WO2010034586A1 - Kupplungsvorrichtung zum reibschlüssigen verbinden zweier drehbarer bauteile - Google Patents

Kupplungsvorrichtung zum reibschlüssigen verbinden zweier drehbarer bauteile Download PDF

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WO2010034586A1
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coupling
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cylinder
components
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Marc Abele
Markus Moosmann
Kai Heinrich
Markus Wannags
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ZF Friedrichshafen AG
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    • F04C15/0057—Driving elements, brakes, couplings, transmission specially adapted for machines or pumps
    • F04C15/0061—Means for transmitting movement from the prime mover to driven parts of the pump, e.g. clutches, couplings, transmissions

Definitions

  • Coupling device for friction-locking connection of two rotatable components
  • the invention relates to a coupling device for the frictional connection of two rotatable components according to the closer defined in the preamble of claim 1.
  • frictional shift elements of transmissions are often transferred via hydraulic or electromotive actuators in an open or in a closed operating state.
  • the present invention is therefore based on the object to provide a coupling device for the frictional connection of two rotatable components with a first coupling half and a second coupling half available that can be operated with low energy consumption.
  • this object is achieved with a coupling device having the features of claim 1.
  • the coupling device according to the invention for frictional connection of two rotatable components with a first coupling half and a second coupling half, which are each operatively connected to one of the components to be connected and frictionally engageable with each other via a hydraulic actuator at least comprises the first coupling half for manufacturing and Releasing the frictional connection between the two rotatable components, a first component and a second component, which are designed to be rotatable relative to each other, wherein a hydraulic actuating force of the actuator by a triggered by the frictionally engaged coupling halves relative movement between the components in the region of a transducer means, mitteis a relative movement between the components in a hydraulic actuating pressure of the actuating device is transformable generated is.
  • the coupling device according to the invention from an operating point to which the two coupling halves are in frictional engagement, which triggers a relative movement between the components, via a so-called self-reinforcing without a concernedungssein- direction closing force, by additional energy use in the range of a power source How to produce a hydraulic pump, is brought into a closed operating state or held in the closed state, whereby the coupling device is operable with high efficiency.
  • the coupling device according to the invention is used, for example, in a transmission device of a vehicle or in a transmission direction of a drive train of a machine, these transmission devices can also be operated with a higher degree of efficiency in a simple and cost-effective manner in comparison to transmission devices which are designed with conventional coupling devices.
  • the hydraulic actuator of a structurally simple running, inexpensive to produce and space-saving embodiment comprises a piston-cylinder device, by means of which the second component of the first coupling half is translationally displaceable with respect to the second coupling half as a function of a hydraulic actuating pressure.
  • An operable with little control and regulatory effort development of the coupling device according to the invention is formed with a at least one piston-cylinder unit having at least two piston chambers having transducer means, wherein the Votumina the piston chambers vary depending on a relative movement between the two components of the first coupling half.
  • the piston chambers of the piston-cylinder unit with a respective piston chamber of the piston-cylinder device via a valve device can be brought into operative connection, which by a change in the volumes of the piston chambers of the piston-cylinder unit and resulting pressure changes for actuating the coupling device can be used in a simple manner and an efficiency of the coupling device can be improved with little operating effort, since only energy for the actuation of the valve device is applied during operation of the coupling device.
  • the valve device is formed in a structurally simple and operable with little effort embodiment of the coupling device according to the invention as a 4/2-way valve.
  • the Ve ⁇ til shark is designed as a 4/3-way valve, whereby the piston chambers of the piston-cylinder unit in each case with each of the piston chambers of the piston-cylinder device can be brought into operative connection and the hydraulic connections between the piston chambers of the piston Cylinder means and the piston-cylinder unit in the region of the valve device can be blocked depending on the operating state and an exchange of hydraulic fluid between the piston chambers is prevented in order to maintain a current operating state of the coupling device without energy.
  • the piston-cylinder unit comprises in a further advantageous embodiment of the coupling device according to the invention the two piston chambers delimiting piston elements which abut with their piston ends facing away from the end faces on a control surface of a non-rotatably connected to the second component of the first coupling half cam element, wherein the two piston elements in dependence a relative movement between the two components of the cam member in a volume of the piston chambers varying extent are displaceable.
  • a relative movement between the two components of the first coupling half is converted in a structurally simple manner into a required for the actuation of the coupling device according to the invention operating pressure and no additional drive energy required for the actuation of the coupling device.
  • the piston-cylinder unit comprises at least one piston chamber delimiting the piston element and at least one cylinder element, wherein the piston member rotatably connected to the second or the first component and the cylinder member connected to the first or the second component of the first coupling half is, and wherein the piston member is slidably disposed in the cylinder member in response to a relative movement between the two components in a volume of the piston chambers varying extent, whereby no additional drive energy is required for the actuation of the coupling device.
  • a relative movement between the two components of the first coupling half is limited in an advantageous embodiment of the coupling device by a positive stop.
  • a frictionally engageable with the second coupling half portion of the first coupling half of the piston-cylinder device with respect to the two components is translationally displaceable and rotatably connected to one of the components.
  • a friction lining having the first coupling half is designed as a separate component of the coupling device and interchangeable in the case of service with little installation effort.
  • Fig. 1 is a highly schematic longitudinal sectional view of a first embodiment of a coupling device according to the invention
  • FIG. 2 is a highly schematic hydraulic diagram of a hydraulic actuating device and a converter device of the exemplary embodiments of the coupling device according to the invention shown in the drawing; 3 shows a cross-sectional view of the coupling device according to FIG. 1 along a section line H-II shown in more detail in FIG. 1;
  • FIG. 4 shows a representation corresponding to FIG. 3 of a second exemplary embodiment of the coupling device according to the invention
  • Fig. 5 is a representation corresponding to Figure 1 of a third embodiment of the coupling device according to the invention.
  • Fig. 6 is a representation corresponding to Fig. 5 of a fourth embodiment of the coupling device according to the invention.
  • Fig. 7 is a representation corresponding to Fig. 5 and Fig. 6 of a fifth embodiment of the coupling device according to the invention.
  • FIGS. 5 to 7 shows a cross-sectional view of the exemplary embodiments of the coupling device according to the invention illustrated in FIGS. 5 to 7, along a section line VHI-VIII shown in greater detail in FIGS. 5 to 7.
  • Fig. 1 shows a schematic structure of a coupling device 1 in a longitudinal sectional view of a transmission device, not shown, of a vehicle for the frictional connection of two rotatable components 2, 3, which are in the present case designed as shafts.
  • the coupling device 1 has a first coupling half 4 and a second coupling half 5, which are in each case in operative connection with one of the rotatable components 2 and 3 to be connected and which can be frictionally engaged with one another via an actuating device 6.
  • the first coupling half 4 comprises for producing and releasing the frictional operative connection between the two rotatable components 2 and 3, a first component 4A and a second component 4B, which are designed to be rotatable relative to one another.
  • a hydraulic actuating force of the actuating device 6 is caused by a relative movement between the components 4 A and 4 B in the region of a converter device 7 by means of a relative movement between the components 4 A and 4 B into a hydraulic actuating pressure of the actuating device 6 is transformable, can be generated.
  • the first component 4A is rotatably connected to the rotatable component 2 and the second component 4B rotatably mounted on the component 2 and can be brought into frictional contact with the second coupling half 5.
  • the actuating device 6 comprises a piston-cylinder device 8, by means of which the second component 4B of the first coupling half 4 with respect to the first component 4A and the second coupling half 5 is translationally displaceable.
  • the piston-cylinder device 8 is designed as a double-acting hydraulic cylinder with a fixedly connected to the second component 4B piston member 9 and formed in the first component 4A cylinder member 10, wherein the piston member 9 and the cylinder member 10 define two piston chambers 11, 12.
  • the cam member 13 cooperates with two piston chambers 14, 15 delimiting piston elements 16, 17 of a piston-cylinder unit 18 of the transducer device 7, the piston elements 16 and 17 with their piston chambers 14 and 15 facing away from end faces 16 A, 17 A on a control surface 13 A of the non-rotatably with the second component 4B of the first coupling half 4 connected cam element 13 abut.
  • the two piston elements 16 and 17 in response to a relative movement between the two components 4A and 4B of the cam member 13 in a volume of the piston chambers 14 and 15 of the piston-cylinder unit 18 varying circumference in the radial direction in the first component 4A respectively opposite a spring force of a arranged in the piston chamber 14 and the piston chamber 15 spring means 19 and 20 to the outside or in each case by the spring means 19 or 20 are displaced inwardly.
  • the piston chambers 11 and 12 of the piston-cylinder device 8 and the piston chambers 14 and 15 of the piston-cylinder unit 18 are hydraulically coupled together in the manner shown in Fig. 2 via a valve device designed as a 4/3-way valve 21 in order to be able to steer the transmission capability of the coupling device 1 steplessly between a completely open operating state, in which essentially no torque can be transmitted via the coupling device 1, and a completely closed operating state. State in which a voltage applied to the coupling device 1 torque is transferable substantially slip-free, to vary.
  • the second coupling half 5, which is conventionally designed per se, is in the operating state of the coupling device shown in Fig. 1
  • the piston chamber 11 is connected via the valve device 21 to a high-pressure accumulator 30 operatively connected to the first piston chamber 14 of the piston-cylinder unit 18 and, depending on actuation of the valve device, at least partially with the pressure of the high-pressure accumulator 30 is applied, while the second piston chamber 12 of the piston-cylinder device 8 is then connected to an operatively connected to the second piston chamber 15 of the piston-cylinder unit 18 low pressure accumulator 31, the pressure of which is smaller than the pressure of the high-pressure accumulator 30.
  • leakage losses of the hydraulic system as well as temperature compensation can be carried out both via the high-pressure accumulator 30 and via the low-pressure accumulator 31.
  • the different pressure levels of the high-pressure accumulator 30 and the low-pressure accumulator 31 are set in the embodiments shown in the drawing via spring means 3OA or 31 A, the spring constants are provided differently high, wherein in further not shown in the drawings embodiments of the coupling device and a pressure precontrol to Varying the spring force can be provided.
  • the second component 4B is displaced in the direction of the second coupling half 5, until the first coupling half 4 comes into frictional contact with the second coupling half 5. From an operating point to which the two coupling halves 4 and 5 are in frictional contact occurs at a speed difference between the first component 2 and the second component 3, a relative movement between the first component 4A and the second component 4B, with respect to the first Component 4A of the first coupling half 4 also triggers a rotation of the cam member 13.
  • the rotation of the cam member 13 leads to a displacement of the piston member 16 against the spring force of the spring means 19 radially outwardly, whereby the volume of the piston chamber 14 is reduced and the pressure in the piston chamber 14 increases, while the piston member 17 to the control surface 13A of the cam member 13 adjacent is displaced radially inwardly from the spring device 20 and the volume of the piston chamber 15 is increased.
  • the pressure increase in the piston chamber 14 is introduced via the 4/3-way valve 21 in the piston chamber 11 of the piston-cylinder device 8 and causes an increase in the contact pressure of the second component 4 B on the second coupling half 5.
  • the oil volume, which during the closing of the Coupling device 1 is displaced from the second piston chamber 12 of the piston-cylinder device 8 is introduced via the 4/3-way valve 21 into the piston chamber 20 of the piston-cylinder unit 18, whose volume in the manner described above due to the movement of the Piston element 17 increases.
  • the executed with a self-reinforcing coupling device 1 is thus converted without additional energy input from an open operating state to a closed operating state or with appropriate actuation of the valve device or the 4/3-way valve from a closed operating state to an open operating state, said in the latter operating state change of high-pressure accumulator 30 to be connected to the second piston chamber 12 and the low pressure accumulator 31 with the first piston chamber 11 of the piston-cylinder device 8 in the region of the valve device 21.
  • piston chambers 11 and 12 of the piston-cylinder device 8 and the piston chambers 14 and 15 of the piston-cylinder unit 18 in the region of the valve device 21 are separable from each other or the piston chambers 11, 12, 14 and 15 connecting lines blocked, whereby both a translational movement of the second component 4B and a relative movement between the first component 4A and the second component 4B is blocked.
  • a relative movement between the two components 4A and 4B is in the in Fig. 3, which shows a cross-sectional view along the section line H-II shown in Fig.
  • a relative movement between the first component 4A and the second component 4B is limited by a mechanical stop 22, wherein the mechanical stop 22 comprises an engaging in a formed in the first component 4A control groove 23 control portion 24 which is rotatably connected to the cam member 13.
  • FIGS. 5 to 8 show further exemplary embodiments of the coupling device 1, in which the piston-cylinder unit 18 comprises non-rotatably connected piston elements 25 connected to the second component 4B of the first coupling half 4, FIG. 8 being a cross-sectional view of the embodiment shown in FIG. 5 to 7 show embodiments of the coupling device 1 along the section line VIII-VMI.
  • piston spaces 14A, 14B and 15A, 15B of the piston-cylinder unit 18, the piston spaces 14A and 14B and the piston spaces 15A and 15B being permanently connected to one another are, so that with the piston-cylinder unit 18 according to 5 to 8 show the same functionality as with the piston-cylinder unit 18 according to FIGS. 1, 3 and 4, although the piston chambers 14A 1 14B and 15A 1 15B are arranged spatially separated from one another.
  • the piston members 25A and 25B are slidably disposed in the spaced-apart cylinder members 26A and 26B such that the volumes of the piston chambers 14A to 15B vary in response to a relative movement between the two members 4A and 4B.
  • a relative movement between the two components 4A and 4B is limited by the fact that the piston elements 25A and 25B come into contact with the cylinder elements 26A and 26B at a defined angle of rotation between the two components 4A and 4B and a further rotation is mechanically prevented.
  • the second component 4B has a frictionally engageable with the second coupling half 5 in operative connection region 27 and a friction lining, which is designed to be translationally displaceable over the piston-cylinder device 8 with respect to the two components 4A and 4B and rotationally fixed to the second Component 4B is connected.
  • the piston member 9 of the piston-cylinder device 8 abuts against the friction lining 27 and pushes it at a corresponding pressure in the piston chamber 11 against the second coupling half 5, wherein from the contact time of the friction lining 27 on the second coupling half 5 in the presence of a speed difference between the Coupling halves 4 and 5, in turn, in the manner described above, a relative movement between the two components 4A and 4B and between the first component 4A and the friction lining 27 is effected.
  • the transfer capability of the embodiments of the coupling device 1 shown in FIG. 5 to FIG. 8 is in the manner described with reference to FIG. 2 and with the hydraulic system shown in FIG. 2 between a fully opened operating state and a completely closed state of operation.
  • Senen operating state of the coupling device 1 respectively via a corresponding actuation of the valve means 21 and a resulting shading of the high pressure accumulator 30, the low pressure accumulator 31 and the piston chambers 14A, 14B and 15A 1 15B of the piston-cylinder unit 18 and the piston chambers 11, 12 of the piston Cylinder device 8 Operational state-dependent without further power supply to generate an actuating force Optimized for efficiency infinitely adjustable.
  • the pressure in the piston chamber 12 of the piston-cylinder device 8 is increased by connecting the piston chamber 12 to the high-pressure accumulator 30 and the piston element 9 from the second Clutch half 5 moved away.
  • the friction lining 27 is then guided out of engagement with the second coupling half 5 by a spring device 28, which is designed as a tension spring and is fixedly connected to the second component 4B. This means that a contact of the friction lining 27 on the piston element 9 of the piston-cylinder device 8 is ensured via the spring device 28.
  • the fourth exemplary embodiment of the coupling device 1 shown in FIG. 6 essentially differs from the third exemplary embodiment of the coupling device 1 shown in FIG. 5 only in the region of the second component 4B of the first coupling half 1.
  • the second component 4B does not overlap the second coupling half 5 the circumference shown in Fig. 5 in a region 29 with an undercut and is therefore structurally simpler and can be mounted with less effort.
  • the coupling device 1 according to FIG. 6 is referred to the description of FIG. 5 at this point.
  • the fifth embodiment of the coupling device 1 which is basically the same operation as the embodiments of the coupling device 1 shown in Fig. 5 and Fig. 6, the piston-cylinder device 8 is arranged in the first component 4A, the is also rotatably connected to the first component 2, while the spring means 28 between the second component 4B and the thus rotatably connected friction lining 27 is arranged.

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Abstract

Es wird eine Kupplungsvorrichtung (1) zum reibschlüssigen Verbinden zweier drehbarer Bauteile (2, 3) mit einer ersten Kupplungshälfte (4) und einer zweiten Kupplungshälfte (5), die jeweils mit einem der zu verbindenden Bauteile (2, 3) in Wirkverbindung stehen und über eine hydraulische Betätigungseinrichtung (6) miteinander reibschlüssig in Eingriff bringbar sind, beschrieben. Wenigstens die erste Kupplungshälfte (4) umfasst zum Herstellen und Lösen der reibschlüssigen Verbindung zwischen den beiden drehbaren Bauteilen (2, 3) ein erstes Bauelement (4A) und ein zweites Bauelement (4B), die relativ zueinander verdrehbar ausgeführt sind. Eine hydraulische Betätigungskraft der Betätigungseinrichtung (6) ist durch eine durch die reibschlüssig in Eingriff stehenden Kupllungshälften (4, 5) ausgelöste Relativbewegung zwischen den Bauelementen (4A, 4B) im Bereich der Wandlereinrichtung (7), mittels der eine Relativbewegung zwischen den Bauelementen (4A, 4B) in einen hydraulischen Betätigungsdruck der Betätigungseinrichtung (6) transformierbar ist, erzeugbar.

Description

Kuppiunαsvorrichtunq zum reibschlüssiαen Verbinden zweier drehbarer Bauteile
Die Erfindung betrifft eine Kupplungsvorrichtung zum reibschlüssigen Verbinden zweier drehbarer Bauteile gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.
Aus der Praxis bekannte Getriebeeinrichtungen von Antriebssträngen von Maschinen oder Fahrzeuggetriebe sind üblicherweise mit Einrichtungen ausgeführt, mittels den eine Übersetzung und damit das Leistungsangebot einer Antriebsmaschine an den aktuellen Betriebszustand einer Maschine oder an einen Fahrzustand anpassbar ist.
Bei sogenannten Handschaltgetrieben von Maschinen oder Fahrzeugen wird der Gangwechsei von einer Bedienperson oder von einem Fahrer veran- lasst und ausgeführt. Im Gegensatz dazu führt eine Getriebesteuerung bei vollautomatisierten Getrieben die Übersetzungsänderung automatisch herbei. Die Entlastung der Bedienperson oder des Fahrers von dieser Tätigkeit hängt bei teilautomatisierten Getrieben vom Grad der Automatisierung ab. Auch bei automatisierten Getrieben werden bestimmte Getriebefunktionen - Neutral, Rückwärts, Parken usw. - über einen Schalt- bzw. Wählhebel vom Fahrer bestimmt.
Eine wichtige Schnittstelle zwischen einem Fahrer und dem Fahrzeug stellt die Schalteinrichtung dar. Sie beeinflusst maßgeblich das Komfortempfinden. Aus weichen Elementen eine Schatteinrichtung aufgebaut ist, hängt wesentlich davon ab, ob mit oder ohne Zugkraftunterbrechung geschaltet wird. Aber auch die Fahrzeugart, wie PKW oder NKW, die Antriebsart, wie Frontoder Heckantrieb und die Einsatzbedingungen haben darauf Einfluss. In der Getriebetechnik wird grundsätzlich zwischen inneren und äußeren Schaltelementen unterschieden, wobei vorliegend unter inneren Schaltelementen im Getriebe angeordnete Einrichtungen, beispielsweise Schaltstangen, Schaltschwingen, Synchronisierungen, Bandbremsen sowie form- oder reibschlüssige Kupplungen bzw. Bremsen, verstanden werden. Äußere Schaltelemente sind Schaltelemente, wie Wählhebel, Vier-Gelenk-Getriebe, Ferndrehwellen oder Seilzüge, die außerhalb des Getriebes angeordnet sind.
Insbesondere reibschlüssige Schaltelemente von Getrieben werden oftmals über hydraulische oder elektromotorische Betätigungseinrichtungen in einen geöffneten oder in einen geschlossenen Betriebszustand überführt.
Um derartige reibschlüssige Schaltelemente in einen zugeschlossenen Zustand zu führen oder im geschlossenen Zustand zu halten, sind diese jeweils mit einer im Bereich der Betätigungseinrichtungen zu erzeugenden Schließkraft sowie mit einer zu dem geschlossenen Zustand der Schaltelemente äquivalenten Haltekraft hydraulisch oder elektromotorisch zu beaufschlagen. Die erforderliche Schließkraft sowie die permanent aufzubringende Haltekraft ist von einer Kraftquelle durch einen Energieeinsatz zur Verfügung zu stellen, wodurch jedoch nachteilhafterweise ein Gesamtwirkungsgrad einer Getriebeeinrichtung oder einer Maschine beeinträchtigt wird.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Kupplungsvorrichtung zum reibschlüssigen Verbinden zweier drehbarer Bauteile mit einer ersten Kupplungshälfte und einer zweiten Kupplungshälfte zur Verfügung zu stellen, die mit geringem Energieaufwand betreibbar ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Kupplungsvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Bei der erfindungsgemäßen Kupplungsvorrichtung zum reibschlüssigen Verbinden zweier drehbarer Bauteile mit einer ersten Kupplungshälfte und einer zweiten Kupplungshälfte, die jeweils mit einem der zu verbindenden Bauteile in Wirkverbindung stehen und über eine hydraulische Betätigungseinrichtung miteinander reibschlüssig in Eingriff bringbar sind, umfasst wenigstens die erste Kupplungshälfte zum Herstellen und Lösen der reibschlüssigen Verbindung zwischen den beiden drehbaren Bauteilen ein erstes Bauelement und ein zweites Bauelement, die relativ zueinander verdrehbar ausgeführt sind, wobei eine hydraulische Betätigungskraft der Betätigungseinrichtung durch eine durch die reibschlüssig in Eingriff stehenden Kupplungshälften ausgelöste Relativbewegung zwischen den Bauelementen im Bereich einer Wandlereinrichtung, mitteis der eine Relativbewegung zwischen den Bauelementen in einen hydraulischen Betätigungsdruck der Betätigungseinrichtung transformierbar ist, erzeugbar ist.
Dadurch wird erreicht, dass die erfindungsgemäße Kupplungsvorrichtung ab einem Betriebspunkt, zu dem sich die beiden Kupplungshälften in reibschlüssigem Eingriff befinden, der eine Relativbewegung zwischen den Bauteilen auslöst, über eine sogenannte Selbstverstärkung ohne eine betätigungsein- richtungsseitige Schließkraft, die durch zusätzlichen Energieeinsatz im Bereich einer Kraftquelle, wie einer Hydraulikpumpe, zu erzeugen ist, in einen geschlossenen Betriebszustand überführt oder in geschlossenem Zustand gehalten wird, womit die Kupplungsvorrichtung mit hohem Wirkungsgrad betreibbar ist. Wird die erfindungsgemäße Kupplungsvorrichtung beispielsweise in einer Getriebeeinrichtung eines Fahrzeuges oder in einer Getriebenrichtung eines Antriebsstranges einer Maschine eingesetzt, sind diese Getriebeeinrichtungen im Vergleich zu Getriebeeinrichtungen, die mit herkömmlichen Kupplungsvorrichtungen ausgeführt sind, auf einfache und kostengünstige Art und Weise ebenfalls mit einem höheren Wirkungsgrad betreibbar.
Die hydraulische Betätigungseinrichtung einer konstruktiv einfach ausgeführten, kostengünstig herstellbaren und bauraumgünstigen Ausführungsform der Kupplungsvorrichtung nach der Erfindung umfasst eine Kolben-Zylinder- Einrichtung, mittels der das zweite Bauteil der ersten Kupplungshälfte in Bezug auf die zweite Kupplungshälfte in Abhängigkeit eines hydraulischen Betätigungsdruckes translatorisch verschiebbar ist.
Eine mit geringem Steuer- und Regelungsaufwand betreibbare Weiterbildung der erfindungsgemäßen Kupplungsvorrichtung ist mit einer zumindest eine Kolben-Zylinder-Einheit mit wenigstens zwei Kolbenräumen aufweisenden Wandlereinrichtung ausgebildet, wobei die Votumina der Kolbenräume in Abhängigkeit einer Relativbewegung zwischen den beiden Bauelementen der ersten Kupplungshälfte variieren.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Kupplungsvorrichtung nach der Erfindung sind die Kolbenräume der Kolben-Zylinder-Einheit mit jeweils einem Kolbenraum der Kolben-Zylinder-Einrichtung über eine Ventileinrichtung in Wirkverbindung bringbar, womit ein durch die Veränderung der Volumina der Kolbenräume der Kolben-Zylinder-Einheit und daraus resultierende Druckveränderungen zur Betätigung der Kupplungsvorrichtung auf einfache Art und Weise nutzbar sind und ein Wirkungsgrad der Kupplungsvorrichtung mit geringem Betätigungsaufwand verbesserbar ist, da im Betrieb der Kupplungsvorrichtung lediglich Energie für die Betätigung der Ventileinrichtung aufzubringen ist.
Die Ventileinrichtung ist bei einer konstruktiv einfachen und mit geringem Aufwand betätigbaren Ausführungsform der Kupplungsvorrichtung nach der Erfindung als 4/2-Wegeventil ausgebildet.
Bei einer hierzu alternativen Ausführungsform der Kupplungsvorrichtung nach der Erfindung ist die Veπtileinrichtung als 4/3-Wegeventil ausgeführt, womit die Kolbenräume der Kolben-Zylinder-Einheit jeweils mit jedem der Kolbenräume der Kolben-Zylinder-Einrichtung in Wirkverbindung bringbar sind und die hydraulischen Verbindungen zwischen den Kolbenräumen der Kolben- Zylinder-Einrichtung und der Kolben-Zylinder-Einheit im Bereich der Ventileinrichtung betriebszustandsabhängig sperrbar sind sowie ein Austausch von Hydraulikfluid zwischen den Kolbenräumen verhindert ist, um einen aktuellen Betriebszustand der Kupplungsvorrichtung ohne Energieaufwand aufrechterhalten zu können.
Die Kolben-Zylinder-Einheit umfasst bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kupplungsvorrichtung die beiden Kolbenräume begrenzende Kolbenelemente, welche mit ihren den Kolbenräumen abgewandten Stirnseiten an einer Steuerfläche eines drehfest mit dem zweiten Bauelement der ersten Kupplungshälfte verbundenen Nockenelement anliegen, wobei die beiden Kolbenelemente in Abhängigkeit einer Relativbewegung zwischen den beiden Bauelementen von dem Nockenelement in einem das Volumen der Kolbenräume variierenden Umfang verschiebbar sind. Damit wird eine Relativbewegung zwischen den beiden Bauelementen der ersten Kupplungshälfte auf konstruktiv einfache Art und Weise in einen für die Betätigung der Kupplungsvorrichtung nach der Erfindung erforderlichen Betätigungsdruck umgewandelt und für die Betätigung der Kupplungsvorrichtung keine zusätzliche Antriebsenergie benötigt.
Bei einer hierzu alternativen und bauraumgünstigen Ausführungsform umfasst die Kolben-Zylinder-Einheit wenigstens ein die Kolbenräume begrenzendes Kolbenelement und wenigstens ein Zylinderelement, wobei das Kolbenelement drehfest mit dem zweiten oder dem ersten Bauelement und das Zylinderelement mit dem ersten oder dem zweiten Bauelement der ersten Kupplungshälfte verbunden ist, und wobei das Kolbenelement in dem Zylinderelement in Abhängigkeit einer Relativbewegung zwischen den beiden Bauelementen in einen das Volumen der Kolbenräume variierenden Umfang verschiebbar angeordnet ist, womit für die Betätigung der Kupplungsvorrichtung keine zusätzliche Antriebsenergie mehr benötigt wird. Zur Vermeidung unzulässiger Betriebszustände der erfindungsgemäßen Kupplungsvorrichtung ist eine Relativbewegung zwischen den beiden Bauelementen der ersten Kupplungshälfte bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Kupplungsvorrichtung durch einen formschlüssigen Anschlag begrenzt.
Bei einer durch geringe Betriebskosten gekennzeichneten Ausführungsform der Kupplungsvorrichtung nach der Erfindung ist ein reibschlüssig mit der zweiten Kupplungshälfte in Wirkverbindung bringbarer Bereich der ersten Kupplungshälfte von der Kolben-Zylinder-Einrichtung in Bezug auf die beiden Bauelemente translatorisch verschiebbar ausgeführt und drehfest mit einem der Bauelemente verbunden. Damit ist der einen Reibbelag aufweisende Bereich der ersten Kupplungshälfte als separates Bauelement der Kupplungsvorrichtung ausgeführt und im Servicefall mit geringem Montageaufwand auswechselbar.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen und den unter Bezugnahme auf die Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispielen, wobei zugunsten der Übersichtlichkeit in der Beschreibung der Ausführungsbeispiele für bau- und funktionsgleiche Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet werden.
Es zeigt:
Fig. 1 eine stark schematisierte Längsschnittansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer Kupplungsvorrichtung nach der Erfindung;
Fig. 2 ein stark schematisiertes Hydraulikschema einer hydraulischen Betätigungseinrichtung und einer Wandlereinrichtung der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Kupplungsvorrichtung; Fig. 3 eine Querschnittansicht der Kupplungsvorrichtung gemäß Fig. 1 entlang einer in Fig. 1 näher dargestellten Schnittlinie H-Il;
Fig. 4 eine Fig. 3 entsprechende Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispieles der erfindungsgemäßen Kupplungsvorrichtung;
Fig. 5 eine Fig. 1 entsprechende Darstellung eines dritten Ausführungsbeispieles der Kupplungsvorrichtung nach der Erfindung;
Fig. 6 eine Fig. 5 entsprechende Darstellung eines vierten Ausführungsbeispieles der Kupplungsvorrichtung nach der Erfindung;
Fig. 7 eine Fig. 5 und Fig. 6 entsprechende Darstellung eines fünften Ausführungsbeispieles der Kupplungsvorrichtung nach der Erfindung; und
Fig. 8 eine Querschnittansicht der in Fig. 5 bis Fig. 7 dargestellten Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Kupplungsvorrichtung entlang einer in Fig. 5 bis Fig. 7 näher dargestellten Schnittlinie VHI-VIII.
Fig. 1 zeigt einen schematischen Aufbau einer Kupplungsvorrichtung 1 in einer Längsschnittansicht einer nicht näher dargestellten Getriebeeinrichtung eines Fahrzeuges zum reibschlüssigen Verbinden zweier drehbarer Bauteile 2, 3, die vorliegend als Wellen ausgebildet sind. Die Kupplungsvorrichtung 1 weist eine erste Kupplungshälfte 4 und eine zweite Kupplungshälfte 5 auf, die jeweils mit einem der zu verbindenden drehbaren Bauteile 2 bzw. 3 in Wirkverbindung stehen und die über eine Betätigungseinrichtung 6 reibschlüssig miteinander in Eingriff bringbar sind. Die erste Kupplungshälfte 4 umfasst zum Herstellen und Lösen der reibschlüssigen Wirkverbindung zwischen den beiden drehbaren Bauteilen 2 und 3 ein erstes Bauelement 4A und ein zweites Bauelement 4B, die relativ zueinander verdrehbar ausgeführt sind.
Eine hydraulische Betätigungskraft der Betätigungseinrichtung 6 ist durch eine durch die reibschlüssig in Eingriff stehenden Kupplungshälften 4 und 5 ausgelöste Relativbewegung zwischen den Bauelementen 4A und 4B im Bereich einer Wandlereinrichtung 7, mittels der eine Relativbewegung zwischen den Bauelementen 4A und 4B in einen hydraulischen Betätigungsdruck der Betätigungseinrichtung 6 transformierbar ist, erzeugbar. Hierfür ist das erste Bauelement 4A drehfest mit dem drehbaren Bauteil 2 verbunden und das zweite Bauelement 4B drehbar an dem Bauteil 2 gelagert und mit der zweiten Kupplungshälfte 5 in Reibkontakt bringbar.
Des Weiteren umfasst die Betätigungseinrichtung 6 eine Kolben- Zylinder-Einrichtung 8, mittels der das zweite Bauelement 4B der ersten Kupplungshälfte 4 in Bezug auf das erste Bauelement 4A und die zweite Kupplungshälfte 5 translatorisch verschiebbar ist. Die Kolben-Zylinder-Einrichtung 8 ist als doppelt wirkender Hydraulikzylinder mit einem fest mit dem zweiten Bauteil 4B verbundenen Kolbenelement 9 und einem in dem ersten Bauelement 4A ausgebildeten Zylinderelement 10 ausgebildet, wobei das Kolbenelement 9 und das Zylinderelement 10 zwei Kolbenräume 11, 12 begrenzen. Um die Kupplungsvorrichtung 1 aus dem in Fig. 1 dargestellten geöffneten Betriebszustand in einen Betriebszustand zu überführen, in dem das zweite Bauelement 2B in reibschlüssigem Kontakt mit der zweiten Kupplungshälfte 5 steht, ist der Druck im Kolbenraum 11 in Bezug auf den Druck des Kolbenraumes 12 derart zu erhöhen, dass an dem zweiten Bauelement 4B eine in Richtung der ersten Kupplungshälfte 5 gerichtete Gesamtkraftkomponente angreift, die das zweite Bauelement 4B translatorisch in Richtung der zweiten Kupplungshälfte 5 ver- schiebt, bis die erste Kupplungshälfte 4 und die zweite Kupplungshälfte 5 in Reibkontakt stehen.
Ab dem Zeitpunkt, zu dem die beiden Kupplungshälften 4 und 5 aneinander zum Anliegen kommen, tritt bei einer Differenzdrehzahl zwischen den Drehzahlen der beiden drehbaren Bauteile 2 und 3 eine Relativbewegung zwischen dem ersten Bauelement 4A und dem zweiten Bauelement 4B auf, womit ein drehfest mit dem ersten Bauelement 4A der ersten Kupplungshälfte 4 verbundenes Nockenelement 13 in Bezug auf das erste Bauelement 4A verdreht wird. Das Nockenelement 13 wirkt mit zwei Kolbenräume 14, 15 begrenzenden Kolbenelementen 16, 17 einer Kolben-Zylinder-Einheit 18 der Wandlereinrichtung 7 zusammen, wobei die Kolbenelemente 16 und 17 mit ihren den Kolbenräumen 14 und 15 abgewandten Stirnseiten 16A, 17A an einer Steuerfläche 13A des drehfest mit dem zweiten Bauelement 4B der ersten Kupplungshälfte 4 verbundenen Nockenelementes 13 anliegen.
Damit werden die beiden Kolbenelemente 16 und 17 in Abhängigkeit einer Relativbewegung zwischen den beiden Bauelementen 4A und 4B von dem Nockenelement 13 in einem das Volumen der Kolbenräume 14 und 15 der Kolben-Zylinder-Einheit 18 variierenden Umfang in radialer Richtung im ersten Bauelement 4A jeweils entgegen einer Federkraft einer im Kolbenraum 14 bzw. im Kolbenraum 15 angeordneten Federeinrichtung 19 bzw. 20 nach außen oder jeweils von der Federeinrichtung 19 oder 20 nach innen verschoben.
Die Kolbenräume 11 und 12 der Kolben-Zylinder-Einrichtung 8 und die Kolbenräume 14 und 15 der Kolben-Zylinder-Einheit 18 sind in der in Fig. 2 dargestellten Art und Weise über eine als 4/3-Wegeventil ausgebildete Ventileinrichtung 21 hydraulisch miteinander koppelbar, um die Übertragungsfähigkeit der Kupplungsvorrichtung 1 stufenlos zwischen einem vollständig geöffneten Betriebszustand, in dem im wesentlichen kein Drehmoment über die Kupplungsvorrichtung 1 führbar ist, und einem vollständig geschlossenen Betriebs- zustand, in dem ein an der Kupplungsvorrichtung 1 anliegendes Drehmoment im Wesentlichen schlupffrei übertragbar ist, variieren zu können.
Die zweite Kupplungshälfte 5, welche an sich konventionell ausgeführt ist, ist in dem in Fig. 1 dargestellten Betriebszustand der Kupplungsvorrichtung
1 von der ersten Kupplungshälfte 4, die zweiteilig aufgebaut ist und das in Fig.
2 dargestellte hydraulische System beinhaltet, beabstandet und die Kupplungsvorrichtung 1 befindet sich in geöffnetem Zustand. Liegt eine Anforderung zum Schließen der Kupplungsvorrichtung 1 vor, wird der Kolbenraum 11 über die Ventileinrichtung 21 mit einem mit dem ersten Kolbenraum 14 der Kolben- Zylinder-Einheit 18 wirkverbundenen Hochdruckspeicher 30 verbunden und in Abhängigkeit einer Betätigung der Ventileinrichtung zumindest teilweise mit dem Druck des Hochdruckspeichers 30 beaufschlagt, während der zweite Kolbenraum 12 der Kolben-Zylinder-Einrichtung 8 dann mit einem mit dem zweiten Kolbenraum 15 der Kolben-Zylinder-Einheit 18 wirkverbundenen Niederdruckspeicher 31, dessen Druck kleiner als der Druck des Hochdruckspeichers 30 ist, verbunden ist.
Neben der Betätigung des zweiten Bauelementes 4B in axialer Richtung sind sowohl über den Hochdruckspeicher 30 als auch über den Niederdruckspeicher 31 Leckageverluste des Hydrauliksystems als auch jeweils ein Temperaturausgleich durchführbar. Die unterschiedlichen Druckniveaus des Hochdruckspeichers 30 und des Niederdruckspeichers 31 werden bei den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen über Federeinrichtungen 3OA bzw. 31 A eingestellt, deren Federkonstanten unterschiedlich hoch vorgesehen sind, wobei bei weiteren in der Zeichnung nicht näher dargestellten Ausführungsformen der Kupplungsvorrichtung auch eine Druckvorsteuerung zum Variieren der Federkraft vorgesehen werden kann.
In letztbeschriebenem Betriebszustand der Ventileinrichtung 21 wird das zweite Bauelement 4B in Richtung der zweiten Kupplungshälfte 5 verschoben, bis die erste Kupplungshälfte 4 in Reibkontakt mit der zweiten Kupplungshälfte 5 kommt. Ab einem Betriebspunkt, zu dem die beiden Kupplungshälften 4 und 5 in Reibkontakt stehen, tritt bei einer Drehzahldifferenz zwischen dem ersten Bauteil 2 und dem zweiten Bauteil 3 eine Relativbewegung zwischen dem ersten Bauelement 4A und dem zweiten Bauelement 4B auf, die in Bezug auf das erste Bauelement 4A der ersten Kupplungshälfte 4 ebenfalls eine Rotation des Nockenelementes 13 auslöst. Die Rotation des Nockenelementes 13 führt zu einer Verschiebung des Kolbenelementes 16 entgegen der Federkraft der Federeinrichtung 19 radial nach außen, wodurch das Volumen des Kolbenraumes 14 verkleinert wird und der Druck im Kolbenraum 14 ansteigt, während das Kolbenelement 17 an der Steuerfläche 13A des Nockenelementes 13 anliegend von der Federeinrichtung 20 radial nach innen verschoben wird und das Volumen des Kolbenraumes 15 vergrößert wird.
Die Druckerhöhung im Kolbenraum 14 wird über das 4/3-Wegeventil 21 in den Kolbenraum 11 der Kolben-Zylinder-Einrichtung 8 eingeleitet und bewirkt eine Erhöhung der Anpresskraft des zweiten Bauelementes 4B an der zweiten Kupplungshälfte 5. Das ölvolumen, welches während des Schließvorganges der Kupplungsvorrichtung 1 aus dem zweiten Kolbenraum 12 der Kolben- Zylinder-Einrichtung 8 verdrängt wird, wird über das 4/3-Wegeventil 21 in den Kolbenraum 20 der Kolben-Zylinder-Einheit 18 eingeleitet, dessen Volumen in vorbeschriebener Art und Weise aufgrund der Bewegung des Kolbenelementes 17 ansteigt.
Durch die Erhöhung der auf das Kolbenelement 9 der Kolben-Zylinder- Einrichtung 8 wirkenden Normalkraft steigt auch die zwischen den beiden Kupplungshälften 4 und 5 wirkende Reibkraft an, die wiederum eine größere Relativbewegung zwischen den beiden Bauelementen 4A und 4B bewirkt. Dies führt wiederum zu einem Anstieg des Drucks im ersten Kolbenraum 11 der Kolben-Zylinder-Einrichtung 8, wodurch die in Schließrichtung der Kupplungs- Vorrichtung 1 wirkende und am zweiten Bauteil 4B anliegende Normalkraft ohne zusätzlichen Energieaufwand sich selbstständig weiter erhöht.
Die mit einer Selbstverstärkung ausgeführte Kupplungsvorrichtung 1 ist somit ohne zusätzlichen Energieaufwand von einem geöffneten Betriebszustand in einen geschlossenen Betriebszustand oder bei entsprechender Betätigung der Ventileinrichtung bzw. des 4/3-Wegeventils aus einem geschlossenen Betriebszustand in einen geöffneten Betriebszustand überführbar, wobei bei letztgenannter Betriebszustandsänderung der Hochdruckspeicher 30 mit dem zweiten Kolbenraum 12 und der Niederdruckspeicher 31 mit dem ersten Kolbenraum 11 der Kolben-Zylinder-Einrichtung 8 im Bereich der Ventileinrichtung 21 zu verbinden sind.
Grundsätzlich ist die Übertragungsfähigkeit der Kupplungsvorrichtung 1 über eine entsprechende Betätigung der Ventileinrichtung 21 , während der verschiedene Steuerkanten des 4/3-Wegeventils in dem für die Einsteilung der gewünschten Übertragungsfähigkeit erforderlich Umfang freigegeben oder gesperrt werden, stufenlos zwischen einem vollständig geschlossenen Betriebszustand, zu dem ein an der Kupplungsvorrichtung 1 anliegendes Drehmoment im Wesentlichen schlupffrei übertragen wird, und einem vollständig geöffneten Betriebszustand, zu dem über die Kupplungsvorrichtung 1 kein Drehmoment übertragbar ist, einstellbar.
Zusätzlich sind die Kolbenräume 11 und 12 der Kolben-Zylinder- Einrichtung 8 und die Kolbenräume 14 und 15 der Kolben-Zylinder-Einheit 18 im Bereich der Ventileinrichtung 21 voneinander trennbar bzw. die die Kolbenräume 11 , 12, 14 und 15 verbindenden Leitungen sperrbar, womit sowohl eine translatorische Bewegung des zweiten Bauelementes 4B als auch eine Relativbewegung zwischen dem ersten Bauelement 4A und dem zweiten Bauelement 4B gesperrt ist. Eine Relativbewegung zwischen den beiden Bauelementen 4A und 4B ist bei dem in Fig. 3, die eine Querschnittansicht entlang der in Fig. 1 näher dargestellten Schnittlinie H-Il zeigt, dargestellten Ausführungsbetspiel der Kupplungsvorrichtung 1 durch die im Bereich zwischen der Steuerfläche 13A des Nockenelementes 13 und den Stirnflächen 16A und 17A der beiden Kolbenelemente 16 und 17 der Kolben-Zylinder-Einheit 18 im Betrieb der Kupplungsvorrichtung 1 wirkende Reibkraft begrenzt, wenn die Reibkraft zwischen den Kolbenelementen 16 und 17 und dem Nockenelement 13 größer ist als eine am zweiten Bauelement 4B angreifende Drehkraft, welche aus dem Reibeingriff zwischen dem zweiten Bauelement 4B und der zweiten Kupplungshälfte 5 resultiert.
Bei der in Fig. 4, die ebenfalls eine Querschnittansicht einer weiteren Ausführungsform der Kupplungsvorrichtung 1 entlang der Schnittlinie N-Il zeigt, dargestellten Kupplungsvorrichtung 1 ist eine Relativbewegung zwischen dem ersten Bauelement 4A und dem zweiten Bauelement 4B durch einen mechanischen Anschlag 22 begrenzt, wobei der mechanische Anschlag 22 einen in eine in dem ersten Bauelement 4A ausgebildete Steuernut 23 eingreifenden Steuerbereich 24 umfasst, welcher drehfest mit dem Nockenelement 13 verbunden ist.
In Fig. 5 bis Fig. 8 sind weitere Ausführungsbeispiele der Kupplungsvorrichtung 1 gezeigt, bei welchen die Kolben-Zylinder-Einheit 18 drehfest mit dem zweiten Bauelement 4B der ersten Kupplungshälfte 4 verbundene Kolbenelemente 25 umfasst, wobei Fig. 8 eine Querschnittansicht der in Fig. 5 bis Fig. 7 dargestellten Ausführungsformen der Kupplungsvorrichtung 1 entlang der Schnittlinie VIII-VMI zeigt. Die Kolbenelementen 25A und 25B begrenzen gemeinsam mit in Fig. 8 näher dargestellten Zylinderelementen 26A und 26B Koibenräume 14 A, 14B und 15A, 15B der Kolben-Zylinder-Einheit 18, wobei die Kolbenräume 14A und 14B sowie die Kolbenräume 15A und 15B ständig miteinander verbunden sind, so dass mit der Kolben-Zylinder-Einheit 18 gemäß Fig. 5 bis Fig. 8 die gleiche Funktionalität wie mit der Kolben-Zylinder-Einheit 18 gemäß Fig. 1, Fig. 3 und Fig. 4 darstellbar ist, obwohl die Kolbenräume 14A1 14B und 15A1 15B räumlich getrennt voneinander angeordnet sind.
Die Kolbenelemente 25A und 25B sind in den räumlich getrennt ausgeführten Zylinderelementen 26A und 26B derart verschiebbar angeordnet, dass die Volumina der Kolbenräume 14A bis 15B in Abhängigkeit einer Relativbewegung zwischen den beiden Bauelementen 4A und 4B variieren. Dabei ist eine Relativbewegung zwischen den beiden Bauelementen 4A und 4B dadurch begrenzt, dass die Kolbenelemente 25A und 25B ab einem definierten Drehwinkel zwischen den beiden Bauelementen 4A und 4B an den Zylinderelementen 26A und 26B zum Anliegen kommen und eine weitere Verdrehung mechanisch verhindert wird.
Das zweite Bauelement 4B weist einen reibschlüssig mit der zweiten Kupplungshälfte 5 in Wirkverbindung bringbaren Bereich 27 bzw. einen Reibbelag auf, der über die Kolben-Zylinder-Einrichtung 8 in Bezug auf die beiden Bauelemente 4A und 4B translatorisch verschiebbar ausgeführt ist und drehfest mit dem zweiten Bauelement 4B verbunden ist. Dabei liegt das Kolbenelement 9 der Kolben-Zylinder-Einrichtung 8 an dem Reibbelag 27 an und drückt diesen bei entsprechendem Druck im Kolbenraum 11 gegen die zweite Kupplungshälfte 5, wobei ab dem Anlagezeitpunkt des Reibbelages 27 an der zweiten Kupplungshälfte 5 bei Vorliegen einer Drehzahldifferenz zwischen den Kupplungshälften 4 und 5 wiederum in der vorbeschriebenen Art und Weise eine Relativbewegung zwischen den beiden Bauelementen 4A und 4B sowie zwischen dem ersten Bauelement 4A und dem Reibbelag 27 bewirkt wird.
Die Übertragungsfähigkeit der in Fig. 5 bis Fig. 8 dargestellten Ausführungsbeispiele der Kupplungsvorrichtung 1 ist in der zu Fig. 2 beschriebenen Art und Weise und mit dem in Fig. 2 dargestellten Hydrauliksystem zwischen einem vollständig geöffneten Betriebszustand und einem vollständig geschlos- senen Betriebszustand der Kupplungsvorrichtung 1 jeweils über eine entsprechende Betätigung der Ventileinrichtung 21 und eine daraus resultierende Verschattung des Hochdruckspeichers 30, des Niederdruckspeichers 31 sowie der Kolbenräume 14A, 14B und 15A1 15B der Kolben-Zylinder-Einheit 18 und der Kolbenräume 11, 12 der Kolben-Zylinder-Einrichtung 8 betriebszustandsab- hängig ohne weitere Energiezufuhr zur Erzeugung einer Betätigungskraft wirkungsgradoptimiert stufenlos einstellbar.
Liegt beispielsweise eine Anforderung zum Reduzieren der Übertragungsfähigkeit der Kupplungsvorrichtung 1 bzw. zum Öffnen der Kupplungsvorrichtung 1 vor, wird der Druck im Kolbenraum 12 der Kolben-Zylinder- Einrichtung 8 durch Verbinden des Kolbenraumes 12 mit dem Hochdruckspeicher 30 erhöht und das Kolbenelement 9 von der zweiten Kupplungshälfte 5 wegbewegt. Der Reibbelag 27 wird dann von einer vorliegend als Zugfeder ausgeführten Federeinrichtung 28, die fest mit dem zweiten Bauelement 4B verbunden ist, aus dem Eingriff mit der zweiten Kupplungshälfte 5 geführt. Das bedeutet, dass über die Federeinrichtung 28 eine Anlage des Reibbelages 27 an dem Kolbenelement 9 der Kolben-Zylinder-Einrichtung 8 gewährleistet ist.
Alternativ hierzu besteht auch die Möglichkeit, das Kolbenelement 9 der Kolben-Zylinder-Einrichtung 8 fest mit dem Reibbelag 27 zu verbinden und die Kupplungsvorrichtung 1 ohne die Federeinrichtung 28 auszuführen.
Das in Fig. 6 gezeigte vierte Ausführungsbeispiel der Kupplungsvorrichtung 1 unterscheidet sich im Wesentlichen von dem in Fig. 5 dargestellten dritten Ausführungsbeispiel der Kupplungsvorrichtung 1 lediglich im Bereich des zweiten Bauelementes 4B der ersten Kupplungshälfte 1. Das zweite Bauelement 4B übergreift die zweite Kupplungshälfte 5 nicht in dem in Fig. 5 dargestellten Umfang in einem Bereich 29 mit einem Hinterschnitt und ist daher konstruktiv einfacher ausgeführt und mit geringerem Aufwand montierbar. Bezüglich der weiteren konstruktiven Ausführung sowie bezüglich der Funktions- weise der Kupplungsvorrichtung 1 gemäß Fig. 6 wird an dieser Stelle auf die Beschreibung zu Fig. 5 verwiesen.
Bei dem in Fig. 7 dargestellten fünften Ausführungsbeispiel der Kupplungsvorrichtung 1, welchem grundsätzlich dieselbe Funktionsweise wie den in Fig. 5 und Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispielen der Kupplungsvorrichtung 1 zugrunde liegt, ist die Kolben-Zylinder-Einrichtung 8 im ersten Bauelement 4A angeordnet, das auch drehfest mit dem ersten Bauteil 2 verbunden ist, während die Federeinrichtung 28 zwischen dem zweiten Bauelement 4B und dem damit drehfest verbundenen Reibbelag 27 angeordnet ist.
Bezugszeichen
1 Kupplungsvorrichtung 2, 3 Bauteil
4 erste Kupplungshälfte 4A erstes Bauelement 4B zweites Bauelement
5 zweite Kupplungshälfte
6 Betätigungseinrichtung
7 Wandlereinrichtung
8 Kolben-Zylinder-Einrichtung
9 Kolbenelement
10 Zylinderelement 11, 12 Kolbenraum 13 Nockenelement 13A Steuerfläche
14, 15 Kolbenraum
16 Kolbenelement 16A Stirnseite
17 Kolbenelement 17A Stirnseite
18 Kolben-Zylinder-Einheit 19, 20 Federeinrichtung
21 Ventileinrichtung, 4/3-Wegeventil
22 mechanischer Anschlag
23 Steuernut
24 Steuerbereich
25A, 25B Kolbenelement 26A1 26B Zylinderelement 27 Bereich 8 Federeinrichtung9 Bereich 0 HochdruckspeicherOA Federeinrichtung1 Niederdruckspeicher1 A Federeinrichtung

Claims

Patentansprüche
1. Kupplungsvorrichtung (1) zum reibschlüssigen Verbinden zweier drehbarer Bauteile (2, 3) mit einer ersten Kupplungshälfte (4) und einer zweiten Kupplungshälfte (5), die jeweils mit einem der zu verbindenden Bauteile (2, 3) in Wirkverbindung stehen und über eine hydraulische Betätigungseinrichtung (6) miteinander reibschlüssig in Eingriff bringbar sind, dadurch gekennzei c h n e t , dass wenigstens die erste Kupplungshälfte (4) zum Herstellen und Lösen der reibschlüssigen Verbindung zwischen den beiden drehbaren Bauteilen (2, 3) ein erstes Bauelement (4A) und ein zweites Bauelement (4B) um- fasst, die relativ zueinander verdrehbar ausgeführt sind, wobei eine hydraulische Betätigungskraft der Betätigungseinrichtung (6) durch eine durch die reibschlüssig in Eingriff stehenden Kupplungshälften (4, 5) ausgelöste Relativbewegung zwischen den Bauelementen (4A, 4B) im Bereich einer Wandlereinrichtung (7), mittels der eine Relativbewegung zwischen den Bauelementen (4A, 4B) in einen hydraulischen Betätigungsdruck der Betätigungseinrichtung (6) transformierbar ist, erzeugbar ist.
2. Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulische Betätigungseinrichtung (6) eine Kolben- Zylinder-Einrichtung (8) umfasst, mittels der das zweite Bauelement (4B) der ersten Kupplungshälfte (4) in Bezug auf die zweite Kupplungshälfte (5) translatorisch verschiebbar ist.
3. Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandlereinrichtung (7) zumindest eine Kolben- Zylinder-Einheit (18) mit wenigstens zwei Kolbenräumen (14, 15; 14A, 14B, 15A115B) aufweist, wobei die Volumina der Kolbenräume (14, 15; 14A, 14B, 15A, 15B) in Abhängigkeit einer Relativbewegung zwischen den beiden Bauelementen (4A, 4B) der ersten Kupplungshälfte (4) variieren.
4. Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenräume (14, 15; 14A114B, 15A, 15B) der weiteren Kolben-Zylinder-Einheit (18) mit jeweils einem Kolbenraum (11, 12) der Kolben-Zylinder-Einrichtung (8) über eine Ventileinrichtung (21) in Wirkverbindung bringbar sind.
5. Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung als 4/2-Wegeventil ausgebildet ist.
6. Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung (21) als 4/3-Wegeventil ausgeführt ist.
7. Kupplungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Bauelement (4B) fest mit einem Kolbenelement (9) der Kolben-Zylinder-Einrichtung (8) verbunden ist.
8. Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Bauelement über eine Federeinrichtung an dem Kolbenelement (9) der Kolben-Zylinder-Einrichtung (8) angelegt ist.
9. Kupplungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben-Zylinder-Einrichtung (8) als doppeltwirkender Hydraulikzylinder ausgebildet ist.
10. Kupplungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben-Zylinder-Einheit (18) die Kolbenräume (14, 15) begrenzende Kolbenelemente (16, 17) umfasst, welche mit ihren den Kolbenräumen (14, 15) abgewandten Stirnseiten (16A, 17A) an einer Steuerfläche (13A) eines drehfest mit dem zweiten Bauelement (4B) der ersten Kupplungshälfte (4) verbundenen Nockenelement (13) anliegen, wobei die beiden Kolbenelemente (16, 17) in Abhängigkeit einer Relativbewegung zwischen den beiden Bauelementen (4A, 4B) von dem Nockenelement (13) in einem das Volumen der Kolbenräume (14, 15) variierenden Umfang verschiebbar sind.
11. Kupplungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben-Zylinder-Einheit (18) wenigstens ein die Kolbenräume (14A, 14B, 15A, 15B) begrenzendes Kolbenelement (25A, 25B) und wenigstens ein Zylinderelement (26A, 26B) umfasst, wobei das Kolbenelement (25A, 25B) drehfest mit dem zweiten oder dem ersten Bauelement (4B oder 4A) und das Zylinderelement (26A, 26B) mit dem ersten oder dem zweiten Bauteil (4A oder 4B) der ersten Kupplungshälfte (4) verbunden ist, und wobei das Kolbenelement (25A, 25B) in dem Zylinderelement (26A, 26B) in Abhängigkeit einer Relativbewegung zwischen den beiden Bauelementen (4A, 4B) in einem das Volumen der Kolbenräume (14A114B, 15A, 15B) variierenden Umfang verschiebbar angeordnet ist.
12. Kupplungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Relativbewegung zwischen den beiden Bauelementen (4A, 4B) der ersten Kupplungshälfte (4) durch einen formschlüssigen Anschlag (22) begrenzt ist.
13. Kupplungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das ein reibschlüssig mit der zweiten Kupplungshälfte (5) in Wirkverbindung bringbarer Bereich (27) der ersten Kupplungshälfte (4) von der Kolben-Zylinder-Einrichtung (8) in Bezug auf die beiden Bauelemente (4A, 4B) translatorisch verschiebbar ausgeführt ist und drehfest mit einem der beiden Bauelemente (4A oder 4B) verbunden ist.
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Citations (6)

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