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Die Erfindung betrifft eine Kupplungsvorrichtung mit einem Gehäuse, das zur Aufnahme eines Kolbens zur Herstellung einer Wirkverbindung zwischen wenigstens einem antriebsseitigen Kupplungselement und wenigstens einem abtriebsseitigen Kupplungselement in einer Einkuppelposition und zum Lösen der Wirkverbindung zwischen den Kupplungselementen in einer Auskuppelposition dient, wobei der Kolben einerseits durch den Druck in einer mit wenigstens einer Druckmittelleitung verbundenen Druckkammer und andererseits durch einen in einer Ausgleichskammer wirkenden Druck beaufschlagt ist, wobei die Ausgleichskammer außer durch den Kolben auch durch eine Trennwand begrenzt ist, an deren von der Ausgleichskammer abgewandten Seite eine die Kupplungselemente aufnehmende und mit wenigstens einer Druckmittelleitung verbundene Kühlkammer vorgesehen ist.
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Eine derartige Kupplungsvorrichtung ist durch die
EP 1 361 374 B1 bekannt. Die dem Kolben zugeordnete Trennwand ist im radial inneren Bereich mit Durchgängen versehen, welche einem Druckmittel den Übertritt aus der Kühlkammer in die Ausgleichskammer gewähren. Zwar ist dieses Druckmittel ebenso wie ein in der Druckkammer enthaltenes Druckmittel bei Rotation der Kupplungsvorrichtung um eine Zentralachse durch Fliehkraft beaufschlagt, und vermag daher den Einfluss der Fliehkraft in der Druckkammer zumindest teilweise zu kompensieren, jedoch entstehen durch die Befüllung der Ausgleichskammer mit Druckmittel neue Probleme. Durch die Ausgleichkammer kann beispielsweise in Abhängigkeit verschiedener Parameter eine Unter- oder Überkompensation der sich in der Druckkammer ausbildenden Druckwirkung ergeben, wobei eine Unterkompensation zur Folge hat, dass trotz einer in der Ausgleichskammer vorgesehenen, in Richtung der Druckkammer wirksamen Energiespeichereinheit keine hinreichende Ausgleichskraft aufgebracht werden kann, um eine Axialverlagerung des Kolbens in Richtung zur Ausgleichskammer und damit in Richtung zur Einkuppelposition zu verhindern. Aufgrund zumindest teilweiser Einkuppelung der Kupplungseinrichtung verschlechtert sich deren Wirkungsgrad. Liegt dagegen eine Überkompensation vor, dann wird der Kolben in Richtung der Druckkammer und damit in Richtung der Auskuppelposition axial verlagert. In der Druckkammer muss demnach stets ein Überdruck angelegt sein, wenn der Kolben zumindest mit Schlupf in seiner Einkuppelposition gehalten werden soll. Druckschwankungen in der Kühlkammer und damit auch in der Ausgleichskammer lassen das Problem jeweils undefinierten Druckes in dem Ausgleichsraum weiter eskalieren, wobei angesichts zumindest teilweise vorhandener Ungewissheit über die Drucksituation in der Ausgleichskammer eine präzise Nachregelung, beispielsweise durch entsprechende Druckregelung in der Kühlkammer, kaum durchführbar ist. Dieses Problem besteht auch dann, wenn der Ausgleichskammer von der Kühlkammer stammendes Druckmittel nahezu drucklos zugeführt wird, und löst dann, wenn keine Überanpressung des Kolbens vorliegt, insbesondere in Betriebszuständen der Kupplungsvorrichtung, in denen diese mit Schlupf betrieben werden soll, wechselnde Anpresskräfte aus. Hinzu kommt unmittelbar nach einem Startvorgang eines die Kupplungsvorrichtung aufweisenden Kraftfahrzeuges, dass in der Ausgleichskammer, die in der Stillstandszeit des Kraftfahrzeuges zumindest teilweise leergelaufen ist, für die nachfolgenden Kupplungsvorgänge bis zur Wiederauffüllung undefinierte Druckverhältnisse vorliegen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kupplungsvorrichtung derart auszubilden, dass im Ausgleichsraum zumindest im Wesentlichen definierte Druckverhältnisse vorliegen.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, eine Kupplungsvorrichtung derart auszubilden, dass ein Kupplungsgehäuse zur Aufnahme eines Kolbens zur Herstellung einer Wirkverbindung zwischen wenigstens einem antriebsseitigen Kupplungselement und wenigstens einem abtriebsseitigen Kupplungselement in einer Einkuppelposition und zum Lösen der Wirkverbindung zwischen den Kupplungselementen in einer Auskuppelposition dient, wobei der Kolben einerseits durch den Druck in einer mit wenigstens einer Druckmittelleitung verbundenen Druckkammer und andererseits durch einen in einer Ausgleichskammer wirkenden Druck beaufschlagt ist, wobei die Ausgleichskammer außer durch den Kolben auch durch eine Trennwand begrenzt ist, an deren von der Ausgleichskammer abgewandten Seite eine die Kupplungselemente aufnehmende und mit wenigstens einer Druckmittelleitung verbundene Kühlkammer vorgesehen ist.
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Von besonderer Bedeutung hierbei ist, dass die Ausgleichskammer gegenüber der Kühlkammer zumindest im Wesentlichen flüssigkeitsdicht ausgebildet ist, und über eine an der Außenseite des Kupplungsgehäuses mündende Entlastungsleitung verfügen kann.
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Aufgrund der zumindest im Wesentlichen flüssigkeitsdichten Ausbildung der Ausgleichskammer gegenüber der Kühlkammer ist die Ausgleichskammer gegenüber den Druckbedingungen in der Kühlkammer isoliert, und, da ohne Druckmittelzufuhr, als zumindest im Wesentlichen druckmittelfreier, zumindest im Wesentlichen ausschließlich mit Luft befüllter Raum wirksam. Eine Verlagerung des die Ausgleichskammer begrenzenden Kolbens in Richtung der Einkuppelposition wird die in der Ausgleichskammer enthaltene Luft dann, wenn der Ausgleichskammer zumindest im Wesentlichen wegen einer Kapselung die Möglichkeit für einen Luftaustausch fehlt, verdichten, oder dann, wenn die Ausgleichskammer über eine an der Außenseite des Gehäuses mündende Entlastungsleitung verfügen sollte und dadurch druckentlastet werden kann, ein entsprechendes Luftvolumen aus der Kupplungsvorrichtung verdrängen. Bei gekapselter Ausgleichskammer wirkt der Verdichtungsdruck der Luft einer Kolbenbewegung in Richtung zur Einkuppelposition entgegen, und würde daher bei Anordnung einer in Richtung der Druckkammer wirksamen Energiespeichereinheit in der Ausgleichskammer denselben wirkungsmäßig unterstützen. Bei druckentlasteter Ausgleichskammer würde dagegen allein die Energiespeichereinheit einer Bewegung des Kolbens in dessen Einkuppelposition entgegenwirken, da die verdrängte Luft aus der Ausgleichskammer entweichen kann. Eine druckentlastete Ausgleichskammer liegt dann vor, wenn diese über eine an der Außenseite des Kupplungsgehäuses mündende Entlastungsleitung verfügt. Mit ihrem anderen Ende ist die Entlastungsleitung vorzugsweise in denjenigen Radialbereich der Ausgleichskammer geführt, welcher am nächsten an eine Zentralachse der Kupplungsvorrichtung und damit an das Kupplungsgehäuse herangeführt ist. In diesen Radialbereich der Ausgleichskammer ist die Entlastungsleitung mit Vorzug mittels Durchdringung einer Gehäusenabe des Kupplungsgehäuses geführt.
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Mit der zuvor erläuterten Ausgestaltung der Ausgleichskammer kann eine definierte, in Richtung zur Druckkammer wirksame Axialkraft aufgebracht werden, und zwar unabhängig davon, ob die Ausgleichskammer gekapselt oder druckentlastet ist. Entsprechend sicher kann daher der in der Druckkammer angelegte Druck für eine Verlagerung des Kolbens in dessen Einkuppelposition bemessen werden. Im Hinblick auf die seitens der Ausgleichskammer auf den Kolben ausgeübte Axialkraft ist lediglich sicherzustellen, dass diese Axialkraft hinreichend groß ist, um eine ungewollte Verlagerung des Kolbens in dessen Einkuppelposition wirksam verhindern zu können. Zumindest bei der druckentlasteten Ausgleichskammer ist die Energiespeichereinheit entsprechend auszulegen. Wenn die Kupplungsvorrichtung derart abgestimmt ist, dass die Druckkammer bereits unmittelbar oberhalb der Leerlaufdrehzahl einer Brennkraftmaschine des die Kupplungsvorrichtung aufnehmenden Fahrzeuges über die Druckbedingungen verfügt, die zur Verlagerung des Kolbens in Richtung zur Einkuppelposition benötigt werden, kann die in der Ausgleichskammer vorhandene Energiespeichereinheit wegen der dann noch geringen zu übertragenen Drehmomente mit begrenztem Gegenmoment ausgelegt sein, so dass in der Druckkammer ein geringer dauerhafter Überdruck genügt, um undefinierte Schlupfzustände an der Kupplungsvorrichtung wirksam ausschließen zu können, ohne aufgrund dieses dauerhaften Überdruckes einen deutlichen Mehrverbrauch und damit Nachteile beim Ausstoß von CO2 auszulösen.
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Sofern Mehrverbrauch und Ausstoß von CO2 noch weiter reduziert werden sollen, kann eine Befüllung der Ausgleichskammer mit einer vorbestimmten Menge an Druckmittel erfolgen, das zum Aufbau einer fliehkraftbezogenen Axialkraft geeignet ist, und, da eine definierte Menge an Druckmittel in die Ausgleichskammer eingebracht ist, auch zu einer definierten Krafteinwirkung auf den Kolben in Richtung zur Druckkammer genutzt werden kann. Aufgrund dieser fliehkraftabhängigen Axialkraft kann der Überdruck in der Druckkammer der Kupplungsvorrichtung reduziert werden, ohne das Risiko einer ungewollten Verlagerung des Kolbens in Richtung zur Einkuppelposition in Kauf nehmen zu müssen. Dieses Druckmittel kann mit einer vorbestimmten Menge entweder bei der Herstellung der Ausgleichskammer oder im Verlauf der Montage der Kupplungsvorrichtung in einem Gehäuse, wie einer Getriebeglocke, in die Ausgleichskammer eingebracht werden. Während dieses Druckmittel die Ausgleichskammer bei gekapselter Ausführung ohnehin nicht mehr verlassen kann, wird das Druckmittel bei druckentlasteter Ausgleichskammer unter der Wirkung der Fliehkraft stärker nach radial außen verlagert als die in der Ausgleichskammer enthaltene Luft, so dass infolge einer Kolbenverlagerung verdrängte oder aber angesaugte Luft radial innerhalb des Druckmittels die Ausgleichskammer verlassen oder in die Ausgleichskammer eindringen kann, ohne hierbei Einfluss auf das in der Ausgleichskammer enthaltene Druckmittel zu nehmen. Die Befüllung der Ausgleichskammer mit einer vorbestimmten Menge an Druckmittel während der Montage erfolgt bei druckentlasteter Ausgleichskammer mit Vorzug durch Anschluss der an der Außenseite des Kupplungsgehäuses mündenden Entlastungsleitung an eine Druckmittelquelle.
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Die durch die Ausgleichskammer erbrachte, in Richtung zur Druckkammer wirksame Axialkraft ist selbst unmittelbar nach einem Startvorgang eines die Kupplungsvorrichtung aufweisenden Kraftfahrzeuges in unveränderter Weise gewährleistet, da sich die Ausgleichskammer nach einem Startvorgang in vergleichbarem Zustand wie während des Betriebs befindet, nämlich entweder bei gekapselte Ausführung mit Luft befüllt, oder aber bei druckentlasteter Ausführung mit verdrängbarer Luft, jeweils gegebenenfalls unterstützt durch eine in der Ausgleichskammer angeordnete und in Richtung der Druckkammer wirksame Energiespeichereinheit, und gegebenenfalls unterstützt durch eine definierte Menge eines in die Ausgleichskammer eingebrachten Druckmittels. Es liegen somit selbst unmittelbar nach einem Startvorgang des Kraftfahrzeuges definierte Druckverhältnisse in der Ausgleichskammer vor.
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Durch die Maßnahme, zwei einer Kolbenwand des Kolbens zugeordnete Abdichtungen auf zumindest annähernd gleichem Radius vorzusehen, wird erreicht, dass Druckschwankungen innerhalb der Kühlkammer von einer Übertragung auf den Kolben über den Kontaktbereich des Kolbens mit in der Kühlkammer vorgesehenen Kupplungselementen abgehalten werden. Während die erste Abdichtung den Kolben zur Bildung der Druckkammer gegenüber dem Kupplungsgehäuse abdichtet, ist die zweite Abdichtung zur Isolierung des Kolbens gegenüber der Trennwand der Ausgleichskammer wirksam. Bei einer vorzugsweisen Ausführung ist die erste Abdichtung radial außerhalb des Kolbens vorgesehen, die zweite Abdichtung dagegen radial innerhalb des Kolbens. Um dennoch beide Abdichtungen auf zumindest annähernd gleichem Radius aufnehmen zu können, ist der Kolben vorzugsweise mit einer Radialstufe axial zwischen den beiden Abdichtungen ausgebildet. Entspricht die Wirkfläche der Radialstufe des Kolbens zumindest im Wesentlichen der Wirkfläche des Kontaktbereiches des Kolbens gegenüber den Kupplungselementen, dann ist aufgrund der Anordnung beider Wirkflächen innerhalb des gleichen Raums, nämlich der Kühlkammer, und damit aufgrund zumindest im Wesentlichen gleicher Druckbedingungen davon auszugehen, dass beide Wirkflächen sich in Achsrichtung gegenseitig kompensieren, und damit der Kolben auch bei Druckschwankungen in der Kühlkammer keine undefinierte unerwünschte Axialverlagerung vollzieht. Folglich trägt auch die Ausbildung einer Radialstufe dazu bei, den Kolben ausschließlich mit einer definierten Axialkraft zu beaufschlagen.
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Nachfolgend ist die Kupplungsvorrichtung anhand von Ausführungsbeispielen näher behandelt. Es zeigt:
- 1 einen Längsschnitt durch eine Kupplungsvorrichtung mit einem einen Kolben aufnehmenden Kupplungsgehäuse und einer dem Kolben zugeordneten Ausgleichskammer, die über eine an der Außenseite des Kupplungsgehäuses mündende Entlastungsleitung druckentlastet ist,
- 2 wie 1, aber mit einer Ausgleichskammer, die gegenüber angrenzenden Bereichen gekapselt ist.
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In 1 ist eine Kupplungsvorrichtung 1 gezeigt, die über ein um eine Zentralachse 2 drehbares Kupplungsgehäuse 3 verfügt, und in einem Gehäuse 4, wie beispielsweise einer Getriebeglocke aufgenommen ist, wobei in einem Raum 58 des Gehäuses 4 weitere, gegebenenfalls über Schmierbedarf verfügende Bauteile 5 aufgenommen sind. Beispielhaft für derartige Bauteile 5 ist eine Elektromaschine 6 gezeigt, jedoch sind ebenso auch Torsionsschwingungsdämpfer und/oder Tilgersysteme denkbar.
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Das Kupplungsgehäuse 3 verfügt an seiner der Elektromaschine 6 zugewandten Axialseite A über eine antriebsseitige Gehäusenabe 7, die über eine Lagerung 8 zur Zentrierung einer Kupplungsnabe 9 dient, welche mittels einer Innenverzahnung 10 mit einem Abtrieb 11, wie einer Getriebeeingangswelle, drehfest verbunden ist. Die antriebsseitige Gehäusenabe 7 dient weiterhin mit ihrer radialen Außenseite zur Zentrierung eines gegenüber der Gehäusenabe 7 axial verlagerbaren Kolbens 12, und dient mittels einer Befestigung 60 zur drehfesten Aufnahme einer Trennwand 13. Der Kolben 12 ist sowohl gegenüber der antriebsseitigen Gehäusenabe 7 als auch gegenüber einer Axialwand 14 des Kupplungsgehäuses 3 mittels je einer Abdichtung 15, 16 abgedichtet, und über eine Mehrzahl in vergleichbaren Abständen zueinander um die Zentralachse 2 herum angeordnete Energiespeicher 18 einer Energiespeichereinheit 19 drehgesichert, indem die Energiespeichereinheit 19 eine Drehverbindung gegenüber der Trennwand 13 herstellt.
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Die Axialwand 14 des Kupplungsgehäuses 3 verläuft im axialen Erstreckungsbereich des Kolbens 12 zumindest im Wesentlichen axial, und umschließt eine ebenfalls zumindest im Wesentlichen axial verlaufende Kolbenwand 20. Diese Kolbenwand 20 nimmt zum einen benachbart zur Axialseite A die bereits genannte Abdichtung 15 auf, und umgreift in axialem Abstand zur Abdichtung 15 eine weitere Abdichtung 22, die am radial äußeren Ende der Trennwand 13 vorgesehen ist. Während die erstgenannte Abdichtung 16 allerdings radial zwischen der Axialwand 14 des Kupplungsgehäuses 3 und der Kolbenwand 20 vorgesehen ist, und damit radial außerhalb des Kolbens 12, ist die letztgenannte Abdichtung 22 radial zwischen der Kolbenwand 20 und der Trennwand 13 vorgesehen, und damit radial innerhalb des Kolbens 12. Der Kolben 12 verfügt axial zwischen den beiden Abdichtungen 15 und 22 über eine Radialstufe 24, die derart bemessen ist, dass die beiden Abdichtungen 15 und 22 zumindest im Wesentlichen auf gleichem radialen Abstand zur Zentralachse 2 liegen. Ein axial freies Ende 25 des Kolbens 12 ist mit einem Kontaktbereich 26 ausgebildet, mit welchem er in Wirkverbindung mit einem benachbarten antriebsseitigen Kupplungselement 27 gebracht werden kann, wobei dieses antriebsseitige Kupplungselement 27 ebenso wie weitere antriebsseitige Kupplungselemente 27 mittels einer Verzahnung 29 mit einem radial äußeren Gehäuseteil 30 des Kupplungsgehäuses 3 in Drehverbindung steht. Das axial am weitesten vom Kontaktbereich 26 des Kolbens 12 entfernte antriebsseitige Kupplungselement 27 stützt sich in nicht näher gezeigter Weise axial gegenüber dem Kupplungsgehäuse 3 ab. Axial zwischen jeweils zwei antriebsseitigen Kupplungselementen 27 ist jeweils ein abtriebsseitige Kupplungselement 32 vorgesehen, wobei die abtriebsseitigen Kupplungselemente 32 mittels einer Verzahnung 33 mit einem Kupplungselemententräger 34 drehfest verbunden sind, der seinerseits wieder an der Kupplungsnabe 9 befestigt ist. Die Kupplungsnabe 9 stützt sich in Richtung zu einer Axialseite B des Kupplungsgehäuses 3 über eine Lagerung 36 axial an einer abtriebsseitigen Gehäusenabe 37 ab, die zur Zentrierung eines Gehäusedeckels 38 dient, der radial außen am radial äußeren Gehäuseteil 30 befestigt ist.
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Das Kupplungsgehäuse 3 verfügt an seiner Axialseite A im Wesentlichen im radialen Erstreckungsbereich des Kolbens 12 über eine Radialwand 17, zwischen der und dem Kolben 12 eine Druckkammer 40 vorgesehen ist, die über einen ersten Leitungsteil 47 einer ersten Druckmittelleitung 41 und einen zweiten Leitungsteil 59 der ersten Druckmittelleitung 41 an einen externen Anschluss 65 angeschlossen ist. Der externe Anschluss 65 kann beispielsweise mit einem Hydrauliksystem eines Getriebes verbunden sein, und das Druckmittel entweder direkt oder über einen Druckmittelkühler in den Druckmittelsumpf des Getriebes führen. Der zweite Leitungsteil 59 verläuft in einer innerhalb des Abtriebs 11 vorgesehenen Hülse 42. Die axiale Gegenseite des Kolbens 12 begrenzt gemeinsam mit der Trennwand 13 eine Ausgleichskammer 43. Dieser Ausgleichskammer 43 ist eine Entlastungsleitung 44 zugeordnet, die nach Durchdringung der antriebsseitigen Gehäusenabe 7 in den Radialbereich 45 der Ausgleichskammer 43 geführt ist, welcher am nächsten an die Zentralachse 2 herangeführt ist. Die Entlastungsleitung 44 mündet anderenends an der Axialseite A des Kupplungsgehäuses 3, mithin also an der Außenseite 46 dieses Kupplungsgehäuses 3, aber in dem Raum 58 des Gehäuses 4, wie einer Getriebeglocke.
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Die Kupplungselemente 27 und 32 sind in einer Kühlkammer 48 angeordnet, die sich axial im Wesentlichen zwischen der Trennwand 13 und dem Gehäusedeckel 38 erstreckt. Die Kühlkammer 48 ist über Druckmittelleitungen mit einem externen Anschluss, wie einer Druckmittelversorgung, verbunden, und zwar gegebenenfalls über einen ebenfalls nicht gezeigten, bevorzugt der Kühlkammer 48 nachgeschalteten Druckmittelkühler. Von diesen Druckmittelleitungen ist allein eine zweite Druckmittelleitung 50 dargestellt, und zwar anhand von Öffnungen 51 in der Kupplungsnabe 9 und hiermit zusammen wirkenden Öffnungen 52 in dem Abtrieb 11 sowie einem Durchgang 53 im Abtrieb 11, wobei der Durchgang 53 radial außerhalb der in den Abtrieb 11 eingelassenen Hülse 42 verläuft, die zur Druckkammer 40 führende erste Druckmittelleitung 41 dagegen in der Hülse 42, und damit von dem Durchgang 53 getrennt. Die zweite Druckmittelleitung 50 dient als Hauptleitung 55 für die Kühlkammer 48, während eine im Kupplungsgehäuse 3 vorgesehene Leitung 56 einerends über die Lagerung 8 mit der Kühlkammer 48 verbunden ist, und anderenends aus dem Kupplungsgehäuse 3 heraus in den Raum 58 des Gehäuses 4, wie einer Getriebeglocke, geführt ist, in welchem Bauteile 5 mit Schmierungsbedarf aufgenommen sein können. Die Leitung 56 dient demnach als Zusatzleitung 57, durch welche die Bauteile 5 mit Schmierungsbedarf mit Druckmittel aus der Kühlkammer 48 versorgt werden können.
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Bei der vorliegenden Ausführung dienen die Öffnungen 51 und 52 als Austritt des in der Kühlkammer 48 vorgesehenen Druckmittels, während ein Eintritt für Druckmittel in 1 durch den mit Bezugsziffer 61 bezeichneten Durchgang gegeben ist. Der Austritt führt zum externen Anschluss 65. Alternativ können aber auch die Öffnungen 51 und 52 als Eintritt des in der Kühlkammer 48 vorgesehenen Druckmittels dienen, und der Durchgang 61 als Austritt.
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Die Funktion der Kupplungsvorrichtung 1 ist wie folgt:
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Die Erzeugung eines Überdruckes in der Druckkammer 40 gegenüber der Ausgleichskammer 43 erfolgt mittels Druckaufbau in der ersten Druckmittelleitung 41 über den externen Anschluss 65, wie eine Druckmittelversorgung. Ein Überdruck in der Druckkammer 40 gegenüber der Ausgleichskammer 43 bewirkt eine Axialverlagerung des Kolbens 12 in Richtung zu den Kupplungselementen 27 und 32, wodurch der Kolben 12, sobald er mit dem Kontaktbereich 26 an seinem axial freien Ende 25 an dem axial benachbarten Kupplungselement 27 in Anlage gelangt ist, eine Axialkraft auf die Kupplungselemente 27 und 32 ausübt, und dadurch, da sich das vom Kolben 12 entfernteste Kupplungselement 27 am Kupplungsgehäuse 3 axial abstützt, eine Reibkraft zwischen den Kupplungselementen 27 und 32 aufbaut. Die Kupplungsvorrichtung 1 wird auf diese Weise in ihre Einkuppelposition gestellt.
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Die Verlagerung des Kolbens 12 in Richtung zur Trennwand 13 erfolgt gegen die Wirkung der sich an der Trennwand 13 axial abstützenden Energiespeichereinheit 19. Da die Ausgleichskammer 43 mittels der Abdichtungen 15 und 16 gegenüber der Druckkammer 40 und mittels der Abdichtung 22 sowie der Befestigung 60 gegenüber der Kühlkammer 48 abgedichtet ist, gelangt zumindest im Wesentlichen kein Druckmittel aus Druckkammer 40 und Kühlkammer 48 in die Ausgleichskammer 43. Diese ist somit zumindest im Wesentlichen mit einer Luftbefüllung versehen. Aufgrund der Verlagerung des Kolbens 12 in Richtung zur Trennwand 13 wird das Volumen der Ausgleichskammer 43 reduziert, wodurch eine Luftdruckerhöhung in der Ausgleichskammer 43 entstehen würde. Zur Vermeidung einer derartigen Luftdruckerhöhung ist die Entlastungsleitung 44 vorgesehen, welche einen Abbau des sich in der Ausgleichskammer 43 aufbauenden Druckluftüberschusses aus der Ausgleichskammer 43 sowie aus dem Kupplungsgehäuse 3 heraus in den Raum 58 des Gehäuses 4, wie einer Getriebeglocke, ermöglicht.
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Ein Druckabbau in der Druckkammer 40 mittels der ersten Druckmittelleitung 41 über den externen Anschluss 65, wie die Druckmittelversorgung, bewirkt aufgrund der in der Ausgleichskammer 43 vorgesehenen Energiespeichereinheit 19 eine Axialverlagerung des Kolbens 12 in von den Kupplungselementen 27 und 32 fortweisender Richtung, wodurch der Kolben 12 seine auf die Kupplungselemente 27 und 32 ausgeübte Axialkraft reduziert, bis er schließlich den Kontaktbereich 26 an seinem axial freien Ende 25 von dem axial benachbarten Kupplungselement 27 gelöst hat. Die Kupplungsvorrichtung 1 wird auf diese Weise in ihre Auskuppelposition gestellt.
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Aufgrund der Verlagerung des Kolbens 12 in von der Trennwand 13 fortweisender Richtung wird das Volumen der Ausgleichskammer 43 vergrößert, wodurch ein Luftdruckabfall in der Ausgleichskammer 43 entstehen würde. Zur Vermeidung eines derartigen Luftdruckabfalles kann über die Entlastungsleitung 44 Luft aus dem Raum 58 des Gehäuses 4, wie einer Getriebeglocke, angesaugt werden.
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Während der Verlagerung des Kolbens 12 in seine Ein- oder Auskuppelposition können in der Kühlkammer 48 deutliche Druckschwankungen anliegen. Diese Druckschwankungen können aufgrund der Ausgleichskammer 43 allerdings nur an derjenigen Fläche auf den Kolben 12 übertragen werden, die sich durch den Kontaktbereich 26 an dessen axial freiem Ende 25 ergibt. Um auch diese Druckschwankungen wirksam ausschließen zu können, verfügt der Kolben 12 axial zwischen den beiden Abdichtungen 15 und 22 über die Radialstufe 24, die in Anpassung an den Materialquerschnitt des Kolbens 12 derart bemessen ist, dass die beiden Dichtungen 15 und 22 zumindest im Wesentlichen auf dem gleichen Radius gegenüber der Zentralachse 2 liegen, obwohl die eine Abdichtung 15 an der radialen Außenseite der axialen Kolbenwand 20 des Kolbens 12 und die andere Abdichtung 22 an der radialen Innenseite der axialen Kolbenwand 20 des Kolbens 12 liegt. Durch diese Ausgestaltung baut sich an der Radialstufe 24 ein Gegendruck zu dem Druck auf, der an dem Kontaktbereich 26 am axial freiem Ende 25 des Kolbens 12 anliegt. Dadurch werden Druckschwankungen aus der Kühlkammer 48 auch in diesem Bereich des Kolbens 12 wirksam ausgefiltert.
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Da das in der Kühlkammer 48 enthaltene Druckmittel wird beispielsweise durch Reibung an den Kupplungselementen 27 und 32 erhitzt, so dass zumindest ein Teil dieses Druckmittels aus der Kühlkammer 48 entnommen wird, um dieses über die zweite Druckmittelleitung 50 einem externen Anschluss 65, wie einer Druckmittelversorgung und/oder einem Druckmittelkühler, zuzuleiten. Da der weitaus überwiegende Teil des der Kühlkammer 48 entnommenen Druckmittels entlang der zweiten Druckmittelleitung 50 geführt wird, wirkt diese Druckmittelleitung 50 als Hauptleitung 55 der Kühlkammer 48. Ein sehr geringer Teil des der Kühlkammer 48 entnommenen Druckmittels wird dagegen über die Lagerung 8 und die im Kupplungsgehäuse 3 ausgebildete Leitung 56 Bauteilen 5 mit Schmierungsbedarf zugeleitet, so dass die Leitung 56 Teil der Zusatzleitung 57 ist.
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Da in der Druckkammer 40 Druckmittel enthalten ist, das sich unter Fliehkrafteinwirkung nach radial außen verlagert, und dadurch die Verlagerung des Kolbens 12 in seine Einkuppelposition unterstützt, muss die in der Ausgleichskammer 43 vorgesehene Energiespeichereinheit 19 zur Erzeugung einer Axialkraft befähigt sein, welche nicht nur zumindest dem in der Druckkammer 40 angelegten Überdruck entspricht, sondern darüber hinaus auch noch einer Verlagerung des Kolbens 12 in seine Einkuppelposition entgegenwirken kann, damit vermieden wird, dass der Kolben 12 unerwünscht in seine Einkuppelposition bewegt wird. Bei derart kräftiger Auslegung der Energiespeichereinheit 19 muss allerdings bei geringer Fliehkrafteinwirkung, beispielsweise im Leerlauf oder beim Anfahren eines Kraftfahrzeuges nach Leerlauf, in der Druckkammer 40 ein hinreichend hoher Druck eingestellt sein, um den Kolben 12 gegen die Wirkung der Energiespeichereinheit 19 in seine Einkuppelposition zu verlagern. Da für die Erzeugung dieses hinreichend hohen Druckes ein erhöhter Energieaufwand erforderlich ist, kann, sofern ein erhöhter Energieaufwand vermieden werden soll, die Ausgleichskammer 43 mit einer definierten Menge an Druckmittel teilweise befüllt sein, wobei dieses Druckmittel bereits bei Herstellung der Ausgleichskammer 43 oder im Verlauf der Montage der Kupplungsvorrichtung 1 in die Ausgleichskammer 43 eingebracht werden kann. Das Druckmittel wird im Betriebszustand der Kupplungsvorrichtung 1 unter Fliehkrafteinwirkung nach radial außen geschleudert, und verdrängt dadurch in der Ausgleichskammer vorhandene Luft nach radial innen. Bei einer Verlagerung des Kolbens 12 in seine Einkuppelposition und damit in Richtung zur Trennwand 13 oder in seine Auskuppelposition und damit in von der Trennwand 13 fortweisender Richtung kann somit die durch Änderung des Volumens der Ausgleichskammer 43 ausgelöste Luftdruckänderung in der Ausgleichskammer 43 über die Entlastungsleitung 44 ausgeglichen werden, ohne dass sich die in der Ausgleichskammer 43 enthaltene definierte Menge an Druckmittel nachteilig bemerkbar macht.
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Die in 2 gezeigte Ausführung der Kupplungsvorrichtung 1 weicht von der in 1 gezeigten Ausführung ab, indem die die Ausgleichskammer 43 mit der Außenseite 46 des Kupplungsgehäuses 3 verbindende Entlastungsleitung 44 entfallen ist. Die Ausgleichskammer 43 ist dadurch gekapselt, und entweder nur mit Luft befüllt, oder aber mit einer definierten Menge an Druckmittel teilweise befüllt. Dieses Druckmittel kann ebenso wie anhand der Ausführung gemäß 1 bereits beschrieben, bereits bei Herstellung der Ausgleichskammer 43 oder im Verlauf der Montage der Kupplungsvorrichtung 1 in die Ausgleichskammer 43 eingebracht werden, und dient zur Erzeugung einer von der Fliehkrafteinwirkung abhängigen, auf den Kolben 12 einwirkenden Axialkraft.
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Da bei dieser Ausführung der Kupplungsvorrichtung 1 die Ausgleichskammer 43 gekapselt ist, wird bei einer Verlagerung des Kolbens 12 in seine Einkuppelposition und damit in Richtung zur Trennwand 13 aufgrund der Reduzierung des Volumens der Ausgleichskammer 43 eine Luftdruckerhöhung in der Ausgleichskammer 43 ausgelöst, mit der Folge, dass die in der Ausgleichskammer 43 enthaltene Luft die ebenfalls in der Ausgleichskammer 43 enthaltene Energiespeichereinrichtung 19 wirkungsmäßig unterstützt. Der in der Druckkammer 40 erzeugte Überdruck muss demnach hinreichend groß sein, um die durch Luftdruck und Energiespeichereinheit 19 in der Ausgleichskammer aufgebaute Gegenkraft zu überwinden. Als energieeinsparende Alternative zu einer Erhöhung dieses Überdruckes in der Druckkammer 40 kann selbstverständlich auch die Wirkung der Energiespeichereinheit 19 um denjenigen Betrag reduziert werden, der sich durch die Wirkung der in der Ausgleichskammer enthaltenen Luft ergibt. Bei einer Verlagerung des Kolbens 12 in seine Auskuppelposition und damit in von der Trennwand 13 fortweisender Richtung reduziert sich die Wirkung der Luft in der Ausgleichskammer 43 aufgrund der Erhöhung des Volumens für Luft in der Ausgleichskammer 43 zwar, jedoch verbleibt dennoch eine die Wirkung der Energiespeichereinheit 19 unterstützende Luftdruckerhöhung in der Ausgleichskammer 43 so lange anhängig, bis der Kolben 12 seine Ausrückposition wieder einnimmt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kupplungsvorrichtung
- 2
- Zentralachse
- 3
- Kupplungsgehäuse
- 4
- Gehäuse
- 5
- Bauteile
- 6
- Elektromaschine
- 7
- antriebsseitige Gehäusenabe
- 8
- Lagerung
- 9
- Kupplungsnabe
- 10
- Innenverzahnung
- 11
- Abtrieb
- 12
- Kolben
- 13
- Trennwand
- 14
- Axialwand des Kupplungsgehäuses
- 15
- Abdichtung
- 16
- Abdichtung
- 17
- Radialwand des Kupplungsgehäuses
- 18
- Energiespeicher
- 19
- Energiespeichereinheit
- 20
- Kolbenwand
- 22
- Abdichtung
- 24
- Radialstufe
- 25
- axial freies Ende
- 26
- Kontaktbereich
- 27
- antriebsseitiges Kupplungselement
- 29
- Verzahnung
- 30
- radial äußerer Gehäuseteil
- 32
- abtriebsseitige Kupplungselement
- 33
- Verzahnung
- 34
- Kupplungselemententräger
- 36
- Lagerung
- 37
- abtriebsseitige Gehäusenabe
- 38
- Gehäusedeckel
- 40
- Druckkammer
- 41
- erste Druckmittelleitung
- 42
- Hülse
- 43
- Ausgleichskammer
- 44
- Entlastungsleitung
- 45
- Radialbereich
- 46
- Außenseite des Kupplungsgehäuses
- 47
- erster Leitungsteil
- 48
- Kühlkammer
- 50
- zweite Druckmittelleitung
- 51
- Öffnungen
- 52
- Öffnungen 52
- 53
- Durchgang
- 55
- Hauptleitung
- 56
- Leitung
- 57
- Zusatzleitung
- 58
- Raum
- 59
- zweiter Leitungsteil
- 60
- Befestigung
- 61
- Durchgang
- 65
- externer Anschluss
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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