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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Drehmomentübertragungseinheit mit einer Reibungskupplung und einem hydraulischen Aktuierungssystem.
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Drehmomentübertragungseinheiten finden insbesondere in der Kraftfahrzeugtechnik eine breite Anwendung. Von besonderer Bedeutung ist, dass derartige Drehmomentübertragungseinheiten das in der jeweiligen Situation angeforderte Drehmoment stets zuverlässig übertragen. Sie müssen reproduzierbare Leistungsmerkmale aufweisen, auch wenn die Komponenten der Drehmomentübertragungseinheit beispielsweise aufgrund von Verschleißerscheinungen im Laufe der Zeit Veränderungen unterworfen sind. Mit anderen Worten soll eine Aktuierung unabhängig von der Betriebshistorie der Drehmomentübertragungseinheit konstante Charakteristika aufweisen. Ein weiterer wichtiger Aspekt ist eine schnelle Reaktion der Drehmomentübertragungseinheit auf ein entsprechendes Anforderungssignal.
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Aus der
WO 2004 040 158 A2 ist ein Aktuator mit schnellöffnendem Hydraulikventil zur Steuerung einer Reibkupplung bekannt. Dazu erzeugt eine steuerbare Pumpe ein Druckmedium und stellt es über eine selbststeuernde Ventileinheit der Zylinder-Kolben-Einheit zur Verfügung. Ein Schnellablassventil besteht aus einer Büchse und einem darin federunterstützten Schieber. Die Büchse hat eine erste Öffnung, durch die Druckmedium aus der Zylinder-Kolben-Einheit abströmen kann. Der Schieber gibt in einer ersten Stellung die Öffnung frei und verdeckt die Öffnung einer zweiten Stellung. So wird die Kupplung durch Ansteuern des Elektromotors gesteuert.
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AT 008 780 U1 betrifft eine Reibungskupplung mit Aktuator, welche Reibungskupplung ein Lamellenpaket und einen einfachwirkenden hydraulischen Aktuator enthält, mit welchem das Lamellenpaket gegen die Kraft einer Feder in reibschlüssige Verbindung bringbar ist, wobei der Aktuator eine Kolben-Zylindereinheit ist, die über Ventile mit einer Druckfluidquelle steuerbar in Verbindung steht. Die Kupplung kann sowohl zum Sperren eines Differentials als auch zur Steuerung des einer Achse oder einem Rad zugewiesenen Drehmomentes handeln. Die Kupplung kann aber auch Teil eines Schaltgetriebes, insbesondere eines Doppelkupplungsgetriebes, sein. Der Aktuator wirkt in Schließrichtung der Kupplung, in Öffnungsrichtung wirkt die Feder.
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DE 44 44 381 A1 zeigt eine Betätigungseinrichtung für ein Stellglied mit einer Leitung, die zu einem Gehäuse und einer Leitung, die zu einem Arbeitszylinder des Stellgliedes führt, wobei das Gehäuse durch einen Stufenkolben und einen Schleppkolben in einen Zylinderraum, einen Ringraum und einen Hochdruckraum unterteilt ist und dass die Leitung an den Zylinderraum und die zum Arbeitszylinder führende Leitung an den Hochdruckraum und weitere an den Ringraum angeschlossen sind.
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Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung eine zuverlässige Drehmomentübertragungseinheit zu schaffen, die kurze Ansprechzeiten und über ihren Lebenszyklus im Wesentlichen konstante Aktuierungscharakteristika aufweist.
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Diese Aufgabe wird durch eine Drehmomentübertragungseinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Das hydraulische Aktuierungssystem der erfindungsgemäßen Drehmomentübertragungseinheit umfasst eine Stufenkolbeneinheit mit einem Stufenkolben, der einen in einem ersten Druckraum bewegbaren ersten Kolbenabschnitt mit einer ersten hydraulisch wirksamen Wirkfläche und einen in einem zweiten Druckraum bewegbaren zweiten Kolbenabschnitt mit einer zweiten und einer dritten hydraulisch wirksamen Wirkfläche aufweist. Die erste Wirkfläche ist kleiner als die zweite Wirkfläche. Ferner sind der erste Druckraum und ein der zweiten Wirkfläche zugeordneter Teil des zweiten Druckraums mittels einer Überströmleitung in Abhängigkeit von einer Position des ersten Kolbenabschnitts in Fluidverbindung bringbar.
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Neben der Stufenkolbeneinheit umfasst das hydraulische Aktuierungssystem ferner eine Aktuierungskolbeneinheit mit einem Aktuierungskolben, der mit der Reibungskupplung zusammenwirkt, um selektiv eine Aktuierung der Drehmomentübertragungseinheit zu bewirken. Dem Aktuierungskolben ist ein dritter Druckraum zugeordnet, der - insbesondere permanent - mit dem zweiten Druckraum über eine Druckleitung in Fluidverbindung steht. Der dritte Druckraum ist in Abhängigkeit von einer Position des zweiten Kolbenabschnitts über eine Umgehungsleitung in Fluidverbindung mit dem der zweiten Wirkfläche zugeordneten Teil des zweiten Druckraums bringbar.
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Die Stufenkolbeneinheit stellt sicher, dass die Ansprechzeit der Drehmomentübertragungseinheit kurz ist. Führt man dem ersten Druckraum Hydraulikfluid zu, setzt eine Bewegung des Stufenkolbens ein, die letztlich zu einer Bewegung des Aktuierungskolbens führt. In der Regel befindet sich dieser zu Beginn des Aktuierungsprozesses jedoch nicht in einer Position, die sofort zu einer Betätigung der Reibungskupplung führt. Vielmehr muss oftmals zunächst eine gewisse Wegstrecke - beispielsweise ein Lüftweg - durchfahren werden, bevor der Aktuierungskolben tatsächlich eine Betätigung der Reibungskupplung bewirkt, sodass eine signifikante Drehmomentübertragung ermöglicht wird. Dieser Weg soll möglichst schnell durchfahren werden, wobei allerdings nur eine geringe Kraft aufgebracht werden muss. Zu diesem Zweck weist der erste Kolbenabschnitt eine vergleichsweise kleine erste Wirkfläche auf. Eine Zufuhr von Hydraulikfluid in den ersten Druckraum erzeugt daher eine schnelle - aber nicht besonders kraftvolle - Bewegung des Stufenkolbens und damit des Aktuierungskolbens.
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Wenn der Aktuierungskolben beginnt, einen Eingriff der Reibungskupplung zu bewirken, ändern sich die Prioritäten und anstelle einer schnellen Bewegung muss nun durch den Aktuierungskolben eine größere Kraft bereitgestellt werden. Daher ist die Überströmleitung vorgesehen, die den ersten und den zweiten Druckraum verbindet. In Abhängigkeit von der Position des ersten Kolbenabschnitts wird eine Fluidverbindung zwischen den beiden genannten Druckräumen hergestellt, sodass der in dem ersten Druckraum herrschende Hydraulikdruck nun auf die zweite Wirkfläche des zweiten Kolbenabschnitts wirkt. Da die zweite Wirkfläche größer ist als die erste Wirkfläche, wird durch das Hydraulikfluid auf den Stufenkolben eine größere Kraft ausgeübt, was wiederum zu einer stärkeren Kraftbeaufschlagung des Aktuierungskolbens führt.
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Mit anderen Worten wird durch die Stufenkolbeneinheit eine zweistufige Kraft-Weg-Charakteristik der Aktuierungsbewegung des Aktuierungskolbens erzeugt, die anfänglich ein schnelles Durchfahren eines „Totraums“ ermöglicht und die anschließend in eine kraftvollere Betätigungsbewegung übergeht, die eine Aktuierung der Reibungskupplung bewirkt.
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Eine Verschleißkompensation der Drehmomentübertragungseinheit wird dadurch erreicht, dass der Aktuierungskolben in Bezug auf die zu aktuierenden Komponenten der Reibungskupplung in seiner Nullpunktlage konstant gehalten wird. D. h. der anfänglich zu durchfahrende „Totraum“ wird gleich groß gehalten. Die Nachregelung der Nullpunktlage des Aktuierungskolbens wird dadurch ermöglicht, dass der dem Aktuierungskolben zugeordnete dritte Druckraum über die Umgehungsleitung selektiv in eine Fluidverbindung mit dem der zweiten Wirkfläche zugeordneten Teil des zweiten Druckraums bringbar ist. Dies ermöglicht es, die Menge von Hydraulikfluid in dem der dritten Wirkfläche zugeordneten Teil des zweiten Druckraums, der Druckleitung und dem dritten Druckraum nachzuregeln, was bei geeigneter Ausgestaltung der beteiligten Komponenten automatisch bedarfsgerecht erfolgt.
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Diese Art der Verschleißkompensation in Kombination mit einer Stufenkolbeneinheit lässt sich auf einfache Weise realisieren und liefert zuverlässig die gewünschten Ergebnisse.
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Gemäß der Erfindung ist die zweite Wirkfläche kleiner als die dritte Wirkfläche, um eine geeignete „Übersetzung“ des dem Aktuierungssystem zur Verfügung gestellten Hydraulikfluiddrucks in eine Bewegung des Aktuierungskolbens zu erzeugen.
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Ferner kann die dritte Wirkfläche kleiner sein als eine vierte hydraulisch wirksame Wirkfläche, die an dem Aktuierungskolben ausgebildet ist. Eine Abstimmung der Größen der hydraulisch wirksamen Flächen der verschiedenen Wirkflächen ermöglicht eine Anpassung der Kraft-Weg-Charakteristik des Aktuierungskolbens an die jeweils vorliegenden Anforderungen.
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Es ist vorgesehen, dass eine den ersten Druckraum und den der zweiten Wirkfläche zugeordneten Teil des zweiten Druckraums verbindende Rückführleitung vorgesehen istZusätzlich ist eine ein Hydraulikfluidreservoir und den der zweiten Wirkfläche zugeordneten Teil des zweiten Druckraums verbindende Nachsaugleitung vorgesehen . Insbesondere ist in der Umgehungsleitung, der Rückführleitung und/oder der Nachsaugleitung zumindest ein Rückschlagventil angeordnet.
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Eine einfache Steuerung der Drehmomentübertragungseinheit lässt sich erreichen, wenn der erste Druckraum mit einer umsteuerbaren Pumpe in Fluidverbindung steht, mittels derer dem Druckraum Hydraulikfluid zuführbar ist und mittels derer aus dem ersten Druckraum Hydraulikfluid entnehmbar ist.
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Durch das Vorsehen eines Drucksensors zur Erfassung des in dem Druckraum herrschenden Hydraulikfluiddrucks kann auf einfache Weise auf den Zustand der Aktuierungskolbeneinheit geschlossen werden, insbesondere kann ermittelt werden, mit welcher Kraft der Aktuierungskolben beaufschlagt wird. Dem dritten Druckraum kann ein Druckbegrenzungsventil zugeordnet sein, durch das Hydraulikfluid aus dem dritten Druckraum entweichen kann, wenn ein vorbestimmtes Druckniveau in dessen Inneren überschritten wird. Durch die Druckbegrenzung wird auch die von dem Aktuierungskolben bereitgestellte Maximalkraft zur Aktuierung der Reibungskupplung begrenzt. Das Druckbegrenzungsventil kann - je nach Art der an die Drehmomentübertragungseinheit gestellten Anforderungen - auch variabel einstellbar sein.
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Bevorzugt ist eine Steuereinrichtung vorgesehen, die derart ausgestaltet ist, dass die Pumpe und/oder das Druckbegrenzungsventil in Abhängigkeit von Signalen des Drucksensors steuerbar sind.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Druckbegrenzungsventil an einem - in Einbaulage der Drehmomentübertragungseinheit - oberen Ende des Druckraums angeordnet, um ein möglichst vollständiges Entlüften des dritten Druckraums zu ermöglichen.
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Die Reibungskupplung kann eine Lamellenkupplung mit einem durch eine Mehrzahl von Lamellen gebildeten Lamellenpaket sein, wobei die Lamellen durch ein Verfahren des Aktuierungskolbens in Reibschluss bringbar sind. Der Aktuierungskolben wirkt bei einem Aktuierungsvorgang insbesondere direkt auf das Lamellenpaket.
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Weitere Ausführungsformen der Erfindung sind in der Beschreibung, den Figuren und den Unteransprüchen angegeben.
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Nachfolgend wird eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung rein beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
- 1-6 schematische Darstellungen verschiedener Betriebszustände einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Drehmomentübertragungseinheit.
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1 zeigt eine erfindungsgemäße Drehmomentübertragungseinheit 10, die eine Lamellenkupplung 12 von an sich bekannter Ausgestaltung mit einer Mehrzahl von Lamellen 13 umfasst. Die Lamellenkupplung 12 ist mit Hilfe eines hydraulischen Aktuierungssystems 14 betätigbar.
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Das Aktuierungssystem 14 umfasst einen Motor M, der eine umsteuerbare Pumpe 16 antreibt, um aus einem Sumpf 18 Hydraulikfluid zur Betätigung der Lamellenkupplung 12 an das Aktuierungssystem 14 zu liefern. Wenn die Lamellenkupplung 12 gelöst werden soll, wird die Pumpe 16 in der entgegengesetzten Richtung betrieben, sodass das Hydraulikfluid aus dem Aktuierungssystem 14 in den Sumpf 18 gefördert wird.
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Das Aktuierungssystem 14 umfasst einen Stufenkolben 20, der zwei Kolbenabschnitte 20a, 20b aufweist. Der Kolbenabschnitt 20a ist in einem ersten Druckraum V1 angeordnet, während der Kolbenabschnitt 20b in einem zweiten Druckraum V2 angeordnet ist. Der Druckraum V1 steht in direkter hydraulischer Verbindung mit der Pumpe 16. Der Druckraum V2 dahingegen steht über eine Druckleitung 22 mit einem dritten Druckraum V3 in Verbindung. In dem Druckraum V3 ist ein Aktuierungskolben 24 angeordnet. Bei einem Druckanstieg in dem Druckraum V3 wird der Aktuierungskolben 24 gegen die Wirkung einer Lüftfeder 26 der Lamellenkupplung 12 nach rechts bewegt. Anfänglich muss dabei lediglich die durch die Lüftfeder 26 aufgebrachte Kraft überwunden werden. Erst wenn dieser als „Lüftweg“ bezeichnete Bereich durchfahren ist, beginnt sich ein Reibschluss zwischen den Lamellen 13 der Lamellenkupplung 12 auszubilden. Nun muss im Vergleich zum Durchfahren des Lüftwegs mehr Kraft aufgebracht werden, um die Lamellen 13 gegeneinander zu pressen und damit eine effektive Drehmomentübertragung zu ermöglichen.
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Der in dem Druckraum V3 herrschende Druck wird durch einen Drucksensor 28 gemessen. Entsprechende Daten können an eine nicht gezeigte Steuereinheit weitergegeben werden, die den Motor M in Abhängigkeit von diesen Signalen und einer Drehmomentanforderung steuert.
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Dem Druckraum V3 ist ferner ein Druckentlastungsventil 30 zugeordnet, das bei einem vorbestimmten Druck öffnet, um zu verhindern, dass der Hydraulikdruck in dem Druckraum V3 zu hoch wird. Das Druckentlastungsventil 30 kann auch ein variabel einstellbares Ventil sein, dessen Öffnungsdruck wählbar ist und der insbesondere von der Steuereinheit vorgegeben werden kann.
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Neben den vorstehend beschriebenen Komponenten der Drehmomentübertragungseinheit 10 sind eine Überströmleitung 32, eine Rückführleitung 34, eine Nachsaugleitung 36 und eine Umgehungsleitung 38 vorgesehen, deren Bedeutung nachfolgend anhand einer Beschreibung der Funktionsweise der Drehmomentübertragungseinheit 10 erläutert wird.
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In 1 ist ein Grundzustand der Drehmomentübertragungseinheit 10 gezeigt: der Aktuierungskolben 24 befindet sich in einer Nullpunktlage und die Lamellenkupplung 12 überträgt kein Drehmoment, da ihre Lamellen 13 voneinander gelöst („gelüftet“) sind. Um die Lamellenkupplung 12 zu aktuieren, wird der Motor M in Betrieb genommen (2), um Hydraulikfluid aus dem Sumpf 18 in den Druckraum V3 zu fördern und damit den Aktuierungskolben 14 gegen die Lamellen 13 der Kupplung 12 zu drücken. Die Förderrichtung der Pumpe 16 wird durch den Pfeil F gekennzeichnet.
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Das von der Pumpe 16 geförderte Hydraulikfluid strömt in den Druckraum V1 und wirkt auf eine Wirkfläche W1 des Kolbenabschnitts 20a, wodurch auch der Kolbenabschnitt 20b mit einer Wirkfläche W3 in dem Druckraum V2 bewegt wird. Durch die Bewegung der Wirkfläche W3 wird Hydraulikfluid aus einem Teilvolumen V2a des Druckraums V2 über die Druckleitung 22 an den Druckraum V3 gefördert. Dort steigt der Hydraulikdruck und der Aktuierungskolben 24 wird gegen die Lamellen 13 gepresst.
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Durch die Bewegung des Kolbenabschnitts 20b in dem Druckraum V2 entsteht ein Teilvolumen V2b, das über die Nachsaugleitung 36, die mit einem Rückschlagventil 40a versehen ist, mit Hydraulikfluid aus einem Sumpf 18' gefüllt wird.
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In der in 2 gezeigten Situation hat der Aktuierungskolben 14 bereits den Lüftweg der Lamellenkupplung 12 durchfahren und liegt an dem Lamellenpaket an. Da während des Durchfahrens des Lüftwegs im Wesentlichen nur die von der Lüftfeder 26 aufgebrachte Kraft überwunden werden musste, ist es ausreichend, wenn die Wirkfläche W1 relativ klein ausgebildet ist. Das Volumen des Druckraums V1 kann daher ebenfalls relativ klein ausgebildet sein, sodass bei einer gegebenen Pumpleistung der Pumpe 16 eine relativ schnelle Bewegung des Stufenkolbens 20 und damit das Aktuierungskolbens 24 bewirkt wird. Um einen zuverlässigen Reibschluss der Lamellen 13 zu erzeugen, muss nach dem Durchfahren des Lüftwegs eine größere Kraft aufgebracht werden. Zu diesem Zweck wird die Überströmleitung 32 von dem Kolbenabschnitt 20a freigegeben, wodurch eine Fluidverbindung zwischen dem Druckraum V1 und dem Teilvolumen V2b des Druckraums V2 hergestellt wird. Aufgrund des in dem Teilvolumen V2b herrschenden Drucks schließt das Rückschlagventil 40a . Das von der Pumpe 16 geförderte Hydraulikfluid wirkt nun auf eine Wirkfläche W2 des Kolbenabschnitts 20b. Da die Wirkfläche W2 größer ist als die Wirkfläche W1 wird der Stufenkolben 20 jetzt stärker nach oben gedrückt, was zur Folge hat, dass auch der Aktuierungskolben 24 stärker gegen die Lamellen 13 gepresst wird als vorher. Durch eine Anpassung der Pumpleistung der Pumpe 16 in Abhängigkeit von der Drehmomentanforderung und der durch den Drucksensor 28 gemessenen Hydraulikdruckwerte im Inneren des Druckraums V3 kann die auf die Lamellen 13 wirkende Kraft gesteuert werden.
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Es versteht sich, dass das Verhältnis der Wirkflächen W1, W2 ausschlaggebend dafür ist, wie schnell sich der Stufenkolben 20 bei einer gegebenen Pumpleistung der Pumpe 16 bewegt und damit auch der Aktuierungskolben 24 verfahren wird. Es versteht sich ebenfalls, dass das Verhältnis der Flächen W1, W2 auch das Verhältnis der während der einzelnen Phasen der Aktuierung aufgebrachte Aktuierungskraft bestimmt. Dabei sind nicht die konkreten Größen der Wirkflächen W1, W2 von entscheidender Bedeutung, sondern lediglich deren Verhältnis. Der Stufenkolben 20 kann daher im Durchmesser fast beliebig klein ausgeführt sein. Zwar werden bei kleineren Kolbendurchmessern die zu durchfahrenden Wege länger, allerdings hat dann die Genauigkeit der Positionierung der Ankopplung der Überströmleitung 32 an den Druckraum V1 - die Position der Ankopplung definiert letztlich den Lüftweg - weniger Einfluss auf die Genauigkeit des Gesamtsystems.
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Von Einfluss für die auf die Lamellen 13 ausgeübte Kraft ist ferner die Dimensionierung der Wirkfläche W3 sowie einer dem Kolben 24 zugeordneten Wirkfläche W4. Eine Abstimmung der Wirkflächen W1, W2, W3, W4 ermöglicht auf einfache Weise die Erzeugung des gewünschten Aktuierungsprofils.
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Wenn - wie in 3 gezeigt - der Hydraulikdruck weiter erhöht wird (siehe Sensor 28), verfährt der Stufenkolben 20 bis der Kolbenabschnitt 20b an einem oberen Ende des Druckraums V2 anschlägt. In dieser Situation wird die Umgehungsleitung 38 freigegeben und das Hydraulikfluid kann von der Pumpe 16 über den Druckraum V1, die Überströmleitung 32, das Teilvolumen V2b, die Umgehungsleitung 38 mit einem Rückschlagventil 40b und die Druckleitung 22 direkt dem Druckraum V3 zugeführt werden. Wenn ein vorbestimmter Maximaldruck erreicht ist, öffnet das Druckbegrenzungsventil 30 und das Hydraulikfluid kann in einen weiteren, nicht dargestellten Sumpf entweichen. Auf die beschriebene Weise kann eine Erstbefüllung des hydraulischen Aktuierungssystems 14 vorgenommen werden und/oder das System 14 entlüftet werden. Da das Druckentlastungsventil 30 in Einbaulage der Drehmomentübertragungseinheit 10 am obersten Punkt angeordnet ist, kann eine gegebenenfalls in dem System 14 vorhandene Luft effektiv entfernt werden.
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4 zeigt die Situation, die sich einstellt, wenn die Lamellenkupplung 12 wieder gelöst werden soll. Zu diesem Zweck wird die Förderrichtung F umgedreht und die Pumpe 16 saugt Hydraulikfluid aus dem Druckraum V1. Dadurch bewegt sich der Stufenkolben 20 nach unten. Die Bewegung des Stufenkolbens 20 führt dazu, dass die Umgehungsleitung 38 geschlossen wird, sofern diese überhaupt vorher geöffnet war, was in der Regel nur bei einer Befüllung, einer Entlüftung und/oder einer Verschleißkompensation geschieht. Es kann kein Hydrauliköl mehr aus dem hydraulischen System zwischen dem Druckraum V3 und dem Teilvolumen V2a entweichen. Eine Vergrößerung des Teilvolumens V2a „zieht“ folglich den Kolben 24 nach links und die Kupplung 12 wird gelöst.
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Solange die Überströmleitung 32 durch den Kolbenabschnitt 20a noch nicht verschlossen ist, wird das Teilvolumen V2b über die Leitung 32 entleert. Ist die Leitung 32 jedoch wieder durch den Kolbenabschnitt 20a blockiert, strömt das Hydraulikfluid aus dem Teilvolumen V2b über die Rückführleitung 34, die mit einem Rückschlagventil 40c versehen ist, in den Druckraum V1 (siehe 5).
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Wenn der Stufenkolben 20 - wie in 6 gezeigt - seinen unteren Anschlag erreicht hat, bewegt sich auch der Aktuierungskolben 24 nicht mehr. Der Aktuierungskolben 24 benötigt somit keinen mechanisch definierten Endanschlag. Die Nullpunktlage des Aktuierungskolbens 24 wird vielmehr durch die Menge von Hydraulikfluid in dem vorstehend genannten Teilbereich des Aktuierungssystems 14 definiert. Falls beispielsweise die Lamellen 13 der Kupplung 12 durch Abrieb dünner werden, müsste bei einer Drehmomentübertragungseinheit ohne Verschleißkompensation - etwa mit einem festen Endanschlag des Aktuierungskolbens 24 - ein zunehmend längerer Lüftweg durchfahren werden, bevor ein Reibschluss zwischen den Lamellen 13 auftritt, was sich nachteilig auf die Aktuierungsdynamik auswirkt. Die Drehmomentübertragungseinheit 10 weist dahingegen einen „hydraulischen Anschlag“ auf, der durch die Menge des in dem Druckraum V3 und dem Teilvolumen V2a vorhandenen Hydraulikfluids gebildet wird. Durch eine Anpassung dieser Hydraulikfluidmenge können die Auswirkungen von Verschleißerscheinungen der Kupplung 12 kompensiert werden. Dazu ist es lediglich notwendig, die Kupplung 12 maximal zu belasten, sodass die Umgehungsleitung 38 geöffnet wird. Über die Leitung 38 kann nun die Menge des Hydraulikfluids in dem genannten Teil des Aktuierungssystems 14 erhöht werden. Beim Öffnen der Kupplung 12 wird der Aktuierungskolben 24 lediglich so weit zurückgezogen, wie es durch die Ausgestaltung des Stufenkolbens 20 und die ihm zugeordneten Druckräume V1, V2 definiert ist. Da diese Komponenten keinem relevanten Verschleiß unterliegen, wird der Aktuierungskolben 24 stets um den gleichen Betrag nach links verfahren, was exakt dem vordefinierten Lüftweg entspricht. Durch die vorstehend beschriebene Vorgehensweise wird somit bei jedem Entlüftungsvorgang automatisch eine zuverlässige Verschleißnachstellung durchgeführt.
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Der untere Anschlag des Stufenkolbens 20 wird beispielsweise durch die Wirkfläche W1 oder W2 definiert. Der Anschlag kann gleichzeitig als Dichtsitz ausgestaltet sein. In den 1 bis 6 ist ein Teil des unteren Endes des Kolbenabschnitts 20a als Kreissegment ausgebildet, das diesen Dichtsitz symbolisiert. Durch diesen Dichtsitz und die Dichtsitze der Rückschlagventile 40a, 40b, 40c wird sichergestellt, dass das Hydraulikfluidvolumen und der Hydraulikfluiddruck, der den Aktuierungskolben 24 an der gewünschten Position hält, auch über längere Zeiträume nicht verloren geht.
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Zusammenfassend ist festzustellen, dass das Aktuierungssystem 14 ausgehend von einem gelüfteten Zustand der Kupplung 12 ein schnelles Ansprechen der Drehmomentübertragungseinheit 10 ermöglicht. Da der Lüftweg schnell durchfahren werden kann, kann dieser recht lang sein, was ein besseres Lüften der Kupplung 12 ermöglicht. Kupplungen mit vergleichsweise langem Lüftweg übertragen in der Regel ein geringeres Grundmoment (eine zumeist unerwünschte Drehmomentübertragung in geöffnetem Zustand der Kupplung) als vergleichbare Kupplungen mit kürzerem Lüftweg. Sie sind daher für einen Einsatz in Torque-Vectoring-Systemen oder in Disconnect-Systemen besonders geeignet.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Drehmomentübertragungseinheit
- 12
- Lamellenkupplung
- 13
- Lamelle
- 14
- Aktuierungssystem
- 16
- Pumpe
- 18, 18'
- Sumpf
- 20
- Stufenkolben
- 20a, 20b
- Kolbenabschnitt
- V1, V2, V3
- Druckraum
- V2a, V2b
- Teilvolumen
- 22
- Druckleitung
- 24
- Aktuierungskolben
- 26
- Lüftfeder
- 28
- Druckmesser
- 30
- Druckentlastungsventil
- 32
- Überstromleitung
- 34
- Rückführleitung
- 36
- Nachsaugleitung
- 38
- Umgehungsleitung
- 40a, 40b, 40c
- Rückschlagventil W
- 1, W2, W3, W4
- Wirkfläche
- M
- Motor
- F
- Förderrichtung