 durch das erste Wälzlager 4.1 hindurch strömt, und es dabei schmiert. In gleicher Weise gelangt das Öl des ersten Ölstroms 6.1 durch das zweite Wälzlager 4.2 und durch dieses hindurch. Derart wird erstes und zweites Wälzlager 4.1, 4.2 durch Öl des ersten Ölstroms 6.1 geschmiert.
Ausgehend vom zweiten Wälzlager 4.2 gelangt das Öl des ersten Ölstroms 6.1 zur Innenseite der Stauscheibe 8. Bei Drehzahl der zweiten Welle W2 fließt das Öl nicht ab, sondern bleibt durch die Fliehkräfte an der Innenseite der Stauscheibe 8. Entlang der Innenseite der Stauscheibe 8 gelangt das Öl zwischen den entlang des Umfangs der Stauscheibe 8 verteilten Freistellungen 8.F zum Ölstauraum 7, welcher in radialer Richtung außerhalb der Innenseite der Stauscheibe 8 angeordnet ist. Durch die Fliehkräfte wird der Ölstauraum 7 durch Öl des ersten Ölstroms 6.1 gefüllt. Ist der Ölstauraum 7 vollständig mit Öl gefüllt, so läuft Öl des ersten Ölstroms 6.1 nach Erreichen einer Ölspiegel-Unterkante 7.U über die Überlaufschulter 8.X über und gelangt derart zum Torsionsschwingungsdämpfer 10, wodurch dieser geschmiert wird.
Ausgehend vom Eintritt 6.2E gelangt das Öl des zweiten Ölstroms 6.2 in den zweiten Ölkanal W2.K2 der zweiten Welle W2, und gelangt derart zu den Öffnungen W2.O in der Umfangsfläche W2.U der zweiten Welle W2. Durch die Drehzahl der zweiten Welle W2 wird das Öl des zweiten Ölstroms ausgehend von den Öffnungen W2.O durch die Freistellungen 8.F der Stauscheibe 8 hindurch zum Innenlamellenträger der Lamellenkupplung 2 geschleudert. Im Innenlamellenträger sind, in dieser Schnittansicht nicht dargestellte, Öffnungen angeordnet, durch welche Öl des zweiten Ölstroms 6.2 direkt zu den Lamellen gelangt. Dadurch werden die Lamellen geschmiert, sowie Wärme von den Lamellen durch das Öl des zweiten Ölstroms 6.2 abgeführt.
Vom Torsionsschwingungsdämpfer 10 ausgehend gelangt Öl des ersten Ölstroms 6.1 an das Gehäuse 5, wo es zu einem nicht dargestellten Ölsumpf geleitet wird. Ausgehend von diesem Ölsumpf saugt die Ölpumpe das Öl an und führt es dem ersten Ölstrom 6.1 wieder zu. Von der Lamellenkupplung 2 ausgehend gelangt auch das Öl des zweiten Ölstroms 6.2 an das Gehäuse 5, und von dort zum Ölsumpf. Erster und zweiter Ölstrom 6.1, 6.2 sammeln sich also in einem gemeinsamen Ölsumpf, und werden von einer gemeinsamen Ölpumpe wieder dem ersten und zweiten Ölstrom 6.1, 6.2 zugeführt.
Eine nicht dargestellte Steuerung ist imstande, den Volumenstrom des ersten Ölstroms 6.1 und des zweiten Ölstroms 6.2 getrennt voneinander anzupassen. Beispielsweise wird bei vollständig geschlossener Lamellenkupplung 2 der Volumenstrom des ersten Ölstroms 6.1 aufrechterhalten, während der Volumenstrom des zweiten Ölstroms 6.2 abgeschaltet oder auf ein Minimum reduziert wird. Dadurch werden unnötige Schleppverluste durch Öl in der geschlossenen Lamellenkupplung 2 vermieden, oder zumindest reduziert. Die Schmierung des ersten und zweiten Wälzlagers 4.1, 4.2, die Befüllung des Ölstauraums 7 sowie die Schmierung des Torsionsschwingungsdämpfers 10 bleibt durch den ersten Ölstrom 6.1 aufrecht.
3 zeigt eine erste Ansicht eines Bajonette-Verschlusses B zwischen der zweiten Welle W2 und dem Flansch W2.F. Entlang des Umfangs der zweiten Welle W2 sind mehrere erste Bajonette-Fortsätze BF1 angeordnet, die ausgehend von der Umfangsfläche W2.U der zweiten Welle W2 in radialer Richtung nach außen ragen. Der Flansch W2.F ist hohlscheibenförmig ausgebildet, und weist entlang dessen inneren Umfangsfläche mehrere zweite Bajonette-Fortsätze BF2 auf, die ausgehend vom Innenumfang des Flansches W2.F radial nach innen ragen. Erste und zweite Bajonette-Fortsätze BF1, BF2 sind dabei so ausgebildet, dass der Flansch W2.F entlang der Achse der Welle W2 auf diese aufgeschoben werden kann, sodass die zweiten Bajonette-Fortsätze BF2 zwischen Lücken passen, die durch die Zwischenräume zwischen den ersten Bajonette-Fortsätzen BF1 gebildet werden. Zumindest eine der ersten Bajonette-Fortsätze BF1 weist eine andere Kontur als die anderen ersten Bajonette-Fortsätze BF1 auf. Dieser eine erste Bajonette-Fortsatz BF1 wird im weiteren Verlauf als Positionier-Fortsatz BF1.X bezeichnet. Zumindest eine der zweiten Bajonette-Fortsätze BF2 weist Positionier-Nasen BF2.N auf, die sich ausgehend von einer Fläche des Flansches W2.F in axialer Richtung erstrecken.
4 zeigt eine zweite Ansicht des Bajonette-Verschlusses B zwischen der zweiten Welle W2 und dem Flansch W2.F. Ist der Flansch W2.F so auf die zweite Welle W2 aufgeschoben, dass die zweiten Bajonette-Fortsätze BF2 des Flansches W2.F zwischen die Lücken zwischen den ersten Bajonette-Fortsätzen BF1 passen, so ist der Flansch W2.F um die Achse der zweiten Welle W2 drehbar. Durch die Verdrehung des Flansches W2.F greifen die zweiten Bajonette-Fortsätze BF2 in Nuten BF1.H ein, welche in den ersten Bajonette-Fortsätzen BF1 gebildet sind. Die Nuten BF1.H bilden einen Hinterschnitt für den Flansch W2.F, sodass dieser ohne Verdrehung nicht mehr von der zweiten Welle W2 heruntergeschoben werden kann.
5 zeigt eine dritte Ansicht des Bajonette-Verschlusses B zwischen der zweiten Welle W2 und dem Flansch W2.F. Ist die Winkellage zwischen der zweiten Welle W2 und dem Flansch W2.F so ausgerichtet, dass die Positionier-Nasen BF2.N des zumindest einen zweiten Bajonette-Fortsatzes BF2 links und rechts vom Positionier-Fortsatz BF1.X angeordnet sind, so kann der Flansch W2.F in axialer Richtung der zweiten Welle W2 verschoben werden bis die Fläche, von der die Positionier-Nasen BF2.N hervorstehen, an einer Fläche der Nut BF1.H ansteht. Wird der Flansch W2.F in dieser Position gehalten, so ist die Winkellage zwischen der zweiten Welle W2 und dem Flansch W2.F entsprechend einer Soll-Winkellage ausgerichtet. Dementsprechend ist auch die Winkellage der Befestigungsabschnitte W2.B festgelegt, an denen die Stauscheibe 8 befestigt wird. Das Halten des Flansches W2.F in der Soll-Winkellage erfolgt mittels einer Tellerfeder. Dazu kann auch die Tellerfeder 9 verwendet werden, die als Rückstellfeder für den Kolben 2.K der Lamellenkupplung 2 dient.
6 zeigt einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einer Hybridantriebseinheit HY, welche die Kupplungsvorrichtung 1 aufweist. Eine Kurbelwelle einer Verbrennungskraftmaschine VK ist mit der ersten Welle W1 der Kupplungseinrichtung 1 verbunden. Eine Getriebe-Eingangswelle G1 eines Getriebes G ist mit der zweiten Welle W2 der Kupplungseinrichtung verbunden. Das Getriebe G kann dabei sowohl als Stufenschaltgetriebe als auch als Getriebe mit stufenlos veränderlicher Übersetzung ausgeführt sein. Das Getriebe weist auch eine Getriebe-Ausgangswelle G2 auf, durch die Drehmoment über ein Achsgetriebe AG und Radantriebswellen AG zu den Rädern R des Kraftfahrzeugs übertragen wird. Die Hybridantriebseinheit weist zudem eine elektrische Maschine auf, welche einen Stator EM-S und einen Rotor EM-R aufweist. Der Rotor EM-R ist mit der zweiten Welle W2 der Kupplungseinrichtung 1 drehfest verbunden. In einer alternativen Ausführungsform kann die Hybridantriebseinheit HY auch in das Getriebe G integriert sein.
Bezugszeichenliste

1: Kupplungsvorrichtung
2: Lamellenkupplung
2.K: Kolben
2.OK: Ölkammer
2.E: Eintritt Ölkammer
3: Torsionsschwingungsdämpfer
W1: Erste Welle
W2: Zweite Welle
W2.U: Umfangsfläche der zweiten Welle
W2.F: Flansch
W2.B: Befestigungsabschnitt
W2.K1: Erster Ölkanal
W2.K2: Zweiter Ölkanal
W2.O: Öffnung
4.1: Erstes Wälzlager
4.2: Zweites Wälzlager
4.3: Drittes Wälzlager
5: Gehäuse
6.1: Erster Ölstrom
6.1E: Eintritt erster Ölstrom
6.2: Zweiter Ölstrom
6.2E: Eintritt zweiter Ölstrom
7: Ölstauraum
7.X: Verschluss
7.U: Ölspiegel-Unterkante
8: Stauscheibe
8.F: Freistellung
8.S: Schulter
8.X: Überlaufschulter
9: Tellerfeder
9.Z: Zwischenelement
B: Bajonette-Verschluss
BF1: Erste Bajonette-Fortsätze
BF2: Zweite Bajonette-Fortsätze
BF1.H: Nut
BF1.X: Positionier-Fortsatz
BF1.N: Positionier-Nasen
HY: Hybridantriebseinheit
VK: Verbrennungskraftmaschine
KW: Kurbelwelle
EM: Elektrische Maschine
EM-S: Stator
EM-R: Rotor
G: Getriebe
G1: Getriebe-Eingangswelle
G2: Getriebe-Ausgangswelle
AG: Achsgetriebe
AW: Radantriebswelle
R: Rad

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

DE 102006040117 A1 [0002]

Claims

Kupplungsvorrichtung (1) mit einer Ölführungsanordnung zum Führen von Öl zu Bauelementen der Kupplungsvorrichtung (1), wobei die Kupplungsvorrichtung (1) eine Lamellenkupplung (2) sowie eine erste Welle (W1) und eine zweite Welle (W2) aufweist, und wobei zumindest die erste oder die zweite Welle (W1, W2) mittels zumindest eines Wälzlagers (4.1, 4.2, 4.3) drehbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Ölstrom (6.1) Öl zu dem zumindest einen Wälzlager (4.1, 4.2, 4.3) führt, und ein zweiter, vom ersten Ölstrom verschiedener Ölstrom (6.2) Öl zur Lamellenkupplung (2) führt.
Kupplungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Ölstrom (6.1) Öl zur Schmierung zu zumindest einem weiteren Bauelement der Kupplungsvorrichtung (1) führt.
Kupplungsvorrichtung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Ölstrom (6.1) Öl in Reihe zu dem zumindest einen Wälzlager (4.1, 4.2, 4.3) und dem zumindest einen weiteren Bauelement der Kupplungsvorrichtung (1) führt, wobei das zumindest eine Wälzlager (4.1, 4.2, 4.3) im ersten Ölstrom (6.1) vor dem zumindest einen weiteren Bauelement der Kupplungsvorrichtung (1) angeordnet ist.
Kupplungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Ölstrom (6.1) zwischen dem zumindest einen Wälzlager (4.1, 4.2, 4.3) und dem zumindest einem weiteren Bauelement der Kupplungsvorrichtung (1) ein Ölstauraum (7) angeordnet ist.
Kupplungsvorrichtung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Abschnitt des Ölstauraums (7) durch einen Abschnitt der Umfangsfläche (W2.U) der zweiten Welle (W2) und durch eine Stauscheibe (8) ausgebildet ist, wobei die Stauscheibe (8) mit der zweiten Welle (W2) drehfest verbunden ist.
Kupplungsvorrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Ölstrom (6.2) auf dem Weg zur Lamellenkupplung (2) durch zumindest eine Freistellung (8.F) führt, welche in der Stauscheibe (8) angeordnet ist.
Kupplungsvorrichtung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Ölstrom (6.2) von zumindest einer Öffnung (W2.O) in der Umfangsfläche (W2.U) der zweiten Welle (W2) zu der zumindest einen Freistellung (8.F) führt.
Kupplungsvorrichtung (1) nach zumindest einem der Ansprüche 6 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Freistellung (8.F) durch eine Öffnung in der Stauscheibe (8) gebildet ist, und wobei die zumindest eine Freistellung (8.F) eine zur zweiten Welle (W2) gerichtete Schulter (8.S) aufweist, welche zu der zumindest einen Öffnung (W2.O) der zweiten Welle (W2) weist.
Kupplungsvorrichtung (1) nach zumindest einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Stauscheibe (8) mit der zweiten Welle (W2) durch einen mit der zweiten Welle (W2) drehfest verbundenen Flansch (W2.F) verbunden ist, wobei der Flansch (W2.F) zur Befestigung der Stauscheibe (8) Befestigungsabschnitte (W2.B) aufweist, deren Winkellage zur zweiten Welle (W2) vorgegeben ist.
Kupplungsvorrichtung (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Winkellage der Befestigungsabschnitte (W2.B) des Flansches (W2.F) zur zweiten Welle (W2) durch einen Bajonette-Verschluss (B) gebildet ist, welcher an der zweiten Welle (W2) und am Flansch (W2.F) ausgebildet ist.
Kupplungsvorrichtung (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Bajonette-Verschluss (B) durch eine Tellerfeder (9) vorgespannt ist, wobei die Tellerfeder (9) zusätzlich zur Vorspannung der Lamellenkupplung (2) dient.
Kupplungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Stauscheibe (8) eine nach radial innen gerichtete Überlaufschulter (8.X) aufweist, über die Öl des ersten Ölstroms (6.1) zu dem zumindest einem weiteren Bauelement der Kupplungsvorrichtung (1) gelangt.
Kupplungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dass das zumindest eine weitere Bauelement der Kupplungsvorrichtung (1) ein Torsionsschwingungsdämpfer (10) ist.
Hybridantriebseinheit (HY) für ein Kraftfahrzeug zum Einbau zwischen einer Verbrennungskraftmaschine (VK) und einem Getriebe (G), welche eine elektrische Maschine (EM) mit einem Rotor (EM-R) und einem Stator (EM-S) aufweist und als Motor und Generator betreibbar ist, mit einer Kupplungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei durch die Kupplungsvorrichtung (1) eine drehmomentführende Verbindung zwischen einer Kurbelwelle (KW) der Verbrennungskraftmaschine (VK) und einer Eingangswelle (G1) des Getriebes (G) herstellbar ist, wobei die erste Welle (W1) der Kupplungsvorrichtung (1) mit der Kurbelwelle (KW) verbunden ist und die zweite Welle (W2) der Kupplungsvorrichtung (1) mit der Eingangswelle (G1) des Getriebes (G) verbunden ist.
Getriebe (G) für ein Kraftfahrzeug mit einer Kupplungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13.