WO2023057004A1 - Drehmomentverteileinrichtung für ein kraftfahrzeug mit zwei druckmittelbetätigten kupplungen mit doppelkolben und verfahren zum betrieb der drehmoment-verteileinrichtung - Google Patents

Drehmomentverteileinrichtung für ein kraftfahrzeug mit zwei druckmittelbetätigten kupplungen mit doppelkolben und verfahren zum betrieb der drehmoment-verteileinrichtung Download PDF

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pressure chamber
primary
piston
pressure
distribution device
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PCT/DE2022/100679
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Inventor
Elmar Lorenz
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Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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    • F16D25/062—Fluid-actuated clutches in which the fluid actuates a piston incorporated in, i.e. rotating with the clutch the clutch having friction surfaces
    • F16D25/063—Fluid-actuated clutches in which the fluid actuates a piston incorporated in, i.e. rotating with the clutch the clutch having friction surfaces with clutch members exclusively moving axially
    • F16D25/0635—Fluid-actuated clutches in which the fluid actuates a piston incorporated in, i.e. rotating with the clutch the clutch having friction surfaces with clutch members exclusively moving axially with flat friction surfaces, e.g. discs
    • F16D25/0638—Fluid-actuated clutches in which the fluid actuates a piston incorporated in, i.e. rotating with the clutch the clutch having friction surfaces with clutch members exclusively moving axially with flat friction surfaces, e.g. discs with more than two discs, e.g. multiple lamellae
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    • F16D21/00—Systems comprising a plurality of actuated clutches
    • F16D21/02—Systems comprising a plurality of actuated clutches for interconnecting three or more shafts or other transmission members in different ways
    • F16D21/06—Systems comprising a plurality of actuated clutches for interconnecting three or more shafts or other transmission members in different ways at least two driving shafts or two driven shafts being concentric
    • F16D2021/0607—Double clutch with torque input plate in-between the two clutches, i.e. having a central input plate

Definitions

  • the invention relates to a torque distribution device comprising a rotor carrier, which is coupled or can be coupled to a shaft that introduces the torque, and two separate clutch devices, each designed as a multi-plate clutch, which can be actuated separately via an actuating device, with each of the clutch devices having one on the rotor carrier axially displaceable outer disk pack and in each case an inner disk pack which is arranged axially displaceable on a separate inner disk carrier and engages in the outer disk pack and which forms a disk pack with the outer disks, wherein each of the inner disk carriers is or can be coupled to a separate output shaft, each of the actuating devices having a primary piston , a secondary piston and a holding element which is stationary with respect to the rotor carrier and on which the primary piston and the secondary piston are each arranged in an axially displaceable manner, the primary piston delimiting a primary pressure chamber and when pressure is applied to a pressure medium arranged in the primary pressure chamber, it can be moved against the outer disk pack, so that this
  • Such a torque distribution device is used in motor vehicles and is used to selectively distribute a torque introduced at a component of the torque distribution device to two separate output shafts.
  • a torque distribution device is also often referred to as a "torque vectoring module".
  • Their function is based on the fact that the rotor carrier, which forms a type of housing, is coupled to the input shaft, which can also be referred to as a drive or input shaft, so that a torque can be introduced into the torque distribution device.
  • the torque distribution device comprises two clutch devices that can be actuated separately and are designed as multi-plate clutches. Each clutch device is connected on the one hand to the rotor carrier and on the other hand is coupled to separate output shafts via separate inner disk carriers.
  • the torque introduced can be supplied selectively to one, the other or both output shafts, in particular in a variable ratio, via the two selectively actuatable clutch devices.
  • the basic structure and function of such a torque distribution device is known, for example, from US Pat. No. 10,563,707 B2.
  • a system comprising a first and a second pressure piston
  • a system comprising a first and a second pressure piston
  • the second pressure piston runs against the disk pack and the first pressure piston runs against the second pressure piston.
  • Such a system is also referred to as a “tandem arrangement”.
  • the two individual forces of the pressure pistons add up, with the pressure chambers respectively assigned to the pressure pistons being actuated in particular synchronously or acted upon by the pressure medium.
  • the outer disk set and the inner disk set which engage in one another, can be actively compressed by means of the respectively associated actuating device and can also be correspondingly relieved again.
  • the disks can be brought into a frictional connection, in particular a frictional connection, by means of the actuating device in order to transmit the torque, this state also being referred to as the sensed state.
  • the actuating device includes a primary piston, which is assigned a primary pressure chamber.
  • a hydraulic pressure medium can be pressed into the primary pressure chamber, so that an axial displacement of the primary piston, which causes the compression of the disk packs, is controlled.
  • the respective clutches are opened or, to put it another way, vented by relieving the pressure, so that the frictional connection or frictional engagement is eliminated.
  • the present invention is based on the problem of specifying an improved concept for a torque distribution device.
  • the torque distribution device of the type mentioned at the outset is provided according to the invention in that the secondary piston delimits a secondary pressure chamber, with the secondary piston acting against the restoring force when the pressure medium or pressure medium located in the secondary chamber is pressurized in a direction opposite to the pressure-related actuating movement of the primary piston a spring element is movable, wherein the spring element is coupled to the primary piston in such a way that it moves the primary piston against the outer disk set when the pressure in the secondary pressure chamber is reduced.
  • the invention is based on the idea that when the clutch device is transferred from the ventilation position to the sensing position, a pressure relief of the pressure medium in the secondary pressure chamber causes the initially prestressed spring element to press without delay against the primary piston, which consequently, likewise without delay, is pressed against the disk pack by means of the spring element is moved.
  • a so-called ventilation clearance i.e. any distance between the disk set and the primary piston, can therefore be bridged directly and without delay by means of the prestressed spring element if the clutch device is to be transferred from the ventilation position to the sensing position.
  • the present invention thus enables a low-hysteresis activation behavior of the clutch device during the transition from the ventilation position to the sensing position.
  • the pressure in the secondary pressure chamber must be kept high enough so that the spring element is pushed away from the primary piston by means of the secondary piston against its restoring force.
  • a pressure relief in the secondary pressure chamber leads almost suddenly to a pressing of the spring element against the primary piston and thus of the primary piston against the Lamella package so that the ventilation gap is bridged immediately.
  • the primary pressure chamber is then pressurized in order to build up the final compressive force of the primary piston against the disk pack.
  • the final compressive force of the primary piston on the disk pack then results from the compressive force that is caused by the pressure present within the primary pressure chamber.
  • the spring element is preferably a plate spring or a bellows. This or this can be attached to the rotor carrier or housing of the torque distribution device.
  • the spring element comprises a plurality of helical springs arranged along a circumferential direction of the torque distribution device. In all of these embodiments, a compressive force of the spring element which is uniform with respect to the circumferential direction is brought about on the corresponding components.
  • a transmission component which is arranged axially displaceably on the holding element and couples the spring element to the primary piston and to the secondary piston is preferably provided.
  • the transmission component represents a central component which is coupled to the components involved, in particular by physical contact.
  • the transmission component can be designed in the manner of a piston and, in particular, can overlap other components of the torque distribution device in a cup-like manner in order to save installation space.
  • a front section of the transmission component can be in physical contact with the spring element and the secondary piston, with an open section of the transmission component opposite the front section being supported on the primary piston.
  • the transmission element preferably has a further spring element, via which the spring element is coupled to the primary cylinder.
  • the spring element and the remaining section of the transmission element can be designed in one piece.
  • the force of the spring element on the primary piston is thus transmitted via the additional spring element.
  • This has the effect that the spring element is not rigidly coupled to the primary piston, but rather that there is play by means of the further spring element is given with respect to the distance between the primary piston and the spring element.
  • the primary piston moves against the restoring force of the further spring element, so that the primary piston is moved away from the spring element against the disk set.
  • the transmission element In the sensing position of the clutch device, the transmission element can rest in a stop position on a support flange, which will be discussed in detail later, so that a corresponding elastic expansion of the further spring element can take place through the pressurization of the primary pressure chamber.
  • This restoring force has the effect that when the pressure in the primary pressure chamber is relieved, i.e. when the sensing position is lifted, the spring force of the additional spring element directly causes the primary piston to move away from the disk set and thus the primary pressure chamber to be emptied.
  • an instantaneous opening of the frictional connection of the disk packs and thus a hysteresis-free activation behavior of the torque distribution device is brought about during the transition from the sensing to the ventilation position.
  • the further spring element is or preferably comprises a bellows.
  • a bellows is an elastic element that can be folded up like an accordion and, with respect to an axis of rotation of the torque distribution device, can extend radially completely around the circumference, so that a force effect that is as uniform as possible is realized by means of the bellows.
  • the bellows preferably has a repeating cross-sectional structure, which can be U-shaped and/or Q-shaped at least in sections.
  • the restoring force that can be brought about by means of the bellows or the spring hardness of the spring element depends in particular on the wall thickness of the bellows material.
  • the bellows is preferably made of a metal that is particularly advantageous in terms of mechanical properties, such as elasticity and longevity.
  • the bellows delimits the primary pressure chamber to the outside with respect to the radial direction.
  • the bellows itself is fluid-tight and is attached to the primary piston via a fluid-tight connection.
  • the bellows not only brings about the described function with regard to the restoring force, but also serves to seal or limit the primary pressure chamber.
  • the holding element has a support flange which extends between the primary piston and the secondary piston and delimits the primary pressure chamber and/or the secondary pressure chamber.
  • the retaining element is used in a synergetic manner not only for the axial guidance of the primary piston, the secondary piston and in particular the transmission component, but also forms a boundary wall of at least one of the pressure chambers.
  • the transmission component can overlap the holding element in a cup-like manner, with the primary pressure chamber being additionally delimited by the transmission component and in particular the further elastic element.
  • the support flange for sealing the primary pressure chamber can have a fluid-tight sealing element at its radial outer end, for example a sealing ring, along which the transmission component can be displaced.
  • the support flange preferably has, with respect to the radial direction, an in particular disk-like inner section and an axially offset, in particular disk-like, outer section, the inner section and the outer section being connected to one another via an in particular cylinder-like middle section of the support flange.
  • the secondary pressure chamber is defined by the inner section and the middle section.
  • the axially displaceable secondary piston can have a sealing ring radially on the outside for sealing the secondary pressure chamber. This embodiment also enables a particularly space-saving design of the torque distribution device.
  • a pressure medium distribution unit connected to a pressure medium supply line, which is part of the holding element and/or is arranged on it, can be provided.
  • a pressure medium supply line can also be provided for each of the pressure chambers.
  • the pressure medium supply line can, at least in sections run within the holding element and be fluidically coupled to the respectively associated pressure chamber, in particular via a respective branch.
  • the pressure medium distribution unit can have at least one valve that can be controlled by a control device, so that the pressurization and pressure reduction in the pressure chambers can be controlled accordingly.
  • the present invention also relates to a method for operating a torque distribution device according to the above description, the multi-plate clutch thereby being moved from a release position, in which the plate packs are not in frictional contact, into a sensing position, in which the plate packs are in frictional contact, in particular in frictional engagement. be transferred that before the pressure is applied to the pressure medium arranged in the primary pressure chamber, the pressure medium arranged in the secondary pressure chamber and pressurized is relieved of pressure. All aspects, features and advantages of the method according to the invention can be applied to the pressure moment distribution device according to the invention and vice versa.
  • the pressure medium in the primary pressure chamber is not pressurized, the pressure medium in the secondary pressure chamber being pressurized, so that the elastic element does not exert any compressive force on the primary piston.
  • the pressurization in the secondary pressure chamber can be eliminated, for example by opening a corresponding valve. This causes the spring element to relax immediately and presses against the primary piston, so that the ventilation gap is quickly bridged. Then the pressure medium arranged in the primary pressure chamber is pressurized, so that the compressive force of the primary piston is generated on the disk set.
  • the multi-disk clutch is thereby transferred from the sensing position to the venting position, that a pressure relief in the The pressure medium arranged in the primary pressure chamber and pressurized and the pressure medium arranged in the secondary pressure chamber are pressurized.
  • the pressure relief of the pressure medium which is arranged in the secondary pressure chamber and is pressurized during the transfer of the multi-plate clutch from the ventilation position to the sensing position can take place in that a valve device, in particular the pressure medium distributor unit, is switched in such a way that the primary pressure chamber and the secondary pressure chamber are fluidly connected to one another.
  • This fluidic connection causes the pressure medium or the pressure to be transferred from the secondary pressure chamber to the primary pressure chamber.
  • Figure 1 is a longitudinal section through an embodiment of the torque distribution device according to the invention
  • Figure 2 is an enlarged view of the right, upper part of the torque distribution device from Figure 1
  • FIGS 3 - 5 several states of the torque distribution device from Figures 1 and 2 to explain the method according to the invention.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section running along an axial direction through an exemplary embodiment of a torque distribution device 1 according to the invention in a schematic representation.
  • Figure 2 is an enlarged partial view of the upper right quarter of the display area of Figure 1.
  • the torque distribution device 1 is part of a motor vehicle, not shown in detail, and is used to transmit the drive torque generated by a motor to the two wheels of a common axle according to an adjustable ratio .
  • the torque distribution device 1 comprises a U-shaped rotor carrier 2 viewed in longitudinal section, which, like almost all components of the torque distribution device 1, is ring-shaped.
  • the rotor carrier 2 is connected or can be connected to a torque-introducing shaft 3 or input shaft, for example by means of a welded connection.
  • the shaft 3 can also be provided at other points of the torque distribution device 1, as indicated by dashed lines in FIGS. In any case, the shaft 3 is coupled to the rotor carrier 2 so that the introduced torque is transmitted to the rotor carrier 2 .
  • the rotor carrier 2 and the shaft 3 are rotatably mounted about an axis of rotation 16 .
  • the torque distribution device 1 also includes two separate clutch devices 4, 5, which are designed as multi-plate clutches.
  • Each of the clutch devices 4, 5 comprises an axially displaceable outer disk pack 6, 7, which is connected to the rotor carrier 2 in a torque-proof manner via a toothed connection.
  • Each of the clutch device 4, 5 includes an axially displaceable inner disk pack 8, 9, each of which is rotatably coupled to an inner disk carrier 37, 38 via a toothed connection and via a hub flange 10, 11 with a separate Output shaft 12, 13 can be coupled or coupled.
  • each hub flange 10, 11 has an axial toothing 14, 15 which meshes with an axially running external toothing of the output shafts 12, 13.
  • the output shafts 12, 13, like the rotor carrier 2 together with the shaft 3, can be rotated about the axis of rotation 16.
  • the outer and inner disc packs 6, 7, 8, 9 mesh and form a common disc pack.
  • the torque distribution device 1 comprises two separate actuating devices 17, 18, via which the respective clutch device 4, 5 can be actuated.
  • the clutch devices 4, 5 or actuating devices 17, 18 can be controlled separately, so that the torque introduced by means of the shaft 3 can be selectively routed from the rotor carrier 2 to the output shafts 12, 13. Details regarding the actuating device 18 are explained below with reference to FIG. 2, in which it is shown enlarged. The aspects explained in this context apply equally to the mirror-inverted actuating device 17.
  • the actuating device 18 comprises a primary piston 19 and a secondary piston 20.
  • a stationary holding element 21 is provided on the rotor carrier 2, on which the pistons 19, 20 are arranged such that they can be displaced axially and are sealed off in a fluid-tight manner via sealing elements 24.
  • the primary piston 19 rests with its radially outer end on the outer disk set 7 or faces it, so that the outer disk set 7 can be pressed axially against the inner disk set 9 by means of the primary piston 19 in order to bring the disk sets 7, 9 into frictional contact or frictional engagement bring. Seen radially on the inside, the primary piston 19 has a cup-like section in which further components of the actuating device 18 or torque distribution device 1, which will be discussed in more detail later, are accommodated.
  • a wall or a section of the primary piston 19 delimits a primary pressure chamber 22.
  • a pressure medium such as hydraulic oil, can be introduced into the primary pressure chamber 22 and pressurized, so that when the pressure medium is pressurized, the pressure effect of the primary piston 19 on the disk packs 7, 9, just described, is produced becomes.
  • the sealing of the primary pressure chamber 22 takes place via the already mentioned sealing elements 24, which can be O-rings made of an elastomer, on which the respective surfaces involved slide along.
  • the secondary piston 20 delimits a secondary pressure chamber 23, in which a pressure medium such as the hydraulic oil can also be introduced simultaneously and pressurized.
  • a pressurization of the pressure medium in the secondary pressure chamber 23 causes the secondary piston 20 to be moved in the opposite direction to the pressure-related adjustment movement of the primary piston 19 .
  • This movement takes place against the restoring force of a spring element 25 which is attached to the rotor carrier 2 and the holding element 21 .
  • spring element 25 is, for example, a plate spring, but it can also be bellows or comprise a plurality of helical springs arranged along the circumferential direction of torque distribution device 1 .
  • the actuating device 18 comprises a transmission component 26 which is arranged to be displaceable on the holding element 21 and which couples the spring element 25 to the primary piston 19 and to the secondary piston 20 .
  • the piston-like transmission component 26 includes a further spring element 27 via which the spring element 25 is coupled to the primary piston 19 .
  • the further spring element 27 is, for example, a bellows 28 radially delimiting the primary pressure chamber 22.
  • the further spring element 27 and the remaining area of the secondary piston 20 are formed in one piece.
  • a support flange 29 of the holding element 21 which extends between the primary piston 19 and the secondary piston 20 and delimits the primary pressure chamber 22 on the one hand and the secondary pressure chamber 23 on the other.
  • the support flange 29 has a disc-like inner section 30 and an outer section 31 , which is also arranged offset axially thereto and is also disc-like.
  • the sections 30, 31 are connected via a cylindrical, central section 32 of the support flange 29.
  • the primary pressure chamber is therefore delimited by the primary piston 19 , the bellows 28 , the part of the secondary piston 20 immediately adjacent to the bellows 28 and the support flange 29 .
  • the secondary pressure chamber 23 is delimited by the inner section 30 and the central section 32 of the support flange 29 in addition to the secondary piston 20 .
  • the secondary piston 20 can be displaced axially along the middle section 32 , the secondary pressure chamber 23 being sealed off by a corresponding sealing element 24 .
  • the secondary pressure chamber 23 is overlapped in the manner of a cup by the inner section 30 and the central section 32 of the support flange 29 .
  • the support flange 29 together with the primary pressure chamber 22 in turn is also overlapped in a cup-like manner by the transmission component 26 .
  • the transmission component 26 in turn is overlapped by an inner, cup-like section of the primary piston 19 .
  • a pressure medium distribution unit 33 is provided, which is arranged partially inside or in the area of the holding element 21.
  • the pressure medium distribution unit 33 includes a primary pressure medium supply line 34, by means of which the primary pressure chamber 22 can be supplied with pressure medium.
  • the pressure medium distribution unit 33 includes a secondary pressure medium supply line 35, by means of which the secondary pressure chamber 23 can be supplied with pressure medium.
  • the pressure medium distribution unit 33 includes valves that are not shown in detail and can be controlled by a control device, so that the pressure chambers 22, 23 can be pressurized independently of one another.
  • FIGS. 3 to 5 show the torque distribution device 1 in the ventilation position.
  • the primary piston 19 does not press on the disk packs 7, 9, so that the multi-disk clutch or the clutch device 18 is not in frictional engagement.
  • the primary pressure chamber 22 is not pressurized, which is indicated by the dotted area.
  • the secondary pressure chamber 23 is pressurized, which is indicated by the dashed area, so that the secondary piston 20 is pressed into a stop position on the right, based on FIG.
  • the secondary piston 20 presses the elastic element 25 to the right against its restoring force via the transmission component 26 .
  • FIG. 4 shows the torque distribution device 1 if a control signal indicating the transfer of the clutch device 18 into the sensing position is present.
  • the pressure in the secondary pressure chamber 23 is initially reduced or removed, which is indicated by the dotted area.
  • a decrease in pressure in the secondary pressure chamber 23 causes the spring element 25 to relax and thereby push the transmission component 26 to the left up to a stop position in which the transmission component 26 strikes the support flange 29, so that the ventilation play is overcome as quickly as possible.
  • the primary pressure chamber 22 is pressurized until a desired final pressure is present in the primary chamber 22 .
  • FIG. 4 shows the situation immediately after the pressure in the secondary chamber 23 has been removed, with the final pressure not yet having built up in the primary chamber 22, which is indicated by the dot-dash area.
  • the pressure medium distribution unit 33 includes a valve device 36 which can be switched with respect to an open position and a closed position. In relation to the ventilation position shown in FIG. 2, the valve device 36 is in the open position. If the control signal causing a switching of the torque distribution device 1 is present, the valve device 36 is switched to the open position, so that the Primary pressure chamber 22 and the secondary pressure chamber 23 are fluidly connected to each other. This has the effect that the pressure present in the secondary pressure chamber 23 leads to a pressure increase in the primary pressure chamber 22, as a result of which the pressure build-up in the primary pressure chamber 22 can be accelerated.
  • FIG. 5 shows the torque distribution device 1 in the final sensing state, with the final pressure being reached in the primary pressure chamber 22 .
  • the pressing force of the primary piston 19 against the disk packs 7, 9 results from the pressure force of the primary piston 19 generated by the pressure medium in the primary pressure chamber 22.
  • the pressurization in the primary pressure chamber 22 also causes the further elastic element 27, which pushes the primary pressure chamber 22 to the outside limited, is stretched against an elastic restoring force, so that the primary piston 19 is pushed further to the left.
  • Section Pressure medium distribution unit Primary pressure medium supply line Secondary pressure medium supply line Valve device Inner disk carrier Inner disk carrier

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Abstract

Drehmomentverteileinrichtung (1) mit einem Rotorträger (2), der mit einer Welle (3) gekoppelt ist, und zwei je als eine Lamellenkupplung ausgeführte Kupplungseinrichtungen (5), die über je eine Betätigungseinrichtung (18) betätigbar sind, wobei die Kupplungseinrichtungen (5) je ein an dem Rotorträger (2) angeordnetes Außenlamellenpaket (7) und je ein an einem Innenlamellenträger (38) angeordnetes Innenlamellenpaket (9), das mit den Außenlamellenpaket (7) ein Lamellenpaket bildet, umfasst, wobei die Innenlamellenträger (38) mit je einer Abtriebswelle (13) gekoppelt ist, wobei die Betätigungseinrichtungen (18) einen Primärkolben (19), einen Sekundärkolben (20) und ein ortsfestes Halteelement (21) umfassen, an dem die Kolben (19, 20) jeweils axial verschiebbar angeordnet sind, wobei der Primärkolben (19) eine Primärdruckkammer (22) begrenzt und bei einer Druckbeaufschlagung eines dort angeordneten Druckmediums gegen das Außenlamellenpaket (7) bewegbar ist, so dass dieses gegen das Innenlamellenpaket (9) läuft, so dass ein Moment von der Welle auf die Abtriebswelle (13) mittels einer Reibung zwischen den Lamellenpaketen (7, 9) übertragbar ist, wobei der Sekundärkolben (20) eine Sekundärdruckkammer (23) begrenzt und bei einer Druckbeaufschlagung des oder eines dort befindlichen Druckmediums entgegengesetzt zur Stellbewegung des Primärkolbens (19), gegen die Rückstellkraft eines Federelements (25) bewegbar ist, wobei das Federelement (25) mit dem Primärkolben (19) gekoppelt ist und bei einer Druckminderung in der Sekundärdruckkammer (23) den Primärkolben (19) gegen das Außenlamellenpaket (7) bewegt.

Description

DREHMOMENTVERTEILEINRICHTUNG FÜR EIN KRAFTFAHRZEUG MIT ZWEI DRUCKMITTELBETÄTIGTEN KUPPLUNGEN MIT DOPPELKOLBEN UND VERFAHREN ZUM BETRIEB DER DREHMOMENT-VERTEILEINRICHTUNG
Die Erfindung betrifft eine Drehmomentverteileinrichtung umfassend einen Rotorträger, der mit einer das Drehmoment einleitenden Welle gekoppelt oder koppelbar ist, und zwei separate und jeweils als eine Lamellenkupplung ausgeführte Kupplungseinrichtungen, die separat über jeweils eine Betätigungseinrichtung betätigbar sind, wobei jede der Kupplungseinrichtungen jeweils einen an dem Rotorträger axial verschiebbar angeordnetes Außenlamellenpaket und jeweils ein an einem separaten Innenlamellenträger axial verschiebbar angeordnetes und in das Außenlamellenpaket eingreifendes Innenlamellenpaket, das mit den Außenlamellen ein Lamellenpaket bildet, umfasst, wobei jeder der Innenlamellenträger mit einer separaten Abtriebswelle gekoppelt oder koppelbar ist, wobei jede der Betätigungseinrichtungen einen Primärkolben, einen Sekundärkolben und ein bezüglich des Rotorträgers ortsfestes Haltelement umfasst, an dem der Primärkolben und der Sekundärkolben jeweils axial verschiebbar angeordnet ist, wobei der Primärkolben eine Primärdruckkammer begrenzt und bei einer Druckbeaufschlagung eines in der Primärdruckkammer angeordneten Druckmediums gegen das Außenlamellenpaket bewegbar ist, so dass dieses derart gegen das Innenlamellenpaket bewegt wird, dass ein Moment von der Welle auf die Abtriebswelle und umgekehrt mittels einer durch die Druckkraft bewirkten Reibung zwischen dem Außenlamellenpaket und dem Innenlamellenpaket übertragbar ist.
Eine solche Drehmomentverteileinrichtung kommt bei Kraftfahrzeugen zum Einsatz und dient dazu, ein an einem Bauteil der Drehmomentverteileinrichtung eingeleitetes Drehmoment an zwei separate Abtriebswellen selektiv zu verteilen. Eine solche Drehmomentverteileinrichtung wird auch häufig „Torque Vectoring Modul“ genannt. Ihre Funktion basiert darauf, dass der Rotorträger, der eine Art Gehäuse bildet, mit der einleitenden Welle, die auch als Antriebs- oder Eingangswelle bezeichnet werden kann, gekoppelt ist, so dass ein Drehmoment in die Drehmomentverteileinrichtung eingeleitet werden kann. Die Drehmomentverteileinrichtung umfasst zwei separat betätigbare Kupplungseinrichtungen, die als Lamellenkupplungen ausgeführt sind. Jede Kupplungseinrichtung ist einerseits mit dem Rotorträger verbunden und andererseits über separate Innenlamellenträger mit separaten Abtriebswellen gekoppelt. Über die beiden selektiv betätigbaren Kupplungseinrichtungen kann das eingeleitete Drehmoment selektiv der einen, der anderen oder beiden Abtriebswellen, insbesondere in einem veränderbaren Verhältnis, zugeführt werden. Der grundsätzliche Aufbau und die Funktion einer solchen Drehmomentverteileinrichtung ist beispielsweise aus US 10,563,707 B2 bekannt.
Aus der Patentschrift US 10,563,707 B2 ist ferner ein System umfassend einen ersten und einen zweiten Druckkolben bekannt, bei dem der zweite Druckkolben gegen das Lamellenpaket und der erste Druckkolben gegen den zweiten Druckkolben läuft. Ein derartiges System wird auch als „Tandemanordnung“ bezeichnet. Hierbei addieren sich die beiden Einzelkräfte der Druckkolben, wobei die den Druckkolben jeweils zugeordneten Druckkammern insbesondere synchron angesteuert respektive mit dem Druckmedium beaufschlagt werden.
Das Außenlamellenpaket und das Innenlamellenpaket, die ineinander eingreifen, sind mittels der jeweils zugehörigen Betätigungseinrichtung aktiv zusammendrückbar und können auch wieder entsprechend entlastet werden. Die Lamellen können mittels der Betätigungseinrichtung entsprechend in eine Reibverbindung, insbesondere einen Reibschluss, zur Übertragung des Drehmoments gebracht werden, wobei dieser Zustand auch als sensierter Zustand bezeichnet wird. Zum Zusammendrücken der Lamellenpakete umfasst die Betätigungseinrichtung einen Primärkolben, dem eine Primärdruckkammer zugeordnet ist. In die Primärdruckkammer kann ein hydraulisches Druckmedium eingepresst werden, so dass eine axiale Verschiebung des Primärkolbens, die das Zusammendrücken der Lamellenpakete bewirkt, gesteuert wird. Geöffnet oder, anders ausgedrückt, gelüftet werden die jeweiligen Kupplungen durch eine Entlastung des Drucks, so dass die Reibverbindung bzw. der Reibschluss aufgehoben wird.
Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein demgegenüber verbessertes Konzept für eine Drehmomentverteileinrichtung anzugeben. Zur Lösung dieses Problems ist bei der Drehmomentverteileinrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Sekundärkolben eine Sekundärdruckkammer begrenzt, wobei der Sekundärkolben bei einer Druckbeaufschlagung des oder eines in der Sekundärkammer befindlichen Druckmediums, in eine Richtung entgegengesetzt zur druckbedingten Stellbewegung des Primärkolbens, gegen die Rückstellkraft eines Federelements bewegbar ist, wobei das Federelement derart mit dem Primärkolben gekoppelt ist, dass es bei einer Reduzierung des Drucks in der Sekundärdruckkammer den Primärkolben gegen das Außenlamellenpaket bewegt.
Die Erfindung beruht auf dem Gedanken, dass bei der Überführung der Kupplungseinrichtung von der Lüftungsstellung in die Sensierungsstellung eine Druckentlastung des Druckmediums in der Sekundärdruckkammer ein verzögerungsfreies Drücken des zunächst vorgespannten Federelements gegen den Primärkolben bewirkt, der mithin, ebenfalls verzögerungsfrei, mittels des Federelements gegen das Lamellenpaket bewegt wird. Ein sogenanntes Lüftungsspiel, also ein etwaiger Abstand zwischen dem Lamellenpaket und dem Primärkolben, lässt sich daher mittels des vorgespannten Federelements unmittelbar und ohne Zeitverzögerung überbrücken, wenn die Kupplungseinrichtung von der Lüftungsstellung in die Sensierungsstellung überführt werden soll. Diese Überbrückung würde ohne das vorgespannte Federelement dadurch erfolgen, dass die Primärdruckkammer mit Druck beaufschlagt wird, wobei die hierdurch entstehende Überbrückung des Lüftungsspiels deutlich mehr Zeit beanspruchen würde, als dies bei der vorliegenden Erfindung mittels des Federelements der Fall ist. Die vorliegende Erfindung ermöglicht also ein hysteresearmes Ansteuerverhalten der Kupplungseinrichtung bei der Überführung von der Lüftungsstellung in die Sensierungsstellung.
Solange die Kupplungseinrichtung in der Lüftungsstellung ist, ist der Druck in der Sekundärdruckkammer groß genug zu halten, so dass das Federelement mittels des Sekundärkolbens von dem Primärkolben entgegen seiner Rückstellkraft weggedrückt wird. Wie bereits erwähnt wurde, führt, ausgehend von diesem Zustand, eine Druckentlastung in der Sekundärdruckkammer quasi schlagartig zu einem Drücken des Federelements gegen den Primärkolben und mithin des Primärkolbens gegen das Lamellenpaket, so dass das Lüftungsspiel unverzüglich überbrückt wird. Anschließend wird, um die endgültige Druckkraft des Primärkolbens gegen das Lamellenpaket aufzubauen, die Primärdruckkammer mit Druck beaufschlagt. Die endgültige Druckkraft des Primärkolbens auf das Lamellenpaket ergibt sich dann aus der Druckkraft, die durch den innerhalb der Primärdruckkammer vorhandenen Druck bewirkt wird.
Bevorzugt ist das Federelement eine Tellerfeder oder ein Faltenbalg. Diese oder dieser kann an dem Rotorträger respektive Gehäuse der Drehmomentverteileinrichtung befestigt sein. Zudem ist denkbar, dass das Federelement mehrere entlang einer Umfangrichtung der Drehmomentverteileinrichtung angeordnete Schraubenfedern umfasst. In allen diesen Ausführungsformen wird eine, bezüglich der Umfangsrichtung, gleichmäßige Druckkraft des Federelements auf die entsprechenden Komponenten bewirkt.
Obgleich denkbar ist, dass die Kolben in unmittelbarem Berührungskontakt mit dem Federelement stehen, ist bevorzugt eine an dem Halteelement axial verschiebbar angeordnete Übertragungskomponente vorgesehen, die das Federelement mit dem Primärkolben und mit dem Sekundärkolben koppelt. Die Übertragungskomponente stellt bezüglich der vorgesehenen Kraftübertragungen eine zentrale Komponente dar, die mit den beteiligten Komponenten gekoppelt ist, insbesondere per Berührungskontakt. Die Übertragungskomponente kann kolbenartig ausgeführt sein und insbesondere weitere Komponenten der Drehmomentverteileinrichtung zur Einsparung von Bauraum becherartig übergreifen. Ein stirnseitiger Abschnitt der Übertragungskomponente kann mit dem Federelement und dem Sekundärkolben in Berührungskontakt stehen, wobei ein offener, dem stirnseitigen Abschnitt gegenüberliegender Abschnitt der Übertragungskomponente auf dem Primärkolben abgestützt ist.
Das Übertragungselement weist bevorzugt ein weiteres Federelement auf, über das das Federelement mit dem Primärzylinder gekoppelt ist. Das Federelement und der übrige Abschnitt des Übertragungselements können einstückig ausgebildet sein. Die Kraft des Federelements auf den Primärkolben wird somit über das weitere Federelement übertragen. Hierdurch wird bewirkt, dass das Federelement mit dem Primärkolben nicht starr gekoppelt ist, sondern mittels des weiteren Federelements ein Spiel bezüglich des Abstands zwischen dem Primärkolben und dem Federelement gegeben ist. Insbesondere erfolgt bei der Druckbeaufschlagung des in der Primärdruckkammer angeordneten Druckmediums eine Bewegung des Primärkolbens entgegen der Rückstellkraft des weiteren Federelements, so dass der Primärkolben hierbei vom Federelement weg gegen das Lamellenpaket bewegt wird. Das Übertragungselement kann hierbei in der Sensierungsstellung der Kupplungseinrichtung in einer Anschlagposition an einem Stützflansch, auf den später noch im Detail eingegangen wird, anliegen, so dass eine entsprechende elastische Dehnung des weiteren Federelements durch die Druckbeaufschlagung der Primärdruckkammer erfolgen kann. Durch diese Rückstellkraft wird bewirkt, dass im Falle einer Druckentlastung in der Primärdruckkammer, also beim Aufheben der Sensierungsstellung, die Federkraft des weiteren Federelements unmittelbar eine Bewegung des Primärkolbens weg von dem Lamellenpaket und mithin eine Entleerung der Primärdruckkammer bewirkt wird. Anders ausgedrückt wird in dieser Ausführungsform der Erfindung ein verzögerungsfreies Öffnen des Reibschlusses der Lamellenpakete und somit ein hysteresefreie Ansteuerungsverhalten der Drehmomentverteileinrichtung bei dem Überführen von der Sensierungs- in die Lüftungsstellung bewirkt.
Das weitere Federelement ist respektive umfasst bevorzugt einen Faltenbalg. Ein Faltenbalg ist ein elastisches und ziehharmonikaartig zusammenfaltbares Element, das sich, bezüglich einer Drehachse der Drehmomentverteileinrichtung, radial komplett um den Umfang erstrecken kann, so dass eine möglichst gleichmäßige Kraftwirkung mittels des Faltenbalgs realisiert wird. Bezogen auf die Axialrichtung weist der Faltenbalg bevorzugt eine sich wiederholende Querschnittsstruktur auf, die zumindest abschnittsweise U- und/oder Q-förmig sein kann. Die mittels des Faltenbalgs bewirkbare Rückstellkraft respektive die Federhärte des Federelements hängt insbesondere von der Wandstärke des Balgmaterials ab. Der Faltenbalg besteht bevorzugt aus einem Metall, das hinsichtlich der mechanischen Eigenschaften, etwa der Elastizität und der Langlebigkeit, besonders vorteilhaft ist.
Besonders bevorzugt begrenzt der Faltenbalg die Primärdruckkammer bezüglich der Radialrichtung nach außen. Der Faltenbalg selbst ist in dieser Ausführungsform fluiddicht und über eine fluiddichte Verbindung an dem Primärkolben befestigt. Hierbei bewirkt der Faltenbalg nicht nur die beschriebene Funktion bezüglich der Rückstellkraft, sondern dient zudem der Abdichtung respektive Begrenzung der Primärdruckkammer.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist das Halteelement einen sich zwischen dem Primärkolben und dem Sekundärkolben erstreckenden Stützflansch auf, der die Primärdruckkammer und/oder die Sekundärdruckkammer begrenzt. Das Halteelement dient in dieser Ausführungsform in synergetischer Art nicht nur der axialen Führung des Primärkolbens, des Sekundärkolbens und insbesondere der Übertragungskomponente, sondern bildet eine Begrenzungswand zumindest einer der Druckkammern aus. Insbesondere wenn die Primärdruckkammer mittels des Stützflansches begrenzt wird kann die Übertragungskomponente das Halteelement becherartig übergreifen, wobei die Primärdruckkammer zusätzlich von der Übertragungskomponente und insbesondere dem weiteren elastischen Element begrenzt wird. Hierbei kann der Stützflansch zur Abdichtung der Primärdruckkammer an seinem radialen äußeren Ende ein fluiddichtes Dichtelement aufweisen, etwa einen Dichtring, entlang dem die Übertragungskomponente verschiebbar ist.
Der Stützflansch weist bevorzugt bezüglich der Radialrichtung einen, insbesondere scheibenartigen, inneren Abschnitt und einen axial hierzu versetzt angeordneten, insbesondere scheibenartigen, äußeren Abschnitt auf, wobei der innere Abschnitt und der äußere Abschnitt über einen, insbesondere zylinderartigen, mittleren Abschnitt des Stützflansches miteinander verbunden sind, wobei die Sekundärdruckkammer von dem inneren Abschnitt und dem mittleren Abschnitt begrenzt ist. Der axial verschiebbare Sekundärkolben kann radial außenseitig einen Dichtring zur Abdichtung der Sekundärdruckkammer aufweisen. Auch diese Ausführungsform ermöglicht eine besonders bauraumsparende Ausführung der Drehmomentverteileinrichtung.
Zur Verteilung des Druckmediums in die Druckkammern kann eine mit einer Druckmediumversorgungsleitung verbundene Druckmediumverteilereinheit, die ein Teil des Halteelements ist und/oder an diesem angeordnet ist, vorgesehen sein. Hierbei kann auch für jede der Druckkammern jeweils eine Druckmediumversorgungsleitung vorgesehen sein. Die Druckmediumversorgungsleitung kann zumindest abschnittsweise innerhalb des Halteelements verlaufen und mit der jeweils zugehörigen Druckkammer, insbesondere über jeweils eine Abzweigung, fluidisch gekoppelt sein. Die Druckmediumverteilereinheit kann wenigstens ein mittels einer Steuerungseinrichtung steuerbares Ventil aufweisen, so dass die Druckbeaufschlagung und Druckverringerung in den Druckkammern entsprechend steuerbar ist.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betrieb einer Drehmomentverteileinrichtung gemäß der vorangehenden Beschreibung, wobei die Lamellenkupplung dadurch von einer Lüftungsstellung, in der die Lamellenpakete nicht in Reibkontakt stehen, in eine Sensierungsstellung, in der die Lamellenpakete in Reibkontakt, insbesondere in Reibschluss, stehen, überführt werden, dass vor der Druckbeaufschlagung des in der Primärdruckkammer angeordneten Druckmediums eine Druckentlastung des in der Sekundärdruckkammer angeordneten und mit Druck beaufschlagten Druckmediums erfolgt. Sämtliche Aspekte, Merkmale und Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sind auf die erfindungsgemäße Druckmomentverteileinrichtung anwendbar und umgekehrt.
Ausgehend von der Lüftungsstellung ist somit vorgesehen, dass das Druckmedium in der Primärdruckkammer nicht mit Druck beaufschlagt ist, wobei das Druckmedium in der Sekundärdruckkammer mit Druck beaufschlagt ist, so dass das elastische Element keine Druckkraft auf den Primärkolben ausübt. Sofern ein Steuersignal vorliegt, das eine Überführung der Drehmomentverteileinrichtung respektive der Kupplungseinrichtung in die Sensierungsstellung anzeigt, so kann, etwa mittels des Öffnens eines entsprechenden Ventils, die Druckbeaufschlagung in der Sekundärdruckkammer wegfallen. Dies bewirkt, dass sich das Federelement unmittelbar entspannt und gegen den Primärkolben drückt, so dass das Lüftungsspiel zügig überbrückt wird. Anschließend wird das in der Primärdruckkammer angeordnete Druckmedium mit Druck beaufschlagt, so dass die Druckkraft des Primärkolbens auf das Lamellenpaket erzeugt wird.
Zusätzlich oder alternativ kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen sein, dass die Lamellenkupplung dadurch von der Sensierungsstellung in die Lüftungsstellung überführt wird, dass eine Druckentlastung des in der Primärdruckkammer angeordneten und mit Druck beaufschlagten Druckmediums und eine Druckbeaufschlagung des in der Sekundärdruckkammer angeordneten Druckmediums erfolgt.
Hierdurch wird eine nahezu hysteresefreie Ansteuerung der Drehmomentverteileinrichtung zur Überführung derselben von der Sensierungsstellung in die Lüftungsstellung bewirkt. So hat der Wegfall des Drucks in der Primärdruckkammer unmittelbar eine Reduzierung der Druckkraft des Primärkolbens auf das Lamellenpaket zur Folge, wobei, sofern das weitere Federelement vorgesehen ist, dieses ein unmittelbares Entleeren der Primärdruckkammer bezüglich des Druckmediums bewirkt, so dass der Primärkolben verzögerungsfrei von dem Lamellenpaket wegbewegt und mithin der Reibschluss respektive die zwischen den Lamellenpaketen vorliegende Reibung aufgehoben wird. Zusätzlich bewirkt die Druckbeaufschlagung des Druckmediums in der Sekundärdruckkammer, dass das Federelement entgegen seiner Rückstellkraft von dem Primärkolben wegbewegt und mithin die Druckkraft des Federelements auf den Primärkolben aufgehoben wird.
Die Druckentlastung des in der Sekundärdruckkammer angeordneten und mit Druck beaufschlagten Druckmediums bei der Überführung der Lamellenkupplung von der Lüftungsstellung in die Sensierungsstellung kann dadurch erfolgen, dass eine Ventileinrichtung, insbesondere der Druckmediumverteilereinheit, derart geschaltet wird, dass die Primärdruckkammer und die Sekundärdruckkammer fluidisch miteinander verbunden werden. Diese fluidische Verbindung bewirkt einen Transfer des Druckmediums respektive des Drucks von der Sekundärdruckkammer in die Primärdruckkammer. Wie bereits oben erläutert wurde, wird bei diesem Vorgang die Primärdruckkammer mit dem in der Sekundärdruckkammer vorliegenden Druck beaufschlagt, wodurch die Druckbeaufschlagung der Primärdruckkammer beschleunigt wird.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Diese zeigen schematisch:
Figur 1 ein Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Drehmomentverteileinrichtung, Figur 2 eine vergrößerte Ansicht des rechten, oberen Teils der Drehmomentverteileinrichtung aus Figur 1 , und
Figuren 3 - 5 mehrere Zustände der Drehmomentverteileinrichtung aus den Figuren 1 und 2 zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Figur 1 zeigt einen entlang einer Axialrichtung verlaufenden Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Drehmomentverteileinrichtung 1 in einer Prinzipdarstellung. Figur 2 ist eine vergrößerte Teilansicht des rechten oberen Viertels des Darstellungsbereichs der Figur 1. Die Drehmomentverteileinrichtung 1 ist ein Teil eines nicht näher dargestellten Kraftfahrzeugs und dient dazu, das mittels eines Motors generierte Antriebsmoment gemäß einem einstellbaren Verhältnis auf die beiden Räder einer gemeinsamen Achse zu übertragen.
Die Drehmomentverteileinrichtung 1 umfasst einen im Längsschnitt betrachtet U-förmigen Rotorträger 2, der, wie nahezu alle Bauteile der Drehmomentverteileinrichtung 1 , ringförmig ausgebildet ist. Der Rotorträger 2 ist mit einer ein Drehmoment einleitenden Welle 3 respektive Eingangswelle verbunden oder verbindbar, etwa mittels einer Schweißverbindung. Die Welle 3 kann, was in den Figuren 1 und 2 gestrichelt angedeutet ist, auch an anderen Stellen der Drehmomentverteileinrichtung 1 vorgesehen sein. In jedem Fall ist die Welle 3 mit dem Rotorträger 2 gekoppelt, so dass das eingeleitete Drehmoment auf den Rotorträger 2 übertragen wird. Der Rotorträger 2 sowie die Welle 3 sind um eine Rotationsachse 16 drehbar gelagert.
Die Drehmomentverteileinrichtung 1 umfasst ferner zwei separate Kupplungseinrichtungen 4, 5, die als Lamellenkupplungen ausgeführt sind. Jede der Kupplungseinrichtungen 4, 5 umfasst ein axial verschiebbares Außenlamellenpaket 6, 7, das mit dem Rotorträger 2 über eine Verzahnungsverbindung drehfest verbunden ist. Jede der Kupplungseinrichtung 4, 5 umfasst ein axial verschiebbares Innenlamellenpaket 8, 9, von denen jedes mit einem Innenlamellenträger 37, 38 über eine Verzahnungsverbindung drehfest gekoppelt ist und über einen Nabenflansch 10, 11 mit einer separaten Abtriebswelle 12, 13 koppelbar bzw. gekoppelt ist. Zu diesem Zweck weist jeder Nabenflansch 10, 11 eine Axialverzahnung 14, 15 auf, die mit einer axial verlaufenden Außenverzahnung der Abtriebswellen 12, 13 kämmt. Die Abtriebswellen 12, 13 sind, ebenso wie der Rotorträger 2 samt Welle 3, um die Rotationsachse 16 drehbar. Die Außen- und Innenlamellenpakete 6, 7, 8, 9 greifen ineinander und bilden ein gemeinsames Lamellenpaket.
Die Drehmomentverteileinrichtung 1 umfasst zwei separate Betätigungseinrichtungen 17, 18, über die die jeweilige Kupplungseinrichtung 4, 5 betätigbar ist. Die Kupplungseinrichtungen 4, 5 respektive Betätigungseinrichtungen 17, 18 sind separat ansteuerbar, so dass das mittels der Welle 3 eingeleitete Drehmoment selektiv vom Rotorträger 2 zu den Abtriebswellen 12, 13 geführt werden kann. Details bezüglich der Betätigungseinrichtung 18 werden nachfolgend anhand der Figur 2 erläutert, in der diese vergrößert dargestellt ist. Die in diesem Zusammenhang erläuterten Aspekte gelten gleichermaßen für die spiegelbildlich aufgebaute Betätigungseinrichtung 17.
Die Betätigungseinrichtung 18 umfasst einen Primärkolben 19 und einen Sekundärkolben 20. An dem Rotorträger 2 ist ein ortsfestes Halteelement 21 vorgesehen, an dem die Kolben 19, 20 axial verschiebbar und über Dichtelemente 24 fluiddicht abgedichtet angeordnet sind. Der Primärkolben 19 liegt mit seinem radial gesehen äußeren Ende an dem Außenlamellenpaket 7 an respektive ist diesem zugewandt, so dass das Außenlamellenpaket 7 mittels des Primärkolbens 19 axial gegen das Innenlamellenpaket 9 gedrückt werden kann, um die Lamellenpakete 7, 9 in Reibkontakt bzw. Reibschluss zu bringen. Der Primärkolben 19 weist radial innen gesehen einen becherartigen Abschnitt auf, in dem weitere Komponenten der Betätigungseinrichtung 18 respektive Drehmomentverteileinrichtung 1 , auf die später noch näher eingegangen wird, aufgenommen sind.
Eine Wand respektive ein Abschnitt des Primärkolbens 19 begrenzt eine Primärdruckkammer 22. In die Primärdruckkammer 22 ist ein Druckmedium wie ein Hydrauliköl einbringbar und mit Druck beaufschlagbar, so dass bei einer Druckbeaufschlagung des Druckmediums die soeben beschriebene Druckwirkung des Primärkolbens 19 auf die Lamellenpakete 7, 9 bewirkt wird. Die Abdichtung der Primärdruckkammer 22 erfolgt über die bereits erwähnten Dichtelemente 24, die O-Ringe aus einem Elastomer sein können, auf denen die jeweils beteiligten Oberflächen entlang gleiten.
Der Sekundärkolben 20 begrenzt eine Sekundärdruckkammer 23, in der ebenfalls ein Druckmedium wie das Hydrauliköl simultan einbringbar und mit Druck beaufschlagbar ist. Eine Druckbeaufschlagung des Druckmediums in der Sekundärdruckkammer 23 bewirkt, dass der Sekundärkolben 20 entgegengesetzt zur druckbedingten Stellbewegung des Primärkolbens 19 bewegt wird. Diese Bewegung erfolgt gegen die Rückstellkraft eines Federelements 25, das an dem Rotorträger 2 und dem Halteelement 21 befestigt ist. Bezogen auf die Figur 2 bewirkt eine Druckbeaufschlagung in der Sekundärdruckkammer 23, dass sich der Sekundärkolben 20 sowie das Federelement 25 nach rechts bewegt. Das Federelement 25 ist vorliegend exemplarisch eine Tellerfeder, kann jedoch auch ein Faltenbalg sein oder mehrere entlang der Umfangsrichtung der Drehmomentverteileinrichtung 1 angeordnete Schraubenfedern umfassen.
Die Betätigungseinrichtung 18 umfasst eine an dem Halteelement 21 verschiebbar angeordnete Übertragungskomponente 26, die das Federelement 25 mit dem Primärkolben 19 sowie mit dem Sekundärkolben 20 koppelt. Die kolbenartige Übertragungskomponente 26 umfasst ein weiteres Federelement 27, über das das Federelement 25 mit dem Primärkolben 19 gekoppelt ist. Das weitere Federelement 27 ist exemplarisch ein die Primärdruckkammer 22 radial begrenzender Faltenbalg 28. Das weitere Federelement 27 und der übrige Bereich des Sekundärkolbens 20 sind einstückig ausgebildet.
Außerdem ist ein sich zwischen dem Primärkolben 19 und dem Sekundärkolben 20 erstreckender Stützflansch 29 des Halteelements 21 vorgesehen, der einerseits die Primärdruckkammer 22 und andererseits die Sekundärdruckkammer 23 begrenzt. Der Stützflansch 29 weist bezüglich der Radialrichtung einen scheibenartigen inneren Abschnitt 30 und einen axial hierzu versetzt angeordneten, ebenfalls scheibenartigen, äußeren Abschnitt 31 auf. Die Abschnitte 30, 31 sind über einen zylinderartigen, mittleren Abschnitt 32 des Stützflansches 29 verbunden. Die Primärdruckkammer wird mithin von dem Primärkolben 19, dem Faltenbalg 28, dem dem Faltenbalg 28 unmittelbar benachbarten Teil des Sekundärkolbens 20 und dem Stützflansch 29 begrenzt. Die Sekundärdruckkammer 23 wird neben dem Sekundärkolben 20 von dem inneren Abschnitt 30 und dem mittleren Abschnitt 32 des Stützflansches 29 begrenzt. Der Sekundärkolben 20 ist hierbei entlang des mittleren Abschnitts 32 axial verschiebbar, wobei die Sekundärdruckkammer 23 über ein entsprechendes Dichtelement 24 abgedichtet ist.
Die erläuterten Komponenten bilden eine mehrfach becherartig ineinander geschachtelte und mithin äußerst platzsparende Struktur aus. So wird die Sekundärdruckkammer 23 becherartig von dem inneren Abschnitt 30 und den mittleren Abschnitt 32 des Stützflansches 29 Übergriffen. Der Stützflansch 29 samt der Primärdruckkammer 22 wiederum wird von der Übertragungskomponente 26 ebenfalls becherartig Übergriffen. Die Übertragungskomponente 26 wiederum wird von einem inneren, becherartigen Abschnitt des Primärkolbens 19 Übergriffen.
Zur Verteilung des Druckmediums in die Druckkammern 22, 23 ist eine Druckmediumverteilereinheit 33 vorgesehen, die teilweise innerhalb bzw. im Bereich des Halteelements 21 angeordnet ist. Die Druckmediumverteilereinheit 33 umfasst eine Primärdruckmediumversorgungsleitung 34, mittels der die Primärdruckkammer 22 mit Druckmedium versorgbar ist. Ferner umfasst die Druckmediumverteilereinheit 33 eine Sekundärdruckmediumversorgungsleitung 35, mittels der die Sekundärdruckkammer 23 mit Druckmedium versorgbar ist. Die Druckmediumverteilereinheit 33 umfasst nicht näher dargestellte und mittels einer Steuerungseinrichtung ansteuerbare Ventile, so dass die Druckkammern 22, 23 unabhängig voneinander druckbeaufschlagbar sind.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand der in Figuren 1 und 2 dargestellten Drehmomentverteileinrichtung 1 erläutert. Das Verfahren betrifft die Überführung der Lamellenkupplung beziehungsweise Kupplungseinrichtung 5 von einer Lüftungsstellung, in der die Lamellenpakete nicht in Reibschluss stehen, in eine Sensierungsstellung, in der die Lamellenpakete in Reibschluss stehen. Die einzelnen Verfahrensschritte werden anhand der Figuren 3 bis 5, die jeweils der Figur 2 entsprechen, erläutert. In Figur 3 ist die sich in der Lüftungsstellung befindende Drehmomentverteileinrichtung 1 gezeigt. Der Primärkolben 19 drückt hierbei nicht auf die Lamellenpakete 7, 9, so dass die Lamellenkupplung respektive die Kupplungseinrichtung 18 nicht in Reibschluss steht. Hierbei ist die Primärdruckkammer 22 nicht mit Druck beaufschlagt, was durch die gepunktete Fläche angedeutet ist. Dagegen ist die Sekundärdruckkammer 23 mit Druck beaufschlagt, was durch die gestrichelte Fläche angedeutet ist, so dass der Sekundärkolben 20 in eine, bezogen auf die Figur 3, rechte Anschlagstellung gedrückt wird. Über die Übertragungskomponente 26 drückt der Sekundärkolben 20 das elastische Element 25 entgegen seiner Rückstellkraft nach rechts.
In Figur 4 ist die Drehmomentverteileinrichtung 1 dargestellt, sofern ein die Überführung der Kupplungseinrichtung 18 in die Sensierungsstellung anzeigendes Steuersignal vorliegt. Hierbei erfolgt zunächst eine Reduzierung respektive Wegnahme des Drucks in der Sekundärdruckkammer 23, was durch die gepunktete Fläche angedeutet ist. Eine Druckabnahme in der Sekundärdruckkammer 23 bewirkt, dass sich das Federelement 25 entspannt und hierbei die Übertragungskomponente 26 bis zu einer Anschlagstellung, in der die Übertragungskomponente 26 an den Stützflansch 29 anschlägt, nach links drückt, so dass das Lüftungsspiel möglichst zügig überwunden wird. Zudem wird die Primärdruckkammer 22 mit Druck beaufschlagt, bis ein gewünschter Enddruck in der Primärkammer 22 vorliegt. Die Figur 4 zeigt die Situation unmittelbar nach der Wegnahme des Drucks in der Sekundärkammer 23, wobei in der Primärkammer 22 der endgültige Druck noch nicht aufgebaut ist, was durch die ge- strichpunktete Fläche angedeutet wird.
Nachfolgend wird ein weiterer Aspekt bezüglich des Zustands unmittelbar nach der Wegnahme des Drucks in der Sekundärdruckkammer 23, der in der Figur 4 dargestellt ist, unter zusätzlicher Bezugnahme auf die Figur 2 erläutert. So umfasst die Druckmediumverteilereinheit 33 eine Ventileinrichtung 36, die bezüglich einer Durchlass- und einer Sperrstellung schaltbar ist. Bezogen auf den in der Figur 2 dargestellten Lüftungsstellung ist die Ventileinrichtung 36 in der Durchlassstellung. Sofern das ein Umschalten der Drehmomentverteileinrichtung 1 bewirkende Steuersignal vorliegt, wird die Ventileinrichtung 36 in die Durchlassstellung geschaltet, so dass die Primärdruckkammer 22 und die Sekundärdruckkammer 23 fluidisch miteinander verbunden werden. Hierdurch wird bewirkt, dass der in der Sekundärdruckkammer 23 vorliegende Druck zu einer Druckerhöhung in der Primärdruckkammer 22 führt, wodurch sich der Druckaufbau in der Primärdruckkammer 22 beschleunigen lässt.
Figur 5 zeigt die Drehmomentverteileinrichtung 1 im endgültigen Sensierungszustand, wobei in der Primärdruckkammer 22 der endgültige Druck erreicht ist. Die Andrückkraft des Primärkolbens 19 gegen die Lamellenpakete 7, 9 ergibt sich aus der mittels des Druckmediums in der Primärdruckkammer 22 erzeugten Druckkraft des Primärkolbens 19. Die Druckbeaufschlagung in der Primärdruckkammer 22 bewirkt zudem, dass das weitere elastische Element 27, das die Primärdruckkammer 22 nach außen begrenzt, entgegen einer elastischen Rückstellkraft gedehnt wird, so dass der Primärkolben 19 noch weiter nach links gedrückt wird.
Nachfolgend werden Aspekte bezüglich der Überführung der Lamellenkupplung von dem Sensierzustand in den Lüftungszustand beschrieben. Ausgehend von in der in Figur 5 dargestellten Situation bewirkt ein die entsprechende Überführung anzeigendes Steuersignal, dass die Primärdruckkammer 22 bezüglich des Drucks entlastet wird. Das unter Vorspannung stehende weitere elastische Element 27 bewirkt, dass der Primärkolben 19 unmittelbar bei dieser Druckentlastung nach rechts respektive von den Lamellenpaketen 7, 9 wegbewegt wird, so dass auch bei Vorliegen dieses Signals der Reibschluss der Lamellenkupplung quasi ohne Zeitverzögerung aufgehoben wird. Gleichzeitig erfolgt die Druckbeaufschlagung in der Sekundärdruckkammer 23, wodurch der Sekundärkolben 20 und gleichzeitig das Federelement 25 nach rechts bewegt wird. Zusammenfassend bewirkt mithin das Federelement 25 eine verzögerungsfreie Schaltung der Drehmomentverteileinrichtung 1 von der Lüftungsstellung in die Sensierungsstellung und das weitere Federelement 27 von der Sensie- rungsstellung in die Lüftungsstellung. Bezuqszeichenliste
Drehmomentverteileinrichtung
Rotorträger
Welle
Kupplungseinrichtung
Kupplungseinrichtung
Außenlamellenpaket
Außenlamellenpaket
Innenlamellenpaket
Innenlamellenpaket
Nabenflansch
Nabenflansch
Abtriebswelle
Abtriebswelle
Axialverzahnung
Axialverzahnung
Rotationsachse
Betätigungseinrichtung
Kupplungseinrichtung
Primärkolben
Sekundärkolben
Halteelement
Primärdruckkammer
Sekundärdruckkammer
Dichtelement
Federelement
Übertragungskomponente
Federelement
Faltenbalg
Stützflansch
Abschnitt
Abschnitt Abschnitt Druckmediumverteilereinheit Primärdruckmediumversorgungsleitung Sekundärdruckmediumversorgungsleitung Ventileinrichtung Innenlamellenträger Innenlamellenträger

Claims

Patentansprüche Drehmomentverteileinrichtung umfassend einen Rotorträger (2), der mit einer das Drehmoment einleitenden Welle (3) gekoppelt oder koppelbar ist, und zwei separate und jeweils als eine Lamellenkupplung ausgeführte Kupplungseinrichtungen (4, 5), die separat über jeweils eine Betätigungseinrichtung (17, 18) betätigbar sind, wobei jede der Kupplungseinrichtungen jeweils ein an dem Rotorträger (2) axial verschiebbar angeordnetes Außenlamellenpaket (6, 7) und jeweils ein an einem separaten Innenlamellenträger (37, 38) axial verschiebbar angeordnetes und in das Außenlamellenpaket (6, 7) eingreifendes Innenlamellenpaket (8, 9), das mit den Außenlamellenpaket (6, 7) ein Lamellenpaket bildet, umfasst, wobei jeder der Innenlamellenträger (37, 38) mit einer separaten Abtriebswelle (12, 13) gekoppelt oder koppelbar ist, wobei jede der Betätigungseinrichtungen (17, 18) einen Primärkolben (19), einen Sekundärkolben (20) und ein bezüglich des Rotorträgers (2) ortsfestes Halteelement (21 ) umfasst, an dem der Primärkolben (19) und der Sekundärkolben (20) jeweils axial verschiebbar angeordnet ist, wobei der Primärkolben (19) eine Primärdruckkammer (22) begrenzt und bei einer Druckbeaufschlagung eines in der Primärdruckkammer (22) angeordneten Druckmediums gegen das Außenlamellenpaket (6, 7) bewegbar ist, so dass dieses derart gegen das Innenlamellenpaket (8, 9) bewegt wird, dass ein Moment von der Welle (3) auf die Abtriebswelle (12, 13) und umgekehrt mittels einer durch die Druckkraft bewirkten Reibung zwischen dem Außenlamellenpaket (6, 7) und dem Innenlamellenpaket (8, 9) übertragbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Sekundärkolben (20) eine Sekundärdruckkammer (23) begrenzt, wobei der Sekundärkolben (20) bei einer Druckbeaufschlagung des oder eines in der Sekundärkammer (23) befindlichen Druckmediums, in eine Richtung entgegengesetzt zur druckbedingten Stellbewegung des Primärkolbens (19), gegen die Rückstellkraft eines Federelements (25) bewegbar ist, wobei das Federelement (25) derart mit dem Primärkolben (19) gekoppelt ist, dass es bei einer Reduzierung des Drucks in der Sekundärdruckkammer (23) den Primärkolben (19) gegen das Außenlamellenpaket (6, 7) bewegt.
2. Drehmomentverteileinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (20) eine Tellerfeder oder ein Faltenbalg ist oder mehrere entlang einer Umfangsrichtung der Drehmomentverteileinrichtung (1 ) angeordnete Schraubenfedern umfasst.
3. Drehmomentverteileinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine an dem Halteelement (21 ) axial verschiebbar angeordnete Übertragungskomponente (26) vorgesehen ist, die das Federelement (25) mit dem Primärkolben (19) und mit dem Sekundärkolben (20) koppelt.
4. Drehmomentverteileinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungskomponente (26) ein weiteres Federelement (27) aufweist, über das das Federelement (25) mit dem Primärkolben (19) gekoppelt ist.
5. Drehmomentverteileinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Federelement (27) ein, insbesondere die Primärdruckkammer (22) radial begrenzender, Faltenbalg (28) ist oder einen solchen umfasst.
6. Drehmomentverteileinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (21 ) einen sich zwischen dem Primärkolben (19) und dem Sekundärkolben (20) erstreckenden Stützflansch (29) aufweist, der die Primärdruckkammer (22) und/oder die Sekundärdruckkammer (23) begrenzt.
7. Drehmomentverteileinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützflansch (29) bezüglich der Radialrichtung einen, insbesondere scheibenartigen, inneren Abschnitt (30) und einen axial hierzu versetzt angeordneten, insbesondere scheibenartigen, äußeren Abschnitt (31 ) aufweist, wobei der innere Abschnitt (30) und der äußere Abschnitt (31 ) über einen, insbesondere zylinderartigen, mittleren Abschnitt (32) des Stützflansches (29) miteinander verbunden sind, wobei die Sekundärdruckkammer (23) von dem inneren Abschnitt (30) und dem mittleren Abschnitt (32) begrenzt ist. - 19 - Verfahren zum Betrieb einer Drehmomentverteileinrichtung (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellenkupplung dadurch von einer Lüftungsstellung, in der die Lamellenpakete (7, 9) nicht in Reibkontakt stehen, in eine Sensierungsstellung, in der die Lamellenpakete (7, 9) in Reibkontakt, insbesondere in Reibschluss, stehen, überführt wird, dass vor der Druckbeaufschlagung des in der Primärdruckkammer(22) angeordneten Druckmediums eine Druckentlastung des in der Sekundärdruckkammer (23) angeordneten und mit Druck beaufschlagten Druckmediums erfolgt und/oder dass die Lamellenkupplung dadurch von der Sensierungsstellung in die Lüftungsstellung überführt wird, dass eine Druckentlastung des in der Primärdruckkammer (22) angeordneten und mit Druck beaufschlagten Druckmediums und eine Druckbeaufschlagung des in der Sekundärdruckkammer (23) angeordneten Druckmediums erfolgt. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckentlastung des in der Sekundärdruckkammer (23) angeordneten und mit Druck beaufschlagten Druckmediums bei der Überführung der Lamellenkupplung von der Lüftungsstellung in die Sensierungsstellung dadurch erfolgt, dass eine Ventileinrichtung (36) derart geschaltet wird, dass die Primärdruckkammer (22) und die Sekundärdruckkammer (23) fluidisch miteinander verbunden werden.
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