DE102017212665A1

DE102017212665A1 - Kopplungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeuggetriebe

Info

Publication number: DE102017212665A1
Application number: DE102017212665.5A
Authority: DE
Inventors: Fabian Kutter; Thomas Riedisser
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2017-07-24
Filing date: 2017-07-24
Publication date: 2019-01-24

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kopplungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeuggetriebe, mit einem Schaltelement, einem Kolben zum Betätigen des Schaltelements, einem Stauelement mit einer Auslassöffnung und einem Druckausgleichsraum zur Aufnahme von Öl. Die Kopplungsvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Druckausgleichsraum durch den Kolben und das Stauelement teilweise begrenzt ist und dass das durch die Auslassöffnung aus dem Druckausgleichsraum ausgeströmte Öl mittels eines ersten Ölleitelements und/oder mittels eines zweiten Ölleitelements wahlweise zu dem Schaltelement zuführbar ist oder an dem Schaltelement vorbei leitbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kopplungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeuggetriebe, mit einem Schaltelement, einem Kolben zum Betätigen des Schaltelements, einem Stauelement mit einer Auslassöffnung und einem Druckausgleichsraum zur Aufnahme von Öl. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeuggetriebe mit einer Kopplungsvorrichtung.
Aus dem Stand der Technik existiert eine Vielzahl von unterschiedlich ausgebildeten Kopplungsvorrichtungen, wie Bremsen oder Kupplungen, die in Kraftfahrzeuggetrieben eingesetzt werden. Bei Kopplungsvorrichtungen, bei denen zwei Wellen mittels eines reibschlüssigen Schaltelements drehfest miteinander verbunden werden können, wird oftmals das Schaltelement gekühlt. Dazu ist bekannt, dass dem Schaltelement Öl zugeführt wird.
Aus der DE 10 2011 005 504 A1 ist eine Kopplungsvorrichtung bekannt, bei der ein Ölleitelement mit einem Kolben fest verbunden ist. Die Kopplungsvorrichtung weist einen Druckausgleichsraum auf, der durch das Ölleitelement und eine Stauscheibe teilweise begrenzt ist. Außerdem weist die Kopplungsvorrichtung eine erste Bohrung und eine zweite Bohrung auf. Das Öl strömt durch die erste Bohrung in den Druckausgleichsraum.
Das Ölleitelement ist bezüglich der zweiten Bohrung derart angeordnet, dass es bei einem Betriebszustand, bei dem der Kolben das Schaltelement nicht betätigt, das aus der zweiten Bohrung ausgeströmte Öl in den Druckausgleichsraum umlenkt. Bei einem anderen Betriebszustand, bei dem der Kolben das Schaltelement betätigt, lenkt das Ölleitelement, das aus der zweiten Bohrung ausgeströmte Öl in einen Zwischenraum zwischen dem Ölleitelement und dem Kolben. Das in den Zwischenraum eingeströmte Öl strömt von dem Zwischenraum zu dem Schaltelement.
Die bekannte Kopplungsvorrichtung weist den Nachteil auf, dass sie groß dimensioniert ist, insbesondere in axialer Richtung.
Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, eine Kopplungsvorrichtung anzugeben, die kompakt ausgebildet ist.
Die Aufgabe wird durch eine Kopplungsvorrichtung gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, dass der Druckausgleichsraum durch den Kolben und das Stauelement teilweise begrenzt ist und dass das durch die Auslassöffnung aus dem Druckausgleichsraum ausgeströmte Öl mittels eines ersten Ölleitelements und/oder mittels eines zweiten Ölleitelements wahlweise zu dem Schaltelement zuführbar ist oder an dem Schaltelement vorbei leitbar ist.
Die erfindungsgemäße Kopplungsvorrichtung weist den Vorteil auf, dass sie in axialer Richtung kompakt ausgebildet ist. Dies ist möglich, weil der Kolben den Druckausgleichsraum begrenzt und somit in axialer Richtung kein Zwischenraum zwischen dem Ölleitelement und dem Kolben besteht. Eine in axialer Richtung kompakte Kopplungsvorrichtung bietet den Vorteil, dass sie in Front-Quergetrieben eingesetzt werden kann.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass das aus der Auslassöffnung ausströmende Öl zum Kühlen des Schaltelements genutzt werden kann und somit nicht, wie in den aus dem Stand der Technik bekannten Kopplungsvorrichtungen, an dem Schaltelement vorbei geleitet wird. Dabei lässt sich die Ölzuführung zu dem Schaltelement durch eine einfach aufgebaute Kopplungsvorrichtung realisieren. Insbesondere kann eine Kopplungsvorrichtung bereitgestellt werden, die eine geringe Anzahl von Bauteilen aufweist und/oder die einfach montiert werden kann.
Als Druckausgleichsraum wird ein Raum der Kopplungsvorrichtung verstanden, in den beim Betrieb der Kopplungsvorrichtung das aus wenigstens einer Bohrung ausgeströmte Öl zugeführt wird. Der Druckausgleichsraum dient zum Ausgleich des rotatorischen Drucks jener Ölkammer, die zum Schließen des Schaltelemente mit Druck beaufschlagt wird. Die über den Kolben auf das Schaltelement aufgebrachte Kraft hängt vom Druck in der Ölkammer ab. 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 des Druckausgleichsraums kompensiert werden. Der Druckausgleichsraum 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 Druckausgleichsraums wird der Einfluss der Fliehkräfte auf den Öldruck in der Ölkammer kompensiert, indem die Druckänderung des Öls im Druckausgleichsraum der Druckänderung des Öls in der Ölkammer entgegenwirkt. Dadurch wird die Drehzahlabhängigkeit der auf das Schaltelement wirkende Kraft deutlich reduziert, wodurch die Genauigkeit der Schaltelement-Steuerung verbessert wird.
Eine Zufuhr von Öl zu dem Schaltelement bedeutet, dass das Schaltelement, insbesondere die Bestandteile des Schaltelements mit Öl benetzt und somit gekühlt werden können. Falls das Öl an dem Schaltelement vorbei geleitet wird, wird das Schaltelement, insbesondere die Bestandteile des Schaltelements, nicht mit Öl benetzt und somit nicht gekühlt.
Das Schaltelement dient zum Realisieren einer drehfesten Verbindung zwischen einer Welle und einer anderen Welle. Eine drehfeste Verbindung zwischen den beiden Wellen wird realisiert, wenn der Kolben das Schaltelement betätigt. Bei einem Betriebszustand, bei dem der Kolben das Schaltelement nicht betätigt, besteht keine drehfeste Verbindung zwischen den beiden Wellen. Bei dem Schaltelement kann es sich um ein reibschlüssiges Schaltelement handeln. Bei einer Betätigung des Schaltelements mittels des Kolbens wird das Schaltelement teilweise oder vollständig geschlossen.
Unter einer Welle ist nicht ausschließlich ein beispielsweise zylindrisches, drehbar gelagertes Maschinenelement zur Übertragung von Drehmomenten zu verstehen, sondern vielmehr sind hierunter auch allgemeine Verbindungselemente zu verstehen, die einzelne Bauteile oder Elemente miteinander verbinden, insbesondere Verbindungselemente, die mehrere Elemente drehfest miteinander verbinden.
Als drehfeste Verbindung wird eine Verbindung zwischen zwei Bauteilen verstanden, die derart ausgebildet und angeordnet ist, dass die beiden, miteinander verbundenen Bauteile stets die gleiche Drehzahl aufweisen. Dies ist nicht der Fall, wenn beispielsweise zwischen den beiden miteinander verbundenen Bauteilen ein Schaltelement angeordnet ist, das sich im geöffneten Zustand befindet.
Die Kopplungsvorrichtung kann als Kupplung, insbesondere als Lamellenkupplung, oder Bremse ausgeführt sein. Bei einer Ausführung als Kupplung drehen sich bei einer Betätigung des Schaltelements beide Wellen. Insbesondere kann mittels der Kopplungsvorrichtung eine Getriebeeingangswelle mit einer Kraftfahrzeug-Antriebseinheit, wie einem Verbrennungsmotor, triebtechnisch verbindbar sein. Hingegen ist bei einer Ausführung als Bremse die Welle oder die andere Welle ortsfest, also nicht drehbar, angeordnet, so dass sich bei einer Betätigung des Schaltelements keine der beiden Wellen dreht.
Die Richtungsangaben „axial“ und „radial“ beziehen sich, sofern nichts Gegenteiliges genannt ist, auf eine Mittelachse des Kraftfahrzeuggetriebes.
Bei einer besonderen Ausführung kann mittels des ersten Ölleitelements und/oder mittels des zweiten Ölleitelements das Öl zum Schaltelement zugeführt werden, wenn der Kolben das Schaltelement betätigt. Darüber hinaus kann mittels des ersten Ölleitelements und/oder des zweiten Ölleitelements das Öl an dem Schaltelement vorbei geleitet werden, wenn der Kolben das Schaltelement nicht betätigt. Darüber hinaus kann dem Schaltelement ausschließlich das aus der Auslassöffnung ausgeströmte Öl zugeführt werden. Dies bedeutet, dass zusätzlich zu der Bohrung, durch die Öl in den Druckausgleichsraum zugeführt wird, keine weitere Bohrung vorhanden sein muss, durch die dem Schaltelement Öl zum Kühlen zugeführt wird. Dadurch lässt sich eine Bauraumverkürzung in axialer Richtung erreichen. Der Verzicht auf die weitere Bohrung bietet außerdem den Vorteil, dass sich der innerhalb des Kraftfahrzeuggetriebes zirkulierende Ölvolumenstrom reduziert, was den Getriebewirkungsgrad erhöht. Darüber hinaus kann die Ölzuführung zum Schaltelement oder an dem Schaltelement vorbei, insbesondere ausschließlich, durch das erste Ölleitelement und das zweite Ölleitelement realisiert werden, wodurch ein einfacher und kompakter Aufbau der Kopplungsvorrichtung realisierbar ist.
Außerdem können das erste Ölleitelement und/oder das zweite Ölleitelement stromabwärts der Auslassöffnung angeordnet sein. Das erste Ölleitelement und das zweite Ölleitelement können derart angeordnet und ausgebildet sein, dass Öl nur im Bedarfsfall, das heißt wenn der Kolben das Schaltelement betätigt, dem Schaltelement zugeführt wird. Dagegen kann das Schaltelement nicht mit Öl versorgt werden, wenn der Kolben das Schaltelement nicht betätigt. Dies bietet den Vorteil, dass Schleppmomente reduziert werden können, insbesondere zwischen Reibbelägen des Schaltelements. Dadurch kann der mechanische Wirkungsgrad eines Getriebes mit einer solchen Kopplungsvorrichtung verbessert werden.
Außerdem können das erste Ölleitelement und/oder das zweite Ölleitelement derart angeordnet werden, dass mit zunehmendem Verschleiß und/oder mit zunehmender Deformation des Schaltelements die Funktionalität der Kopplungsvorrichtung nicht beeinträchtigt wird. Ein aus dem Verschleiß und/oder der Deformation des Schaltelements resultierender größerer Kolbenhub bewirkt, dass bei einer Betätigung des Schaltelements das erste Ölleitelement und/oder das zweite Ölleitelement in axialer Richtung weiter bewegt werden als bei einem Schaltelement ohne Verschleiß und/oder Deformation. Der größere Kolbenhub hat jedoch keinen negativen Einfluss auf die Umlenkung des aus der Auslassöffnung ausgeströmten Öls mittels des ersten und/oder zweiten Ölleitelements.
Das zweite Ölleitelement kann mit dem Kolben drehfest verbunden sein. Dies bedeutet, dass sich bei einer Kolbenbewegung in axialer Richtung das zweite Ölleitelement gemeinsam mit dem Kolben in axialer Richtung bewegt. Darüber hinaus kann das zweite Ölleitelement den Druckausgleichsraum teilweise begrenzen. Insbesondere kann sich das zweite Ölleitelement von dem Kolben derart erstrecken, dass es den Druckausgleichsraum, insbesondere ausschließlich, in radialer Richtung begrenzt. Der Kolben und/oder das Stauelement können den Druckausgleichsraum in axialer Richtung begrenzen. Außerdem kann sich das zweite Ölleitelement direkt an dem Stauelement abstützen.
Die Kopplungsvorrichtung kann eine Welle aufweisen, die mit wenigstens einem ersten Schaltelementbestandteil, insbesondere mehreren ersten Schaltelementbestandteilen, des Schaltelements drehfest verbunden ist. Darüber hinaus kann die Kopplungsvorrichtung eine andere Welle aufweisen, die mit wenigstens einem zweiten Schaltelementbestandteil, insbesondere mehreren zweiten Schaltelementbestandteilen, des Schaltelements drehfest verbunden ist. Die drehfeste Verbindung kann jeweils durch eine Steckverzahnung realisiert werden. Dabei kann die drehfeste Verbindung zwischen dem wenigstens einen ersten Schaltelementbestandteil und der Welle in radialer Richtung bezogen auf die Mittelachse des Kraftfahrzeuggetriebes näher angeordnet sein als die drehfeste Verbindung zwischen dem wenigstens einen zweiten Schaltelementbestandteil und der anderen Welle. Bei einer Ausführung des Schaltelements als Lamellenschaltelement können die ersten Schaltelementbestandteile zu einem ersten Lamellenpacket und die zweiten Schaltelementbestandteile zu einem zweiten Lamellenpacket zusammengefasst sein.
Die Welle kann wenigstens eine Zuführbohrung zum Zuführen von Öl zu dem Schaltelement aufweisen. Die Anzahl und Ausbildung der Zuführbohrungen bestimmt die Ölmenge, die dem Schaltelement zugeführt werden kann. Insbesondere kann durch das Vorsehen einer entsprechenden Anzahl von Zuführbohrungen und/oder durch entsprechendes Ausbilden der Zuführbohrungen sichergestellt werden, dass dem Schaltelement immer ausreichend Öl zugeführt wird.
Bei einer Ausführung des Schaltelements, bei der die drehfeste Verbindung zwischen dem ersten Schaltelementbestandteil und der Welle mittels einer Steckverzahnung realisiert wird, kann jeder Zahn der Steckverzahnung der Welle eine Zuführbohrung aufweisen. Die Welle kann derart ausgebildet sein, dass die Welle an der von den Zähnen abgewandten Seite der Welle einen Kanal aufweist, der sich in axialer Richtung erstreckt und mit der Zuführbohrung fluidisch verbunden ist. Die Welle kann mehrere Kanäle aufweisen, die, in Umfangsrichtung der Welle betrachtet, beabstandet zueinander angeordnet sein. Jeder der Kanäle kann mit wenigstens jeweils einer Zuführbohrung fluidisch verbunden sein.
Bei der erfindungsgemäßen Kopplungsvorrichtung wird der Kolbenhub dazu ausgenutzt, das aus der Auslassöffnung ausgeströmte Öl umzulenken. Darüber hinaus verringert sich bei einer Kolbenbewegung das Volumen des Ausgleichraums, was dazu führt, dass das in dem Druckausgleichsraum befindliche Öl durch die Ausgleichsöffnung aus dem Druckausgleichsraum ausströmt. Somit ist sichergestellt, dass dem Schaltelement Öl dann zugeführt wird, wenn es tatsächlich benötigt wird, nämlich bei der Betätigung des Schaltelements durch den Kolben.
Bei einer besonderen Ausführung kann das erste Ölleitelement mit der Welle drehfest verbunden sein, wobei sich bei einer Betätigung des Kolbens das zweite Ölleitelement relativ zu dem ersten Ölleitelement bewegt. Insbesondere bewegt sich das zweite Ölleitelement in axialer Richtung, während hingegen das erste Ölleitelement keine Bewegung in axialer Richtung durchführt.
Das erste Ölelement kann das aus der Auslassöffnung ausgeströmte Öl in einen Zwischenraum zwischen dem ersten Ölleitelement und dem zweiten Ölleitelement umlenken, wenn der Kolben das Schaltelement nicht betätigt. Das in den Zwischenraum umgelenkte Öl kann durch eine im Kolben angeordneten Ausgangsöffnung an dem Schaltelement vorbei geleitet werden.
Das mit dem Kolben drehfest verbundene zweite Ölleitelement kann das aus der Auslassöffnung ausgeströmte Öl derart umlenken, dass das Öl an dem ersten Ölleitelement vorbei zu dem Schaltelement strömt, wenn der Kolben das Schaltelement betätigt. Somit wird die Kühlung des Schaltelements durch den vorfahrenden Kolben aktiviert.
Das erste Ölleitelement kann wenigstens einen Durchgang aufweisen, durch den das Öl zum Schaltelement zugeführt wird, wenn der Kolben das Schaltelement nicht betätigt. Dadurch wird erreicht, dass unabhängig von der Kolbenstellung, dem Schaltelement immer Öl zugeführt wird. Somit kann auf einfache Weise ein Trockenbetrieb des Schaltelements verhindert werden. Die dem Schaltelement zugeführte Ölmenge hängt von der die Anzahl und/oder Ausbildung der im ersten Ölleitelement vorhandenen Durchgänge ab. Die Durchgänge können, in Umfangsrichtung des ersten Ölleitelements betrachtet, beabstandet zueinander angeordnet sein.
Das von dem zweiten Ölleitelement umgelenkte Öl strömt zu der Welle und gelangt über die Zuführbohrungen zu dem Schaltelement. Sofern die Welle einen oder mehrere Kanäle aufweist, strömt das Öl durch die Kanäle zu der jeweiligen Zuführbohrung. Sofern in einem Kanal keine Zuführbohrung vorhanden ist, strömt das Öl im Kanal in Richtung zur im Kolben angeordneten Auslassöffnung, ohne das Schaltelement zu benetzen.
Bei einer alternativen Ausführung kann das erste Ölleitelement mit dem Kolben drehfest verbunden sein. Bei dieser Ausführung bewegen sich das erste Ölleitelement und das zweite Ölleitelement gemeinsam, wenn der Kolben bewegt wird. Insbesondere bewegen sich das erste Ölleitelement und das zweite Ölleitelement in die gleiche Richtung, insbesondere in die gleiche axiale Richtung, wie der Kolben.
Das erste Ölleitelement und das zweite Ölleitelement können derart angeordnet und ausgebildet sein, dass das aus der Auslassöffnung ausgeströmte Öl an dem ersten Ölleitelement und dem zweiten Ölleitelement vorbei strömen kann, wenn der Kolben das Schaltelement nicht betätigt. Insbesondere kann an dem Stauelement ein drittes Ölleitelement angeordnet sein, das das aus der Auslassöffnung ausgeströmte Öl derart umlenkt, dass das Öl an dem ersten Ölleitelement und dem zweiten Ölleitelement vorbei strömt, wenn der Kolben das Schaltelement nicht betätigt.
Die Welle, insbesondere ein Kanal der Welle, kann eine Auslassbohrung aufweisen, durch die das an dem ersten und zweiten Ölleitelement vorbei geströmte Öl an dem Schaltelement vorbei leitbar ist. Die Welle kann außerdem wenigstens ein Ölfangelement aufweisen, das abhängig von einer Position des Kolbens ein Strömen des an dem ersten und zweiten Ölleitelement vorbei geströmten Öls in Richtung zu der Zuführbohrung verhindert. Das Ölfangelement kann derart ausgebildet sein, dass es das Öl in Richtung zu der Auslassbohrung leitet.
Außerdem kann das Ölfangelement in dem Kanal der Welle angeordnet sein. Dabei kann in jedem Kanal der Welle jeweils ein Ölfangelement angeordnet sein. Es besteht alternativ die Möglichkeit, dass in einem oder mehreren Kanälen kein Ölfangelement angeordnet ist. Dadurch kann sichergestellt werden, dass auch bei einem Betriebszustand, bei dem das Schaltelement nicht betätigt ist, Öl zu dem Schaltelement gelangt und somit ein Trockenbetrieb des Schaltelements vermieden wird. Darüber hinaus kann in mehreren oder allen Kanälen jeweils eine Auslassbohrung angeordnet sein.
Das erste Ölleitelement kann das aus der Auslassöffnung ausgeströmte Öl in einen Zwischenraum zwischen dem ersten Ölleitelement und dem zweiten Ölleitelement umlenken, wenn der Kolben das Schaltelement betätigt. Darüber hinaus kann das erste Ölleitelement wenigstens einen Durchlass aufweisen, durch den das in den Zwischenraum umgelenkte Öl zu dem Schaltelement zugeführt wird. Der wenigstens eine Durchlass kann derart ausgeführt sein, dass das Öl in radialer Richtung aus dem Zwischenraum herausströmt. Der wenigstens eine Durchlass kann als Bohrung ausgeführt sein. Das erste Ölleitelement und das zweite Ölleitelement können derart ausgebildet sein, dass der Zwischenraum ausreichend Öl aufnehmen kann, dass ein Nachkühlen des Schaltelements nach der Betätigung des Schaltelements möglich ist. Beim Nachkühlen wird nach der Betätigung des Schaltelements das in dem Zwischenraum befindliche Öl dem Schaltelement zugeführt, auch wenn das Schaltelement durch den Kolben nicht mehr betätigt ist.
Von besonderem Vorteil ist ein Kraftfahrzeuggetriebe mit einer erfindungsgemäßen Kopplungsvorrichtung. Das Kraftfahrzeuggetriebe kann ein der Kopplungsvorrichtung triebtechnisch nachgeschaltetes Getriebe aufweisen. Darüber hinaus kann das Kraftfahrzeuggetriebe eine elektrische Maschine aufweisen. Der Einsatz der erfindungsgemäßen Kopplungsvorrichtung bei einem Kraftfahrzeuggetriebe mit einer elektrischen Maschine bietet den Vorteil, dass hohe Schleppmomente vermieden werden, wenn das Kraftfahrzeug im rein elektrischen Fahrbetrieb betrieben wird. Die Schleppmomente werden verhindert, weil im unbetätigtem Zustand des Schaltelements, also bei einem geöffneten Schaltelement, dem Schaltelement kein Öl zugeführt wird und somit geringe Schleppmomente in dem Schaltelement erzeugt werden. Im Ergebnis lässt sich eine bessere Effizienz des Kraftfahrzeuggetriebes beim rein elektrischen Fahren erreichen.
Außerdem ist ein Kraftfahrzeug von Vorteil, dass eine erfindungsgemäße Kopplungsvorrichtung oder das Kraftfahrzeuggetriebe mit einer erfindungsgemäßen Kopplungsvorrichtung aufweist.
In den Figuren ist der Erfindungsgegenstand schematisch dargestellt, wobei gleiche oder gleichwirkende Elemente zumeist mit denselben Bezugszeichen versehen sind. Dabei zeigt:

1 eine Darstellung der erfindungsgemäßen Kopplungsvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, bei dem das Schaltelement nicht betätigt ist,
2 eine Darstellung der erfindungsgemäßen Kopplungsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, bei dem das Schaltelement betätigt ist,
3 einen Ausschnitt einer Welle mit dem Schaltelement,
4 eine Darstellung einer erfindungsgemäßen Kopplungsvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, bei dem das Schaltelement nicht betätigt ist,
5 eine Darstellung der Kopplungsvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel, bei dem das Schaltelement betätigt ist,
6 ein Kraftfahrzeug mit einem Kraftfahrzeuggetriebe, das die erfindungsgemäße Kopplungsvorrichtung aufweist.

1 zeigt eine Darstellung der erfindungsgemäßen Kopplungsvorrichtung 1, wobei in 1 nur ein oberer Teil der Kopplungsvorrichtung 1 oberhalb einer Mittelachse M eines Kraftfahrzeuggetriebes 2 dargestellt ist. Die Kopplungsvorrichtung 1 weist ein nicht betätigtes Schaltelement 3 auf. Darüber hinaus weist die Kopplungsvorrichtung 1 einen Kolben 4 zum Betätigen des Schaltelements 3, ein Stauelement 5 mit einer Auslassöffnung 6 und einen Druckausgleichsraum 7 zur Aufnahme von Öl auf. Der Druckausgleichsraum 7 ist durch den Kolben 4 und das Stauelement 5, insbesondere in axialer Richtung, teilweise begrenzt. Das durch die Auslassöffnung 6 aus dem Druckausgleichsraum 7 ausgeströmte Öl wird mittels eines ersten Ölleitelements 8 und mittels eines zweiten Ölleitelements 9 an dem Schaltelement 3 vorbei geleitet.
Das zweite Ölleitelement 9 ist mit dem Kolben 4 drehfest verbunden. Darüber hinaus begrenzt das zweite Ölleitelement 9 den Druckausgleichsraum 7 in radialer Richtung und stützt sich an dem Stauelement 5 in radialer Richtung ab. Eine in dem Druckausgleichsraum 7 angeordnete Feder 19 stützt sich an einem Ende an dem Stauelement 5 und an dem anderen Ende an dem Kolben 4 ab. Die Feder 19 dient zum Rückführen des Kolbens 4 nach einem Betätigen des Schaltelements 3 in die in 1 gezeigte Stellung.
In dem Druckausgleichsraum 7 befindet sich Öl. Das in dem Druckausgleichsraum 7 befindliche Öl kann beispielsweise bei einer Betätigung des Schaltelements 3 durch die Auslassöffnung 6 aus dem Ausgleichsraum 7 ausströmen. In 1 ist der mit Öl gefüllte Bereich des Druckausgleichsraums 7 schwarz dargestellt.
Das Schaltelement 3 weist mehrere erste Schaltelementbestandteile 23 und mehrere zweite Schaltelementbestandteile 12 auf. Die ersten Schaltelementbestandteile 23 sind in axialer Richtung in Reihe geschaltet. Gleichermaßen sind die zweiten Schaltelementbestandteile 12 in axialer Richtung in Reihe geschaltet. Die ersten Schaltelementbestandteile 23 sind mit einer Welle 10 der Kopplungsvorrichtung 1 drehfest verbunden. Die zweiten Schaltelementbestandteile 12 sind mit einer anderen Welle 20 der Kopplungsvorrichtung 1 drehfest verbunden. Dabei ist die drehfeste Verbindung zwischen den ersten Schaltelementbestandteilen 23 und der Welle 10 in radialer Richtung näher zur Mittelachse M des Kraftfahrzeuggetriebes 2 angeordnet als die drehfeste Verbindung zwischen den zweiten Schaltelementbestandteilen 12 und der anderen Welle 20.
Die Welle 10 weist mehrere Zuführbohrungen 11 auf, durch die Öl zu dem Schaltelement 3 zuführbar ist. Darüber hinaus weist die Welle 10 an ihrer von den ersten Schaltelementbestandteilen 23 entfernten Seite einen Kanal 24 auf. Die Zuführbohrungen 11 erstrecken sich von einem Kanalboden. Sowohl der Kanal 24 als auch die Zuführbohrungen 11 sind in 1 gestrichelt dargestellt. Entlang dem Umfang der Welle 10 sind vorzugsweise mehrere Kanäle 24 ausgebildet.
Das erste Ölleitelement 8 ist mit der Welle 10 drehfest verbunden. Dabei sind das erste Ölleitelement 8 und das zweite Ölleitelement 9 derart angeordnet, dass ein Zwischenraum 13 zwischen dem ersten Ölleitelement 8 und dem zweiten Ölleitelement 9 besteht. Das erste Ölleitelement 8 erstreckt sich im unbetätigtem Zustand des Schaltelements 3 an seiner vom Kolben 4 abgewandten Seite in axialer Richtung weiter als das zweite Ölleitelement 9.
Die Kopplungsvorrichtung 1 weist eine Bohrung 21 auf, durch die Öl in den Druckausgleichsraum 7 zugeführt wird. Die Bohrung 21 ist in einer weiteren Welle 26 angeordnet, die mit der anderen Welle 20 drehfest verbunden ist. Die Kopplungsvorrichtung 1 kann mehrere, insbesondere genau zwei oder drei, Bohrungen 21 aufweisen, die, in Umfangsrichtung der weiteren Welle 26 betrachtet, zueinander beabstandet angeordnet sind. Der Kolben 4 weist eine Auslassöffnung 14 auf, durch die das in dem Zwischenraum 13 befindliche Öl an dem Schaltelement 3 vorbei abgeführt wird. Der Kolben 4 könnte auch mehrere Auslassöffnungen aufweisen.
In 1 ist der Ölpfad 22 des aus der Bohrung 21 ausströmenden Öls bis zu der Auslassöffnung 14 dargestellt. Das aus der Bohrung 21 ausgeströmte Öl strömt in den Druckausgleichsraum 7 ein. Das durch die Auslassöffnung 6 aus dem Druckausgleichsraum 7 ausgeströmte Öl wird durch das erste Ölleitelement 8 in den Zwischenraum 13 umgelenkt. Von dort strömt das Öl in Richtung zur Auslassöffnung 14 und durch diese hindurch.
Die Kopplungsvorrichtung 1 ist einem Getriebe 30 des Kraftfahrzeuggetriebes 2 triebtechnisch vorgeschaltet. Das Getriebe 30 weist mehrere in den Figuren nicht dargestellte Schaltelemente und Radsätze auf, mittels denen unterschiedliche Gänge mit unterschiedlichen Übersetzungen realisiert werden können. Darüber hinaus weist das Getriebe 30 eine Getriebeausgangswelle 28 auf.
2 zeigt die Kopplungsvorrichtung 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, bei dem das Schaltelement 3 betätigt ist. Zum Betätigen des Schaltelements 3 wird Öl in einen Kolbenraum 25 zugeführt. Der Kolbenraum 25 befindet sich zwischen einerseits dem Kolben 4 und andererseits der anderen Welle 20 und der weiteren Welle 26 aus.
Infolge der Ölzuführung in den Kolbenraum 25 bewegt sich der Kolben 4 und betätigt das Schaltelement 3. Gleichzeitig zum Kolben 4 bewegt sich das mit dem Kolben 4 verbundene zweite Ölleitelement 9 in Pfeilrichtung P. Nach der Kolbenbewegung ist das Schaltelement 3 geschlossen, so dass die Welle 10 und die andere Welle 20 mittels des Schaltelements 3 miteinander drehfest verbunden sind. Das zweite Ölleitelement 9 wird in eine Stellung bewegt, bei der sich das vom Kolben 4 entfernte Ende in axialer Richtung weiter erstreckt als das vom Kolben 4 entfernte Ende des ersten Ölleitelements 8. Dadurch wird erreicht, dass das aus der Auslassöffnung 6 ausgeströmte Öl durch das zweite Ölleitelement 9 derart umgelenkt wird, dass es an dem ersten Ölleitelement 8 vorbei strömt. Insbesondere wird mittels des zweiten Ölleitelements 9 das Öl derart umgelenkt, das es auf die Welle 10 trifft. Dabei strömt das Öl in den Kanal 24, bzw. in die Kanäle 24 und von dort durch die Zuführbohrungen 11 zu dem Schaltelement 3. In 2 ist der Ölpfad 22 ausgehend von der Einlassbohrung 21 bis zu dem Schaltelement 3 dargestellt.
3 zeigt einen Ausschnitt der Welle 10 mit dem Schaltelement 3 von der Kopplungsvorrichtung 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Die Welle 10 weist mehrere, in Umfangsrichtung der Welle 10 betrachtet, zueinander beabstandete Zähne 29 und Kanäle 24 auf. Dabei sind die Kanäle 24 an der von dem ersten Schaltelement 23 abgewandten Seite der Welle 10 angeordnet. In den Kanälen 24 kann das aus dem Ausgleichsraum 7 ausgeströmte und zu der Welle 10 umgelenkte Öl in axialer Richtung strömen, insbesondere bis zu der Zuführbohrung 11. Die ersten Schaltelemente 23 sind mit der Welle 10 drehfest verbunden. Darüber hinaus sind in 3 zweite Schaltelemente 12 dargestellt, die mit der in 3 nicht dargestellten anderen Welle 20 drehfest verbunden sind.
4 zeigt eine Kopplungsvorrichtung 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Diese unterscheidet sich von der Kopplungsvorrichtung 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel in der Befestigung und Anordnung des ersten Ölleitelements 8. So ist das erste Ölleitelement 8 mit dem Kolben 4 drehfest verbunden. Dabei erstreckt sich das erste Ölleitelement 8 in axialer Richtung derart, dass das aus der Auslassöffnung 6 ausgetretene Öl an dem ersten Ölleitelement 8 vorbeiströmt, wenn, wie in 4 dargestellt ist, das Schaltelement 3 durch den Kolben 4 nicht betätigt ist.
Ein weiterer Unterschied besteht darin, dass an dem Stauelement 5 ein drittes Ölleitelement 15 angeordnet ist. Das dritte Ölleitelement 15 stellt, wie aus dem dargestellten Ölpfad 22 ersichtlich ist, sicher, dass das aus der Auslassöffnung 6 ausgeströmte Öl derart umgelenkt wird, dass das Öl an dem ersten Ölleitelement 8 und dem zweiten Ölleitelement 9 vorbei geführt wird.
Ein weiterer Unterschied besteht darin, dass in dem Kanal 24, bzw. in den Kanälen 24 der Welle 10 ein gestrichelt dargestelltes Ölfangelement 17 angeordnet ist. Die Welle 10 weist eine Auslassbohrung 16 auf, durch die das am ersten Ölleitelement 8 und dem zweiten Ölleitelement 9 vorbei geleitete Öl an dem Schaltelement 3 vorbei geleitet werden kann. Das Ölfangelement 17 kann derart angeordnet und ausgebildet sein, dass es verhindert, dass das an dem ersten Ölleitelement 8 und dem zweiten Ölleitelement 9 vorbei geleitete Öl mittels des Kanals 24, bzw. der Kanäle 24 zu der Zuführbohrung 11 strömen kann. Insbesondere kann das Ölfangelement 17 derart ausgebildet sein, dass das in dem Kanal 24, bzw. in den Kanälen 24 befindliche Öl aufgestaut wird, was dazu führt, dass das Öl durch die Auslassbohrung 16 strömt, ohne das Schaltelement 3 zu benetzen.
5 zeigt die Kopplungsvorrichtung 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel, bei dem das Schaltelement 3 betätigt ist. Zur Betätigung des Schaltelements 3 wird Öl in den Kolbenraum 25 zugeführt. Da sowohl das erste Ölleitelement 8 als auch das zweite Ölleitelement 9 mit dem Kolben 4 verbunden sind, bewegen sich das erste Ölleitelement 8 und das zweite Ölleitelement 9 gleichzeitig in die gleiche Richtung wie der Kolben 4. Insbesondere werden das erste Ölleitelement 8 und das zweite Ölleitelement 9 in eine Stellung bewegt, bei der das erste Ölleitelement 8 das aus der Auslassöffnung 6 ausgeströmte Öl in den Zwischenraum 13 zwischen dem ersten Ölleitelement 8 und dem zweiten Ölleitelement 9 umlenkt. Das in den Zwischenraum 13 umgelenkte Öl strömt anschließend durch einen in dem ersten Ölleitelement 8 vorhandenen Durchlass 18 zu den in der Welle 10 vorhandenen Zuführbohrungen 11 und von dort zu dem Schaltelement 3. Der Ölpfad 22 zwischen der Bohrung 21 und der Zuführbohrung 11 ist in 5 dargestellt. Gegebenenfalls können mehrere Durchlässe 18 vorgesehen sein.
6 zeigt ein Kraftfahrzeug 27 mit dem Kraftfahrzeuggetriebe 2. Wie aus 6 ersichtlich ist, weist das Kraftfahrzeuggetriebe 2 die Kopplungsvorrichtung 1 und das triebtechnisch nachgeschaltetes Getriebe 30 auf. Das Getriebe 30 ist mittels der Kopplungsvorrichtung 1 mit der Kraftahrzeug-Antriebseinheit VM, die als Verbrennungsmotor ausgeführt sein kann, triebtechnisch verbindbar. Das Getriebe 30 kann mittels der Getriebeausgangswelle 28 mit anderen nicht dargestellten Bauteilen des Kraftfahrzeugs, wie beispielsweise einem Achsdifferenzial, triebtechnisch verbunden sein.
Bezugszeichenliste

1: Kopplungsvorrichtung
2: Kraftfahrzeuggetriebe
3: Schaltelement
4: Kolben
5: Stauelement
6: Auslassöffnung
7: Druckausgleichsraum
8: erstes Ölleitelement
9: zweites Ölleitelement
10: Welle
11: Zuführbohrung
12: zweites Schaltelementbestandteil
13: Zwischenraum
14: Ausgangsöffnung
15: drittes Ölleitelement
16: Auslassbohrung
17: Ölfangelement
18: Durchlass
19: Feder
20: andere Welle
21: Bohrung
22: Ölpfad
23: erstes Schaltelementbestandteil
24: Kanal
25: Kolbenraum
26: weitere Welle
27: Kraftfahrzeug
28: Getriebeausgangswelle
29: Zahn
30: Getriebe
P: Pfeilrichtung
M: Mittelachse des Kraftfahrzeuggetriebes
VM: Kraftfahrzeug-Antriebseinheit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102011005504 A1 [0003]

Claims

Kopplungsvorrichtung (1) für ein Kraftfahrzeuggetriebe (2), mit einem Schaltelement (3), einem Kolben (4) zum Betätigen des Schaltelements (3), einem Stauelement (5) mit einer Auslassöffnung (6) und einem Druckausgleichsraum (7) zur Aufnahme von Öl, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckausgleichsraum (7) durch den Kolben (4) und das Stauelement (5) teilweise begrenzt ist und dass das durch die Auslassöffnung (6) aus dem Druckausgleichsraum (7) ausgeströmte Öl mittels eines ersten Ölleitelements (8) und/oder mittels eines zweiten Ölleitelements (9) wahlweise zu dem Schaltelement (3) zuführbar ist oder an dem Schaltelement (3) vorbei leitbar ist.
Kopplungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass a. mittels des ersten Ölleitelements (8) und/oder mittels des zweiten Ölleitelements (9) das Öl zum Schaltelement (3) zugeführt wird, wenn der Kolben (4) das Schaltelement (3) betätigt, und an dem Schaltelement (3) vorbei geleitet wird, wenn der Kolben (4) das Schaltelement (3) nicht betätigt und/oder dass b. dem Schaltelement (3) ausschließlich das aus der Auslassöffnung (6) ausgeströmte Öl zuführbar ist und/oder dass b. das erste Ölleitelement (8) und/oder das zweite Ölleitelement (9) stromabwärts der Auslassöffnung (6) angeordnet sind.
Kopplungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Ölleitelement (9) a. mit dem Kolben (4) drehfest verbunden ist und/oder b. den Druckausgleichsraum (7) teilweise begrenzt.
Kopplungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Welle (10), die mit wenigstens einem ersten Schaltelementbestandteil (23) des Schaltelements (3) drehfest verbunden ist, wenigstens eine Zuführbohrung (11) zum Zuführen von Öl zum Schaltelement (3) aufweist.
Kopplungsvorrichtung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Ölleitelement (8) mit der Welle (10) drehfest verbunden ist, wobei sich bei einer Betätigung des Kolbens (4) das zweite Ölleitelement (9) relativ zu dem ersten Ölleitelement (8) bewegt.
Kopplungsvorrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Ölleitelement (8) das aus der Auslassöffnung (6) ausgeströmte Öl in einen Zwischenraum (13) zwischen dem ersten Ölleitelement (8) und dem zweiten Ölleitelement (9) umlenkt, wenn der Kolben (4) das Schaltelement (3) nicht betätigt.
Kopplungsvorrichtung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (4) eine Ausgangsöffnung (14) aufweist, durch die das in den Zwischenraum (13) umgelenkte Öl an dem Schaltelement (3) vorbei leitbar ist.
Kopplungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass a. das zweite Ölleitelement (9) das aus der Auslassöffnung (6) ausgeströmte Öl derart umlenkt, dass das Öl an dem ersten Ölleitelement (8) vorbei zu dem Schaltelement (3) strömt, wenn der Kolben (4) das Schaltelement (3) betätigt und/oder dass b. das erste Ölleitelement (8) wenigstens einen Durchgang zum Zuführen von Öl zum Schaltelement (3) aufweist, wenn der Kolben (4) das Schaltelement (3) nicht betätigt.
Kopplungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Ölleitelement (8) mit dem Kolben (4) drehfest verbunden ist.
Kopplungsvorrichtung (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass a. das aus der Auslassöffnung (6) ausgeströmte Öl an dem ersten Ölleitelement (8) und dem zweiten Ölleitelement (9) vorbei strömt, wenn der Kolben (4) das Schaltelement (3) nicht betätigt oder dass b. an dem Stauelement (5) ein drittes Ölleitelement (15) angeordnet ist, das das aus der Auslassöffnung (6) ausgeströmte Öl derart umlenkt, das das Öl an dem ersten Ölleitelement (8) und dem zweiten Ölleitelement (9) vorbei strömt, wenn der Kolben (4) das Schaltelement (3) nicht betätigt.
Kopplungsvorrichtung (1) nach Anspruch 9 oder 10 unter Rückbezug auf Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (10) eine Auslassbohrung (16) aufweist, durch die das an dem ersten Ölleitelement (8) und dem zweiten Ölleitelement (9) vorbei geströmte Öl an dem Schaltelement (3) vorbei leitbar ist.
Kopplungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 9 bis 11 unter Rückbezug auf Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (10) wenigstens ein Ölfangelement (17) aufweist, das abhängig von einer Position des Kolbens (4) a. ein Strömen des Öls, insbesondere des an dem ersten Ölleitelement (8) und/oder zweiten Ölleitelement (9) vorbei geströmte Öls in Richtung zu der Zuführbohrung (11) verhindert und/oder das b. das an dem ersten Ölleitelement (8) und/oder zweiten Ölleitelement (9) vorbei geströmte Öl in Richtung zu der Auslassbohrung (16) leitet.
Kopplungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Ölleitelement (8) das aus der Auslassöffnung (6) ausgeströmte Öl in einen Zwischenraum (13) zwischen dem ersten Ölleitelement (8) und dem zweiten Ölleitelement (9) umlenkt, wenn der Kolben (4) das Schaltelement (3) betätigt.
Kopplungsvorrichtung (1) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Ölleitelement (8) zumindest einen Durchlass (18) aufweist, durch den das in den Zwischenraum (13) umgelenkte Öl zu dem Schaltelement (3) zuführbar ist.
Kraftfahrzeuggetriebe (2) mit einer Kopplungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14.