DE102016221922B4

DE102016221922B4 - Kupplungseinrichtung

Info

Publication number: DE102016221922B4
Application number: DE102016221922.7A
Authority: DE
Inventors: Elmar Lorenz
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2015-11-19
Filing date: 2016-11-09
Publication date: 2024-02-29
Anticipated expiration: 2036-11-10
Also published as: DE102016221922A1

Abstract

Kupplungseinrichtung (100) mit:
- einer Eingangsseite (110, 115);
- einer Ausgangsseite (120, 125);
- wobei die Eingangsseite (110, 115) und die Ausgangsseite (120, 125) um eine gemeinsame Drehachse (105) drehbar sind;
- einer Kupplung (130, 135, 140) zwischen der Eingangsseite (110, 115) und der Ausgangsseite (120, 125);
- einer hydraulischen Betätigungseinrichtung (205) für die Kupplung (130, 135, 140);
- einer radial zur Betätigungseinrichtung (205) verlaufenden hydraulischen Zuleitung (225);
- wobei die Betätigungseinrichtung (205) einen Faltenbalg (210) umfasst, der dazu eingerichtet ist, sich unter erhöhtem Innendruck axial auszudehnen, um die Kupplung (130, 135, 140) zu betätigen;
- einen Fliehölausgleich (230), der zur Betätigungseinrichtung (205) in der Drehebene um die Drehachse (205) versetzt und dazu eingerichtet ist, einer fliehkraftbedingten Betätigung der Kupplung (135, 140, 145) entgegenzuwirken.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kupplungseinrichtung. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Kupplungseinrichtung für einen Hybridantrieb.
Eine Kupplungseinrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, umfasst eine Kupplung, die axial zusammengepresst werden kann, um einen Drehmomentschluss zwischen einer Eingangsseite und einer Ausgangsseite der Kupplungseinrichtung herzustellen. Eine Betätigungseinrichtung für die Kupplung kann hydraulisch gesteuert werden, wozu ein flüssiges Medium in einem Innenraum der Betätigungseinrichtung unter Druck gesetzt werden kann. Die Betätigungseinrichtung kann einen Faltenbalg umfassen, der sich axial ausdehnen kann, während er radial formstabil bleibt, sodass die Betätigungseinrichtung weitgehende hysteresefrei arbeiten kann.
DE 10 2009 059 944 A1 betrifft eine Kupplungseinrichtung für ein hybrid antreibbares Kraftfahrzeug.
Aus der DE 10 2004 027 088 A1 und der DE 10 2008 036 852 A1 sind Kupplungseinrichtungen mit Fliehölausgleich bekannt.
Allerdings kann flüssiges Medium unter dem Einfluss höherer Drehzahlen in den durch den Faltenbalg begrenzten Innenraum der Betätigungseinrichtung gepresst werden, sodass die Kupplungseinrichtung stärker betätigt werden kann als gewünscht. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Kupplungseinrichtung anzugeben. Die Erfindung löst diese Aufgabe mittels des Gegenstands des unabhängigen Anspruchs. Unteransprüche geben bevorzugte Ausführungsformen wieder.
Eine Kupplungseinrichtung umfasst eine Eingangsseite und eine Ausgangsseite, wobei die Eingangsseite und die Ausgangsseite um eine gemeinsame Drehachse drehbar sind; ferner eine Kupplung zwischen der Eingangsseite und der Ausgangsseite, eine hydraulische Betätigungseinrichtung für die Kupplung; eine radial zur Betätigungseinrichtung verlaufende hydraulische Zuleitung. Dabei umfasst die Betätigungseinrichtung einen Faltenbalg, der dazu eingerichtet ist, sich unter erhöhtem Innendruck axial auszudehnen, um die Kupplung zu betätigen. Ferner ist ein Fliehölausgleich vorgesehen, der zur Betätigungseinrichtung in der Drehebene um die Drehachse versetzt und dazu eingerichtet ist, einer fliehkraftbedingten Betätigung der Kupplung entgegenzuwirken.
Die Kupplungseinrichtung kann vorteilhaft ein hysteresearmes Verhalten der Betätigungseinrichtung mit einer Unempfindlichkeit gegenüber dem Einfluss von Fliehöl auf die durch die Betätigungseinrichtung auf die Kupplung bewirkte Anpresskraft kombinieren. Die Betätigungskraft der Betätigungseinrichtung auf die Kupplung wird üblicherweise mittels eines statischen Drucks gesteuert, unter den das flüssige Medium gesetzt wird. Die Steuereinrichtung liegt jedoch üblicherweise radial innerhalb der Betätigungseinrichtung, sodass eine dazwischen liegende Zuleitung flüssiges Medium, üblicherweise ein Öl, enthalten kann, das unter dem Einfluss von Fliehkraft radial nach außen und in Richtung des Innenraums der Betätigungseinrichtung gedrängt wird. Solches Fliehöl kann eine zusätzliche axiale Betätigungskraft auf die Kupplung bewirken.
Die Kupplungseinrichtung ist bevorzugterweise als nasse Kupplungseinrichtung mit einem flüssigen Medium im Bereich der Kupplung ausgeführt, wobei der Fliehölausgleich hydraulisch mittels des flüssigen Mediums arbeitet. Die Kupplungseinrichtung ist üblicherweise in einem Gehäuse aufgenommen. Das flüssige Medium wird in der nassen Kupplungseinrichtung bevorzugterweise gezielt an bestimmte Stellen gefördert, um zu schmieren, zu kühlen oder zu reinigen. Es ist auch eine rein passive Verteilung des Mediums innerhalb der Kupplungseinrichtung möglich. Das flüssige Medium spritzt üblicherweise durch das Gehäuse und wird unter dem Einfluss einer Drehung radial nach außen beschleunigt. Das nach außen strömende Medium kann aufgefangen und in einen hydraulischen Druckraum des Fliehölausgleichs geleitet werden, um eine fliehkraftbedingte Kraft zu generieren, die zur Kompensation der Betätigungseinrichtung verwendet werden kann.
Der hydraulische Druckraum ist bevorzugterweise durch einen axial beweglichen Kolben begrenzt, der bei Expansion des Druckraums in einer Richtung auf die Betätigungseinrichtung wirkt, dass deren Faltenbalg axial komprimiert wird. Der hydraulische Druckraum des Fliehölausgleichs und der hydraulische Druckraum der hydraulischen Betätigungseinrichtung wirken somit bevorzugterweise in entgegengesetzten axialen Richtungen auf ein Element, das zur axialen Betätigung der Kupplung vorgesehen ist.
Der Kolben wirkt bevorzugterweise mittels eines Übertragungselements mit S- oder Z-förmigem Querschnitt auf ein der Kupplung zugewandtes Endelement der Betätigungseinrichtung. Der Fliehölausgleich kann so in der Rotationsebene um die Drehachse nahe an der Betätigungseinrichtung angebracht sein. Die Kraftübertragung kann kurze Wege nehmen, sodass sich günstige kurze Hebel nutzen lassen. Eine Deformation des Übertragungselements kann entsprechend klein sein und das Übertragungselement muss nicht sehr stark dimensioniert werden. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind der Kolben und das Übertragungselement miteinander integriert ausgeführt. Ein einziges Element kann die Aufgaben des Kolbens und des Übertragungselements vorteilhaft gleichzeitig erfüllen.
Bevorzugterweise ist der Fliehölausgleich radial zur Betätigungseinrichtung versetzt und eine von der Betätigungseinrichtung radial abgewandte Seite ist mittels eines axial dehnbaren Faltenbalgs begrenzt. Es ist weiterhin bevorzugt, dass der Fliehölausgleich auf einer radialen Außenseite der Betätigungseinrichtung liegt. Der Fliehölausgleich kann auf der radialen Außenseite der Betätigungseinrichtung an diese anschließen, sodass sich ein kompakter Aufbau ergeben kann.
Der Fliehölausgleich kann als teilweise oder vollständig vormontierte Einheit aufgebaut werden, sodass die Montage der Kupplungseinrichtung vereinfacht sein kann. Bevorzugterweise sind der Fliehölausgleich und die Betätigungseinrichtung wenigstens teilweise vormontiert bzw. aneinander angebracht, sodass die Montage der Kupplungseinrichtung weiter vereinfacht sein kann.
Ein hydraulischer Druckraum des Fliehölausgleichs kann sich insbesondere ringförmig um die Drehachse erstrecken. Dadurch kann der Fliehölausgleich nur geringen Bauraum erfordern und eine Zuleitung von flüssigem Medium zu der Betätigungseinrichtung oder dem Fliehölausgleich kann vereinfacht sein.
Weiter bevorzugt umfasst der Fliehölausgleich eine erste Öffnung zum Eintritt von flüssigem Medium unter Fliehkraft und eine zweite Öffnung zum Austritt von Medium, wobei die zweite Öffnung einen kleineren Querschnitt als die erste Öffnung aufweist. Durch die zweite Öffnung kann der Fliehölausgleich entlüftet werden, sodass im hydraulischen Druckraum möglichst nur flüssiges und kein gasförmiges Medium befindet, das eine geringere Dichte und eine höhere Kompressibilität als das flüssige Medium aufweist und daher die Funktion des Fliehölausgleichs beeinträchtigen kann.
Eine hydraulisch wirksame Fläche des Kolbens und eine hydraulisch wirksame Fläche einer axial beweglichen Begrenzung der Betätigungseinrichtung können in Abhängigkeit ihrer radialen Positionen aufeinander abgestimmt sein. Die durch Fliehkraft bedingte zusätzliche axiale Betätigungskraft auf die Kupplung kann dadurch konstruktiv in einem hohen Maß, vorzugsweise vollständig, kompensiert werden, sodass die Steuerung der Kupplung mittels der Betätigungseinrichtung verbessert sein kann.
Die Kupplungseinrichtung kann eine erste und eine zweite Eingangsseite sowie eine erste und eine zweite Ausgangsseite aufweisen, wobei die erste Kupplung zwischen der ersten Eingangsseite und der ersten Ausgangsseite und die zweite Kupplung zwischen der ersten Eingangsseite und der zweiten Ausgangsseite angeordnet ist. Vorteilhafterweise ist auch eine dritte Kupplung zwischen der ersten Eingangsseite und der zweiten Eingangsseite vorgesehen.
Die erste Eingangsseite ist bevorzugterweise zur Verbindung mit einem Läufer einer elektrischen Maschine eingerichtet. Der Läufer ist bevorzugterweise radial außen von einem Ständer der elektrischen Maschine umgeben. Die elektrische Maschine kann vorteilhaft stabil an der ersten Eingangsseite gelagert sein. Die zweite Eingangsseite ist bevorzugterweise zur Verbindung mit einer Abtriebswelle einer Brennkraftmaschine eingerichtet.
Die integrierte Kupplungseinrichtung kann vorteilhafterweise insbesondere für einen Hybridantrieb verwendet werden. Insbesondere beim Antrieb mittels der Brennkraftmaschine können die erste und die zweite Kupplung antiparallel geöffnet und geschlossen werden, um eine zugkraftunterbrechungsfreie Schaltung zu ermöglichen. Mittels der dritten Kupplung kann bei Bedarf die Brennkraftmaschine vom Antriebsstrang getrennt werden. Die elektrische wird üblicherweise mittels elektrischer Ansteuerung drehmomentschlüssig angekoppelt.
Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Figuren genauer beschrieben, in denen:

1 eine exemplarische Kupplungseinrichtung in einer ersten Ausführungsform; und
2 ein Detail der Kupplungseinrichtung von 1 mit einer Betätigungseinrichtung in einer bevorzugten Ausführungsform darstellt.

1 zeigt eine exemplarische Kupplungseinrichtung 100. Um eine Drehachse 105 sind eine erste Eingangsseite 110, eine zweite Eingangsseite 115, eine erste Ausgangsseite 120 und eine zweite Ausgangsseite 125 angeordnet.
Eine erste Kupplung 130 liegt zwischen der ersten Eingangsseite 110 und der ersten Ausgangsseite 120, eine zweite Kupplung 135 zwischen der ersten Eingangsseite 110 und der zweiten Ausgangsseite 125 und eine optionale dritte Kupplung 140 zwischen der ersten Eingangsseite 110 und der zweiten Eingangsseite 115. Die ersten beiden Kupplungen 130 und 135 sind radial oder bevorzugterweise axial zueinander versetzt und bilden eine axiale Doppelkupplung. Die dritte Kupplung 140 ist bevorzugterweise axial zu wenigstens einer der beiden anderen Kupplungen 130 und 135 versetzt.
Die erste Eingangsseite 110 ist zur Verbindung mit einer elektrischen Maschine 145 eingerichtet, die allgemein einen Läufer 150 und einen Ständer 155 umfasst. Bevorzugterweise ist die elektrische Maschine 145 vom Typ des Innenläufers, wobei der Läufer 150 radial innerhalb des Ständers 155 liegt. Dabei ist weiter bevorzugt, dass der Ständer 155 wenigstens eine Magnetspule und der Läufer 150 wenigstens einen Permanentmagneten aufweist. Der Läufer 150 liegt bevorzugterweise radial außerhalb der Kupplungen 130, 135 und 140 und ist in der dargestellten Ausführungsform mittels Nieten mit der ersten Eingangsseite 110 verbunden. Die zweite Eingangsseite 115 ist bevorzugterweise zur Verbindung mit einer Brennkraftmaschine, insbesondere einem Verbrennungsmotor, weiter bevorzugt einer Hubkolbenmaschine, eingerichtet.
Die Ausgangsseiten 120 und 125 sind zur Verbindung mit Eingangswellen eines Doppelgetriebes (nicht dargestellt) eingerichtet. Das Doppelgetriebe ist üblicherweise dazu eingerichtet, jede der Eingangswellen mittels eines anderen Gangradpaars mit einer gemeinsamen Ausgangswelle zu koppeln. Ist der Antriebsstrang in einem Kraftfahrzeug angeordnet, kann die Ausgangswelle letztlich auf ein Antriebsrad des Kraftfahrzeugs wirken. Um eine Gangstufe auszuwählen wird in der Regel eine der Kupplungen 130 oder 135 geschlossen, während die jeweils andere Kupplung 130, 135 geöffnet wird. Bevorzugterweise umfasst das Doppelgetriebe an jeder Getriebewelle mehrere Gangradpaare, die jeweils eine Gangstufe realisieren. Ein Gangradpaar kann üblicherweise ein- oder ausgelegt werden, wenn es mit einer Ausgangswelle 120, 125 verbunden ist, dessen zugeordnete Kupplung 130, 135 gerade geöffnet ist.
Die Kupplungseinrichtung 100 ist insbesondere dazu eingerichtet, im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs eingesetzt zu werden. Dabei kann das Kraftfahrzeug bevorzugterweise hybrid angetrieben werden, also alternativ durch den Verbrennungsmotor, durch die elektrische Maschine 145 oder durch beide Antriebsmotoren. Soll der Verbrennungsmotor genutzt werden, so wird die dritte Kupplung 140 geschlossen. Soll die elektrische Maschine 145 genutzt werden, so wird sie üblicherweise elektrisch derart angesteuert, dass Drehmoment umgesetzt werden kann. Beide Antriebsmotoren können sowohl positives als auch negatives Drehmoment in den Antriebsstrang einbringen. Die elektrische Maschine 145 kann auch kinetische Energie aus dem Antriebsstrang aufnehmen und in elektrische Energie umwandeln, die beispielsweise in einem Energiespeicher temporär gespeichert werden kann. Durch ihren kompakten Aufbau eignet sich die Kupplungseinrichtung 100 insbesondere zum Einbau vorne quer in einem Kraftfahrzeug.
Der ersten Kupplung 130 ist eine erste Betätigungseinrichtung 160, der zweiten Kupplung 135 eine zweite Betätigungseinrichtung 165 und der dritten Kupplung 140 eine dritte Betätigungseinrichtung 170 zugeordnet. Bevorzugterweise arbeiten alle drei Betätigungseinrichtungen 160, 165 und 170 hydraulisch und sind jeweils dazu eingerichtet, eine axiale Betätigungskraft auf eine der Kupplungen 130, 135 und 140 auszuüben, sodass Reibelemente der Kupplungen 130, 135 oder 140 axial aneinander gepresst werden, um einen Reibschluss zu erzeugen und ein Drehmoment zwischen den Reibelementen zu übertragen. Bevorzugterweise werden die Reibelemente jeweils zwischen der zugeordneten Betätigungseinrichtung 160, 165, 170 und einem axialen Widerlager zusammengepresst. Weiterhin ist bevorzugt, dass die hydraulischen Betätigungseinrichtungen 160, 165 und 170 einzeln aktiv gesteuert werden können, indem etwa mittels eines Ventils oder eine Pumpe ein unter Druck stehendes Medium gezielt in einen hydraulischen Arbeitsraum der jeweiligen Betätigungseinrichtung 160, 165 oder 170 ein- oder aus ihm abgelassen wird. Alternativ dazu kann auch beispielsweise eine fliehölgesteuerte Betätigung vorgesehen sein.
Die drei Kupplungen 130, 135 und 140 sind bevorzugterweise in einem gemeinsamen Gehäuse 175 angeordnet, das wenigstens teilweise mit einem flüssigen Medium 180, insbesondere einem Öl, gefüllt sein kann. Das Medium 180 kann auch als Arbeitsmedium (hydraulisches Fluid) einer der Betätigungseinrichtungen 160, 165 und 170 verwendet werden. Die Kupplungen 130, 135 und 140 sind bevorzugterweise jeweils vom nasslaufenden Typ und können unabhängig voneinander als Einscheiben- oder Mehrscheibenkupplung ausgelegt sein. Weiter bevorzugt sind die erste Kupplung 130 und die zweite Kupplung 135 vom Mehrscheibentyp, um ein feinfühliges Öffnen und Schließen des Drehmomentflusses durch die Kupplungen 130, 135 zu erlauben. Die dritte Kupplung 140 kann auch wie dargestellt vom Einscheibentyp sein, wobei die dritte Kupplung 140 als Schaltkupplung ausgelegt sein kann, die möglichst nicht unter Schlupf betrieben wird.
In der dargestellten Ausführungsform befindet sich axial zwischen der ersten Kupplung 130 und der zweiten Kupplung 135 ein radialer Flansch 185 als Widerlager, gegen das die Kupplungen 130, 135 mittels der jeweils zugeordneten Betätigungseinrichtung 160, 165 gepresst werden können. Betätigungskräfte der Betätigungseinrichtungen 160, 165, 170 sind bevorzugterweise innerhalb der Kupplungseinrichtung 100 abgestützt, sodass keine resultierenden Kräfte nach außen abzustützen sind.
Soll die Kupplungseinrichtung 100 in einem Antriebsstrang ohne die elektrische Maschine 145 eingesetzt werden, kann die dritte Kupplung 140 auch entfallen. Die erste Eingangsseite 110 und die zweite Eingangsseite 115 fallen dann zusammen.
In der dargestellten Ausführungsform sind die drei Kupplungen 130, 135 und 140 axial angeordnet, obwohl in anderen Ausführungsformen auch beispielsweise eine radiale Anordnung der ersten Kupplung 130 und der zweiten Kupplung 135 gewählt sein kann. In der dargestellten, radialen Bauweise liegt der radiale Flansch 185 bevorzugterweise axial zwischen den Kupplungen 130 und 135.
Der Flansch 185 ist axial mit der ersten Eingangsseite 110 fest verbunden und bildet ein axiales Anlageelement 190. In der dargestellten, bevorzugten Ausführungsform sind die erste Kupplung 130 und die zweite Kupplung 135 auf verschiedenen axialen Seiten des Flanschs 185 angeordnet. Dabei sind zwei weitere Anlageelemente 190 vorgesehen, die auf axialen Außenseiten der Kupplungen 130, 135 liegen. Die Betätigungseinrichtungen 160, 165 für die Kupplungen 130, 135 liegen bevorzugterweise am Flansch 185 und stützen sich axial gegen diesen ab. Die dritte Betätigungseinrichtung 170 kann ebenfalls am Flansch 185 vorgesehen sein und sich gegenüber dem Flansch 185 axial abstützen.
Die erste Kupplung 130 kann hier mittels der ersten Betätigungseinrichtung 160 zwischen dem Flansch 185 und einem der Anlageelemente 190 axial zusammengepresst werden, um eine Drehmomentübertragung zwischen der ersten Eingangsseite 110 und der ersten Ausgangsseite 120 zu ermöglichen. Die zweite Kupplung 135 kann mittels der zweiten Betätigungseinrichtung 166 zwischen dem Flansch 185 und einen anderen Anlageelement 190 axial zusammengepresst werden, um eine Drehmomentübertragung zwischen der ersten Eingangsseite 110 und der zweiten Ausgangsseite 125 zu ermöglichen.
Die dritte Kupplung 140 ist bevorzugterweise axial versetzt zur ersten Kupplung 130 angeordnet, und zwar weiter bevorzugt axial zwischen dem Anlageelement 190, an dem sich die erste Kupplung 130 axial abstützt, und einem weiteren Anlageelement 190. Die dritte Kupplung kann mittels eines axialen Betätigungselements 195 durch die zugeordnete dritte Betätigungseinrichtung 170 axial zusammengepresst werden, um eine Drehmomentübertragung zwischen der zweiten Eingangsseite 115 und der ersten Eingangsseite 110 zu ermöglichen.
In jeder der beschriebenen Ausführungsformen ist bevorzugt, dass ein Kraftschluss für die axiale Kompression einer der Kupplungen 130, 135, 140 axial über die erste Eingangsseite 110 erfolgt, sodass der Kraftfluss zur Kompression innerhalb der Kupplungseinrichtung 100 geschlossen ist. Eine Abstützung von axialen Kräften zwischen der Kupplungseinrichtung 100 und einem externen Bauelement kann dann entfallen.
2 zeigt ein Detail der Kupplungseinrichtung 100 von 1 mit einer Betätigungseinrichtung 205 in einer bevorzugten Ausführungsform. Die Betätigungseinrichtung 205 kann für jede der Betätigungseinrichtungen 160, 165, 170 von 1 eingesetzt werden; die dargestellte Ausführungsform betätigt die erste Kupplung 130 und entspricht insofern der ersten Betätigungseinrichtung 160 von 1. Es ist zu beachten, dass die Betätigungseinrichtung 205 prinzipiell an jeder Kupplungseinrichtung 100 eingesetzt werden kann, es ist nicht erforderlich, dass es sich dabei um eine Doppel- oder Dreifachkupplungseinrichtung wie in 1 handelt. Im Folgenden werden Richtungsangaben (radial, axial), falls nicht anders angegeben, auf eine Drehachse der zu betätigenden Kupplung 130 bezogen.
Die Betätigungseinrichtung 205 umfasst einen Faltenbalg 210, der vorzugsweise aus Metall herstellbar ist, und bevorzugterweise ein erstes axiales Endelement 215 und ein zweites axiales Endelement 220. Wird eine Innenseite der Betätigungseinrichtung, also ein Bereich, der durch den Faltenbalg 210 und die Endelemente 215, 220 begrenzt ist, gegenüber der Außenseite unter Druck gesetzt, beispielsweise indem flüssiges Medium 180 in den Innenraum geleitet wird, so dehnt sich der Faltenbalg 210 vornehmlich in axialer Richtung aus und es entsteht eine axiale Betätigungskraft, die die Endelemente 215, 220 axial auseinandertreibt. Das erste Endelement 215 ist in der dargestellten Ausführungsform axial am Flansch 185 gelagert und das zweite Endelement 220 wirkt axial auf die erste Kupplung 130, sodass diese unter der Betätigungskraft komprimiert und somit betätigt wird.
Eine Zuleitung 225 leitet flüssiges Medium 180 aus einem radial inneren Bereich der Kupplungseinrichtung 100 in den Innenraum der Betätigungseinrichtung 205. In der dargestellten Ausführungsform führt die Zuleitung 225 axial durch den Flansch 185. eine Führung der Zuleitung 225 im radial äußeren Bereich der Kupplungseinrichtung 100, insbesondere beim Umlenken von der radialen in die axiale Richtung, ist rein exemplarisch. Flüssiges Medium 180, das sich in der Zuleitung 225 oder dem Innenraum der Betätigungseinrichtung 205 befindet, kann im Betrieb der Kupplungseinrichtung 100 Fliehkräften ausgesetzt sein, wenn sich die Kupplungseinrichtung 100 um die Drehachse 105 dreht. Dadurch kann flüssiges Medium 180 in den Innenraum gepresst werden, sodass eine axiale Kraft, die durch die Betätigungseinrichtung 205 auf die erste Kupplung 130 ausgeübt wird, höher als beabsichtigt sein kann.
Um diesen Effekt zu verringern wird vorgeschlagen, einen Fliehölausgleich 230 vorzusehen, der eine nur durch Fliehkraft bedingte Axialkraft der Betätigungseinrichtung 205 auf die erste Kupplung 130 möglichst vollständig kompensiert. Der Fliehölausgleich 230 umfasst einen hydraulischen Druckraum 235, der einseitig mittels eines axial beweglichen Kolbens 240 abgeschlossen ist. In der dargestellten Ausführungsform liegt der Fliehölausgleich 230 radial außerhalb der Betätigungseinrichtung 205, in anderen Ausführungsformen ist auch eine Anbringung radial innerhalb oder auf dem gleichen Radius wie die Betätigungseinrichtung 205 möglich. Bevorzugterweise ist der Fliehölausgleich 230 jedoch im Wesentlichen radialsymmetrisch zur Drehachse 105 ausgelegt. Vorliegend erstreckt sich der Druckraum 235 torusförmig um die Drehachse 105.
Der Kolben 240 wirkt auf das der ersten Kupplung 130 zugewandten axialen Seite des zweiten Endelements 220, sodass er einer axialen Betätigung der ersten Kupplung 130 entgegenwirkt, wenn ein Druck im Druckraum 235 ansteigt. Der Kolben 240 kann mittels eines separaten Übertragungselements 240 mit der Betätigungseinrichtung 205 gekoppelt werden, wobei in der dargestellten Ausführungsform das Übertragungselement 240 und der Kolben 240 in einem Bauelement zusammenfallen. Das Übertragungselement 240 kann insbesondere einen S- oder Z-förmigen Querschnitt aufweisen, sodass die Betätigungseinrichtung 205 und der Fliehölausgleich 230 radial nahe aneinander liegen können. Wie gezeigt kann ein axial verlaufender Abschnitt des Übertragungselements 240 den Druckraum 240 radial begrenzen. Dieser Abschnitt liegt bevorzugterweise radial zwischen der Betätigungseinrichtung 205 und dem Fliehölausgleich 230. In der gezeigten Ausführungsform ist der Druckraum des Fliehölausgleichs 230 in einer axialen Richtung, die dem Kolben 240 gegenüber liegt, mittels eines Abschlusses 245 begrenzt. Der Abschluss 245 kann mittels einer Dichtung gegenüber dem Übertragungselement 240 abgedichtet sein. Vorliegend stützt sich der Abschluss 245 axial gegenüber der ersten Eingangsseite 110 der Kupplungseinrichtung 100 ab.
Der Druckraum 235 ist auf einer radialen Seite, die dem Übertragungselement 240 gegenüber liegt, mittels eines Faltenbalgs 255 begrenzt. In einer anderen Ausführungsform kann auch eine andere Begrenzung gewählt sein, insbesondere eine starre Begrenzung, gegenüber derer der Kolben 240 axial beweglich abdichtet.
Nicht dargestellt sind eine erste und eine zweite Öffnung, jeweils zum Durchtritt von flüssigem Medium 180 zum Druckraum 235. Die erste Öffnung ist bevorzugterweise radial nach innen gerichtet und zum Eintritt von radial nach außen strömendem flüssigem Medium 180 eingerichtet. Die zweite Öffnung hat bevorzugterweise einen kleineren Querschnitt als die erste Öffnung und ist allgemein radial nach außen gerichtet. Dadurch kann ein Strom von flüssigem Medium durch den Druckraum 235 von radial innen nach radial außen gewährleistet werden, der ein gasförmiges Medium rasch aus dem Druckraum 235 entlässt.
Bezugszeichenliste

100: Kupplungseinrichtung
105: Drehachse
110: erste Eingangsseite
115: zweite Eingangsseite
120: erste Ausgangsseite
125: zweite Ausgangsseite
130: erste Kupplung
135: zweite Kupplung
140: dritte Kupplung
145: elektrische Maschine
150: Läufer
155: Ständer
160: erste Betätigungseinrichtung
165: zweite Betätigungseinrichtung
170: dritte Betätigungseinrichtung
175: Gehäuse
180: flüssiges Medium
185: Flansch
190: Anlageelement
195: Betätigungselement
205: Betätigungseinrichtung
210: Faltenbalg
215: erstes Endelement
220: zweites Endelement
225: Zuleitung
230: Fliehölausgleich
235: hydraulischer Druckraum
240: Kolben, Übertragungselement
245: Abschluss
250: Dichtung
255: Faltenbalg

Claims

Kupplungseinrichtung (100) mit: - einer Eingangsseite (110, 115); - einer Ausgangsseite (120, 125); - wobei die Eingangsseite (110, 115) und die Ausgangsseite (120, 125) um eine gemeinsame Drehachse (105) drehbar sind; - einer Kupplung (130, 135, 140) zwischen der Eingangsseite (110, 115) und der Ausgangsseite (120, 125); - einer hydraulischen Betätigungseinrichtung (205) für die Kupplung (130, 135, 140); - einer radial zur Betätigungseinrichtung (205) verlaufenden hydraulischen Zuleitung (225); - wobei die Betätigungseinrichtung (205) einen Faltenbalg (210) umfasst, der dazu eingerichtet ist, sich unter erhöhtem Innendruck axial auszudehnen, um die Kupplung (130, 135, 140) zu betätigen; - einen Fliehölausgleich (230), der zur Betätigungseinrichtung (205) in der Drehebene um die Drehachse (205) versetzt und dazu eingerichtet ist, einer fliehkraftbedingten Betätigung der Kupplung (135, 140, 145) entgegenzuwirken.
Kupplungseinrichtung (100) nach Anspruch 1, ausgeführt als nasse Kupplungseinrichtung (100) mit einem flüssigen Medium (180) im Bereich der Kupplung (130, 135, 140), wobei der Fliehölausgleich (230) hydraulisch mittels des flüssigen Mediums (180) arbeitet.
Kupplungseinrichtung (100) nach Anspruch 2, wobei der Fliehölausgleich (230) einen hydraulischen Druckraum (235) aufweist, der durch einen axial beweglichen Kolben (240) begrenzt ist, der bei Expansion des Druckraums (235) in einer Richtung auf die Betätigungseinrichtung (205) wirkt, dass deren Faltenbalg (210) axial komprimiert wird.
Kupplungseinrichtung (100) nach Anspruch 3, wobei der Kolben (240) mittels eines Übertragungselements (240) mit S-förmigem Querschnitt auf ein der Kupplung (130, 135, 140) zugewandtes Endelement (220) der Betätigungseinrichtung (205) wirkt.
Kupplungseinrichtung (100) nach Anspruch 4, wobei das Übertragungselement (240) und der Kolben (240) miteinander integriert ausgeführt sind.
Kupplungseinrichtung (100) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei der Fliehölausgleich (230) radial zur Betätigungseinrichtung (205) versetzt ist und eine von der Betätigungseinrichtung (205) radial abgewandte Seite mittels eines axial dehnbaren Faltenbalgs (255) begrenzt ist.
Kupplungseinrichtung (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Fliehölausgleich (230) auf einer radialen Außenseite der Betätigungseinrichtung (205) liegt.
Kupplungseinrichtung (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei sich ein hydraulischer Druckraum (235) des Fliehölausgleichs (230) ringförmig um die Drehachse (105) erstreckt.
Kupplungseinrichtung (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Fliehölausgleich (230), eine erste Öffnung zum Eintritt von flüssigem Medium (180) unter Fliehkraft und eine zweite Öffnung zum Austritt von Medium (180) aufweist und die zweite Öffnung einen kleineren Querschnitt als die erste Öffnung aufweist.
Kupplungseinrichtung (100) nach einem der Ansprüche 3 bis 9, wobei eine hydraulisch wirksame Fläche des Kolbens (240) und eine hydraulisch wirksame Fläche einer axial beweglichen Begrenzung (220) der Betätigungseinrichtung (205) in Abhängigkeit ihrer radialen Positionen aufeinander abgestimmt sind.
Kupplungseinrichtung (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine erste (110) und eine zweite Eingangsseite (115) sowie eine erste (120) und eine zweite Ausgangsseite (125) vorgesehen sind, wobei die erste Kupplung (130) zwischen der ersten Eingangsseite (110) und der ersten Ausgangsseite (120) und die zweite Kupplung (135) zwischen der ersten Eingangsseite (110) und der zweiten Ausgangsseite (125) angeordnet ist, ferner umfassend eine dritte Kupplung (140) zwischen der ersten Eingangsseite (110) und der zweiten Eingangsseite (115).
Kupplungseinrichtung (100) nach Anspruch 11, wobei die erste Eingangsseite (110) zur Verbindung mit einem Läufer (150) einer elektrischen Maschine (145) eingerichtet ist.
Kupplungseinrichtung (100) nach Anspruch 11 oder 12, wobei die zweite Eingangsseite (115) zur Verbindung mit einer Abtriebswelle einer Brennkraftmaschine eingerichtet ist.