DE102018201782A1

DE102018201782A1 - Kupplungsanordnung

Info

Publication number: DE102018201782A1
Application number: DE102018201782.4A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Grosspietsch; Arthur Schröder; Christian Schneider; Michael Kneuer; Axel Rohm; Steffen Romeis
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2018-02-06
Filing date: 2018-02-06
Publication date: 2019-08-08

Abstract

Eine Kupplungsanordnung (1) mit einem Gehäuse (3) versehen, das zur Aufnahme einer Anpresseinrichtung (8) zur Herstellung einer Wirkverbindung zwischen einer antriebsseitigen Kupplungseinheit (5) und einer abtriebsseitigen Kupplungseinheit (6) in einer Einkuppelposition und zum Lösen der Wirkverbindung zwischen den Kupplungseinheiten (5, 6) in einer Auskuppelposition dient, wobei die Anpresseinrichtung (8) einerseits durch den Druck in einem Druckraum (12) und andererseits durch einen Druck in einem Fliehkraftausgleichsraum (14) beaufschlagt ist, und wobei der Fliehkraftausgleichsraum (14) außer durch die Anpresseinrichtung (8) auch durch eine Trennwand (13) begrenzt ist, an deren von dem Fliehkraftausgleichsraum (14) abgewandter Seite ein die Kupplungseinheiten (5, 6) aufnehmender und mit wenigstens einer Druckmittelleitung (77) verbundener Kühlraum (9) vorgesehen ist. Ein Druckmittelaustausch (15) für den Fliehkraftausgleichsraum (14) verbindet den Fliehkraftausgleichsraum (14) mit dem Druckraum (12), und eine Druckmittelentlastung (16) für den Fliehkraftausgleichsraum (14) verbindet den Fliehkraftausgleichsraum (14) mit einem Durchgang (18).

Description

Die Erfindung betrifft eine Kupplungsanordnung mit einem Gehäuse, das zur Aufnahme einer Anpresseinrichtung zur Herstellung einer Wirkverbindung zwischen einer antriebsseitigen Kupplungseinheit und einer abtriebsseitigen Kupplungseinheit in einer Einkuppelposition und zum Lösen der Wirkverbindung zwischen den Kupplungseinheiten in einer Auskuppelposition dient, wobei die Anpresseinrichtung einerseits durch den Druck in einem mit wenigstens einer Druckmittelleitung verbundenen Druckraum und andererseits durch einen in einem Fliehkraftausgleichsraum wirkenden Druck beaufschlagt ist, wobei der Fliehkraftausgleichsraum außer durch die Anpresseinrichtung auch durch eine Trennwand begrenzt ist, an deren von dem Fliehkraftausgleichsraum abgewandten Seite ein die Kupplungseinheiten aufnehmender und mit wenigstens einer Druckmittelleitung verbundener Kühlraum vorgesehen ist.
Eine derartige Kupplungsanordnung ist durch die EP 1 361 374 B1 bekannt. Die der Anpresseinrichtung zugeordnete Trennwandung ist im radial inneren Bereich mit Durchgängen versehen, welche einem Druckmittel den Übertritt aus dem Kühlraum in den Fliehkraftausgleichsraum gewähren. Zwar ist dieses Druckmittel ebenso wie ein in dem Druckraum enthaltenes Druckmittel bei Rotation der Kupplungsanordnung um eine Zentralachse durch Fliehkraft beaufschlagt, und vermag daher den Einfluss der Fliehkraft in dem Druckraum zumindest teilweise zu kompensieren, jedoch entstehen durch die Befüllung des Fliehkraftausgleichsraumes aus dem Kühlraum neue Probleme. Druckschwankungen im Kühlraum können beispielsweise zu Druckschwankungen im Fliehkraftausgleichsraum führen, so dass sich dort in Abhängigkeit verschiedener Parameter eine Unter- oder Überkompensation der sich im Druckraum ausbildenden Druckwirkung ergibt. Eine Unterkompensation hat zur Folge, dass trotz einer im Fliehkraftausgleichsraum vorgesehenen, in Richtung des Druckraums wirksamen Energiespeichereinheit keine hinreichende Ausgleichskraft aufgebracht werden kann, um eine zumindest weitgehende Axialverlagerung der Anpresseinrichtung in Richtung zum Fliehkraftausgleichsraum und damit in Richtung zur Einkuppelposition zu verhindern. Eine zumindest teilweise Einkuppelung der Kupplungsanordnung verschlechtert deren Wirkungsgrad. Liegt dagegen eine Überkompensation vor, dann wird die Anpresseinrichtung zwar in Richtung des Druckraums und damit in Richtung der Auskuppelposition axial verlagert, jedoch muss dann im Druckraum stets ein Überdruck angelegt sein, um die Anpresseinrichtung zumindest mit Schlupf in ihrer Einkuppelposition zu halten. Angesichts zumindest teilweise vorhandener Ungewissheit über die Drucksituation im Fliehkraftausgleichsraum ist eine präzise Nachregelung, beispielsweise durch entsprechende Druckregelung im Kühlraum, kaum durchführbar. Dieses Problem besteht auch dann, wenn dem Fliehkraftausgleichsraum von dem Kühlraum stammendes Druckmittel nahezu drucklos zugeführt wird, und löst, wenn keine Überanpressung des Kolbens vorliegt, insbesondere in Betriebszuständen der Kupplungsanordnung, in denen diese mit Schlupf betrieben werden soll, wechselnde Anpresskräfte aus. Hinzu kommt unmittelbar nach einem Startvorgang eines die Kupplungsanordnung aufweisenden Kraftfahrzeuges, dass im Fliehkraftausgleichsraum, der in der Stillstandszeit des Kraftfahrzeuges zumindest teilweise leergelaufen ist, für die nachfolgenden Kupplungsvorgänge bis zur Wiederauffüllung undefinierte Druckverhältnisse vorliegen.
Die DE 10 2007 005 999 A1 zeigt eine weitere Kupplungsanordnung mit einem durch eine Anpresseinrichtung sowie eine Trennwandung begrenzten Fliehkraftausgleichsraum. Eine Ausführung dieser Kupplungsanordnung zeigt eine Anpresseinrichtung mit einer Mehrzahl von Anpresseinrichtungsdüsen, durch welche Druckmittel aus dem Druckraum in den Fliehkraftausgleichsraum oder aber aus dem Fliehkraftausgleichsraum in den Druckraum übertreten kann. Einem Teil dieser Anpresseinrichtungsdüsen sind Ventile zugeordnet, die zwar einen Übertritt von Druckmittel aus dem Fliehkraftausgleichsraum in den Druckraum zulassen, in Gegenrichtung aber sperren. Aufgrund dieser Ventile erfolgt ein Druckaufbau im Fliehkraftausgleichsraum bei Überdruck im Druckraum langsamer als ein Druckabbau im Fliehkraftausgleichsraum bei Unterdruck im Druckraum. Damit bietet diese Ausführung keine Möglichkeit, im Fliehkraftausgleichsraum einen vom jeweiligen Druck im Druckraum weitgehend unabhängigen und weitgehend konstanten Eigendruck aufzubauen, der zur Vermeidung einer Über- oder Unterkompensation einer sich im Druckraum ausbildenden Druckwirkung dringend erforderlich wäre.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Fliehkraftausgleichsraum derart auszubilden, dass fliehkraftbedingte Axialkräfte nachteilsfrei zumindest im Wesentlichen kompensiert werden können.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Kupplungsanordnung mit einem Gehäuse vorgesehen, das zur Aufnahme einer Anpresseinrichtung zur Herstellung einer Wirkverbindung zwischen einer antriebsseitigen Kupplungseinheit und einer abtriebsseitigen Kupplungseinheit in einer Einkuppelposition und zum Lösen der Wirkverbindung zwischen den Kupplungseinheiten in einer Auskuppelposition dient, wobei die Anpresseinrichtung einerseits durch den Druck in einem mit wenigstens einer Druckmittelleitung verbundenen Druckraum und andererseits durch einen in einem Fliehkraftausgleichsraum wirkenden Druck beaufschlagt ist, wobei der Fliehkraftausgleichsraum außer durch die Anpresseinrichtung auch durch eine Trennwand begrenzt ist, an deren von dem Fliehkraftausgleichsraum abgewandter Seite ein die Kupplungseinheiten aufnehmender und mit wenigstens einer Druckmittelleitung verbundener Kühlraum vorgesehen ist.
Von besonderer Bedeutung ist hierbei, dass ein Druckmittelaustausch für den Fliehkraftausgleichsraum den Fliehkraftausgleichsraum mit dem Druckraum verbindet, und eine Druckmittelentlastung für den Fliehkraftausgleichsraum den Fliehkraftausgleichsraum mit einem Durchgang verbindet.
Ein durch eine Anpresseinrichtung von einem Druckraum getrennter Fliehkraftausgleichsraum ist besonders effizient, wenn die den Fliehkraftausgleichsraum begrenzenden Bauteile, wie die Anpresseinrichtung und die Trennwandung, mit der gleichen Drehzahl bewegt werden wie die den Druckraum begrenzenden Bauteile, wie beispielsweise eine mit der Anpresseinrichtung zusammenwirkende Wandung der antriebsseitigen Kupplungseinheit. Da die Wandung der antriebsseitigen Kupplungseinheit mit Antriebsdrehzahl bewegt wird, rotieren auch die Anpresseinrichtung sowie die Trennwandung zumindest im Wesentlichen mit Antriebsdrehzahl, so dass bei jeweils mit Druckmittel befülltem Druck- und Fliehkraftausgleichsraum das Druckmittel in beiden Räumen unter jeweils vergleichbarer Fliehkraftbelastung nach radial außen verdrängt wird, und sich beidseits der Anpresseinrichtung jeweils vergleichbare Druckbedingungen einstellen. Die Anpresseinrichtung ist dann zumindest im Wesentlichen frei von fliehkraftbedingter Axialkraftbelastung, so dass allein der im Druckraum aufgebaute Druck in Bezug zu dem im Fliehkraftausgleichsraum anliegenden Druck für die jeweilige Position der Anpresseinrichtung entscheidend ist.
Ein über den Druckmittelaustausch aus dem Druckraum in den Fliehkraftausgleichsraum eingeleiteter Druckmittelstrom wird sich bei Rotation der Kupplungsanordnung um die Zentralachse fliehkraftbedingt nach radial außen verlagern, und hierbei Druckmittel, das bereits im Fliehkraftausgleichsraum enthalten ist, nach radial innen verdrängen. Dort trifft das verdrängte Druckmittel auf die Druckmittelentlastung für den Fliehkraftausgleichsraum, um über diese Druckmittelentlastung den Fliehkraftausgleichsraum zu verlassen und dem Durchgang zuströmen zu können. Über den Druckmittelaustausch in den Fliehkraftausgleichsraum nachströmendes Druckmittel wird dadurch den Druck im Fliehkraftausgleichsraum nur innerhalb eines begrenzten Bereiches beeinflussen können. Es herrschen demnach zumindest im Wesentlichen konstante vorbestimmte Druckbedingungen im Fliehkraftausgleichsraum.
Da der über den Druckmittelaustausch in den Fliehkraftausgleichsraum eingeleitete Druckmittelstrom sich bei Rotation der Kupplungsanordnung um die Zentralachse fliehkraftbedingt nach radial außen verlagern wird, bietet es sich an, dass der Druckmittelaustausch im radial inneren Bereich des Fliehkraftausgleichsraumes vorgesehen ist. Da das bereits im Fliehkraftausgleichsraum enthaltene Druckmittel durch den neu eingeleiteten Druckmittelstrom und ebenso nach Stillstandszeiten eventuell im Fliehkraftausgleichsraum enthaltene Luft- oder Gasbläschen nach radial innen verdrängt werden, ist es notwendig, die Druckmittelentlastung für den Fliehkraftausgleichsraum ebenfalls radial innen im Fliehkraftausgleichsraum zu positionieren, damit verdrängtes Druckmittel und Luft- oder Gasbläschen möglichst umlenkungsfrei in die Druckmittelentlastung eintreten können. Aus diesem Grund ist eine gegenüber der antriebsseitigen Kupplungseinheit drehfeste oder als Teil der antriebsseitigen Kupplungseinheit vorgesehene, eine weitere Begrenzung des Ausgleichsraumes bildende Baueinheit, wie beispielsweise eine antriebsseitige Eingangsnabe, radial innerhalb des Fliehkraftausgleichsraumes vorgesehen, und dient sowohl zur Aufnahme des Druckmittelaustauschs für den Fliehkraftausgleichsraum als auch zur Aufnahme der Druckmittelentlastung für den Fliehkraftausgleichsraum.
Der Druckmittelaustausch für den Fliehkraftausgleichsraum ist in Rotation zur Druckmittelentlastung für den Fliehkraftausgleichsraum mit geringerem Durchflussquerschnitt versehen. Dadurch ist auch bei relativ starker Druckmittelströmung aus dem Druckraum in den Fliehkraftausgleichsraum sichergestellt, dass der im Fliehkraftausgleichsraum herrschende Druck einen vorbestimmten Druck nicht übersteigt. Trotz des gegenüber dem Druckmittelaustausch größeren Durchflussquerschnittes der Druckmittelentlastung ist im Fliehkraftausgleichsraum bei Rotation der Kupplungsanordnung um die Zentralachse eine hinreichende Befüllung sichergestellt, da wegen der Fliehkraftwirkung lediglich dann Druckmittel nach radial innen verdrängt wird, wenn ein entsprechender Druckmittelüberschuss im Fliehkraftausgleichsraum vorliegt.
Mit besonderem Vorzug kann das Druckmittel nach Verlassen des Fliehkraftausgleichsraums über einen Durchgang einer weiteren Verwendung zugeführt werden. So kann das den Durchgang verlassende Druckmittel einem ersten Gehäuseabschnitt eines Getriebes, wie eines Mehrstufengetriebes, zugeführt werden, um dort zur Schmierung und/oder zur Kühlung von Komponenten eines Antriebsstranges, wie beispielsweise eines Tilgersystems und/oder einer Elektromaschine genutzt zu werden.
Dem Fliehkraftausgleichsraum kann eine axial zwischen der Anpresseinrichtung und der Trennwandung wirksame Axialenergiespeichereinheit zugeordnet sein, welche entgegen der vom Druckraum auf die Anpresseinrichtung ausgeübten Axialkraft wirksam ist, und damit in ausgerücktem Zustand der Kupplungsanordnung eine sichere Trennung der Anpresseinrichtung von den Kupplungselementen der Kupplungseinheiten bewirkt. Reibungsbedingte Verluste können dadurch ebenso wie Schleppverluste nachhaltig ausgeschlossen werden. Die Axialenergiespeichereinheit ist hierbei wie folgt auszulegen:

Wenn die Kupplungsanordnung derart abgestimmt ist, dass der Druckraum bereits unmittelbar oberhalb der Leerlaufdrehzahl einer Brennkraftmaschine des die Kupplungsanordnung aufnehmenden Fahrzeuges über die Druckbedingungen verfügt, die zur Verlagerung der Anpresseinrichtung in Richtung zur Einkuppelposition benötigt werden, kann die im Fliehkraftausgleichsraum vorhandene Axialenergiespeichereinheit wegen der dann noch geringen zu übertragenen Drehmomente mit begrenzter Gegenkraft ausgelegt sein, so dass im Druckraum ein geringer dauerhafter Überdruck möglich ist, ohne undefinierte Schlupfzustände an der Kupplungsanordnung entstehen zu lassen, also ohne aufgrund dieses geringen dauerhaften Überdruckes einen deutlichen Mehrverbrauch und damit Nachteile beim Ausstoß von CO₂ auszulösen.

Durch die Maßnahme, zwei einem Axialvorsprung der Anpresseinrichtung zugeordnete Abdichtungen auf zumindest annähernd gleichem Radius vorzusehen, wird erreicht, dass Druckschwankungen innerhalb des Kühlraums von einer Übertragung auf die der Anpresseinrichtung über den Beaufschlagungsbereich der Anpresseinrichtung mit im Kühlraum vorgesehenen Kupplungselementen abgehalten werden. Während die erste Abdichtung die Anpresseinrichtung zur Bildung des Druckraums gegenüber dem Gehäuse abdichtet, ist die zweite Abdichtung zur Isolierung der Anpresseinrichtung gegenüber der Trennwandung des Fliehkraftausgleichsraumes wirksam. Bei einer vorzugsweisen Ausführung ist die erste Abdichtung radial außerhalb der Anpresseinrichtung vorgesehen, die zweite Abdichtung dagegen radial innerhalb der Anpresseinrichtung. Um dennoch beide Abdichtungen auf zumindest annähernd gleichem Radius aufnehmen zu können, ist die Anpresseinrichtung vorzugsweise mit einer Radialstufe axial zwischen den beiden Abdichtungen ausgebildet. Entspricht die Wirkfläche der Radialstufe der Anpresseinrichtung zumindest im Wesentlichen der Wirkfläche des Beaufschlagungsbereiches der Anpresseinrichtung gegenüber den Kupplungselementen, dann ist aufgrund der Zuordnung beider Wirkflächen zum gleichen Raum, nämlich zum Kühlraum, und damit aufgrund zumindest im Wesentlichen gleicher Druckbedingungen davon auszugehen, dass beide Wirkflächen sich in Achsrichtung gegenseitig kompensieren, und damit die Anpresseinrichtung auch bei Druckschwankungen im Kühlraum keine undefinierte unerwünschte Axialverlagerung vollzieht.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt:

1 einen Längsschnitt durch ein Getriebe mit einem Torsionsschwingungsdämpfer, einem Tilgersystem, einer nasslaufenden Kupplungsanordnung und einer Elektromaschine in dem Getriebegehäuse des Getriebes;
2 eine vergrößerte Herauszeichnung der Kupplungsanordnung;
3 einen Ausschnitt, der eine Anpresseinrichtung der Kupplungsanordnung mit einer Radialstufe an einem Axialvorsprung der Anpresseinrichtung zwischen zwei Abdichtungen zeigt.

Der in 1 gezeigte Bereich eines Antriebsstranges 37 zeigt ein Getriebe 25 mit einem Getriebegehäuse 24, welches zur Aufnahme eines Torsionsschwingungsdämpfers 38 in einem Trockenraum 39 und eines Tilgersystems 31, einer nasslaufenden Kupplungsanordnung 1 und einer Elektromaschine 32 in einem vom Trockenraum 39 mittels einer getriebefesten Abtrennung 40 isolierten Nassraum 41 vorgesehen ist. Die zuvor genannten Baueinheiten, insbesondere hierbei die Kupplungsanordnung 1, sind um eine Zentralachse 2 rotierbar.
Der Torsionsschwingungsdämpfer 38 ist mittels eines Eingangsteils 44 an einem Antrieb 42, wie der Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine, befestigt. Der Eingangsteil 44 ist über eine mit Energiespeichern versehene Dämpfungseinrichtung 45 mit einem Ausgangsteil 46 verbunden, das mittels einer Verzahnung 47 mit einer Baueinheit 20 drehfest verbunden ist. Die Baueinheit 20 ist mit einer antriebsseitigen Kupplungseinheit 5 der Kupplungsanordnung 1 drehfest verbunden, und dient als antriebsseitige Eingangsnabe 48 dieser antriebsseitigen Kupplungseinheit 5. Des Weiteren ist die Baueinheit 20 mit einem Tilgermassenträgerelement 80 des Tilgersystems 31 drehfest verbunden, wobei dieses Tilgermassenträgerelement 80 zusammen mit einem weiteren Tilgermassenträgerelement 81 einen Tilgermassenträger 82 bildet. Axial zwischen den beiden Tilgermassenträgerelementen 80 und 81 sind Tilgermassen 83 relativ zu den Tilgermassenträgerelementen 80 und 81 bewegbar aufgenommen.
Wie aus 2 besser zu erkennen ist, verfügt die antriebsseitige Kupplungseinheit 5 über eine antriebsseitige Wandung 53, welche im radial mittleren Bereich mittels einer Axialerstreckung 52 einen Führungsbereich 67 für eine auf der Baueinheit 20 axial verlagerbar und drehbar angeordnete Anpresseinrichtung 8 bildet. Die Anpresseinrichtung 8 ist sowohl gegenüber der Axialerstreckung 52 der antriebsseitigen Kupplungseinheit 5 als auch gegenüber der Baueinheit 20 jeweils abgedichtet angeordnet.
Die antriebsseitige Kupplungseinheit 5 verfügt über eine radial äußere Wandung 55, die über eine Verzahnung 56 mit antriebsseitigen Kupplungselementen 50 drehfest verbunden ist. Die radial äußere Wandung 55 geht abtriebsseitig in eine abtriebsseitige Wandung 54 der antriebsseitigen Kupplungseinheit 5 über, wobei diese abtriebsseitige Wandung 54 radial innen mit einer abtriebsseitigen Ausgangsnabe 58 drehfest verbunden ist.
Durch die Wandungen 53, 54 und 55 ist die antriebsseitige Kupplungseinheit 5 als Gehäuse 3 ausgebildet. An der radialen Außenseite trägt dieses Gehäuse 3 und damit die antriebsseitige Kupplungseinheit 5 einen Rotor 84 der Elektromaschine 32, der wiederum von einem Stator 85 (1) der Elektromaschine 32 radial umschlossen ist.
Zurückkommend zur Ausgangsnabe 58 der abtriebsseitigen Wandung 54 der antriebsseitigen Kupplungseinheit 5 nimmt diese axial zwischen sich und der Baueinheit 20, also der Eingangsnabe 48 mittels jeweils einer Axiallagerung 60, 61 eine Zwischennabe 62 auf, die mittels einer Verzahnung 63 mit einem in 1 dargestellten Abtrieb 7, wie beispielsweise einer Getriebeeingangswelle, drehfest verbunden ist. Die Zwischennabe 62 ist, wie 2 weiter zeigt, mit einer nach radial außen geführten abtriebsseitigen Kupplungseinheit 6 drehfest verbunden, die über eine Verzahnung 64 abtriebsseitige Kupplungselemente 51 der abtriebsseitigen Kupplungseinheit 6 drehfest aufnimmt. Diese abtriebsseitigen Kupplungselemente 51 verfügen über Reibflächen, die, wie nachfolgend noch gezeigt werden soll, in Einrückposition der Kupplungseinrichtung 4 mit Reibflächen der antriebsseitigen Kupplungselemente 50 in Wirkverbindung gebracht werden können, während sie in Ausrückposition der Kupplungseinrichtung 4 von den Reibflächen der antriebsseitigen Kupplungselemente 50 getrennt sind.
Die bereits erwähnte Anpresseinrichtung 8 erstreckt sich zur Bildung eines Beaufschlagungsbereiches 65 für die Kupplungselemente 50, 51 mit einem Axialvorsprung 102 zumindest im Wesentlichen axial in Richtung zu den Kupplungselementen 50, 51. Dieser Axialvorsprung 102 umschließt die Trennwandung 13 unter Zwischenanordnung einer Abdichtung 101 radial. Zur Aufnahme der Abdichtung 101 weist die Trennwandung 13 an ihrem dem Axialvorsprung 102 der Anpresseinrichtung 8 zugewandten radial äußeren Ende eine Ausnehmung 104 auf, die zur Aufnahme der Abdichtung 101 dient. Auch der Axialvorsprung 102 der Anpresseinrichtung 8 weist eine Ausnehmung 106 zur Aufnahme einer Abdichtung 108 auf, und zwar an seiner der Axialerstreckung 52 der antriebsseitigen Wandung 53 des Gehäuses 3 der Kupplungsanordnung 1 zugeordneten Seite. Die Abdichtung 108 bildet eine erste Abdichtung und die Abdichtung 101 eine zweite Abdichtung.
Die Anpresseinrichtung 8 nimmt axial zwischen sich und den Kupplungselementen 50 und 51 eine Axialanpressfeder 66 auf. Die radiale Innenseite des Beaufschlagungsbereichs 65 dient als Führungsbereich 68 für eine Trennwandung 13. Die Trennwandung 13 ist radial innen an der Baueinheit 20 mittels einer Verzahnung 69 drehfest, aber axial verschiebbar aufgenommen. Der für die Trennwandung 13 gegenüber der Baueinheit 20 zugelassene axiale Bewegungsbereich wird in Richtung zur Zwischennabe 62 durch einen an der Baueinheit 20 befestigten Anschlag 70 begrenzt. Eine Abdichtung des Fliehkraftausgleichsraumes 14 an dieser Stelle kann entweder durch ein nicht gezeigtes Dichtmittel oder durch eine Verschweißung der Trennwandung 13 mit dem Anschlag 70 erfolgen.
Die vom Anschlag 70 abgewandte Seite der Trennwandung 13 wird durch zumindest einen Axialenergiespeicher 35 axial beaufschlagt, der sich anderenends an der Anpresseinrichtung 8 abstützt, und der die Trennwandung 13 in von der Anpresseinrichtung 8 fortweisender Richtung axial beaufschlagt. Die Trennwandung 13 ist gegenüber dem Beaufschlagungsbereich 65 der Anpresseinrichtung 8 und der Baueinheit 20 zumindest soweit abgedichtet, dass ein eventueller Durchtritt von Druckmittel - bezogen auf die Gesamtfunktion - vernachlässigbar bleibt. Die Trennwandung 13 ist zur Aufnahme des jeweiligen Axialenergiespeichers 8 an ihrer vom Anschlag 70 abgewandten Seite mit jeweils einer Halterung 100 ausgebildet.
Axial zwischen der antriebsseitigen Wandung 53 der antriebsseitigen Kupplungseinheit 5 und der Anpresseinrichtung 8 ist ein Druckraum 12 vorgesehen, der zur Versorgung mit Druckmittel über eine erste Druckmittelleitung 71 und einen im Abtrieb 7 vorgesehenen Mittendurchgang 72 sowie einen damit verbundenen Radialübergang 73 (1) und einen Durchtritt 74 zu einem Druckmittelvorrat 34 führt. Der Druckraum 12 steht im radial inneren Bereich der Anpresseinrichtung 8 über eine Anpresseinrichtungsdüse 87, die sich zumindest im Wesentlichen axial erstreckt, mit einem Fliehkraftausgleichsraum 14 in Druckverbindung. Wie noch erläutert wird, dient die Anpresseinrichtungsdüse 87 als Druckmittelaustausch 15 zwischen dem Druckraum 12 und dem Fliehkraftausgleichsraum 14. Wie 2 zeigt, ist der Fliehkraftausgleichsraum 14 axial zwischen der Anpresseinrichtung 8 und der Trennwandung 13 vorgesehen.
Wie 2 weiter zeigt, sind die Kupplungselemente 50 und 51 in einem Kühlraum 9 angeordnet. Der Kühlraum 9 ist über eine zweite Druckmittelleitung 77 über Kanäle 90 bis 93 mit einem Durchgang 19 (1) in einem Gehäuseabschnitt 27 des Getriebes 25 verbunden.
Der Fliehkraftausgleichsraum 14 ist, wie 1 oder 2 zeigen, über wenigstens einen in der Baueinheit 20 vorgesehenen, mit einer Erstreckungsrichtung zumindest im Wesentlichen parallel zur Zentralachse 2 der Kupplungseinrichtung 4 verlaufenden Strömungskanal 76 mit einem Durchgang 18 in einem Gehäuseabschnitt 26 des Getriebes 25 verbunden. Der wenigstens eine Strömungskanal 76 ist Teil einer Druckmittelentlastung 16 für den Fliehkraftausgleichsraum 14. Der dem Strömungskanal 76 und damit der Druckmittelentlastung 16 zugeordnete Durchgang 18 ist nachfolgend als erster Durchgang bezeichnet, und der Gehäuseabschnitt 26 des Getriebes 25, zu welchem der Strömungskanal 76 führt, als erster Gehäuseabschnitt. Ebenso ist der der zweiten Druckmittelleitung 77 und damit dem nachfolgend als zweiter Durchgang bezeichneten Durchgang 19 der Gehäuseabschnitt 27 des Getriebes 25 als zweiter Gehäuseabschnitt zugeordnet.
Bei Übertragung eines vom Antrieb 42 stammenden Drehmomentes über den Torsionsschwingungsdämpfer 38 an die Baueinheit 20 wird die antriebsseitige Kupplungseinheit 5 der Kupplungseinrichtung 4 zusammen mit dem Tilgermassenträger 83 des Tilgersystems 31 und dem Rotor 84 der Elektromaschine 32 in Drehung um die Zentralachse 2 versetzt, und zwar jeweils mit Antriebsdrehzahl. Dadurch wird Druckmittel, das durch das Gehäuse 3 der antriebsseitigen Kupplungseinheit 5 umschlossen wird, fliehkraftbedingt nach radial außen gefördert. Im Kühlraum 9 mit der abtriebsseitigen Kupplungseinheit 6 sind Bauteile enthalten, die aufgrund ihrer Verbindung mit dem Abtrieb 7 mit anderer Drehzahl, bei Zugbetrieb beispielsweise mit geringerer Drehzahl rotieren als Bauteile, die mit dem Antrieb 42 drehverbunden sind. Da neben den zuvor bereits genannten Bauteilen, also der Baueinheit 20 und der antriebsseitigen Kupplungseinheit 5, auch weitere Bauteile, wie die mit der antriebsseitigen Wandung 53 in Wirkverbindung stehende Anpresseinrichtung 8, welche über die Axialanpressfeder 66 mit dem benachbarten antriebsseitigen Kupplungselement 50 und über die Axialenergiespeichereinheit 35 mit der Trennwandung 13 in drehfester Verbindung steht, und auch die Trennwandung 13, die mit dem Bauteil 20 in drehfester Verbindung steht, jeweils zumindest im Wesentlichen mit Antriebsdrehzahl bewegt werden, herrschen im Sinn eines guten Fliehkraftausgleichs im Druckraum 12 vergleichbare Bedingungen wie im Fliehkraftausgleichsraum 14.
Die Befüllung des Fliehkraftausgleichsraums 14 erfolgt zumindest im Wesentlichen aus dem Druckraum 9 über den Druckmittelaustausch 15. Ein über den Druckmittelaustausch 15 in den Fliehkraftausgleichsraum 14 eingeleiteter Druckmittelstrom wird sich bei Rotation der Kupplungseinrichtung 4 um die Zentralachse 2 fliehkraftbedingt nach radial außen verlagern, und hierbei Druckmittel, das bereits im Fliehkraftausgleichsraum 14 enthalten ist, nach radial innen verdrängen. Dort trifft das verdrängte Druckmittel auf die Druckmittelentlastung 16 für den Fliehkraftausgleichsraum 14, um über diese Druckmittelentlastung 16 den Fliehkraftausgleichsraum 14 zu verlassen und dem Durchgang 18 zuströmen zu können. Über den Druckmittelaustausch 15 in den Fliehkraftausgleichsraum 14 nachströmendes Druckmittel wird dadurch den Druck im Fliehkraftausgleichsraum 14 nur innerhalb eines begrenzten Bereiches beeinflussen können. Es herrschen demnach zumindest im Wesentlichen konstante vorbestimmte Druckbedingungen im Fliehkraftausgleichsraum 14.
Da der über den Druckmittelaustausch 15 in den Fliehkraftausgleichsraum 14 eingeleitete Druckmittelstrom sich bei Rotation der Kupplungseinrichtung 4 um die Zentralachse 2 fliehkraftbedingt nach radial außen verlagern wird, ist der Druckmittelaustausch 15 im radial inneren Bereich des Fliehkraftausgleichsraumes 14 in der Anpresseinrichtung 8 vorgesehen. Da das bereits im Fliehkraftausgleichsraum 14 enthaltene Druckmittel durch den neu eingeleiteten Druckmittelstrom nach radial innen verdrängt wird, ist auch die Druckmittelentlastung 16 für den Fliehkraftausgleichsraum 14 im radial inneren Bereich des Fliehkraftausgleichsraumes 14, nämlich in der Baueinheit 20, vorgesehen, so dass das verdrängte Druckmittel auf möglichst kurzem Weg in die Druckmittelentlastung 16 eintreten kann.
Der Druckmittelaustausch 15 für den Fliehkraftausgleichsraum 14 ist in Rotation zur Druckmittelentlastung 16 für den Fliehkraftausgleichsraum 14 mit geringerem Durchflussquerschnitt versehen. Dadurch ist auch bei relativ starker Druckmittelströmung aus dem Kühlraum 9 in den Fliehkraftausgleichsraum 14 sichergestellt, dass der im Fliehkraftausgleichsraum 14 herrschende Druck einen vorbestimmten Druck nicht übersteigt. Trotz des gegenüber dem Druckmittelaustausch 15 größeren Durchflussquerschnittes der Druckmittelentlastung 16 ist im Fliehkraftausgleichsraum 14 bei Rotation der Kupplungseinrichtung 4 um die Zentralachse 2 eine hinreichende Befüllung sichergestellt, da wegen der Fliehkraftwirkung lediglich dann Druckmittel nach radial innen verdrängt wird, wenn ein entsprechender Druckmittelüberschuss im Fliehkraftausgleichsraum 14 vorliegt.
In ausgerücktem Zustand wird die Anpresseinrichtung 8 durch den Axialenergiespeicher 35 sowie gegebenenfalls eines Druckes im Fliehkraftausgleichsraum 14 in von den Kupplungselementen 50 und 51 fortweisender Richtung verlagert. Die Anpresseinrichtung 8 ist dann mit ihrem Beaufschlagungsbereich 65 von den Kupplungselemente 50 und 51 gelöst, so dass zwischen den Kupplungselementen 50 und 51 kein Reibschluss besteht, und reibungsbedingte Verluste ebenso wie Schleppverluste nachhaltig ausgeschlossen werden können.
In eingerücktem Zustand wird die Anpresseinrichtung 8 durch Anlegen eines Überdruckes im Druckraum 12 gegenüber dem Fliehkraftausgleichsraum 14 in Richtung zu den Kupplungselementen 50 und 51 verlagert. Die Anpresseinrichtung 8 beaufschlagt dann mit ihrem Beaufschlagungsbereich 65 die Kupplungselemente 50 und 51, die sich axial anderenends an der abtriebsseitigen Wandung 54 der antriebsseitigen Kupplungseinheit 5 abstützen. Zwischen den Kupplungselementen 50 und 51 besteht dann ein Reibschluss.
Wie bereits erwähnt, ist der Axialvorsprung 102 der Anpresseinrichtung 8 durch eine erste Abdichtung 108 gegenüber der antriebsseitigen Wandung 53 des Gehäuses 3 der Kupplungsanordnung 1 und durch eine zweite Abdichtung 101 gegenüber der Trennwandung 13 abgedichtet. Während die erste Abdichtung 108 allerdings radial zwischen der Axialerstreckung 52 des Kupplungsgehäuses 3 und dem Axialvorsprung 102 der Anpresseinrichtung 8 vorgesehen ist, und damit radial außerhalb der Anpresseinrichtung 8, ist die zweite Abdichtung 101 radial zwischen dem Axialvorsprung 102 der Anpresseinrichtung 8 und der Trennwandung 13 vorgesehen, und damit radial innerhalb der Anpresseinrichtung 8. Die Anpresseinrichtung 8 verfügt, wie 3 zeigt, axial zwischen den beiden Abdichtungen 108 und 101 über eine Radialstufe 110, die derart bemessen ist, dass die beiden Abdichtungen 108 und 101 zumindest im Wesentlichen auf gleichem radialen Abstand zur Zentralachse 2 liegen. Der Axialvorsprung 102 der Anpresseinrichtung 8 ist mit einem Beaufschlagungsbereich 65 ausgebildet, mit welchem er in Wirkverbindung mit dem benachbarten antriebsseitigen Kupplungselement 50 und über dieses auch mit den weiteren Kupplungselementen 51 und 50 (vgl. 2) gebracht werden kann.
Während der Verlagerung der Anpresseinrichtung 8 in ihre Ein- oder Auskuppelposition können im Kühlraum 9 deutliche Druckschwankungen anliegen. Diese Druckschwankungen können aufgrund des Fliehkraftausgleichsraums 14 allerdings nur an derjenigen Fläche auf die Anpresseinrichtung 8 übertragen werden, die sich durch den Beaufschlagungsbereich 65 an dem Axialvorsprung 102 ergibt. Um auch diese Druckschwankungen wirksam ausschließen zu können, verfügt die Anpresseinrichtung 8 axial zwischen den beiden Abdichtungen 108 und 101 über die Radialstufe 110, die in Anpassung an den Materialquerschnitt der die Anpresseinrichtung 8 derart bemessen ist, dass die beiden Dichtungen 108 und 101 zumindest im Wesentlichen auf dem gleichen Radius gegenüber der Zentralachse 2 liegen, obwohl die eine Abdichtung 108 an der radialen Außenseite des Axialvorsprunges 102 der Anpresseinrichtung 8 und die andere Abdichtung 101 an der radialen Innenseite des Axialvorsprunges 102 der Anpresseinrichtung 8 liegt. Durch diese Ausgestaltung baut sich an der Radialstufe 110 ein Gegendruck zu dem Druck auf, der an dem Beaufschlagungsbereich 65 des dem Axialvorsprunges der Anpresseinrichtung 8 anliegt. Dadurch werden Druckschwankungen aus dem Kühlraum 9 in diesem Bereich der Anpresseinrichtung 8 wirksam ausgefiltert.
Bezugszeichenliste

1: Nasslaufende Kupplungsanordnung
2: Zentralachse
3: Gehäuse
4: Kupplungseinrichtung
5: antriebsseitige Kupplungseinheit
6: abtriebsseitige Kupplungseinheit
7: Abtrieb
8: Anpresseinrichtung
9: Kühlraum
10: Gehäusewandung
12: Druckraum
13: Trennwandung
14: Fliehkraftausgleichsraum
15: Druckmittelaustausch für den Fliehkraftausgleichsraum
16: Druckmittelentlastung für den Fliehkraftausgleichsraum
18: erster Durchgang
19: zweiter Durchgang
20: Baueinheit
21: Gehäusenabe
22: Strömungskanal
23: Strömungskanal
24: Getriebegehäuse
25: Getriebe
26: erster Gehäuseabschnitt des Getriebes
27: zweiter Gehäuseabschnitt des Getriebes
30: Komponenten eines Antriebsstranges
31: Tilgersystem
32: Elektromaschine
33: Wärmetauscher
34: Druckmittelvorrat
35: Axialenergiespeichereinheit
37: Antriebsstrang
38: Torsionsschwingungsdämpfer
39: Trockenraum
40: Abtrennung
41: Nassraum
42: Antrieb
44: Eingangsteil Torsionsschwingungsdämpfer
45: Dämpfungseinrichtung Torsionsschwingungsdämpfer
46: Ausgangsteil Torsionsschwingungsdämpfer
47: Verzahnung
48: Eingangsnabe
50: antriebsseitige Kupplungselemente
51: abtriebsseitige Kupplungselemente
52: Axialerstreckung
53: antriebsseitige Wandung der Kupplungseinheit
54: abtriebsseitige Wandung der Kupplungseinheit
55: radial äußere Wandung der Kupplungseinheit
56: Verzahnung
58: Ausgangsnabe
60: Axiallagerung
61: Axiallagerung
62: Zwischennabe
63: Verzahnung
64: Verzahnung
65: Beaufschlagungsbereich Anpresseinrichtung
66: Axialfeder
67: Führungsbereich antriebsseitige Kupplungseinheit
68: Führungsbereich Anpresseinrichtung
69: Verzahnung
70: Anschlag
71: erste Druckmittelleitung
72: Mittendurchgang Abtrieb
73: Radialübergang
74: Austritt
75: Strömungskanäle
76: Strömungskanäle
77: zweite Druckmittelleitung
80: Tilgermassenträgerelement
81: Tilgermassenträgerelement
82: Tilgermassenträger
83: Tilgermassen
84: Rotor
85: Stator
87: Anpresseinrichtungsdüse
90: Kanal
91: Kanal
92: Kanal
93: Kanal
100: Halterung
101: erste Abdichtung
102: Axialvorsprung
104: Ausnehmung
106: Ausnehmung
108: Abdichtung
110: Radialstufe

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1361374 B1 [0002]
DE 102007005999 A1 [0003]

Claims

Kupplungsanordnung (1) mit einem Gehäuse (3), das zur Aufnahme einer Anpresseinrichtung (8) zur Herstellung einer Wirkverbindung zwischen einer antriebsseitigen Kupplungseinheit (5) und einer abtriebsseitigen Kupplungseinheit (6) in einer Einkuppelposition und zum Lösen der Wirkverbindung zwischen den Kupplungseinheiten (5, 6) in einer Auskuppelposition dient, wobei die Anpresseinrichtung (8) einerseits durch den Druck in einem mit wenigstens einer Druckmittelleitung (71) verbundenen Druckraum (12) und andererseits durch einen in einem Fliehkraftausgleichsraum (14) wirkenden Druck beaufschlagt ist, wobei der Fliehkraftausgleichsraum (14) außer durch die Anpresseinrichtung (8) auch durch eine Trennwand (13) begrenzt ist, an deren von dem Fliehkraftausgleichsraum (14) abgewandten Seite ein die Kupplungseinheiten (5, 6) aufnehmender und mit wenigstens einer Druckmittelleitung (77) verbundener Kühlraum (9) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Druckmittelaustausch (15) für den Fliehkraftausgleichsraum (14) den Fliehkraftausgleichsraum (14) mit dem Druckraum (12) verbindet, und eine Druckmittelentlastung (16) für den Fliehkraftausgleichsraum (14) den Fliehkraftausgleichsraum (14) mit einem Durchgang (18) verbindet.
Kupplungsanordnung (1) nach Anspruch 1 mit einer gegenüber der antriebsseitigen Kupplungseinheit (5) drehfesten oder als Teil der antriebsseitigen Kupplungseinheit (5) vorgesehenen Baueinheit (20), die eine weitere Begrenzung des Fliehkraftausgleichsraumes (14) bildet, dadurch gekennzeichnet, dass die Baueinheit (20) von der Druckmittelentlastung (16) durchdrungen ist, und der Druckmittelaustausch (15) für den Fliehkraftausgleichsraum (14) in Rotation zur Druckmittelentlastung (16) für den Fliehkraftausgleichsraum (14) mit geringerem Durchflussquerschnitt versehen ist.
Kupplungsanordnung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Baueinheit (20) radial innerhalb des Fliehkraftausgleichsraumes (14) vorgesehen ist.
Kupplungsanordnung (1) nach Anspruch 1, welche in einem Getriebegehäuse (24) eines Getriebes (25) aufgenommen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchgang (18) in einem ersten Gehäuseabschnitt (26) des Getriebes (25) mündet und zur Versorgung von Komponenten (30) eines Antriebsstranges (37) mit Druckmittel nutzbar ist.
Kupplungsanordnung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Komponenten (30) eines Antriebsstranges (37) wenigstens ein Tilgersystem (31) und/oder wenigstens eine Elektromaschine (32) vorgesehen sind.
Kupplungsanordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest im Wesentlichen in Erstreckungsrichtung der Zentralachse (2) der Kupplungseinrichtung (4) zwischen der Anpresseinrichtung (8) und der Trennwandung (13) eine Axialenergiespeichereinheit (35) wirksam ist.
Nasslaufende Kupplungsanordnung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwandung (13) über eine Halterung (100) zur Aufnahme der Axialenergiespeichereinheit (35) verfügt.
Kupplungsanordnung (1) nach Anspruch 6 oder 7 mit einer Anpresseinrichtung (8), die einen zumindest im Wesentlichen axial verlaufenden, sich in Richtung zu den Kupplungselementen (50, 51) erstreckenden und einen Beaufschlagungsbereich (65) aufweisenden Axialvorsprung (102) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Axialvorsprung (102) die Trennwandung (13) zur Bildung des Fliehkraftausgleichsraums (14) unter Zwischenanordnung einer Abdichtung (101) radial umschließt.
Kupplungsanordnung (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwandung (13) an ihrem dem Axialvorsprung (102) der Anpresseinrichtung (8) zugewandten radial äußeren Ende eine Ausnehmung (104) zur Aufnahme der Abdichtung (101) aufweist.
Kupplungsanordnung (1) nach Anspruch 1 mit einer Zentralachse (2) und mit einer Anpresseinrichtung (8), die zur Bildung des Druckraums (12) mit einer gegenüber dem Gehäuse (3) wirksamen ersten Abdichtung (108) radial außerhalb eines sich zumindest im Wesentlichen axial erstreckenden Axialvorsprunges (102) versehen ist, und zur Bildung der Ausgleichskammer (43) mit einer gegenüber der Trennwandung (13) wirksamen zweiten Abdichtung (101) radial innerhalb des Axialvorsprunges (102) versehen ist, wobei die Anpresseinrichtung (8) im Erstreckungsbereich des Axialvorsprunges (102) über eine Radialstufe (110) und über einen Beaufschlagungsbereich (65) gegenüber den Kupplungseinheiten (5, 6) verfügt, dadurch gekennzeichnet, dass die Radialstufe (110) des Axialvorsprunges (102) sich axial zwischen den beiden Abdichtungen (108, 101) befindet, und derart dimensioniert ist, dass ihre Wirkfläche zumindest im Wesentlichen der Wirkfläche des Beaufschlagungsbereiches (65) der Anpresseinrichtung (8) gegenüber den Kupplungseinheiten (5, 6) entspricht, wobei sowohl die Radialstufe (110) als auch der Beaufschlagungsbereich (65) jeweils in Zuwendung zum Kühlraum (9) angeordnet sind, und die beiden Abdichtungen (108, 101) sich zumindest im Wesentlichen auf gleichem Radius gegenüber der Zentralachse (2) befinden.