WO2022207079A1

WO2022207079A1 - Kupplungsanordnung

Info

Publication number: WO2022207079A1
Application number: PCT/EP2021/058292
Authority: WO
Inventors: Markus WIEGANDT; Eduard KINZEL
Original assignee: Gkn Automotive Limited
Priority date: 2021-03-30
Filing date: 2021-03-30
Publication date: 2022-10-06
Also published as: DE112021007416A5; US11994174B1; CN117098930A; JP2024512747A; US20240183409A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kupplungsanordnung umfassend: zumindest eine steuer- bare Reibungskupplung (3, 3') zur variablen Drehmomentübertragung zwischen einem Kupplungseingangsteil (4, 4') und einem Kupplungsausgangsteil (5, 5'); eine hydraulische Aktuatoranordnung (6) zum Betätigen der Reibungskupplung (3, 3'), wobei die Aktuatoranordnung (6) eine Hydraulikpumpe (10), eine Hydraulikkammer (12, 12'), in der mittels der Hydraulikpumpe (10) ein hydraulischer Druck für die Reibungskupplung (3, 3') aufgebaut wird, und ein Rückflusselement (13) mit einer Blende (11) aufweist, über das bei unbetätigter Hydraulikpumpe (10) Hydraulikflüssigkeit aus der Hydraulikkammer (12, 12') in einen Gehäuseraum (8) ausströmen kann, wobei die Hydraulikflüssigkeit (9) ein Füllniveau (F) im Gehäuseraum (8) definiert; wobei eine Austrittöffnung (14) des Rückflusselements (13) in beruhigtem Zustand unterhalb des Füllniveaus (F) der Hydraulikflüssigkeit (9) liegt.

Description

Kupplungsanordnung

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine hydraulisch betätigbare Kupplungsanordnung, insbesondere für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs.

Aus der EP 1 282 560 A2 ist ein Achsmodul mit zwei separaten Reiblamellenkupplun gen bekannt. Zur Drehmomenteinleitung ist ein Winkeltrieb vorgesehen, der eine Hohl welle drehend antreibt. Die Reiblamellenkupplungen sind an den Enden der Hohlwelle angeordnet und jeweils mittels einer elektromotorisch ansteuerbaren Kugelrampenan ordnung betätigbar.

Aus der US 2010/0094519 A1 , entsprechend DE 10 2009 005 378 A1 , ist ein Allrad- Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einer permanent angetriebenen Vorderachse und einer bedarfsweise antreibbaren Hinterachse bekannt. Die Drehmomentverteilung zwischen der Vorderachse und der Hinterachse erfolgt über ein Verteilergetriebe mit einer Reiblamellenkupplung, die von einer elektronischen Regeleinheit steuerbar ist, und eine Längsantriebswelle. An der Hinterachse kann das eingeleitete Drehmoment mittels zweiter Reiblamellenkupplungen auf die beiden Seitenwellen übertragen wer den.

Aus der WO 2010 081743 A1 ist eine hydraulische Aktuierungsanordnung zum Zu schalten einer Antriebsachse im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeug bekannt. Die Ak tuierungsanordnung umfasst eine Pumpe zum Erzeugen eines hydraulischen Drucks, einen Druckspeicher und zwei hydraulische Betätigungseinheiten zum Betätigen je weils einer zugehörigen Kupplung. Aus der WO 2017 157479 A1 ist ein Elektroantrieb zum Antreiben einer Antriebsachse eines Kraftfahrzeugs bekannt. Der Elektroantrieb umfasst eine elektrische Maschine, eine Getriebeeinheit und eine Doppelkupplungseinheit. Die Doppelkupplungseinheit umfasst zwei Lamellenpakete, die mittels jeweiliger hydraulischer Aktuatoren separat betätigbar sind, um Drehmoment auf eine jeweilige Seitenwelle zu übertragen.

Aus der WO 2019/174716 A9 ist ein Antriebsstrang mit einem Elektromotor und zwei Seitenwellen bekannt, die jeweils eine steuerbare Reibungskupplung zur Regelung des übertragbaren Drehmoments aufweisen.

Bei hydraulischen Aktuator-Systemen kann der notwendige Volumenstrom durch eine Motor-Pumpen-Einheit mittels einer Drehzahlregelung oder Stromregelung des Motors realisiert werden. Systeme mit Drehzahlregelung kommen insbesondere in von der Anmelderin unter der Bezeichnung "Booster Rear Drive Unit" oder "Twin AWD" ver triebenen Einheiten zum Einsatz. Stromgeregelte Systeme werden insbesondere in von der Anmelderin unter der Bezeichnung "Twinster" vertriebenen Einheiten einge setzt. Je nach Ausgestaltung des hydraulischen Regelsystems kann es zu Schwan kungen des hydraulischen Drucks aufgrund von Verschäumung in der Hydraulikflüs sigkeit kommen. Dies kann zu Ungenauigkeiten bei der Drehmomentverteilung im An triebsstrang des Kraftfahrzeugs führen.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine hydraulisch betä tigbare Kupplungsanordnung insbesondere zur Drehmomentübertragung im Antriebs strang eines Kraftfahrzeugs vorzuschlagen, mit der eine genaue Drehmomenteinstel lung, insbesondere auch bei länger andauernder Betätigung gewährleistet ist.

Zur Lösung der Aufgabe wird eine Kupplungsanordnung vorgeschlagen, insbesondere für den Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, umfassend: zumindest eine steuerbare Reibungskupplung mit einem Kupplungseingangsteil und einem Kupplungsausgangs teil; eine hydraulische Aktuatoranordnung mit einer Hydraulikpumpe, einer hiermit ver bundenen Hydraulikkammer, in der durch die Hydraulikpumpe ein hydraulischer Druck zum Beaufschlagen der steuerbaren Reibungskupplung aufgebaut werden kann, und einem Rückflusselement mit einer Blende, über das Hydraulikflüssigkeit aus der Hyd- raulikkammer in ein Reservoir abfließen kann, wobei die Hydraulikflüssigkeit in beru higtem Zustand ein Füllniveau im Reservoir definiert; wobei eine Austrittöffnung des Rückflusselements in beruhigtem Zustand unterhalb des Füllniveaus der Hydraulik flüssigkeit liegt.

Ein Vorteil der Kupplungsanordnung ist, dass aufgrund der Ausgestaltung des Hyd rauliksystems mit Rückflusselement und Blende eine Schaumneigung der Hydraulik flüssigkeit reduziert wird, so dass bei konstant angetriebener Pumpe der hydraulische Druck zumindest weitestgehend konstant bleibt. So kann die Betätigungskraft der Rei bungskupplung auch bei länger anhaltender Betätigung genau dosiert beziehungs weise das zu übertragende Soll-Drehmoment ohne Druckabfall aufrechterhalten wer den. Insgesamt ergibt sich für die Kupplungsanordnung somit eine genaue und ge zielte Drehmomenteinstellung an dem zugehörigen Antriebsstrang und entsprechend hohe Fahrstabilität, insbesondere auch bei länger andauernder Betätigung der Kupp lung.

Eine Kupplungsanordnung mit steuerbarer Reibungskupplung wird insbesondere im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs verwendet, um Drehmoment nach Bedarf und Fahrsituation auf einen im Leistungspfad nachgelagerten Antriebsstrang zu übertra gen. Dabei kann die Reibungskupplung von dem Aktuator in eine geöffnete Position, in der kein Drehmoment übertragen wird, eine geschlossene Position, in der das volle Drehmoment übertragen wird, und in Zwischenpositionen zur variablen Drehmomen tübertragung betrieben werden. Beispielsweise kann eine solche Kupplungsanord nung eine Kupplung aufweisen, um Drehmoment nach Bedarf auf eine nachgelagerte oder innerhalb einer Antriebsachse zu übertragen. Eine Kupplungsanordnung kann auch mit zwei Kupplungen gestaltet sein, um Drehmoment in einer Antriebsachse auf zwei Seitenwellen zu übertragen beziehungsweise der Höhe nach einzustellen.

Nach einer Ausführungsform ist ein Schmiermittel zum Schmieren und/oder Kühlen der steuerbaren Reibungskupplung(en) vorgesehen, wobei das Schmiermittel der Rei bungskupplungen) und die Hydraulikflüssigkeit der Aktuatoranordnung unterschiedli che, hydraulisch voneinander getrennte Flüssigkeiten sind. Das Hydrauliksystem zum Schmieren und Kühlen der Reibungskupplung(en) und das Hydrauliksystem zum Be tätigen der der Reibungskupplung(en) sind separat voneinander ausgeführt und die entsprechenden Hydraulikräume gegeneinander abgedichtet.

Die im Ruhezustand im Reservoir der Aktuatoranordnung befindliche Hydraulikflüssig keit kann beispielsweise weniger als 400 ml und/oder mehr als 200 ml betragen. Der Hydraulikraum beziehungsweise das Reservoir kann im Einbauzustand der Kupp lungsanordnung nach unten hin verjüngt gestaltet sein. Eine horizontale Querschnitts fläche in einem unteren Bereich des Reservoirs kann kleiner sein als eine horizontale Querschnittfläche in einem oberen Bereich des Reservoirs. Der Ansaugbereich der Hydraulikpumpe liegt vorzugsweise an einer tiefsten Stelle des Hydrauliksystems, so dass auch bei Schrägstellung des Kraftfahrzeugs stets eine sichere hydraulische Pumpwirkung gewährleistet ist. Die Austrittsöffnung des Rückflusselements mündet vorzugsweise im unteren Bereich des Reservoirs und/oder vorzugsweise mindestens 10 mm unterhalb des Füllniveaus der Hydraulikflüssigkeit im Einbauzustand, wenn das Fahrzeug auf gerader und/oder geneigter Ebene steht.

Die Hydraulikpumpe kann als unidirektional arbeitende Pumpe gestaltet sein, welche in einer Drehrichtung antreibbar ist, um Hydraulikflüssigkeit zu fördern. Bei Abschalten der Pumpe wird das Hydrauliksystem drucklos, wobei die Hydraulikflüssigkeit über die Blende und den Rückflusskanal in den drucklosen Gehäuseraum abfließen kann. Al ternativ kann die Hydraulikpumpe als bidirektional arbeitende Pumpe gestaltet sein, welche bei Antrieb in einer ersten Drehrichtung Hydraulikflüssigkeit vom Reservoir zur Reibungskupplung fördert, um diese im Schließsinn zu beaufschlagen, und bei Antrieb in einer zweiten Drehrichtung Hydraulikflüssigkeit von der Reibungskupplung zurück in das Reservoir fördert, um die Reibungskupplung zu öffnen.

Das Rückflusselement kann in einer Ausführungsform an einen oben liegenden Ge häuseabschnitt beziehungsweise einer darin gebildeten Rückflussleitung angeschlos sen sein, so dass die Flüssigkeit aus der Kammer nach unten in das Rückflusselement und durch dieses in den darunterliegenden drucklosen Gehäuseabschnitt, bezie hungsweise Reservoir abfließen kann. Dabei liegt in der Hydraulikkammer ein großer Druck an, mit dem die Hydraulikflüssigkeit in das Rückflusselement strömt. Vorzugs weise ist im Reservoir eine Prallwand vorgesehen, gegen welche aus dem Rückflus selement mit hoher Fließgeschwindigkeit ausströmende Hydraulikflüssigkeit prallen kann, so dass die Schäumneigung minimiert wird. Die vor der Blende in Form eines hohen Drucks anliegende hydraulische Energie wird durch die Blende in eine hohe Fließgeschwindigkeit umgewandelt. Die Hydraulikflüssigkeit prallt mit hoher Ge schwindigkeit gegen die Prallwand, wo ein quasi druckloser Zustand beziehungsweise Umgebungsdruck des Reservoirs vorliegt.

Das Rückflusselement kann hülsen- beziehungsweise rohrförmig gestaltet sein. Die Austrittsöffnung und/oder der Kanal des Rückflusselements können einen Durchmes ser aufweisen, der mindestens sechsmal so groß ist, wie der kleinste Öffnungsdurch messer der Blende. Die Fließgeschwindigkeit durch das Rückflusselement kann ins besondere kleiner gleich 30 m/s sein. Der Druckabfall zwischen Eintrittsöffnung und Austrittsöffnung des Rückflusselements kann beispielsweise kleiner 5 bar sein.

Nach einer möglichen Ausführungsform kann das Rückflusselement eine seitliche Austrittsöffnung aufweisen, wobei eine Bohrungsachse der Seitenöffnung mit einer Längsachse des rohrförmigen Rückflusselements einen Winkel zwischen 45° und 135° einschließen kann. Bei dieser Ausführung ist das freie Ende des Rückflusselements vorzugsweise geschlossen. Hierfür kann ein Verschluss am Rückflusselement vorge sehen sein, gegen den die einströmende Hydraulikflüssigkeit mit hoher Fließgeschwin digkeit prallt, um dann durch die seitliche Öffnung mit geringerer Fließgeschwindigkeit auszuströmen. In dieser Ausführungsform ist die Blende vorzugsweise nah dem dar über liegenden oberen Gehäuseabschnitt angeordnet, sodass die Flüssigkeit durch die Blende in den Kanal einströmt.

Nach einer alternativen Ausführungsform kann das Rückflusselement eine endseitige Austrittsöffnung mit einer Bohrung aufweisen, in der die Blende angeordnet ist, das heißt entfernt von dem darüber liegenden oberen Gehäuseabschnitt. Eine seitliche Öffnung ist hier nicht vorgesehen. Bei dieser Ausführung ist die Austrittsöffnung des Rückflusselements vorzugsweise in Richtung einer Gehäusewand im Reservoir aus gerichtet, die als Prallplatte wirkt. Der Abstand zwischen der Austrittsöffnung und der Gehäusewand beträgt vorzugsweise zwischen 1 mm und 5 mm.

Die Länge des Kanals ist vorzugsweise mindestens doppelt so lang ist, wie der Durch messer des Kanals und/oder der Austrittsöffnung. Der Durchmesser des Kanals kann beispielsweise zwischen 3,5 mm und 10 mm betragen. Die Hydraulikpumpe kann so gestaltet sein, dass sie einen hydraulischen Druck von mehr als 25 bar erzeugen kann.

Eine beispielhafte Ausführungsform zur Drehmomentverteilung eines von einer Längs antriebswelle eingeleiteten Drehmoments auf zwei Seitenwellen kann einen Winkel trieb umfassen, insbesondere mit einem von der Längsantriebswelle antreibbaren An triebsritzel sowie einem hiermit kämmenden Tellerrad, das koaxial zu den beiden Rei bungskupplungen angeordnet sein kann. Eine erste Reibungskupplung ist zur Über tragung eines ersten Drehmoments auf eine erste Seitenwelle vorgesehen, und eine zweite Reibungskupplung ist zur Übertragung eines zweiten Drehmoments auf eine zweite Seitenwelle vorgesehen. Die Blende wird bei dieser Ausführung als Stellele ment in dem hydraulischen System genutzt, wobei der von der Pumpe und der Blende erzeugte Druck auf beide Kupplungen gleichermaßen wirkt. Auf diese Weise übertra gen beide Kupplungen Drehmoment, so dass eine Quersperrfunktion zwischen den beiden Seitenwellen realisiert wird.

Besonders unter Berücksichtigung der Quersperrfunktion einer "Twin AWD"-Einheit (Twin All Wheel Drive Unit) ist auch bei längerer konstanter Drehzahl des Aktuatormo tors (Eingangsgröße) ein konstanter hydraulischer Druck als Ausgangsgröße nötig. Für solche Anwendungen ist die Kupplungsanordnung gut geeignet, da hiermit der hydraulische Druck konstant gehalten werden kann. Auf diese Weise können auch die auf die beiden Reibungskupplungen wirkenden Betätigungskräfte und damit das zu übertragende Drehmoment konstant gehalten werden. Ein Druckabfall im hydrauli schen System bei Betreiben des Aktuatormotors mit konstanter Drehzahl wird effektiv vermieden.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden nachstehend anhand der Zeichnungsfigu ren erläutert. Hierin zeigt:

Figur 1 eine erfindungsgemäße Anordnung in schematischer Darstellung;

Figur 2 ein Diagramm für einen beispielhaften Druckverlauf über der Zeit bei Betä tigung der Anordnung nach Figur 1 ; Figur 3 eine erfindungsgemäße Anordnung in schematischer Darstellung in einer abgewandelten Ausführungsform;

Figur 4A eine erfindungsgemäße Anordnung in einer weiteren Ausführungsform ge mäß Schnittlinie 4A-4A aus Figur 4B;

Figur 4B die Anordnung aus Figur 4A gemäß Schnittlinie 4B-4B;

Figur 4C die Anordnung aus Figur 4A und 4B in einer Schnittebene durch die Wel lenachsen;

Figur 5 eine erfindungsgemäße Anordnung in einer weiteren abgewandelten Aus führungsform in Schnittdarstellung;

Figur 6A eine erfindungsgemäße Anordnung in einer weiteren abgewandelten Aus führungsform in Schnittdarstellung;

Figur 6B das Rückflusselement aus Figur 6A als Einzelheit in vergrößerter Darstel lung.

Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Kupplungsanordnung 2 in einer ersten Ausfüh rungsform, wobei Figur 2 ein Diagramm mit einem beispielhaften Druckverlauf einer solchen Kupplungsanordnung zeigt. Die beiden Figuren werden nachstehend gemein sam beschrieben.

Die Kupplungsanordnung 2 umfasst eine steuerbare Reibungskupplung 3 zur Dreh momentübertragung zwischen einem Kupplungseingangsteil 4 und einem Kupplungs ausgangsteil 5, eine hydraulische Aktuatoranordnung 6 zum Betätigen beziehungs weise Steuern der Reibungskupplung 3 und ein Gehäuse 7, in dem ein Reservoir 8 mit einer Hydraulikflüssigkeit 9 befüllt ist. Eine solche Kupplungsanordnung 2 mit steu erbarer Reibungskupplung 3 kann insbesondere im Antriebsstrang eines Kraftfahr zeugs eingesetzt werden, um Drehmoment nach Bedarf und Fahrsituation auf einen im Leistungspfad nachgelagerten Antriebsstrang zu übertragen.

Die Aktuatoranordnung 6 umfasst eine Hydraulikpumpe 10, eine Hydraulikkammer 12, in der bei Betätigen der Hydraulikpumpe ein hydraulischer Druck zum Beaufschlagen der steuerbaren Reibungskupplung 3 aufgebaut wird, und ein Rückflusselement 13 mit einer Blende 11. Das Rückflusselement 13 ist hydraulisch mit der Hydraulikkammer 12 verbunden an, so dass die Flüssigkeit aus der Kammer durch das Rückflussele ment in den darunterliegenden drucklosen Gehäuseraum beziehungsweise Reservoir 8 abfließen kann. Die Austrittöffnung 14 des Rückflusselements 13 liegt unterhalb des Füllniveaus F der Hydraulikflüssigkeit 9. Optional kann eine Gehäusewand 16 vorge sehen sein, gegen welche aus dem Rückflusselement 13 mit hoher Fließgeschwindig keit ausströmende Hydraulikflüssigkeit prallen kann. Auf diese Weise wird eine beson ders geringe Schäumneigung erreicht.

In Figur 2 ist ein beispielhafter Druckverlauf Pa über der Zeit t einer erfindungsgemä ßen Anordnung gezeigt. Es ist erkennbar, dass bei Aktivieren der Pumpe 10 bezie hungsweise sprunghaftem Anstieg der Drehzahl n der Druckaufbau vom Druck 0 zum Zieldruck Pt sehr schnell erfolgt, und zwar in einem Zeitfenster, das insbesondere un ter 200 Millisekunden liegen kann. Es ist ferner erkennbar, dass der Druck Pa nach schnellem Erreichen des Zieldrucks Pt bei konstanter Drehzahl n stabil beziehungs weise nahezu konstant bleibt und nicht über Zeit t abfällt. Es treten keine unkontrollier ten Druckeinbrüche auf, welche sich aufgrund von im Öl befindlichen Luftblasen erge ben könnten.

Nachstehend werden weitere Einzelheiten der Hydraulikanordnung beschrieben, die optional sind. In der Leitung 17 zwischen Aktuator 6 und Blende 11 kann ein Filter 18 vorgesehen sein. Vor der Blende 11 liegt ein höherer Druck an als in Fließrichtung dahinter. Das Rückflusselement 13 kann hülsen- beziehungsweise rohrförmig gestal tet sein, wobei der Öffnungsdurchmesser der Blende 11 kleiner als ein Innendurch messer des Rückflusselements 13 beziehungsweise dessen Austrittsöffnung 14 ist, insbesondere kleiner als ein Sechstel des Innendurchmessers. Die Fließgeschwindig keit durch das Rückflusselement kann beispielsweise kleiner gleich 30 m/s sein. Der Druckabfall zwischen Eintrittsöffnung und Austrittsöffnung des Rückflusselements kann beispielsweise kleiner 5 bar sein. Die hydraulische Aktuatoranordnung 6 kann auf ein Gesamtvolumen an Hydraulikflüssigkeit ausgelegt werden, das im Ruhezu stand im Reservoir 8 beispielsweise weniger als 400 ml und mehr als 200 ml betragen kann. Die Hydraulikpumpe 10 ist vorliegend als unidirektional arbeitende Pumpe gestaltet, welche von einem steuerbaren Motor 15 in einer Drehrichtung antreibbar ist, um Hyd raulikflüssigkeit aus dem Ölsumpf zur Hydraulikkammer 12 zu fördern. Der notwendige Volumenstrom kann durch Drehzahlregelung des Pumpenmotors 15 realisiert werden. In der Zuleitung zwischen Ölsumpf und Pumpe 10 kann optional ein Filter 19 vorgese hen sein. Bei Abschalten der Pumpe 10 wird das Hydrauliksystem drucklos und die Hydraulikflüssigkeit 9 kann über die Blende 11 und den Rückflusskanal 13 in das drucklose Reservoir 8 beziehungsweise Ölsumpf abfließen. Zusätzlich kann Öl auch über die Pumpe 10 abfließen, und zwar dadurch, dass der im System vorhandene Gegendruck die Pumpe nach Abschalten passiv rückwärts dreht und das Öl entgegen der aktiven Förderrichtung zurückfließt. Die Einheit aus Pumpe 10 und Motor 15 kann auch als Motor-Pumpen-Einheit bezeichnet werden. Es ist aber auch eine Ausführung ohne separaten Antrieb möglich, beispielsweise, bei der die Pumpe passiv über eine drehende Antriebswelle im Antriebsstrang des Fahrzeugs angetrieben wird. Nach ei ner weiteren, hier nicht gezeigten Ausführungsform kann die Hydraulikpumpe auch als bidirektional arbeitende Pumpe gestaltet sein, welche bei Antrieb in einer ersten Dreh richtung Hydraulikflüssigkeit in die Hydraulikkammer 12 fördert, um die Kupplung 3 im Schließsinn zu betätigen, und bei Antrieb in einer entgegengesetzten Drehrichtung Hydraulikflüssigkeit aus der Hydraulikkammer 12 fördert, um die Kupplung 3 im Öff nungssinn zu betätigen.

Die Aktuatoranordnung 6 kann ferner eine Kolben-Zylinder-Einheit 20 mit einer Hyd raulikkammer 12 und einen in der Hydraulikkammer 12 verschiebbar einsitzenden Stellkolben 22 aufweisen. Der Stellkolben 22 ist mit einem Betätigungsglied 23 der Reibungskupplung 3 verbunden. Durch Druckbeaufschlagen der Hydraulikkammer 12 wird der Kolben 22 in Richtung Betätigungsglied 23 bewegt, so dass die Kupplung Drehmoment überträgt. Das gewünschte Drehmoment ist über den von der Pumpe 10 erzeugten hydraulischen Druck nach Bedarf variabel einstellbar. Vorliegend umfasst die Kolben-Zylinder-Einheit eine Feder 24, die den Kolben 22 entgegen der hydrauli schen Kraft der Pumpe 10 beaufschlagt beziehungsweise gegen den Kolben vorge spannt ist. Bei Ausschalten der Pumpe 10 drängt die Feder 24 den Kolben 22 in Rich tung Hydraulikkammer 12, so dass die Kupplung 3 wieder geöffnet wird. Figur 3 zeigt eine erfindungsgemäße Kupplungsanordnung 2 in einer leicht abgewan delten Ausführung, die derjenigen aus Figur 1 weitestgehend entspricht. Insofern kann hinsichtlich der Gemeinsamkeiten auf die obige Beschreibung Bezug genommen wer den. Dabei sind gleiche beziehungsweise einander entsprechende Einzelheiten mit gleichen Bezugszeichen versehen. Der einzige Unterschied besteht darin, dass die Aktuatoranordnung 6 bei der Ausführungsform gemäß Figur 2 eine zweite Stelleinheit 20' zum Betätigen einer zweiten Kupplung 3' aufweist. Die beiden Stelleinheiten 20, 20' sind beide mit der Pumpe 10 hydraulisch verbunden und werden von dieser mit hydraulischem Druck beaufschlagt. Eine Kupplungsanordnung 2 mit zwei Reibungs kupplungen 3, 3' kann insbesondere in einer Leistungsverzweigungseinheit zur Dreh momentübertragung von einer Eingangswelle auf zwei Ausgangswellen verwendet werden. Dabei werden die beiden Stelleinheiten 20, 20' der beiden Kupplungen 3, 3' mit dem gleichen Druck beaufschlagt, sodass an beiden Seitenwellen das gleiche Drehmoment anliegt.

Die Figuren 4A bis 4C zeigen eine erfindungsgemäße Kupplungsanordnung 2 in einer weiteren Ausführungsform, die der schematischen Ausführung gemäß Figur 3 in wei ten Teilen entspricht. Insofern wird hinsichtlich der Gemeinsamkeiten auf die obige Beschreibung Bezug genommen, wobei gleiche beziehungsweise einander entspre chende Einzelheiten mit gleichen Bezugszeichen versehen sind.

Die in den Figuren 4A bis 4C gezeigte Anordnung umfasst eine Eingangswelle 25 mit einem Verbindungselement 26 zum Einleiten eines Drehmoments und einem Antriebs ritzel 27 zum Antreiben einer Zwischenwelle. Die Eingangswelle 25 ist in dem Gehäuse 7 mittels Lagermitteln 28, 28' um eine Drehachse A25 drehbar gelagert. Das Ritzel 27 kämmt mit einem Tellerrad 29, das mit der Zwischenwelle 30 drehfest verbunden ist. Ritzel und Tellerrad bilden gemeinsam einen Winkeltrieb. Die Zwischenwelle 30 ist mittels Lagermitteln 32, 32' um eine Drehachse A30 drehbar gelagert, welche die Dreh achse A25 der Eingangswelle mit Abstand kreuzt. Ein erstes Ende der Zwischenwelle 30 ist mit einer ersten steuerbaren Reibungskupplung 3 zur Drehmomentübertragung auf eine erste Seitenwelle (nicht dargestellt) antriebsverbunden. Das zweite Ende der Zwischenwelle 30 ist mit einer zweiten steuerbaren Reibungskupplung 3' zum Antrei ben der zweiten Seitenwelle (nicht dargestellt) antriebsverbunden. Die Kupplungen 3, 3' sind hinsichtlich Aufbau und Funktionsweise gleich gestaltet, weswegen nachste hend stellvertretend nur eine beschrieben wird.

Die Reibungskupplung 3, 3' weist ein Kupplungseingangsteil 4, 4' auf, das drehfest mit der Zwischenwelle 30 verbunden ist, und ein Kupplungsausgangsteil 5, 5', das zur Drehmomentübertragung mit der zugehörigen Seitenwelle zu verbinden ist, sowie ein Lamellenpaket 35, 35' zur Drehmomentübertragung zwischen Eingangsteil und Aus gangsteil. Die Lamellenpakete 35, 35' umfassen jeweils mit dem Kupplungseingangs teil 4, 4' drehfest und axial bewegliche Innenlamellen sowie mit dem Kupplungsaus gangsteil 5, 5' drehfest und axial bewegliche Außenlamellen, die axial abwechselnd angeordnet sind. Die Kupplungsausgangsteile 5, 5' sind als Kupplungskorb bezie hungsweise Außenlamellenträger mit einem Wellenabschnitt 33, 33' gestaltet, der über jeweilige Lagermittel 34, 34' im Gehäuse 7 drehbar gelagert ist.

Jede der beiden Kupplungen 3, 3' ist von einer zugehörigen Stelleinheit 20, 20' betä tigbar, die gemeinsam von der Pumpe 10 hydraulisch betätigt werden. Dadurch, dass an beiden Stelleinheiten 20, 20' der selbe hydraulische Druck anliegt, übertragen beide Kupplungen 3, 3' das gleiche Drehmoment auf die jeweilige Seitenwelle. Die beiden Stelleinheiten 20, 20' sind hinsichtlich ihres Aufbaus und Funktionsweise gleich gestal tet, weswegen nachstehend beide gemeinsam beschrieben werden.

Die Stelleinheiten 20, 20' sind funktional ähnlich aufgebaut, wie in den Figuren 1 und 3 schematisch gezeigt. Sie sind hydraulisch betätigbar und umfassen jeweils einen ringförmigen Kolben 22, 22', der in einer zugehörigen ringförmigen Flydraulikkammer 12, 12' des Gehäuses 7 axial verschiebbar einsitzt. Die Hydraulikkammern 12, 12' sind über entsprechende Leitungen 21 hydraulisch mit der Pumpe 10 verbunden, so dass bei Betätigung der Pumpe in den Hydraulikkammern 12, 12' ein hydraulischer Druck erzeugt werden kann, so dass der hierin einsitzende Kolben 22, 22' axial in Richtung Seitenwelle bewegt wird. Die von den Kolben 22, 22' übertragenen Axialkräfte werden über ein Axiallager 36, 36' auf das jeweilige Betätigungsglied 23, 23' übertragen. Die Axiallager 36, 36' dienen zur drehmäßigen Entkopplung der mit dem Kupplungsaus gangsteil 5, 5' rotierenden Betätigungsglieder 23, 23' gegenüber den ortsfest im Ge häuse 7 angeordneten Stelleinheiten 20, 20' beziehungsweise Kolben 22, 22'. Zur Rückstellung der Aktuatoren 6, 6' beziehungsweise der Kolben 22, 22' können Rück stellfedern 24, 24' vorgesehen sein. Die Rückstellfedern 24, 24' sind so angeordnet, dass sie den Kolben 22, 22' bei unbetätigtem Aktuator von dem Lamellenpaket 25, 25' axial weg beaufschlagen, so dass die jeweilige Kupplung 3, 3' geöffnet wird.

Wird die Pumpe 10 ausgeschaltet, sinkt der Druck in den Hydraulikkammern 12, 12' und die Hydraulikflüssigkeit fließt über die Leitung 17 und das Rückflusselement 13 wieder zurück in das Reservoir 8. Es ist insbesondere in Figur 4A erkennbar, dass das Reservoir 8 im Einbauzustand der Kupplungsanordnung 2 einen nach unten hin ver jüngten Bereich 37 aufweist, in dem die Austrittsöffnung 14 des Rückflusselements 13 angeordnet ist. Eine horizontale Querschnittsfläche in diesem unteren Bereich 37 des Gehäuseraums 8 ist kleiner als eine horizontale Querschnittfläche in einem oberen Bereich 38 des Gehäuseraums. Die Austrittsöffnung 14 des Rückflusselements liegt im Einbauzustand mindestens 10 mm, vorzugsweise mindestens 20 mm unterhalb des Füllniveaus F der Hydraulikflüssigkeit. Ferner ist die Austrittsöffnung 14 in Richtung einer gegenüberliegenden Prallwand 16 ausgerichtet, so dass die ausströmende Hyd raulikflüssigkeit beruhigt wird. Der Ansaugbereich 39 der Hydraulikpumpe 10 liegt an einer tiefsten Stelle des Hydrauliksystems, so dass auch bei Schrägstellung des Kraft fahrzeugs stets eine sichere hydraulische Pumpwirkung gewährleistet ist. Das Volu men der Hydraulikflüssigkeit im Reservoir 8 kann weniger als 400 ml und mehr als 200 ml betragen.

Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Blende 11 in einem oberen Abschnitt des Rückflusselements 13 angeordnet, insbesondere nah dem oberen Gehäuseab schnitt beziehungsweise der hierin gebildeten Zuführung 17 zur Blende 11 bezie hungsweise zu den Stelleinheiten 20, 20'. Der Öffnungsdurchmesser der Blende 11 ist wesentlich kleiner als der Innendurchmesser des Rückflusselements 13 beziehungs weise dessen Austrittsöffnung 14, beispielsweise kleiner als ein Sechstel des Innen durchmessers. Die Fließgeschwindigkeit der Hydraulikflüssigkeit durch das nachfol gende Rückflusselement 13 kann kleiner 30 m/s sein, wobei der Druckabfall zwischen Eintrittsöffnung und Austrittsöffnung des Rückflusselements kleiner 5 bar sein kann.

In Figur 5 ist eine erfindungsgemäße Kupplungsanordnung 2 in einer abgewandelten Ausführungsform gezeigt, die der Ausführungsform gemäß Figur 4A bis 4C weitestgehend entspricht. Insofern wird hinsichtlich der Gemeinsamkeiten auf die obige Beschreibung Bezug genommen, wobei gleiche beziehungsweise einander ent sprechende Einzelheiten mit gleichen Bezugszeichen versehen sind.

Eine Besonderheit der Ausführung gemäß Figur 5 ist, dass das Rückflusselement 13 kürzer gestaltet ist und in dem oberen Bereich 38 des Reservoirs 8 mündet. Dabei weist die Austrittsöffnung 14 in Richtung der Prallwand 16 und ist mit einem geringen Abstand von dieser angeordnet, der beispielsweise weniger als 5 mm betragen kann. Die Blende 11 kann entsprechend in einem unteren Abschnitt des Rückflusselements 13 angeordnet sein, und insbesondere in einer Bohrung am freien Ende des Rückflus selements einsitzen. Bei dieser Ausführung strömt die Hydraulikflüssigkeit durch den Kanal 41 des Rückflusselements 13 zur Blende 11 und durch diese mit hoher Fließge schwindigkeit gegen die Prallwand 16 in das druckfreie Reservoir 8. Alle übrigen Ein zelheiten entsprechend der Ausführung gemäß Figur 4A bis 4C, auf deren Beschrei bung insofern verwiesen wird.

In Figur 6A ist eine erfindungsgemäße Kupplungsanordnung 2 in einer weiteren abge wandelten Ausführungsform gezeigt, die der Ausführungsform gemäß Figur 4A bis 4C beziehungsweise Figur 5 weitestgehend entspricht. Insofern wird hinsichtlich der Ge meinsamkeiten auf die obige Beschreibung Bezug genommen, wobei gleiche bezie hungsweise einander entsprechende Einzelheiten mit gleichen Bezugszeichen verse hen sind.

Die Grundform des Rückflusselements 13 ist ähnlich gestaltet, wie in Figur 5, das heißt das Rückflusselement 13 mündet auch in den oberen Bereich 38 des Reservoirs 8. Eine weitere Besonderheit der Ausführung gemäß Figur 6A ist, dass die Blende 11 in einem oberen Abschnitt des Rückflusselements 13 angeordnet ist und, dass das Rück flusselement 13, das als Einzelheit in Figur 6B gezeigt ist, eine seitliche Austrittsöff nung 14 aufweist. Die Bohrungsachse der Seitenöffnung verläuft rechtwinklig zur Längsachse des Rückflusselements 13, ohne hierauf eingeschränkt zu sein. Das freie Ende des Rückflusselements 13 ist mittels eines Verschlusses 40 geschlossen, der in einer endseitigen Bohrung des Rückflusselements einsitzt. Bei dieser Ausführung prallt die aus der Blende 11 austretende Hydraulikflüssigkeit mit hoher Fließgeschwin digkeit gegen den Verschluss 40, um dann durch die seitliche Öffnung 14 mit geringer Fließgeschwindigkeit auszuströmen. Dabei wird der Ölstrom der Blende 11 aus dem Rückflusselement 13 kontrolliert über die seitliche Ablaufbohrung in den Gehäuseraum geführt, wobei das Öl beruhigt und kanalisiert wird. Alle übrigen Einzelheiten entspre chend der Ausführung gemäß Figur 3, auf deren Beschreibung insofern verwiesen wird.

Ein Vorteil der Kupplungsanordnungen gemäß den obigen Figuren ist, dass eine Schaumneigung der Hydraulikflüssigkeit reduziert wird, so dass bei konstant angetrie bener Pumpe 10 der hydraulische Druck zumindest weitestgehend konstant bleibt. So kann die Betätigungskraft der Reibungskupplung 3, 3' auch bei länger anhaltender Be tätigung genau dosiert beziehungsweise das zu übertragende Soll-Drehmoment ohne Druckabfall aufrechterhalten werden. Insgesamt ergibt sich für die Kupplungsanord nung 2 somit eine schnelle, genaue und gezielte Drehmomenteinstellung an dem zu gehörigen Antriebsstrang und entsprechend hohe Fahrstabilität, insbesondere auch bei länger andauernder Betätigung der Kupplung.

Bezugszeichen

2 Kupplungsanordnung

3 Reibungskupplung

4 Kupplungseingangsteil

5 Kupplungsausgangsteil

6 Aktu ato ran o rd n u ng

7 Gehäuse

8 Gehäuseraum

9 Hydraulikflüssigkeit

10 Hydraulikpumpe 11 Blende 12 Hydraulikkammer

13 Rückflusselement

14 Austrittöffnung

15 Motor

16 Prallwand

17 Leitung

18 Filter

19 Filter

20 Kolben-Zylinder-Einheit 21 Leitung

22, 22' Kolben

23, 23' Betätigungsglied

24, 24' Feder

25 Eingangswelle

26 Verbindungselement

27 Antriebsritzel

28 Lagermittel

29 Tellerrad

30 Zwischenwelle 32 Lagermittel

33, 33' Wellenabschnitt

34, 34' Lagermittel 35, 35' Lamellenpaket

36, 36' Axiallager

37 Gehäusebereich

38 Gehäusebereich

39 Ansaugbereich

40 Verschluss

41 Kanal

A Achse

D Durchmesser

F Füllniveau n Drehzahl

P Druck t Zeit

Claims

Kupplungsanordnung

Ansprüche

1. Kupplungsanordnung, insbesondere für einen Antriebsstrang eines Kraftfahr zeugs, umfassend: zumindest eine steuerbare Reibungskupplung (3, 3') zur variablen Drehmo mentübertragung zwischen einem Kupplungseingangsteil (4, 4') und einem Kupplungsausgangsteil (5, 5'); eine hydraulische Aktuatoranordnung (6) zum Betätigen der Reibungskupplung (3, 3'), wobei die Aktuatoranordnung (6) eine Hydraulikpumpe (10), eine mit der Hydraulikpumpe (10) hydraulisch verbundene Hydraulikkammer (12, 12'), und ein Rückflusselement (13) mit einer Blende (11) aufweist, über das Hydraulik flüssigkeit aus der Hydraulikkammer (12, 12') in ein Reservoir (8) ausströmen kann, wobei die Hydraulikflüssigkeit (9) in beruhigtem Zustand ein Füllniveau (F) im Reservoir (8) definiert; dadurch gekennzeichnet, dass eine Austrittöffnung (14) des Rückflusselements (13) in beruhigtem Zustand unterhalb des Füllniveaus (F) der Hydraulikflüssig keit (9) liegt.

2. Kupplungsanordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Schmiermittel zum Schmieren und/oder Kühlen der steuerbaren Rei bungskupplung (3, 3') vorgesehen ist, wobei das Schmiermittel der Reibungs kupplung (3, 3') und die Hydraulikflüssigkeit (9) der Aktuatoranordnung (6) un terschiedliche, hydraulisch voneinander getrennte Flüssigkeiten sind.

3. Kupplungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsöffnung (14) des Rückflusselements (13) in einem unteren Bereich (37) des Gehäuseraums (8) liegt und/oder mindestens 10 mm unter halb des Füllniveaus (F) der Hydraulikflüssigkeit (9) liegt.

4. Kupplungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Fließgeschwindigkeit in dem Rückflusselement (13) hinter der Blende (11) kleiner gleich 30 m/s ist, wobei die Fließgeschwindigkeit im Bereich der Blende (11) insbesondere größer 60 m/s ist.

5. Kupplungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Druckabfall in dem Rückflusselement (13) zwischen Blende (11) und Austrittsöffnung (14) kleiner 5 bar ist.

6. Kupplungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen der Hydraulikflüssigkeit (9) im Gehäuseraum (8) in beruhig tem Zustand weniger als 400 ml und mehr als 200 ml beträgt.

7. Kupplungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Flydraulikpumpe (10) bei Betätigung Hydraulikflüssigkeit (9) zu einer Stelleinheit (20, 20') der Reibungskupplung (3, 3') fördert, um diese im Schließ sinn zu beaufschlagen, und in unbetätigtem Zustand Hydraulikflüssigkeit von der Stelleinheit (20, 20') zurück in den Gehäuseraum (8) strömen kann, so dass die Reibungskupplung (3, 3') geöffnet wird.

8. Kupplungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückflusselement (13) rohrförmig gestaltet ist und einen Kanal (41) aufweist, wobei die Blende (11) in dem Rückflusselement (13) angeordnet ist.

9. Kupplungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal (41) einen Durchmesser (D41) aufweist, der mindestens drei mal so groß ist, wie der kleinste Öffnungsdurchmesser (D11 ) der Blende (11 ), insbesondere zwischen 3,5 mm und 10 mm beträgt.

10. Kupplungsanordnung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückflusselement (13) eine seitliche Austrittsöffnung (14) aufweist, die von dem Kanal seitlich abzweigt.

11. Kupplungsanordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Blende (11 ) im Kanal (41 ) oberhalb der seitlichen Austrittsöffnung (14) angeordnet ist, und ein Verschluss (40) am Ende des Kanals (41 ) unterhalb der seitlichen Austrittsöffnung (14) vorgesehen ist.

12. Kupplungsanordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des Kanals (41 ) zwischen der Blende (11 ) und dem Verschluss

(40) mindestens doppelt so lang ist, wie der Durchmesser (D41) des Kanals

(41) und/oder der Austrittsöffnung (14).

13. Kupplungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Blende (11) in einem unteren Abschnitt des Rückflusselements (13) angeordnet ist, insbesondere in einer Bohrung am freien Ende des Rückflus selements (13) einsitzt.

14. Kupplungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydraulikpumpe (10) so gestaltet ist, dass sie einen hydraulischen Druck von mehr als 25 bar erzeugen kann.

15. Kupplungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäuseraum (8) im Einbauzustand der Kupplungsanordnung (2) nach unten hin verjüngt ist, so dass eine horizontale Querschnittsfläche in ei nem unteren Bereich (37) des Gehäuseraums (8) kleiner ist als eine horizontale Querschnittfläche in einem oberen Bereich (38) des Gehäuseraums (8).

16. Kupplungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsöffnung (14) des Rückflusselements (13) in Richtung einer Gehäusewand (16) ausgerichtet ist, wobei ein Abstand zwischen der Austritts öffnung (14) und der Gehäusewand (16) zwischen 1 mm und 5 mm beträgt.

17. Kupplungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, eine erste steuerbare Reibungskupplung (3, 3') zur Übertragung eines ersten Drehmoments auf eine erste Seitenwelle vorgesehen ist, sowie eine zweite steuerbare Reibungskupplung (3, 3') zur Übertragung eines zweiten Drehmo ments auf eine zweite Seitenwelle