DE102021126638A1

DE102021126638A1 - Fliehölkompensation einer Nasskupplung

Info

Publication number: DE102021126638A1
Application number: DE102021126638.6A
Authority: DE
Inventors: Dirk Hofstetter; Dominik Müßle
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2020-10-29
Filing date: 2021-10-14
Publication date: 2022-05-05

Abstract

Drehmomentübertragungsvorrichtung, vorzugsweise nasse Lamellenkupplung mit einer hydraulischen Betätigungseinrichtung (70), die hydraulische Betätigungseinrichtung (70) umfassend eine Druckkammer (27) zum Druckbeaufschlagen eines Betätigungselements (26) und einen Ausgleichsraum (51) zum wenigstens teilweisen kompensieren eines in der Druckkammer (27) wirkenden Fliehöldrucks, wobei eine Korrektureinrichtung (80) zur Korrektur einer Kompensation des Fliehöldrucks vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Drehmomentübertragungsvorrichtung, vorzugsweise nasse Lamellenkupplung.
Eine solche Drehmomentübertragungsvorrichtung kann eine Kupplungseinrichtung sein. Solche Kupplungseinrichtung kommt in bekannter Weise zur temporären Herstellung eines Momente übertragenden Kraftschlusses zwischen einer Antriebswelle einer Brennkraftmaschine oder eines Elektromotors und einer zu einem Getriebe laufenden Abtriebswelle zum Einsatz. Die Kupplung kann z.B. als Einzelkupplung ausgeführt werden, mit nur einem Außenlamellenträger und Innenlamellenträger mit entsprechenden, ein Lamellenpaket bildenden Lamellen, oder als Doppelkupplung mit zwei separaten Teilkupplungen, die separat betätigt werden können und zumeist als K1- und K2-Kupplung bezeichnet werden. Die beiden Teilkupplungen dienen zum Verteilen des eingeleiteten Moments auf zwei separate Abtriebswellen und damit zwei separate Getriebeeingänge. Jede dieser Teilkupplungen umfasst einen Außenlamellenträger mit daran axial verschiebbaren Außenlamellen, einen Innenlamellenträger mit daran axial verschiebbaren Innenlamellen, die zwischen die Außenlamellen greifen, sowie ein Stellmittel mit einem Betätigungselement, um das Lamellenpaket axial zusammenzudrücken. Der Außenlamellenträger ist beispielsweise mit der Antriebswelle respektive einer angetriebenen Welle verbunden, während der Innenlamellenträger mit der zum Getriebe führenden Abtriebswelle verbunden ist.
Um den Reibschluss zu erwirken, ist das Lamellenpaket vorgesehen. Um dieses axial zusammenzudrücken und in Reibschluss zu bringen, sind die Lamellen am jeweiligen Innen- und Außenlamellenträger axial beweglich geführt, wozu der jeweilige Lamellenträger eine Axialverzahnung aufweist, in die die jeweiligen, ebenfalls entsprechend verzahnten Lamellen eingreifen und in der sie axial verschiebbar geführt sind. Durch Zusammendrücken des Lamellenpakets wird ein Kraft- respektive Reibschluss erwirkt, so dass das von der Antriebswelle über den Außenlamellenträger eingebrachte Moment über das Lamellenpaket auf den Innenlamellenträger und über diesen auf die Abtriebswelle zum Getriebe geleitet werden kann. Zum Zusammendrücken des Lamellenpakets wird das Betätigungselement des Stellmittels axial bewegt.
Bekannt ist es, die beiden Teilkupplungen, also die K1- und K2-Kupplung, radial zu verschachteln, so dass die K2-Kupplung innenliegend innerhalb der K1-Kupplung angeordnet ist. Da bei einer solchen radialen Anordnung prinzipbedingt beide Außenlamellenträger synchron rotieren, und um nicht beide separat mit der Antriebswelle respektive dem Kupplungseingang zu koppeln, ist üblicherweise vorgesehen, dass nur der außenliegende erste Außenlamellenträger angetrieben wird, während der innenliegende zweite Außenlamellenträger drehfest mit einem sich radial nach innen erstreckenden Flansch, der den ersten Außenlamellenträger trägt, verbunden ist. Das heißt, dass bei einem Drehantrieb des äußeren ersten Außenlamellenträgers automatisch auch der zweite innenliegende Außenlamellenträger mitgenommen wird.
Der Aufbau einer solchen Einfach- oder Doppelkupplung ist dem Grunde nach z.B. aus der DE 10 2019 104 078 A1 bekannt.
Moderne Kraftfahrzeuge sind zunehmend als Hybride ausgeführt, weisen also eine Brennkraftmaschine und eine Elektromaschine auf, die beide den Antrieb erwirken können. In diesem Fall kann die Kupplungseinrichtung, die dann regelmäßig als Doppelkupplung ausgeführt ist, eine zusätzliche Teilkupplung, in der Regel KO-Kupplung genannt, aufweisen, über die die Brennkraftmaschine angekuppelt werden kann, so dass das Brennkraftmaschinenmoment über die Teilkupplungen verteilt werden kann. Solch eine Ausgestaltung ist ebenfalls aus der DE 10 2019 104 078 A1 bekannt.
Um auch das von der Elektromaschine gelieferte Drehmoment einleiten zu können, ist es aus der DE 10 2019 104 078 A1 bekannt, die Kupplungseinrichtung mit einem radial außen verzahnten Zahnrad zu versehen, das mit einem Ritzel der Elektromotorenwelle kämmt. Dieses außenverzahnte Zahnrad ist am Außenlamellenträger befestigt, üblicherweise angeschweißt oder aufgepresst, im Falle einer Doppelkupplung am radial außenliegenden Außenlamellenträger der K1-Teilkupplung. Hierzu weist der Außenlamellenträger eine quasi stufenförmige Zahnradaufnahme an seinem zu dem radial nach innen laufenden Flansch angebundenen Ende auf, in welcher Aufnahme das Zahnrad angeordnet und fixiert ist. Das über die Elektromaschine eingeleitete Drehmoment wird demzufolge über das Zahnrad direkt auf den Außenlamellenträger übertragen und dieser rotierend angetrieben.
Soll die Elektromaschine oder der Verbrennungsmotor nicht dauerhaft mit der Eingangswelle der Kupplungseinrichtung verbunden sein, ist es aus der DE 10 2019 104 078 Alweiter bekannt hierfür eine weitere Kupplung, eine sogenannte KO-Kupplung zur unterbrechbaren Kopplung des Verbrennungsmotors vorzusehen. Während früher eher der Verbrennungsmotor zur weitgehend dauerhaften Verbindung mit der Getriebeeingangswelle vorgesehen ist, ist es heutzutage üblich, dass der Elektromotor die meiste Zeit für den Antrieb des Kraftfahrzeugs verwendet wird. Der Elektromotor kann dann vor, innerhalb oder nach dem Getriebe mit dem Antriebsstrang verbunden sein. Die genannte KO-Kupplung dient dann zur lösbaren Verbindung des Verbrennungsmotors mit einer Eingangsseite der Kupplungsseite. Hier kann z.B. auch noch eine Dämpfungs- oder Tilgungseinrichtung zwischen einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors oder der Eingangsseite der KO-Kupplung vorgesehen sein.
Bei der KO-Kupplung kann es sich ebenfalls um eine Lamellenkupplung handeln, die eine eigene Betätigungseinrichtung benötigt.
Die KO-Kupplung kann weiter radial mit den schon radial geschachtelten K1- und K2-Teilkupplungen geschachtelt werden. Im Folgenden wird dann von einer radial geschachtelten Tripple-Clutch oder Dreifachkupplung gesprochen.
Als Betätigungssysteme für die K1- und K2-Teilkupplung, und ebenso für die K0-Kupplung sind, wie in der DE 10 2019 104 078 A1 gezeigt, hydraulische Betätigungssysteme üblich. Es sind aber auch Kolben-Zylinder-Systeme in einer concentric-slavecylinder CSC-Ausführung bekannt, bei denen ein Kolben innerhalb eines Zylinders verlagert wird und auf einen Drucktopf zur Betätigung der jeweiligen (Teil-)Kupplung einwirkt. Die beiden genannten Betätigungssysteme können auch gemischt zur Betätigung einer oder mehrerer der (Teil-)Kupplungen verwendet werden.
Bei dem Fall der radial geschachtelten Tripple-Clutch/Dreifachkupplung kann vorgesehen sein, dass alle (Teil-)Kupplungen über eine Hydraulik mit Dreheinführung betätigt werden müssen. Aufgrund des sehr geringen zur Verfügung stehenden Bauraums kann vorgesehen sein, dass die Dreifachkupplung so gestaltet wird, dass die Betätigungseinheit der Kupplung K0 erstens sehr kompakt ausfällt und zweitens auf einem sehr großen Durchmesser angeordnet wird.
Die genannte Anordnung der KO-Kupplung auf einem sehr großen Durchmesser birgt bei hydraulisch betätigten Systemen mit Dreheinführung Nachteile.
Da sich bei diesen Systemen die Betätigungseinheit (Druckraum) dreht, entsteht in diesem Druckraum ein unerwünschter Fliehöldruck, welcher bei hohen Drehzahlen die Kupplung unerwünscht schließen kann. Die Höhe dieses Fliehöldrucks ist dabei neben der anliegenden Drehzahl und dem Zulaufdurchmesser des Öls maßgeblich vom Durchmesser des Druckraums abhängig: Je größer der Durchmesser desto größer der Druck.
Um dem entgegen zu wirken ist es allgemein bekannt bei hydraulischen Betätigungssystemen einen zusätzlicher Ausgleichsraum vorzusehen. Im Idealfall kann in diesem Ausgleichsraum der gleiche Fliehöldruck bzw. die gleiche wirkende Kupplungskraft erzeugt werden wie im Druckraum und somit die unerwünschte Kraft komplett ausgeglichen werden. Man spricht dann von einem 100% kompensierten System. Solche eine Fliehölkompensation ist z.B. aus der DE10 2019 104 078 A1 bekannt.
Im Fall der radial geschachtelten Dreifachkupplung kann der Außendurchmesser des Ausgleichzylinders für die KO-Kupplung wesentlich größer als der des Druckzylinders sein. Folglich kann dies zu einer sogenannten Überkompensation führen, d.h. der Druck bzw. die daraus resultierende Kupplungsbetätigungskraft ist größer als die des Druckraums. Dieses Kraftdelta kann insbesondere bei hohen Drehzahlen und großen Durchmessern 1000N übersteigen und somit zum ungewollten Öffnen der Kupplung führen. Die Drehmomentenkapazität der Kupplung sinkt somit.
Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, eine demgegenüber verbesserte Kupplungseinrichtung anzugeben.
Diese Aufgabe der Erfindung wird durch eine gattungsgemäße Drehmomentübertragungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst.
Es ist vorgesehen, dass die Drehmomentübertragungseinrichtung mit einer hydraulischen Betätigungseinrichtung ausgestattet ist. Die hydraulische Betätigungseinrichtung umfasst dabei eine Druckkammer zum Druckbeaufschlagen eines Betätigungselements der Drehmomentübertragungsvorrichtung und einen Ausgleichsraum zum wenigstens teilweisen kompensieren eines in der Druckkammer wirkenden fliehkraftabhängigen Fluiddrucks, vorzugsweise Fliehöldrucks. Weiter ist eine Korrektureinrichtung zur Korrektur des Fluiddrucks in dem Ausgleichsraum vorgesehen.
In der Druckkammer wird zum Einen Druck aufgebaut um auf das Betätigungselement einzuwirken. Auf Grund der Rotation des Gesamtsystems kommt es zusätzlich zu einem Fliehkraftdruck innerhalb der Druckkammer. Der Ausgleichsraum ist mit Fluid gefüllt, auf welches ausschließlich die Fliehkraft (Zentrifugalkraft) des rotierenden Systems einwirkt. Die Korrektur des Fluiddrucks im Ausgleichsraum mittels der Korrektureinrichtung führt zumindest zu einem Angleichen der auf Grund der Fliehkraft auftretenden Fliehkraftdrücke im Ausgleichsraum und Druckkammer. Bei dem Fluid kann es sich insbesondere um ein Kühlöl der Drehmomentübertragungsvorrichtung handeln. Es findet dann eine Korrektur des Fliehöldrucks in dem Ausgleichsraum statt.
Bei der Drehomentübertragungsvorrichtung kann es sich um eine Kupplungseinrichtung, vorzugsweise eine Lamellenkupplung handeln.
Weitere Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Der Ausgleichsraum ist ringförmig um die Drehachse herum angeordnet. Der Fliehöldruck erhöht sich in Abhängigkeit vom Durchmesser des Ausgleichsraums. Es ist daher in einer Weiterbildung vorgesehen, dass die Korrektureinrichtung den fliehkraftabhängigen Fluiddruck im Ausgleichsraum verringert.
Die Druckkammer und der Ausgleichsraum werden gemäß einer Weiterbildung über wenigstens eine Hydraulikleitung mit Öl aus einem Ölreservoir versorgt, wobei die Hydraulikleitung mit der Drehmomentübertragungsvorrichtung um eine gemeinsame Rotationsachse rotiert.
Über eine Dreheinführung des Öls aus dem Ölreservoir in die Hydraulikleitung wird ein erster Zulaufdurchmesser mit einer Größe DZ bezogen auf die Rotationsachse (45) der Drehmomentübertragungsvorrichtung definiert. D.h. die Dreheinführung ist im Wesentlichen ringförmig um die Drehachse angeordnet. Die Größe DZ kann dann über den radial größten Durchmesser der Dreheinführung definiert werden.
Die Korrektureinrichtung umfasst einen effektiven Zulaufdurchmesser mit einer effektiven Größe DZneu, wobei die effektive Größe DZneu größer ist als die Größe DZ des erste Zulaufdurchmessers. Auf diese Weise wird der Abstand des wirkenden Zulaufdurchmessers zum Ausgleichsraum reduziert. Der wirkende Zulaufdurchmesser wird nun durch den effektiven Zulaufdurchmesser bestimmt, der den ersten Zulaufdruchmesser bezogen auf die im Ausgleichsraum wirkenden Fliehkräfte ersetzt.
Der effektive Zulaufdurchmesser ist nun verantwortlich für den fliehkraftabhängigen Fluiddruck des Ausgleichraums. Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass keine Reduzierung des fliehkraftabhängigen Fluiddrucks in der Druckkammer erfolgt. Dann bleibt der erste Zulaufdurchmesser weiter wirksam für den fliehkraftabhängigen Fluiddruck der Druckkammer.
Ein weiterer vorteilhafter Aspekt kann dadurch erreicht werden, dass die Hydraulikleitung des Ausgleichsraums einen Leitungsabschnitt aufweist, der wenigstens teilweise radial zur Rotationsachse verläuft und die Korrektureinrichtung eine Anbohrung im radial außerhalb des ersten Zulaufdurchmessers gelegenen Leitungsabschnitt der Hydraulikleitung zum Ausgleichsraum umfasst, so dass durch die Anbohrung ein effektiver Zulaufdurchmesser mit der effektiven Größe DZneu gebildet wird. Der wirksame Zulaufdurchmesser kann vergrößert werden, indem eine radial weiter außen liegende Anbohrung der zuführenden Hydraulikleitungen zum Ausgleichsraum vorgesehen ist. Der äußere Durchmesser dieser Anbohrung stellt dann den neuen effektiven Zulaufdurchmesser dar. Hierbei können entsprechend eine oder mehrere über den Umfang eines Kupplungsrotors verteilte Hydraulikleitungen vorgesehen werden. Die Hydraulikleitungen können insbesondere von dem Kupplungsrotor umfasst werden, sodass die Anbohrung oder die Anbohrungen einer oder mehrerer radial verlaufender Hydraulikleitungen in einen entsprechend radialen Abschnitt des Kupplungsrotors vorgenommen werden.
Während in dieser möglichen Ausgestaltung der Korrektureinrichtung die zuführende Hydraulikleitung eine Anbohrung aufweist, kann es in einer alternativen Ausgestaltung vorgesehen sein, dass zum Einen die Hydraulikleitungen von einem Kupplungsrotor umfasst sind und die Korrektureinrichtung wenigstens eine zusätzliche Radialbohrung im Kupplungsrotor umfasst. Diese zusätzliche Radialbohrung ist zum Einen über ein radiales Ende mit dem Ausgleichsraum verbunden und zum Anderen über eine Anbohrung mit einer Umgebung außerhalb des Kupplungsrotors.
Die Radialbohrung ist insbesondere in Umfangsrichtung versetzt zu den Hydraulikleitungen angeordnet. Die Anbohrung im Kupplungsrotor ist somit einerseits mit der Radialbohrung und damit mit dem Ausgleichsraum und andererseits mit der Umgebung außerhalb des Kupplungsrotors verbunden, so dass durch die Anbohrung ein effektiver Zulaufdurchmesser mit der effektiven Größe DZ_neu wirksam gebildet wird. Wie oben beschrieben kann auch auf diese Weise der Abstand zwischen dem wirkenden Zulaufdurchmesser und dem Ausgleichsraum reduziert werden, so dass der fliehkraftabhängige Fluiddruck hier verringert wird, während er beispielsweise in der Druckkammer bezogen auf den ersten Zulaufdurchmesser erhalten bleibt.
In einer weiteren Weiterbildung kann zusätzlich ein Nutzen aus dem, durch die Anbohrung austretendem Fluid, bzw. Öl gezogen werden. Dies ist möglich, wenn in radialer Richtung zwischen einem radial innen liegenden axialen Abschnitt des Kupplungsrotors und der Druckkammer, bzw. dem Ausgleichsraum ein Lager so bereitgestellt ist, dass aus der Anbohrung austretendes Fluid das Lager kühlen und/oder schmieren kann. Hierfür können entsprechende Leit-, bzw. Führungselemente bereitgestellt werden. Es kann auch vorgesehen die Position, insbesondere die axiale Position der Anbohrung und/oder die radiale Lage des Lagers so aufeinander anzupassen, dass das Lager entsprechend gekühlt oder geschmiert werden kann.
Bevorzugt ist weiter vorgesehen, dass es sich bei der Drehmomentübertragungsvorrichtung um eine nasse Dreifachkupplung in Lamellenbauweise mit radial geschachtelten Teilkupplungen handelt, wobei die hydraulische Betätigungseinrichtung zum Betätigen der radial äußeren, dritten Teilkupplung eingerichtet ist.
Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass es sich bei der Drehmomentübertragungsvorrichtung um ein Hybridmodul handelt, bei dem der Kupplungsrotor drehmomentübertragend über ein Zahnrad mit einem Elektromotor gekoppelt ist. Es ist dann weiter vorgesehen, dass das aus der Anbohrung austretende Öl über Führungseinrichtung zur Verbindungsstelle zwischen Zahnrad und Kupplungsrotor, d.h. zur Drehmomentübertragungsstelle geleitet wird, um diese Stelle zu kühlen und/oder zu schmieren.
Insgesamt ist vorgesehen den Zulaufdurchmesser des Ausgleichraums durch Öffnen der Zulaufbohrung des Ausgleichraums so zu verändern, dass eine geeignete Kompensation möglich wird.
Durch die Änderung der Zulaufbohrung gelangt Öl über eine Querbohrung aus der Kupplungseinrichtung heraus und kann zum Kühlen und/oder Schmieren weiterer Elemente, wie Lager oder Drehmomentübertragungsstellen verwendet und mittels Führungseinrichtungen geführt werden.
Ein Ausführungsbeispiel, auf das die Erfindung aber nicht beschränkt ist, und aus dem sich noch weitere erfindungsgemäße Merkmale ergeben können, ist in den folgenden Figuren gezeigt. Es zeigen:

1 eine Prinzipdarstellung einer der Erfindung zu Grunde liegenden Kupplungseinrichtung,
2 einen Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Kupplungseinrichtung mit Druckkammer und Ausgleichsraum,
3 den Ausschnitt von 2 mit Darstellung der wirksamen Durchmesser,
4 den Ausschnitt von 2 mit Darstellung der Hydraulikleitung von Druckkammer und Ausgleichsraum,
5 den Ausschnitt von 2 mit einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Hydraulikleitung des Ausgleichsraum, und
6 den Ausschnitt von 5 mit einer Darstellung einer Erweiterung der Erfindung.

1 zeigt eine Kupplungseinrichtung 1 welche den erfindungsgemäßen Ausführungsformen zu Grunde liegt. Die Kupplungseinrichtung 1 umfasst eine erste Teilkupplung 2, die K1-Kupplung, eine zweite Teilkupplung 3, die K2-Kupplung, sowie eine dritte Teilkupplung 4, die KO-Kupplung. Die drei Teilkupplungen 2,3,4 sind dabei radial und axial geschachtelt. Die radial äußere, dritte Teilkupplung 4 dient dazu, ein von einer Brennkraftmaschine erzeugtes Drehmoment, das über den Achsstummel 5 eingeleitet wird, auf eine der beiden anderen, radial weiter innen liegenden Teilkupplungen 2, 3 zu verteilen. Die beiden Teilkupplungen 2, 3 dienen dazu, dieses eingeleitete Drehmoment oder ein über eine nicht gezeigte Elektromaschine erzeugtes und über ein Zahnrad 6 eingeleitetes Drehmoment auf separate Getriebeeingänge zu verteilen. Die grundsätzliche Funktion einer solchen Kupplungseinrichtung 1 ist in der DE 10 2019 134 622 A1 beschrieben, auf die bzgl. der grundsätzlichen Funktion verwiesen wird.
Die erste Teilkupplung 2 umfasst einen Außenlamellenträger 7, an dem Außenlamellen 8 in einer entsprechenden Axialverzahnung axial verschiebbar geführt sind. Sie umfasst ferner einen Innenlamellenträger 9, an dem Innenlamellen 10 axial verschiebbar geführt sind. Die Außen- und Innenlamellen 8, 10 bilden ein Lamellenpaket, das über ein axial bewegliches Betätigungselement 11 axial zusammengedrückt und in Reibschluss gebracht werden kann. Dies geschieht mittels eines Hydraulikfluids, das in eine Druckkammer 12 eingepresst wird, worüber das Betätigungselement 11 gegen ein Federmittel 13 gedrückt wird, das es nach Entlastung wieder zurückstellt.
Entsprechend weist die zweite Teilkupplung 3 einen Außenlamellenträger 14 mit daran axial verschiebbar angeordneten Außenlamellen 15 und einen Innenlamellenträger 16 mit daran axial verschiebbaren Innenlamellen 17 auf, also ebenfalls ein Lamellenpaket, das mittels eines Betätigungselements 18 axial zusammengedrückt und in Reibschluss gebracht werden kann. Dies geschieht auch hier mittels eines Hydraulikfluids, das in eine Druckkammer 19 eingepresst wird, worüber das Betätigungselement 18 auch hier gegen ein Federmittel 20 axial verschoben und dieses wieder rückgestellt wird, wenn es entlastet wird.
Der Innenlamellenträger 9 ist über eine innenverzahnte Nabe 21 mit einer nicht näher gezeigten ersten Ausgangswelle und der Innenlamellenträger 16 mit einer innenverzahnten Nabe 22 mit einer zweiten Ausgangswelle verbunden, die jeweils zu verschiedenen Getriebestufen führen, so dass das jeweils verteilte Drehmoment zur einen oder anderen Getriebestufe geleitet werden kann.
Die dritte Teilkupplung 4 weist ebenfalls einen Außenlamellenträger 23 auf, an dem Außenlamellen 24 axial verschiebbar angeordnet sind. Es weist keinen separaten Innenlamellenträger auf, vielmehr dient eine Außenverzahnung am Außenlamellenträger 7 der Aufnahme und Führung der Innenlamellen 25 der dritten Teilkupplung 4. Auch hier erfolgt die axiale Bewegung des Lamellenpakets über ein Betätigungselement 26 einer Betätigungseinrichtung 70. Das Betätigungselement 26 wird hydraulisch durch Einpressen eines Hydraulikfluids in eine Druckkammer 27 bewegt. Bei Betätigung der dritten Teilkupplung 4 wird das über die Brennkraftmaschine erzeugte Drehmoment, das über den Achsstummel 5 auf den Außenlamellenträger 23 gegeben wird, auf den Außenlamellenträger 7 gegeben und kann dann über die jeweilige Teilkupplung 2, 3 entsprechend verteilt werden.
Alle Teilkupplungen 2,3,4 rotieren um eine gemeinsame Rotationsachse 45.
Dieser Aufbau einer Kupplungseinrichtung ist in der DE 10 2019 134 622 A1 beschrieben, auf die bzgl. des weiteren Aufbaus verwiesen wird.
Wie beschrieben ist, um die Elektromaschine zur Einleitung des maschinenseitig erzeugten Drehmoments anzukoppeln, das Zahnrad 6 vorgesehen, das eine außenliegende Außenverzahnung 28 aufweist, die mit einem Zahnrad an der Ausgangswelle des Elektromotors kämmt. Das Zahnrad 6 weist einen sich radial nach innen erstreckenden Flansch 29 auf, der in einen am Innenumfang vorgesehenen Ringflansch 30 übergeht, der mit einem Wälzlager 31 verbunden ist. Das Wälzlager 31 ist an einem nicht näher gezeigten Lagersitz an einem Gehäuseabschnitt der Kupplungseinrichtung 1 oder des Getriebes über seinen Innenring 32 fixiert. Der Ringflansch 30 ist auf den Außenring 33 des Wälzlagers 31 aufgepresst und über einen Sicherungsring 34, der in zwei einander gegenüber liegende Umfangsnuten am Ringflansch 30 und am Au-ßenring 33 eingreift, axial in der gewünschten Pressmontagestellung fixiert.
Der Ringflansch 30 weist eine Außenverzahnung 35 auf, die mit einer Innenverzahnung 36 eines Kupplungsrotors 37 kämmt, wozu der Kupplungsrotor 37 ebenfalls einen entsprechenden Ringflansch 38 aufweist, an dem die Innenverzahnung 36 ausgebildet ist.
Um das vom Zahnrad 6 auf den Kupplungsrotor 37 übertragene Drehmoment an den Außenlamellenträger 7 zu leiten, ist der Außenlamellenträger 7 an einen sich radial nach innen erstreckenden Flansch 39 angebunden, der mit einem Innenumfang an einem Befestigungsabschnitt 40 des Kupplungsrotors 37 befestigt, bevorzugt angeschweißt ist. Da der Kupplungsrotor 37 axial positionsfest ist, ist demzufolge der Flansch 39 hieran axial abgestützt. Das über das Zahnrad 6 eingeleitete Drehmoment wird demzufolge über diese indirekte Kopplung auf den Flansch 39 und über diesen auf den Außenlamellenträger 7 gegeben, so dass dieser rotiert. Da der Außenlamellenträger 14 mit entsprechenden Durchbrechungen im Flansch 39 durchgreifenden Fingern 41 mit dem Flansch 39 und damit mit dem Außenlamellenträger 7 drehfest gekoppelt ist, wird demzufolge auch der Außenlamellenträger 14 rotiert, das heißt, dass, ähnlich wie bei der Einleitung des brennkraftmaschinenseitigen Drehmoments, beide Außenlamellenträger 7, 14 rotieren und je nach dem, welches der Lamellenpakete zusammengedrückt wird, das Drehmoment entweder auf die eine oder andere Abtriebswelle gegeben wird.
Wird die erste Teilkupplung 2 betätigt, so kommt es aufgrund der auf das Lamellenpaket über das Betätigungselement 11 ausgeübten Axialkraft zu einer geringfügigen axialen Bewegung des Lamellenträgers 7 und demzufolge einer geringfügigen Biegebeanspruchung des Flanschs 9, der jedoch am Innenumfang fest mit dem positionsfesten Kupplungsrotor 37 verbunden ist, so dass das Biegemoment vollständig abgestützt ist. Das Biegemoment gelangt demzufolge nicht in den Bereich, in dem die Verzahnung 28 des Zahnrads 6 mit der Verzahnung des elektromaschinenseitigen Zahnrads koppelt, so dass diese Verzahnungsverbindung vollständig unbeeinträchtigt ist.
Gleiches gilt natürlich auch für die Verzahnungsverbindung zwischen dem Zahnrad 6 und dem Kupplungsrotor 37, auch diese erfährt das flanschseitige Biegemoment nicht.
Das heißt, dass eine vollständige Entkopplung des Ortes der Einleitung des elektromaschinenseitigen Drehmoments über die Verzahnungsverbindung von dem bei Betätigung axial bewegten Außenlamellenträgers 7 gegeben ist, so dass sich diese Verformung in keiner Weise auf den Verzahnungseingriff auswirken kann. Denn es ist kein direkter Verbund zwischen dem Lamellenträger 7 und dem Zahnrad 6 gegeben.
In 2 sind Hydraulikleitungen 55,56 zur Zuführung eine Hydraulikfluids zur Druckkammer 50 und einem Ausgleichsraum 51 gezeigt. Diese Darstellung dient alleine der generellen Information über den Aufbau der Hydraulikeinrichtung zur Betätigung einer KO-Kupplung 4 über eine Betätigungselement 26.
Die Höhe des Fliehöldrucks in der Druckkammer 50 und im Ausgleichsraum 51 ist neben der Drehzahl und den Durchmessern von Druck- bzw. Ausgleichsraum 50,51 auch vom Zulaufdurchmesser DZ der Dreheinführung 54 abhängig. Im allgemeinem entspricht der Zulaufdurchmesser dem Durchmesser der Dreheinführung 54, wie sie in 2 gezeigt ist. In 3 ist der zur Dreheinführung 54 gehörende erste Zulaufdurchmesser 57 mit dem Durchmesser DZ gezeigt. Von diesem ersten Zulaufdurchmesser 57 baut sich der Druck des stehenden Öls (stehendes Öl bedeutet, dass der Fliehöldruck gleich Null ist bzw. gleich dem Umgebungsdruck) auf und steigt unter Drehzahl entsprechend der radialen Erstreckung der Ölsäule an, um dann in der Druckkammer 50 bzw. Ausgleichsraum 51 auf die Betätigungseinheit 26 zu wirken. Der Ausgleichsraum 51 weist hier einen größeren Ausßendurchmesser DA_A als der Druckraum 50 (DA_D) auf. Bei entsprechenden Rotationsgeschwindigkeiten der Kupplungseinrichtung 1 entsteht dann eine resultierende Kraft 60, welche vom Ausgleichsraum 51 in potenziell öffnender Weise auf das Betätigungselement 26 einwirkt. Unterbricht man nun die genannte radiale Ölsäule und verbindet diese mit dem Umgebungsdruck, definiert diese Unterbrechung den neuen Zulaufdurchmesser (DZneu) wie in 5a,b gezeigt. Auf diese Weise wird ein effektiver Zulaufdurchmesser 58 mit einer Größe DZneu definiert.
4a zeigt den Verlauf der Hydraulikleitung 55 zum Befüllen der Ausgleichskammer 51 durch eine Bohrung im Kupplungsrotor 37, s. 4a. In 4b ist Hydraulikleitung 56 zum Druckbeaufschlagen der Druckkammer 50, bzw. Versorgen der Druckkammer 50 mit Öl gezeigt.
Die o.g. Unterbrechung der Ölsäule gemäß einer ersten Alternative der Erfindung wird durch Anbohren der Hydraulikleitung 55 in einem radialen Abschnitt 74 des Kupplungsrotor 37 erreicht. 5a zeigt diese Anbohrung 61. Der dadurch entstehende neue effektive Zulaufdurchmesser 58 weist einen Durchmesser DZneu auf und ist durch die Oberkante der Anbohrung 61 festgelegt, da hier nun Umgebungsdruck der Umgebung 72 anliegt. Nachteil bei dieser ersten Alternative ist, dass bei der Initialbefüllung des Ausgleichraums 51, Öl durch die Anbohrung 61 verloren geht.
5b zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung. Hier ist eine zusätzliche Radialbohrung 62 und Anbohrung 61' im radialen Abschnitt 74 des Kupplungsrotor 37 vorgesehen. Die eigentliche Befüllung des Ausgleichraums 51 erfolgt parallel über die Hydraulikleitung 55 wie in 4a beschrieben. Die unterschiedlichen Hydraulikleitungen 55, bzw. Radialbohrungen 62 sind dabei parallel an unterschiedlichen Umfangpositionen des Kupplungsrotors 37 vorhanden. Die zweite Ausführungsform in 5b hat den Vorteil, dass kein Öl bei der Initialbefüllung des Ausgleichsraums 51 verloren geht. Der Effekt auf die Höhe des Fliehöldrucks ist jedoch bei den beiden Varianten gemäß 5a und 5b identisch.
Bei beiden Varianten geht prinzipbedingt Öl durch die Anbohrung 61,61' verloren. Zur Befüllung des Ausgleichraums 51 wird druckloses Kühlöl benutzt, welches ständig der Kupplungseinrichtung 1 zugeführt wird. Dieses austretende Öl kann jedoch sinnvoll genutzt werden. In der in 6 gezeigt Weiterbildung wird dieses Öl verwendet, um ein benachbartes Lager 65 zu kühlen bzw. es zu schmieren. Dargestellt ist hier nur die zweite Alternative gemäß 5b. Eine entsprechende Verwendung des austretenden Öls gemäß 5a ist aber identisch möglich. Das Lager 65 liegt dabei radial zwischen einem axialen Abschnitt 76 des Kupplungsrotors 37 und der Druckkammer 50. Vorzugsweise schließt das Lager 65 auch unmittelbar an den radialen Abschnitt 74 des Kupplungsrotors 37 an.
Des Weiteren kann dieser Ölstrom alternativ oder zusätzlich und hier nicht dargestellt auch hinter der Querbohrung 61 aufgeteilt werden, wobei ein Anteil zur Schmierung und Kühlung des Lagers 65 verwendet wird und der andere Teil zur Schmierung und/oder Kühlung der Drehmomentübertragungsstelle vom Zahnrad 6 zum Kupplungsrotor 37, wie sie in 1 gezeigt ist. Diese kann beispielhaft durch eine Passfederverbindung realisiert sein. Das Öl wird hierbei durch Nuten im Rotor 37, die radial nach Außen verlaufen, zur Verbindungsstelle geleitet. Alternativ hierzu, wären auch Nuten oder Bohrungen im Lageraußenring des Lagers 65 sowie dem Zahnrad 6 im Bereich des Ringflansches 30 denkbar.
Bezugszeichenliste

1: Kupplungseinrichtung
2: erste Teilkupplung, K1-Kupplung
3: zweite Teilkupplung, K2-Kupplung
4: dritte Teilkupplung, KO-Kupplung
5: Achsstummel
6: Zahnrad
7, 14, 23: Außenlamellenträger
8, 15, 24: Außenlamellen
9, 16: Innenlamellenträger
10, 17, 25: Innenlamellen
11, 18, 26: Betätigungselement
12, 19, 27: Druckkammer
13: Federmittel
20: Federmittel
21: Nabe
22: Nabe
28, 35: Außenverzahnung
29,39: Flansch
30, 38, 42: Ringflansch
31: Wälzlager
32: Innenring
33: Außenring
34: Sicherungsring
36: Innenverzahnung
37: Kupplungsrotor
40: Befestigungsabschnitt
41: Finger
43: Verbindungsabschnitt
44: Kolben
45: Rotationsachse
50: Druckkammer
51: Ausgleichsraum
52: Kolbenringe
53: Gehäuse
54: Dreheinführung
55,56: Hydraulikleitung
57: erster Zulaufdurchmesser
58: effektiver Zulaufdurchmesser
60: Pfeil/Betätigungsrichtung
61,61': Anbohrung
62: Radialbohrung
63: Leitungsabschnitt65 Lager
70: Betätigungseinrichtung
72: Umgebung
74: radialer Abschnitt
76: axialer Abscnitt
80: Korrektureinrichtung

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

DE 102019104078 A1 [0005, 0006, 0007, 0011, 0014]
DE 102019104078 [0008]
DE 102019134622 A1 [0036, 0042]

Claims

Drehmomentübertragungsvorrichtung, vorzugsweise nasse Lamellenkupplung (4) mit einer hydraulischen Betätigungseinrichtung (70), die hydraulische Betätigungseinrichtung (70) umfassend eine Druckkammer (27) zum Druckbeaufschlagen eines Betätigungselements (26) und einen Ausgleichsraum (51) zum wenigstens teilweisen kompensieren eines in der Druckkammer (27) wirkenden fliehkraftabhängigen Fluiddrucks, vorzugsweise Fliehöldrucks, dadurch gekennzeichnet, dass eine Korrektureinrichtung (80) zur Korrektur des Fluiddrucks in dem Ausgleichsraum (51) vorgesehen ist.
Drehmomentübertragungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrektureinrichtung (80) den fliehkraftabhängigen Fluiddruck im Ausgleichsraum (51) verringert.
Drehmomentübertragungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckkammer (50) und der Ausgleichsraum (51) über wenigstens eine Hydraulikleitung (55,56) mit Öl aus einem Ölreservoir versorgt werden, die Hydraulikleitung (55,56) mit der Drehmomentübertragungsvorrichtung um eine gemeinsame Rotationsachse (45) rotiert, wobei über eine Dreheinführung (54) des Öls aus dem Ölreservoir in die Hydraulikleitung ein erster Zulaufdurchmesser (57) mit einer Größe DZ bezogen auf die Rotationsachse (45) der Drehmomentübertragungsvorrichtung definiert wird, und die Korrektureinrichtung (80) einen effektiven Zulaufdurchmesser (58) mit einer effektiven Größe DZneu umfasst, wobei die effektive Größe DZneu größer ist als die Größe DZ des erste Zulaufdurchmessers (57) und der effektive Zulaufdurchmesser (58) wirksam für den fliehkraftabhängigen Fluiddruck des Ausgleichraums (51) ist, während der erste Zulaufdurchmesser (57) weiter wirksam für den fliehkraftabhängigen Fluiddruck der Druckkammer (50) ist.
Drehmomentübertragungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydraulikleitung (55) des Ausgleichsraums (51) einen Leitungsabschnitt (63) aufweist, der wenigstens teilweise radial zur Rotationsachse (45) verläuft und die Korrektureinrichtung (80) eine Anbohrung (61) im radial außerhalb des ersten Zulaufdurchmessers (57) gelegenen Leitungsabschnitt (63) der Hydraulikleitung (55) zum Ausgleichsraum (51) umfasst, so dass durch die Anbohrung (61) ein effektiver Zulaufdurchmesser (58) mit der effektiven Größe DZ_neu gebildet wird.
Drehmomentübertragungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydraulikleitungen (55,56) von einem Kupplungsrotor (37) umfasst sind, die Korrektureinrichtung (80) wenigstens eine Radialbohrung (62) im Kupplungsrotor (37) umfasst, die radial mit dem Ausgleichsraum (51) verbunden ist, die Radialbohrung (62) in Umfangsrichtung versetzt zu den Hydraulikleitungen (55,56) angeordnet ist, die Korrektureinrichtung (80) weiter eine Anbohrung (61') im Kupplungsrotor (37) umfasst, die einerseits mit der Radialbohrung (62) und andererseits mit einer Umgebung (72) außerhalb des Kupplungsrotors (37) verbunden ist, so dass durch die Anbohrung (61') ein effektiver Zulaufdurchmesser (58) mit der effektiven Größe DZneu gebildet wird.
Drehmomentübertragungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehmomentübertragungsvorrichtung einen Kupplungsrotor (37) umfasst, der Kupplungsrotor (37) wenigstens einen radialen Abschnitt (74) und einen axialen Abschnitt (76), bezogen auf die Rotationsachse (45) der Drehmomentübertragungsvorrichtung aufweist, ein Lager (65) radial zwischen dem Druckraum (50) und dem axialen Abschnitt (76) des Kupplungsrotors bereitgestellt ist und die Anbohrung (61, 61') in radialer Richtung so im radialen Abschnitt (74) des Kupplungsrotors (37) angeordnet ist, dass aus der Anbohrung (61,61') austretendes Fluid das Lager (65) kühlt und/oder schmiert.
Drehmomentübertragungsvorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um eine nasse Dreifachkupplung in Lamellenbauweise mit radial geschachtelten Teilkupplungen handelt, und wobei die hydraulische Betätigungseinrichtung zum Betätigen der radial äußeren, dritten Teilkupplung (4) eingerichtet ist.
Drehmomentübertragungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kupplungsrotor (37) über ein Zahnrad (6) mit einem Elektromotor gekoppelt ist, und in Strömungsrichtung nach der Anbohrung (61,61') eine Führungseinrichtung zur Führung des aus der Anbohrung (61,61') ausströmenden Öl vorgesehen ist, so dass wenigstens ein Teil des austretenden Öls zur Schmierung einer Drehmomentübertragungsstelle zwischen dem Zahnrad (6) und dem Kupplungsrotor (37) verwendet wird.