DE102012222206A1

DE102012222206A1 - Kupplungsanordnung

Info

Publication number: DE102012222206A1
Application number: DE102012222206.5A
Authority: DE
Inventors: Bernard Hunold; Eckhardt Luebke
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2012-12-04
Filing date: 2012-12-04
Publication date: 2014-06-05

Abstract

Offenbart wird eine Kupplungsanordnung (10), insbesondere eine Doppelkupplung 12 für ein Kraftfahrzeug, zur Übertragung eines Drehmoments von einer Antriebseinheit, insbesondere einem Verbrennungsmotor, auf eine Abtriebseinheit, insbesondere ein Getriebe, mit mindestens einer ersten Kupplungsvorrichtung (12; 14), die mittels eines ersten Kolbens (40; 44) betätigbar ist, wobei dem ersten Kolben (40; 44) ein erster Arbeitsraum (46; 48) zugeordnet ist, der mit Druckfluid beaufschlagbar ist, das über mindestens einen ersten in einem Druckfluidzuführelement (50) vorgesehenen Druckfluidkanal (56, 58) bereitgestellt ist, wobei zwischen dem ersten Arbeitsraum (46; 48) und dem Druckfluidzuführelement (50) eine Ventileinheit (60; 62) angeordnet ist, das dazu ausgelegt ist, im geschlossenen Zustand einen Arbeitsdruck des Druckfluids im Arbeitsraum (46; 48) aufrecht zu erhalten, sowie ein Verfahren zum Betätigen einer solchen Kupplungsanordnung (10).

Description

Vorliegende Erfindung betrifft eine Kupplungsanordnung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug mit mindestens einer ersten Kupplungsvorrichtung, die mittels eines ersten Kolbens betätigbar ist, wobei dem ersten Kolben ein erster Arbeitsraum zugeordnet ist, der mit Druckfluid beaufschlagbar ist, das über mindestens einen ersten in einem Druckfluidzuführelement vorgesehenen Druckfluidkanal bereitgestellt ist.
Aus dem Stand der Technik sind Kupplungsanordnungen bekannt, die über direkt mit Druckfluid beaufschlagte Kolben betätigbar sind. Insbesondere die nasslaufend ausgebildeten Lamellenkupplungen werden die Kolben direkt mit Druck beaufschlagt. Es sind jedoch auch trockenlaufende direkt betätigte Kupplungen bekannt, wie beispielsweise aus der DE 1902426 . Gemeinsam ist diesen Kupplungssystemen, dass die Betätigungskolben gemeinsam mit der Kupplung rotieren.
Um die Arbeitsräume der Kolben mit Druck zu beaufschlagen, wird Druckfluid über ein Druckfluidzuführelement, insbesondere eine Drehdurchführung, in den Arbeitsräumen der Kolben bereitgestellt.
Nachteilig an diesen bekannten Betätigungssystemen ist jedoch, dass die Drehdurchführung immer mit Druckfluid beaufschlagt werden muss, um die Kupplung im eingerückten Zustand zu halten, also den Arbeitsraum mit Druck zu beaufschlagen. Dadurch werden die Drehdurchführung und insbesondere die Dichtungen an der Drehdurchführung übermäßig belastet, so dass die Lebensdauer verkürzt ist.
Des Weiteren entsteht Leckage, wodurch die Kupplung ein vergrößertes Schleppmoment aufweist. Soll zudem Druckluft als Druckfluid verwendet werden, kann die Drehdurchführung nicht ausreichend gekühlt werden.
Aufgabe vorliegender Erfindung ist deshalb, eine Kupplungsanordnung bereitzustellen, die sowohl mit Druckluft als auch Drucköl betätigbar ist, und die die bekannten Nachteile ausgleicht.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Kupplungsanordnung gemäß Patentanspruch 1 sowie ein Verfahren zum Ansteuern einer Kupplungsanordnung gemäß Patentanspruch 20.
Die erfindungsgemäße Kupplungsanordnung zum Übertragen eines Drehmoments von einer Antriebseinheit auf eine Abtriebseinheit umfasst mindestens eine erste Kupplungsvorrichtung, die mittels eines ersten Kolbens betätigbar ist, wobei dem ersten Kolben ein erster Arbeitsraum zugeordnet ist, der mit Druckfluid beaufschlagbar ist, wobei das Druckfluid über mindestens einen ersten in einem Druckfluidzuführelement vorgesehenen Druckfluidkanal bereitgestellt ist. Dabei basiert die Erfindung auf der Idee, zwischen dem ersten Arbeitsraum des Kolbens und dem Druckfluidzuführelement eine Ventileinheit anzuordnen, die dazu ausgelegt ist, im geschlossenen Zustand einen Arbeitsdruck des Druckfluids im Arbeitsraum aufrechtzuerhalten. Dadurch kann ermöglicht werden, dass das Druckfluidzuführelement nicht mehr mit Druckfluid beaufschlagt wird, so dass das Druckfluidzuführelement mehr oder weniger Druckfluidlos ist. Die Ventileinheit hält dann den Druck im Arbeitsraum konstant, so dass die Kupplung ein Drehmoment übertragen kann. Die Leckage- und Reibungsverluste am Druckfluidzuführelement durch die konstante Beaufschlagung mit Druckfluid sind jedoch reduziert.
Gemäß einem ersten vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist die Ventileinheit vom Normal-Geschlossen-Typ und weist vorzugsweise ein Vorspannelement auf, das die Ventileinheit in Richtung geschlossen vorspannt. Eine derartige Ausgestaltung hat den Vorteil, dass die Ventileinheit Abgesehen von der Kraft des Vorspannelements ohne weiteren Kraftaufwand im geschlossenen Zustand haltbar ist.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel führt das Druckfluidzuführelement bei geschlossener Ventileinheit kein mit Druck beaufschlagtes Druckfluid. Dadurch kann das Druckfluidzuführelement ohne Reibung an den Dichtungen und damit sehr verschleißfrei arbeiten und Verluste aufgrund von Leckage und Reibung an dem Druckfluidzuführelement sind verringert.
Zum Öffnen der Ventileinheit kann vorzugsweise in dem Druckfluidkanal ein mit Druck beaufschlagtes Druckfluid bereitgestellt werden, wobei der Druck des Druckfluids im Druckfluidkanal im Wesentlichen gleich dem oder größer als der Druck des Druckfluids im Arbeitsraum des Kolbens ist. Dadurch kann eine Ventileinheit bereitgestellt werden, die zum Öffnen der Ventileinheit nicht gegen den im Arbeitsraum des Kolbens herrschenden Druck arbeiten muss, um das Ventil zu öffnen. Dadurch können optional aber vorteilhaft vorhandene Steuerelemente zum Öffnen des Ventils kleiner ausgeführt werden.
Ist, wie ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel zeigt, die Ventileinheit als Flip-Flop-Ventil ausgebildet, kann als Steuerelement ein Umschaltelement des Flip-Flop-Ventils dienen, das das Ventil im geöffneten oder geschlossenen Zustand hält und eine Zustandsänderung herbeiführen kann.
Gemäß einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Ventileinheit als Sitzventil, insbesondere als Kugelsitzventil ausgebildet. Sitzventile weisen einen Ventilsitz auf, der mit einem Ventilschließelement, das mit dem Ventilsitz zusammenwirkt, fluiddicht verschlossen werden können. Bei einem Kugelsitzventil wird ein Durchgang durch das Ventil über eine mit einem Ventilsitz dichtend abschließende Kugel verschlossen.
Weiterhin kann die Ventileinheit und insbesondere das Kugelsitzventil eine Feder aufweisen, die dazu ausgelegt ist, das Ventilschließelement, also insbesondere die Kugel mit einer Kraft in Richtung Ventilsitz zu beaufschlagen. Dadurch ist eine kostengünstiges und energetisch unaufwendiges Vorspannelement bereitgestellt, das dem vom Druck des Druckfluids im Arbeitsraum auf die Kugel wirkenden Druck, der das Ventil im geschlossenen Zustand hält, diesen geschlossenen Zustand unterstützt.
Des Weiteren kann die Ventileinheit ein als Steuerelement ausgebildeten Steuerkolben aufweisen, der zum Öffnen des Ventilschließelements, insbesondere die Kugel, dient. Dabei ist besonders bevorzugt, wenn das Ventilschließelement, insbesondere die Kugel, beim Öffnen sowohl mit einem Druck eines Druckfluids im Arbeitsraum als auch mit einem Druck eines Druckfluids im Druckfluidkanal beaufschlagt wird, so dass im Wesentlichen nur die Kraft des Vorspannelement auf das Ventilschließelement wirkt. Dann kann der Steuerkolben das Ventilschließelement, insbesondere die Kugel, leicht aus ihrem Ventilsitz schieben.
Der Steuerkolben weist vorzugsweise einen Steuerkolbenarbeitsraum auf, der wiederum mit Druckfluid, das in einer Steuerleitung bereitgestellt wird, mit Druckfluid versorgt wird. Die Steuerleitung kann ebenfalls, wie der mindestens eine Druckfluidkanal in dem Druckfluidzuführelement angeordnet sein.
Dabei kann, wie ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel zeigt, der Druck des Druckfluids in dem mindestens einen Druckfluidkanal derart eingestellt sein, dass er niedriger ist als ein Druck des Druckfluids in der Steuerleitung. Die Regelung des Drucks des Druckfluids in dem mindestens einen Druckfluidkanal bzw. der Steuerleitung kann vorzugsweise über ein außerhalb der Kupplungsanordnung bereitgestelltes Druckfluidventil geregelt werden, dass eine Menge des Druckfluids und den Kanal oder die Leitung, die mit Druckfluid beaufschlagt werden soll, festlegt.
Gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel kann die Ventileinheit ein Rückstellelement, vorzugsweise eine Rückstellfeder, aufweist, das dazu ausgelegt ist, das Ventilschließelement, insbesondere die Kugel, in Richtung Steuerkolben zu drücken und damit in ihrer Lage am Ventilsitz zu halten. Das Rückstellelement, insbesondere die Rückstellfeder, kann somit eine Rückkehr des Ventilschließelements, insbesondere der Kugel, auf den Ventilsitz bewirken, auch wenn der Druckfluidkanal noch mit Druckfluid beaufschlagt ist. Dazu wird lediglich der Druck aus der Steuerleitung und damit aus dem Arbeitsraum des Steuerkolbens entfernt, so dass der Steuerkolben in seine Ruheposition zurückkehrt und das Ventilschließelement, insbesondere die Kugel, aufgrund der Federkraft des Rückstellelements auf den Ventilsitz zurückkehrt und diesen abschließt. Ist zu diesem Zeitpunkt der Druck im Arbeitsraum des Kolbens der Kupplungsvorrichtung noch nicht gleich dem Druck in der Druckfluidkanal, so wird das Ventilschließelement, insbesondere die Kugel, entgegen dem Vorspannelement noch solange im geöffneten Zustand gehalten bis ein Druckausgleich zwischen Arbeitsraum und Druckfluidkanal hergestellt ist.
Gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist die Druckzuführeinheit als Drehübertragungseinheit ausgebildet, die einen drehfesten Abschnitt und einen rotierenden Abschnitt aufweist, wobei der rotierende Abschnitt drehfest mit der mindestens einen Ventileinheit verbunden ist und der drehfeste Abschnitt den mindestens einen Druckfluidkanal und optional die Steuerleitung umfasst. Dabei ist vorteilhafterweise zwischen dem drehfesten Abschnitt und dem rotierenden Abschnitt der Drehübertragungseinheit mindestens eine Dichtung vorgesehen, die druckrichtungsabhängig dichtend ausgebildet ist. Diese druckrichtungsabhängig ausgebildete Dichtung ermöglicht, dass die Dichtung, wenn die Druckfluidzuführeinheit nicht mit Druckfluid beaufschlagt ist, nicht dichtend abschließt und damit im Wesentlichen keine Reibung erzeugt. Dadurch können zum einen nur geringe Verluste aufgrund von Verschleiß entstehen, und zum anderen kann die Wärmeentwicklung an der Drehdurchführung minimiert werden.
Das bedeutet mit anderen Worten, dass die Drehdurchführung nur dann ihre Dichtungen beansprucht, wenn die Kupplung ein- oder ausgerückt wird, also ein tatsächlicher Kuppelvorgang stattfindet. Während der Drehmomentübertragung selbst sind die Dichtungen entlastet und die Drehdurchführung dreht ohne Reibungsbeaufschlagung durch die Dichtungen.
Vorteilhafterweise kann eine derartige richtungsabhängige Dichtung über eine Dichtlippe bereitgestellt werden, die sich bei Beaufschlagung mit einem Druck dichtend anlegt. Dabei ist vorzugsweise die mindestens eine Dichtung am rotierenden Abschnitt der Drehdurchführung angeordnet ist, so dass sich die Dichtlippe dichtend an den drehfesten Abschnitt anlegt.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die mindestens eine Dichtung dazu ausgelegt, eine Passage des Druckfluids von dem Druckfluidkanal in die Ventileinheit und optional von der Steuerleitung in einen Arbeitsraum des Steuerkolbens abzudichten. Dabei ist insbesondere vorteilhaft, wenn die Dichtung zwischen Druckfluidkanal und Steuerleitung derart angeordnet ist, dass aufgrund eines an der Steuerleitung anliegenden Drucks die Dichtung dichtend abschließt. Da insbesondere, wie oben bereits beschrieben, an der Steuerleitung ein höherer Druck anliegt als an dem Druckfluidkanal, kann, wenn die Dichtlippe dementsprechend ausgebildet ist, die Anzahl der zu verwendenden Dichtungen reduziert werden, da zwischen Steuerleitung und Druckfluidkanal nur eine einzige Dichtung angeordnet werden muss. Da sowohl Steuerleitung als auch Druckfluidkanal grundsätzlich mit Druck beaufschlagt sind und der Steuerleitungsdruck höher ist als der Druck in dem Druckfluidkanal, schließt die Dichtlippe dichtend ab, so dass die Druckfluide aus Steuerleitung und Druckfluidkanal definiert in ihre jeweils zugehörigen Arbeitsräume strömen können.
Gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist die Kupplungsanordnung eine Doppelkupplung mit einer ersten Kupplungsvorrichtung und einer zweiten Kupplungsvorrichtung, wobei die erste und die zweite Kupplungsvorrichtung mit jeweils einem ersten und zweiten Kolben betätigbar sind, deren Arbeitsräume mit Druckfluid beaufschlagbar sind. Dabei weist die Doppelkupplung ebenfalls ein Druckfluidzuführelement, insbesondere eine Drehdurchführung, auf, das eine erste Ventileinheit und eine zweite Ventileinheit trägt, die zwischen dem ersten bzw. zweiten Arbeitsraum angeordnet sind und im geschlossenen Zustand einen Arbeitsdruck im ersten bzw. zweiten Arbeitsraum aufrechterhalten.
Gerade bei Doppelkupplungen ist der Bauraumbedarf der herkömmlichen Kupplungen sehr groß, jedoch der zur Verfügung stehende Bauraum meist sehr begrenzt. Die üblicherweise verwendeten Doppelkupplungen werden mittels Betätigungszylinder betätigt, die eine sehr große axiale Länge aufweisen. Die alternativ verwendbaren nasslaufenden Doppelkupplungen müssen mit Hydrauliköl betrieben werden, um die bei der Reibung der Dichtungen an der Drehdurchführung entstehende Wärme abzuführen. Da insbesondere im Nutzfahrzeugbereich Druckluft als einfach zur Verfügung stehendes Druckfluid vorhanden ist, ist es wünschenswert, auch die Doppelkupplung mit Druckluft zu betätigen. Dies ist mit der erfindungsgemäßen Doppelkupplung möglich.
Grund dafür ist, dass bei der erfindungsgemäßen Doppelkupplung die Drehdurchführung bei der Übertragung des Drehmoments im wesentlichen drucklos gehalten ist, so dass ein Wärmeeintrag aufgrund von Reibung der Dichtungen in der Drehdurchführung verringert ist. Dadurch kann die erfindungsgemäße Doppelkupplung auch mittels Druckluft betätigt werden und benötigt keine zusätzliche Kühlung.
Dabei ist insbesondere vorteilhaft, wenn die Dichtungen der Drehdurchführung druckrichtungsabhängig abdichten, da dann nur bei Beaufschlagung mit Druck eine Reibung der Dichtungen zwischen feststehendem und rotierendem Abschnitt der Drehdurchführungen an den Dichtungen entsteht. Ist zudem, wie oben bereits beschrieben, die Steuerleitung für die Ventileinheiten mit einem höheren Druck beaufschlagt als die Druckfluidkanäle, so ist aufgrund der Verwendung von druckrichtungsabdichtenden Dichtungen nur eine reduzierte Anzahl von Dichtungen nötig. Der niedrigere Druck des Druckfluids in den Druckfluidkanälen vermag die durch den höheren Druck der Steuerleitung anliegenden Dichtlippen rund um die Steuerleitung nicht zu öffnen. Eine zusätzliche Dichtung zwischen Steuerleitung und Druckfluidkanal ist deshalb nicht nötig. Die reduzierte Anzahl der Dichtungen wiederum verringert die Reibung zwischen rotierendem und feststehendem Abschnitt der Drehdurchführung.
Ein weiterer Aspekt vorliegender Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betätigen einer Kupplungsvorrichtung nach einem der voranstehend besprochenen Aspekte, wobei das erfindungsgemäße Verfahren folgende Schritte umfasst:

1. Beaufschlagen des Druckfluidkanal mit Druckfluid;
2. Öffnen der mindestens einen Ventileinheit;
3. Einregeln des Drucks in dem mindestens einen Arbeitsraum;
4. Schließen der Ventileinheit nach Erreichen eines vorbestimmten Drucks im Arbeitsraum; und
5. Beenden der Druckfluidbeaufschlagung des Druckfluidkanals.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen definiert.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben werden. Dabei sind die in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsformen rein exemplarischer Natur und sollen nicht den Schutzbereich der Anmeldung festlegen. Dieser wird allein durch die anhängigen Ansprüche definiert.
Es zeigen:
1: eine schematische Schnittansicht durch eine erfindungsgemäße Doppelkupplung;
2: eine schematische Detailansicht der erfindungsgemäßen Doppelkupplung aus 1;
3: eine schematische Schnittansicht durch eine erfindungsgemäße Ventileinheit; und
4: eine schematische Detailansicht eines weiteren Aspekts der Detailansicht aus 2.
Im Folgenden werden gleiche und gleich funktionierende Elemente in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
1 zeigt eine schematische Schnittansicht durch eine Doppelkupplung 10 mit einer ersten Kupplungsvorrichtung 12 und einer zweiten Kupplungsvorrichtung 14, zwischen denen eine drehfest angeordnete Zwischenplatte 16 angeordnet ist. Die erste Kupplungsanordnung 12 umfasst eine Kupplungsscheibe 18 mit beidseitig befestigten Reibbelägen 20 sowie einen Torsionsschwingungsdämpfer 22. Analog umfasst die zweite Kupplungsanordnung 14 eine Kupplungsscheibe 24 mit beidseitig daran angeordneten Reibflächen 26 und einen Torsionsschwingungsdämpfer 28. Die Torsionsschwingungsdämpfer 22, 28 wiederum sind in bekannter Wiese mit einer ersten inneren Getriebeeingangswelle 30 und einer als Hohlwelle ausgebildeten zweiten äußeren Getriebeeingangswelle 32 verbunden.
Um ein Drehmoment von einer Antriebseinheit (nicht dargestellt) auf die Getriebeeingangswellen 30, 32 zu übertragen, wird entweder die erste Kupplungsscheibe 18 zwischen der Zwischenplatte 16 und einer Anpressplatte 34, oder die zweite Kupplungsscheibe 24 zwischen der Anpressplatte 16 und einer Anpressplatte 36 in Reibschluss gebracht. Abhängig davon ob die erste Kupplungseinheit 12 oder die zweite Kupplungseinheit 14 in Reibschluss sind, wird ein Drehmoment auf die innere Getriebeeingangswelle 30 (erste Kupplungseinheit) oder die äußere Getriebeeingangswelle 32 (zweite Kupplungseinheit) übertragen.
Wie 1 weiterhin zu entnehmen ist, ist sowohl die erste Kupplungseinheit 12 als auch die zweite Kupplungseinheit 14 vom Normal-Offen-Typ, so dass aktiv auf die Anpressplatten 34, 36 eingewirkt werden muss, um die erste Kupplungseinheit 12 bzw. die zweite Kupplungseinheit 14 in Reibschluss zu bringen. Um die erste Kupplungseinheit 12 zu betätigen, d.h. die erste Anpressplatte 34 in Richtung Kupplungsscheibe 18 zu bewegen, ist der ersten Kupplungsvorrichtung 12 ein erster Betätigungskolben 40 zugeordnet, der über ein festes Verbindungselement 42 mit der Anpressplatte 34 verbunden ist und axial in Richtung Getriebe bewegbar ist.
Nicht dargestellt ist eine zugehörige Rückstellvorrichtung, beispielsweise eine Membranfeder, die den ersten Betätigungskolben 40 in Richtung Motor und damit in Richtung Ausrücken vorspannt.
Gleichermaßen ist der zweiten Kupplungsvorrichtung 14 ein zweiter Betätigungskolben 44 zugeordnet, der direkt auf die zweite Anpressplatte 36 einwirkt und axial in Richtung Motor bewegbar ist. Ebenfalls nicht dargestellt ist ein Rückstellelement, beispielsweise eine Membranfeder, die den zweiten Kolben 44 in Richtung Getriebe und damit in Richtung Ausrücken vorspannt.
Um den ersten Kolben 40 und den zweiten Kolben 44 in Richtung Einrücken zu bewegen, sind dem ersten Kolben 40 ein erster Arbeitsraum 46 und dem Kolben 44 ein zweiter Arbeitsraum 48 zugeordnet, die mit Druckfluid, insbesondere Druckluft, beaufschlagbar sind. Das Druckfluid wird über eine Drehdurchführung 50 bereitgestellt, die einen inneren drehfest angeordneten Abschnitt 52 und einen äußeren rotierend angeordneten Abschnitt 54 aufweist, die über ein Lager 76 drehend gelagert sind. In dem drehfest angeordneten Abschnitt 52 sind ein erster Druckfluidkanal 56 und ein zweiter Druckfluidkanal 58 angeordnet, die ein Druckfluid für den ersten bzw. zweiten Kolben 40, 44 bereitstellen.
Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Doppelkupplungen ist die Drehdurchführung 50 grundsätzlich mit Druckfluid belastet, um die Doppelkupplung in Richtung Einrücken zu halten, d.h. die entsprechenden Arbeitsräume mit Druckfluid zu beaufschlagen. Da dieses zu Leckage führt und mit einem Schleppmoment behaftet ist, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, zwischen dem drehenden Abschnitt 54 der Drehübertragungseinheit 50 und den Arbeitsräumen 46, 48 eine erste Ventileinheit 60 und eine zweite Ventileinheit 62 anzuordnen, die den ersten Druckfluidkanal 56 bzw. den zweiten Druckfluidkanal 58 mit dem ersten Arbeitsraum 46 des ersten Kolbens 40 bzw. mit dem zweiten Arbeitsraum 48 des zweiten Kolbens 44 verbinden. Dabei sind erfindungsgemäß die erste und die zweite Ventileinheit 60, 62 derart ausgebildet, dass sie bei Erreichen eines vorgegebenen Drucks des Druckfluids im ersten bzw. zweiten Arbeitsraum 46, 48 geschlossen werden können und den Druck in den Arbeitsräumen 46, 48 aufrechterhalten. Dann muss die Drehübertragungseinheit 50 zum Eingerückt halten der Kupplung nicht mehr mit Druckfluid beaufschlagt werden, so dass Leckageverluste an der Drehdurchführung minimiert sind.
Dazu kann die Ventileinheit wie im Folgenden beschrieben, als Kugelsitzventil ausgebildet sein. Es ist jedoch auch möglich jede andere Art von Ventileinheit zu verwenden. So ist beispielsweise auch die Verwendung eines Flip-Flop-Ventils möglich, das über im Druckfluidkanal aufgebrachte Druckimpulse zwischen seinen Zuständen (offener Zustand oder geschlossener Zustand) hin und her geschaltet werden kann. Eine, wie im Folgenden genauer beschriebene Steuerleitung, wäre dann nicht nötig.
Das hier jedoch beispielhaft näher beschriebene Kugelsitzventil 60, 62 weist, wie auch in der vergrößerten Darstellung von 2 zu sehen ist, eine Kugel 64 auf, die mittels einer Feder 66 in ihren Ventilsitz 68 gedrückt wird. Um das Druckfluid der ersten bzw. zweiten Ventileinheit zuzuführen, weist, wie oben beschrieben, die Drehdurchführung 50 in ihrem drehfesten Abschnitt 52 den ersten Druckfluidkanal 56 und den zweiten Druckfluidkanal 58 auf, die mit Druckfluidöffnungen 70, 72, die in dem rotierenden Abschnitt 56 der Drehdurchführung 50 angeordnet sind, korrespondieren. Um einen definierten Übergang des Druckfluids in die Öffnungen 70, 72 zu ermöglichen, sind zwischen dem drehfesten Abschnitt 52 und dem rotierenden Abschnitt 54 der Drehdurchführung 50 Dichtungen 74a–d angeordnet, die eine Passage des Druckfluids von dem Druckfluidkanal 56 in die Öffnung 70 (Dichtungen 74a und b), und von dem Druckfluidkanal 58 in die Öffnung 72 (Dichtungen 74c und d) ermöglichen.
3 zeigt einen vergrößerten Abschnitt durch eine erfindungsgemäße Ventileinheit 60, 62, die als Kugelsitzventil ausgebildet ist. Wie bereits beschrieben, weist eine derartige Ventileinheit eine Kugel 64 auf, die mittels eines Federelements 66 in Richtung auf ihren Ventilsitz 68 vorgespannt ist. Dadurch reicht schon ein geringer Druckunterschied zwischen Arbeitsraum und Druckfluidkanal aus, um die Ventileinheit 60 zu schließen und den Druck im Arbeitsraum aufrechtzuerhalten. Um die Ventileinheit 60 zu öffnen, oder offenzuhalten, ist in der dargestellten Ventileinheit 60 weiterhin ein Steuerkolben 80 vorgesehen, der über einen in einem Arbeitsraum 82 anliegenden Steuerdruck axial verschiebbar ist. Dadurch kann der Steuerkolben 80 auf die Kugel 64 einwirken und sie aus ihrem Ventilsitz 68 drücken. Dies kann über einen im Arbeitsraum 82 des Steuerkolbens anliegenden hohen Druck und/oder eine entsprechende geometrische Anordnung des Steuerkolbens bezüglich der Kugel 64 erreicht werden. Es ist jedoch auch möglich, zum Öffnen der Ventileinheit 60 den zugehörigen Druckfluidkanal kurzeitig mit Druckfluid zu beaufschlagen, so dass die Kugel nur von der Feder 66 in den Ventilsitz 68 gedrückt wird und mit relativ wenig Kraftaufwand aus dem Ventilsitz 68 bewegt werden kann.
Bei der Bewegung der Kugel 64 aus dem Ventilsitz 68 drückt diese gegen eine Rückstellfeder 84, die dazu ausgelegt ist, die Kugel 64 bei abfallendem Druck im Arbeitsraum 82 des Steuerkolbens 80 zusammen mit dem Steuerkolben 82 in die entgegengesetzte Richtung zu bewegen und die Kugel in ihren Ventilsitz 68 zurückkehren zu lassen.
Um den Arbeitsraum 82 des Steuerkolbens 80 mit Druckfluid zu beaufschlagen, weist, wie 4 zu entnehmen, die Drehdurchführung 50 vorzugsweise in ihrem drehfesten Abschnitt 52 weiterhin eine Steuerleitung 90 auf, die mit einer Öffnung 92 im rotierenden Teil 54 korrespondiert und mit Druckfluid beaufschlagbar ist.
Wie 4 ebenfalls zu entnehmen ist, sind die Dichtungen 74a bis d als druckrichtungsabhängige dichtende Dichtungen ausgeführt. Dazu weist jede Dichtung eine Dichtlippe 78 auf, die sich bei Beaufschlagung mit Druck an das drehfeste Teil 52 der Drehdurchführung 50 anlegen. Da die Steuerleitung 90 einen höheren Druck führt als die Druckfluidkanäle 56, 58 reichen aufgrund der druckrichtungsabhängigen Dichtungen 74a bis d vier Dichtungen aus, da die Dichtungen 74b und c die Steuerleitung 90 gegenüber den Druckfluidkanälen 56, 58 abdichten. Da der Druck in der Steuerleitung 90 höher ist als in den Druckfluidkanälen 56, 58 können auch die Dichtlippen der Dichtungen 74b und c nicht durch den zwischen den Dichtungen 74a und b bzw. 74c und d herrschenden Druck der zugehörigen Druckfluidkanäle 56, 58 derart mit Druck beaufschlagt werden, dass die Dichtlippen der Dichtungen 74b und c aus ihrem Dichtungszustand gehen. Dadurch kann die Anzahl der notwendigen Dichtungen verringert werden, was zum einen die Kosten reduziert und zum anderen die Reibung zwischen rotierendem Abschnitt 54 und drehfestem Abschnitt 52 verringert.
Statt der dargestellten Ausführung der Ventileinheiten können die Ventileinheiten auch so ausgeführt werden, dass pro Kupplung und damit pro Ventileinheit eine separate Steuerleitung vorgesehen ist. Bei der dargestellten Ausführungsform ist jedoch nur eine gemeinsame Steuerleitung 90 für beide Kupplungen vorgesehen, die dazu ausgelegt ist, die Ventile zu öffnen. Statt des gezeigten einfachen Kugelsitzventils, das per Feder in die geschlossene Stellung gedrückt wird, kann die Ventileinheit andere, auch nicht mechanische Elemente aufweisen. Ebenfalls ist, wie oben angemerkt, die Verwendung eines mechanischen Flip-Flop-Ventils möglich, das durch Druckimpulse in den Druckfluidkanälen hin- und herschaltet.
Statt der dargestellten Doppelkupplung kann die erfindungsgemäße Anordnung auch für Einzelkupplungen verwendet werden. Ebenfalls können mit der gezeigten Anordnung auch nasslaufende Lamellenkupplungen betrieben werden. Insbesondere ist vorteilhaft, dass als Druckfluid bei der erfindungsgemäßen Anordnung auch Druckluft geeignet ist, da die Drehdurchführung nur kurzzeitig mit Druckfluid belastet ist und damit weniger Reibung ausgesetzt ist, so dass eine Kühlung der Drehdurchführung nicht notwendig ist. Insgesamt ermöglicht die zusätzliche Ventileinheit das Halten eines Drucks zum Einrücken der Kupplung und zum Übertragen des Drehmoments, während die Drehdurchführung im Wesentlichen druckfluidlos gehalten werden kann. Dadurch werden Leckage und Reibungsverluste an der Drehdurchführung minimiert. Zudem ist vorteilhaft, dass sich aufgrund der direkten Einwirkung der Kolben auf die Anpressplatten die dafür nötigen hohen Kräfte auf kurzem Weg abstützen.
Bezugszeichenliste

10: Doppelkupplung
12: erste Kupplungsvorrichtung
14: zweite Kupplungsvorrichtung
16: Zwischenplatte
18: erste Kupplungsscheibe
20: Reibbelag der ersten Kupplungsscheibe
22: Torsionsschwingungsdämpfer
24: zweite Kupplungsscheibe
26: Reibbeläge der zweiten Kupplungsscheibe
28: zweiter Torsionsschwingungsdämpfer
30: erste Getriebeeingangswelle
32: zweite Getriebeeingangswelle
34: erste Anpressplatte
36: zweite Anpressplatte
40: erster Kolben
42: starre Verbindung
44: zweiter Kolben
46: erster Arbeitsraum
48: zweiter Arbeitsraum
50: Drehdurchführung
52: feststehender Teil der Drehdurchführung
54: rotierender Abschnitt der Drehdurchführung
56: erster Druckfluidkanal
58: zweiter Druckfluidkanal
60: erste Ventileinheit
62: zweite Ventileinheit
64: Kugel
66: Federelement
68: Ventilsitz
70: erste Druckfluidöffnung
72: zweite Druckfluidöffnung
74a–d: Dichtungen
76: Führungslager
78: Dichtlippen
80: Steuerkolben
82: Arbeitsraum des Steuerkolbens
84: Rückstellfeder für Steuerkolben
90: Steuerleitung
92: Steueröffnung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 1902426 [0002]

Claims

Kupplungsanordnung (10), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, zur Übertragung eines Drehmoments von einer Antriebseinheit, insbesondere einem Verbrennungsmotor, auf eine Abtriebseinheit, insbesondere ein Getriebe, mit mindestens einer ersten Kupplungsvorrichtung (12; 14), die mittels eines ersten Kolbens (40; 44) betätigbar ist, wobei dem ersten Kolben (40; 44) ein erster Arbeitsraum (46; 48) zugeordnet ist, der mit Druckfluid beaufschlagbar ist, das über mindestens einen ersten in einem Druckfluidzuführelement (50) vorgesehenen Druckfluidkanal (56, 58) bereitgestellt ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten Arbeitsraum (46; 48) und dem Druckfluidzuführelement (50) eine Ventileinheit (60; 62) angeordnet ist, das dazu ausgelegt ist, im geschlossenen Zustand einen Arbeitsdruck des Druckfluids im Arbeitsraum (46; 48) aufrecht zu erhalten.
Kupplungsanordnung nach Anspruch 1, wobei die Ventileinheit (60; 62) eine Ventileinheit (60; 62) von Normal-Geschlossen-Typ ist, und vorzugsweise die Ventileinheit (60; 62) ein Vorspannelement (66) aufweist, das die Ventileinheit (60; 62) in Richtung geschlossen vorspannt.
Kupplungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Druckfluidzuführelement (50) bei geschlossener Ventileinheit (60; 62) kein mit Druck beaufschlagtes Druckfluid führt.
Kupplungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zum Öffnen der Ventileinheit (60; 62) im Druckfluidkanal (56, 58) ein mit Druck beaufschlagtes Druckfluid bereitgestellt wird, wobei der Druck des Druckfluids im Druckfluidkanal (56, 58) im Wesentlichen gleich dem oder größer als der Druck des Druckfluids im Arbeitsraum (46; 48) des Kolbens (40; 44) ist.
Kupplungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ventileinheit (60; 62) weiterhin ein Steuerelement, insbesondere einen Steuerkolben (80), aufweist, das dazu ausgelegt ist, die Ventileinheit (60; 62) zu öffnen und/oder offen zu halten.
Kupplungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ventileinheit (60; 62) ein Flip-Flop-Ventil ist.
Kupplungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Ventileinheit (60; 62) ein Sitzventil, insbesondere Kugelsitzventil, ist, mit einem einen Ventilsitz dichtend abschließenden Ventilschließelement (64), insbesondere einer Kugel.
Kupplungsanordnung nach Anspruch 2 und 7, wobei das Vorspannelement eine Feder (66) ist, die dazu ausgelegt ist, das Ventilschließelement (64), insbesondere die Kugel, mit einer Kraft in Richtung Ventilsitz (68) zu beaufschlagen.
Kupplungsanordnung nach Anspruch 5 und 7 oder 8, wobei insbesondere das Steuerelement ein Steuerkolben (80) ist, der dazu ausgelegt ist, das Ventilschließelement, insbesondere die Kugel, aus dem Ventilsitz zu drücken, wobei vorzugsweise die Ventileinheit (60; 62) ein Rückstellelement (84), insbesondere eine Steuerkolbenrückstellfeder, aufweist, das dazu ausgelegt ist, das Ventilschließelement (64), insbesondere die Kugel, in Richtung Steuerkolben (80) zu drücken und damit in seiner Lage am Ventilsitz zu halten.
Kupplungsanordnung nach Anspruch 9, wobei der Steuerkolben (80) mittels einer mit Druckfluid beaufschlagbaren Steuerleitung (90) betätigbar ist, die vorzugsweise in der Druckfluidzuführung vorgesehen ist.
Kupplungsanordnung nach Anspruch 10, wobei ein Druck des Druckfluids in der Steuerleitung (90) höher ist als der Druck des Druckfluids in dem Druckfluidkanal (56, 58).
Kupplungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Druckfluidzuführeinheit (50) als Drehdurchführung ausgebildet ist, die einen drehfesten Abschnitt (52) und einen rotierenden Abschnitt (54) aufweist, wobei der rotierende Abschnitt (54) drehfest mit der mindestens einen Ventileinheit (60; 62) verbunden ist, und der drehfeste Abschnitt (52) den mindestens eine Druckfluidkanal (56, 58) und optional die Steuerleitung (90) umfasst, wobei zwischen dem drehfesten Abschnitt (52) und dem rotierenden Abschnitt (54) der Drehdurchführung mindestens eine Dichtung (74a–d) vorgesehen ist, die vorzugsweise druckrichtungsabhängig dichtend ausgebildet ist.
Kupplungsanordnung nach Anspruch 12, wobei die mindestens eine Dichtung (74a–d) eine Dichtlippe (78) aufweist, die sich bei Beaufschlagung mit einem Druck dichtend anlegt, wobei vorzugsweise die mindestens eine Dichtung (74a–d) am rotierenden Abschnitt (54) der Drehdurchführung angeordnet ist, und sich die Dichtlippe (78) dichtend an den drehfesten Abschnitt (52) anlegt.
Kupplungsanordnung nach Anspruch 12 oder 13, wobei die mindestens eine Dichtung (74a–d) dazu ausgelegt ist, eine Passage des Druckfluids von dem Druckfluidkanal (56, 58) in die Ventileinheit (60; 62) und optional von der Steuerleitung (90) in einen Arbeitsraum (82) des Steuerkolbens (80) abzudichten.
Kupplungsanordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei die mindestens eine Dichtung (74a–d) zwischen dem Druckfluidkanal (56, 58) und der Steuerleitung (90) angeordnet ist, und aufgrund eines an der Steuerleitung (90) anliegenden Druckes dichtend abschließt.
Kupplungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der mindestens eine erste Kolben (40; 44) ein sich mit der mindestens einen ersten Kupplungsvorrichtung (12; 14) mitdrehender Kolben (40; 44) ist.
Kupplungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kupplungsanordnung eine Doppelkupplung 12 ist mit einer ersten Kupplungsvorrichtung (12; 14), die mittels eines ersten Kolbens (40; 44) betätigbar ist, und einer zweiten Kupplungsvorrichtung (12; 14), die mittels eines zweiten Kolbens (40; 44) betätigbar ist, wobei dem ersten Kolben (40; 44) ein erster Arbeitsraum (46; 48) zugeordnet ist, der mit Druckfluid beaufschlagbar ist, das über einen ersten in einem Druckfluidzuführelement (50) vorgesehenen Druckfluidkanal (56, 58) bereitgestellt ist, und dem zweiten Kolben (40; 44) ein zweiter Arbeitsraum (46; 48) zugeordnet ist, der mit Druckfluid beaufschlagbar ist, das über einen zweiten in einem Druckfluidzuführelement (50) vorgesehenen Druckfluidkanal (56, 58) bereitgestellt ist, und wobei zwischen dem ersten Arbeitsraum (46; 48) und dem Druckfluidzuführelement (50) eine erste Ventileinheit (60; 62) angeordnet ist, die dazu ausgelegt ist, im geschlossenen Zustand einen Arbeitsdruck des Druckfluids im ersten Arbeitsraum (46; 48) aufrecht zu erhalten und zwischen dem zweiten Arbeitsraum (46; 48) und dem Druckfluidzuführelement (50) eine zweite Ventileinheit (60; 62) angeordnet ist, die dazu ausgelegt ist, im geschlossenen Zustand einen Arbeitsdruck des Druckfluids im zweiten Arbeitsraum (46; 48) aufrecht zu erhalten.
Kupplungsanordnung nach Anspruch 17, wobei zwischen dem ersten und dem zweiten Druckfluidkanal (56, 58) eine Steuerleitung (90) vorgesehen ist, zum Beaufschlagen eines ersten, die erste Ventileinheit (60; 62) öffnenden ersten Steuerkolbens, und eines zweites, die zweite Ventileinheit (60; 62) öffnenden zweiten Steuerkolbens, mit Druckfluid.
Kupplungsanordnung nach Anspruch 12 und 18, wobei mindestens zwei Dichtungen (74a–d) vorgesehen sind, die die Steuerleitung (90) gegenüber dem ersten und dem zweiten Druckfluidkanal (56, 58) abdichten.
Verfahren zum Betätigen einer Kupplungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend die Schritte: – Beaufschlagen des Druckfluidkanals (56, 58) mit Druckfluid; – Öffnen der mindestens einen Ventileinheit (60; 62) – Einregeln des Drucks in dem mindestens einen Arbeitsraum (46; 48); – Schließen der Ventileinheit (60; 62) nach Erreichen eines vorbestimmten Drucks im Arbeitsraum (46; 48); und – Beenden der Beaufschlagung des Druckfluidkanals (56, 58) mit Druckfluid.