DE3720168A1 - Kraftuebertragungseinheit - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Kraft­ übertragungseinheit und insbesondere eine Verbesserung einer Kraftübertragungseinheit, die einen durch einen Fluiddruck zu betätigenden Kupplungsmechanismus auf­ weist.

Es gibt bereits verschiedene Typen von Kraftübertragungseinheiten, die für Kraftfahrzeuge ver­ wendet werden und die einen Kupplungsmechanismus aufwei­ sen, der durch hydraulischen Druck betätigt wird. Die US-PS 44 66 502 offenbart z.B. eine Kraftübertragungseinheit, die eine Ölpumpe aufweist, mit der durch ein Steuersystem ein hydraulischer Druck in einer Druckkammer aufgebaut wird, die sich zusammen mit einer Reibkupplung dreht. Abhängig von dem in der Druck­ kammer aufgebauten hydraulischen Druck wird ein auf einer Seite der Reibkupplung angeordneter Kolben gegen die Kupplung bewegt, um die Reibscheiben der Kupplung miteinander in Eingriff zu bringen.

Bei einer solchen bekannten Kraftübertragungseinheit drehen sich der Kolben zum Einkuppeln der Kupplung und die Druckkammer bei einer hohen Geschwindigkeit zusammen mit einer Drehmomentübertragungswelle auf welche die Kupplung und die Druckkammer aufgepaßt sind. Das Hydrau­ likfluid wird daher von außerhalb der Drehmomentübertragungswelle durch den Mittelteil der Welle in die Druckkammer eingeführt.

Um das Hydraulikfluid von außerhalb der Drehmomentwelle einführen zu können, muß in einem Gehäuse, welches sta­ tionär angeordnet ist und die Drehmomentübertragungs­ welle trägt, eine Flüssigkeitsleitung vorgesehen werden. Es ist schwierig, eine Verbindung zwischen der Flüssig­ keitsleitung des stationären Gehäuses und einer Flüssig­ keitsleitung in der drehbaren Drehmomentübertragungs­ welle herzustellen, weshalb die Zuverlässigkeit der Drehmomentübertragungseinheit gegen Leckbildung ver­ ringert wird.

Wenn z.B. zum Verhindern dieser Leckbildung eine mecha­ nische Dichtung angeordnet ist, wird der Aufbau der Kraftübertragungseinheit kompliziert, die Abmaße der Einheit werden größer und die Wartungsarbeiten werden schwieriger.

Es ist Aufgabe der Erfindung, diese Probleme zu überwin­ den und eine Kraftübertragungseinheit zu schaffen, bei der die Zuverlässigkeit gegen eine Leckbildung verbes­ sert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Kraftübertragungseinheit mit einem eingangsseitigen drehbaren Teil und einem ausgangsseitigen drehbaren Teil, welche in einem Gehäuse koaxial zueinander und re­ lativ zueinander drehbar gelagert sind, mit einem Kupp­ lungsmechanismus, der zwischen dem eingangsseitigen drehbaren Teil und dem ausgangsseitigen drehbaren Teil angeordnet und in einer axialen Richtung lösbar in eine Kuppelstellung bewegbar ist, um ein Drehmoment von dem eingangsseitigen Drehteil auf das ausgangsseitig Dreh­ teil zu übertragen, mit einem bewegbaren Kolben zum Ein­ rücken und Ausrücken des Kupplungsmechanismus, mit einer durch den Kolben und das Gehäuse begrenzten Druckkammer und mit einem Druckerzeuger zum Aufbauen und Abbauen eines Hydraulikdrucks in der Druckkammer.

Der Vorteil dieser Lösung liegt darin, daß der Hydrau­ likdruck in der Druckkammer über eine Druckleitung auf­ gebaut werden kann, die ausschließlich in feststehenden Teilen der Kraftübertragungseinheit ausgebildet ist.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kraftüber­ tragungseinheit,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen wesentli­ chen Teil eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfin­ dung,

Fig. 3 in einer ähnlichen Ansicht wie in Fig. 2 einen Längsschnitt durch ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 4 in einer ähnlichen Ansicht wie Fig. 2 einen Längsschnitt durch ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 5 in einer ähnlichen Ansicht wie Fig. 2 einen Längsschnitt durch ein fünftes Ausführungsbeispiel der Erfindung und

Fig. 6 in einer ähnlichen Ansicht wie in Fig. 2 einen Längsschnitt durch ein sechstes Ausführungsbei­ spiel der vorliegenden Erfindung,

Die im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele fin­ den Anwendung in dem Zuschaltteil zum Schalten zwischen einem Vierradantrieb und einem Zweiradantrieb bei einem vierradgetriebenen Fahrzeug.

Bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel wird das Eingangsdrehmoment von einem hier nicht näher darge­ stellten Getriebe auf ein Zahnrad 1 übertragen, welches mit einem Zahnrad 3 kämmt, um so eine Zwischenwelle 5 anzutreiben. Die Drehung der Zwischenwelle 5 wird über ein Kegelzahnrad 7, welches an dem anderen Ende der Zwi­ schenwelle 5 aufgepaßt ist, über ein Kegelzahnrad 9, das mit dem Kegelzahnrad 7 kämmt, auf eine Welle 11 übertra­ gen. An dem hinteren Ende der Welle 11 (in Fig. 1 das rechte Ende) ist ein Gehäuse 15 aufgesetzt, welches ein ringförmiges Teil mit einem kanalartigen Abschnitt zum Aufnehmen eines Kupplungsmechanismus, nämlich einer Reibkupplung 13, aufweist. Die Welle 11 und das Gehäuse 15 sind mittels einer Teilwellenverbindung verbunden, die auf dem Innenumfang eines inneren zylindrischen Ab­ schnittes 17 des Gehäuses 15 und auf dem Außenumfang der Welle 11 ausgebildet ist.

Auf dem Außenumfang des inneren zylindrischen Abschnit­ tes 17 des Gehäuses 15 ist eine Hülse 21 mittels eines Nadellagers 19 drehbar gelagert. An dem äußeren Ende der Hülse 21 ist ein Flansch 23 ausgebildet und mit einer nicht dargestellten Gelenkwelle für die nicht darge­ stellten Hinterräder verbunden.

Die Welle 11 und das Gehäuse 15 bilden ein eingangssei­ tiges Drehteil. Die Hülse 21 und der Flansch 23 bilden ein ausgangsseitiges Drehteil, welches koaxial und rela­ tiv zu dem eingangsseitigen Drehteil drehbar angeordnet ist.

Zwischen den eingangsseitigen Drehteilen und den aus­ gangsseitigen Drehteilen ist als Kupplungsmechanismus eine Mehrscheiben-Reibkupplung 13 zwischengeschaltet. Die Reibkupplung 13 besitzt mehrere ringförmige Reib­ scheiben 25, von denen die Hälfte über eine Keilwellen­ verbindung an deren Außenumfang mit dem Innenumfang eines äußeren zylindrischen Abschnittes 27 des Gehäuses 15 in Eingriff stehen, während die verbleibende Hälfte der Reibscheiben über eine Keilwellenverbindung an ihrem Innenumfang mit dem Außenumfang der Hülse 21 in Eingriff stehen. Die eine Hälfte und die andere Hälfte der Reib­ scheiben 25 sind alternierend nacheinander angeordnet und in axialer Richtung bewegbar.

Auf einer Seite (in Fig. 1 auf der rechten Seite) einer Gruppe von Reibscheiben 25 ist ein Andrückring 29 ange­ ordnet, welcher durch einen später noch zu beschreiben­ den Kolben in axialer Richtung bewegt werden kann, um die Reibscheiben 25 gegen eine Seitenplatte 31 des Ge­ häuses 15 zu drücken, wodurch die Scheiben 25 der Reib­ kupplung 13 miteinander eingekuppelt werden.

Die Zwischenwelle 5, die Kegelräder 7 und 9, die Welle 11, die Reibkupplung 13 usw., sind von einem Gehäuse 33 umgeben. Das Gehäuse 33 ist in verschiedene Segmente un­ terteilt, die durch Schraubverbindungen miteinander ver­ bunden sind. Das Gehäuse ist, wie nicht näher darge­ stellt ist, an dem Kraftfahrzeugaufbau befestigt und so­ mit stationär angeordnet.

Im Inneren des Gehäuses 33 ist an einer Seite (in Fig. 1 die rechte Seite) eine ringförmige Druckkammer 35 ko­ axial ausgebildet. Die Druckkammer 35 wird eingegrenzt durch das Gehäuse 33 und einen ringförmigen Kolben 39, der durch Dichtungen 37 a und 37 b gegenüber dem Gehäuse 33 wasserdicht abgedichtet und in dem Gehäuse 33 ver­ schiebbar angeordnet ist. In einem Spalt zwischen einer Seitenfläche der Druckkammer 35 und dem Kolbenkopf 39 ist eine ringförmige Scheibenfeder 41 angeordnet, um die Reibscheiben 25 der Reibkupplung 13 vorzuspannen.

Auf einer Seite der Druckkammer 35 ist eine Bohrung 43 vorgesehen, zum Einlaß eines Druckfluids zum Antreiben des Kolben 39. Die Öffnung 43 ist über eine nicht darge­ stellte Leitung mit einer Druckquelle 44 verbunden.

Eine Seite des Kolbens 39 (in Fig. 1 die linke Seite) ist dem Andrückring 29 zum Zusammendrücken der Reib­ scheiben 25 zugewandt. Zwischen dem Kolben 35 und dem Andrückring 29 ist ein Axialnadellager angeordnet, um die Druckkraft des sich nicht drehenden Kolbens 39 auf den drehbaren Andrückring 29 störungsfrei zu übertragen.

Zwischen der Außenfläche der Seitenplatte 31 des Gehäu­ ses 15 und einer Seitenfläche eines in dem Gehäuse 33 befestigten Distanzstücks 47, das ein Lager für die Wel­ le 11 trägt, ist ebenfalls ein Axialnadellager 49 ange­ ordnet, um das Gehäuse 15 der Reibkupplung 13 drehbar zu lagern.

Bei der oben beschriebenen Anordnung wird das Druckfluid, gesteuert durch die Druckwelle 44, in die Druckkammer 35 eingeführt, um jenachdem, die Reibkupplung 13 einzu­ rücken oder auszurücken. Da die Leitung zum Einführen des Druckfluids ausschließlich in dem Gehäuse 33 ausge­ bildet ist, wird auf zuverlässiger Weise eine Leckbil­ dung weitgehend verhindert, wodurch die Lebensdauer und das Erkennen eines korrekten Schaltvorgangs zwischen dem Vierradbetrieb und dem Zweiradbetrieb eines Fahrzeuges verbessert wird. Die bewegten Teile bei der beschriebe­ nen Anordnung sind lediglich an ein Druckeinstellventil einer nicht gezeigten Steuervorrichtung ein Schaltventil und der Kolben 39, der in axialer Richtung in einem schmalen Bereich bewegt wird, so daß der Abrieb der je­ weiligen Dichtungen sehr gering ist. Hieraus folgt, daß für eine lange Betriebsdauer des Fahrzeuges praktisch keine Leckbildung in der Anordnung auftritt.

Ein weiteres Beispiel der Erfindung ist in Fig. 2 ge­ zeigt. Dort sind eine Druckkammer 35 a und ein Kolben 39 a, bezogen auf die Anordnung in Fig. 1, umgekehrt an­ geordnet, wobei die Reibkupplung 13 zwischen der Druck­ kammer 35 a und dem Kolben 39 a angeordnet ist. Diese Aus­ bildung ist günstig für den Anschluß an Druckfluidlei­ tungen einer in Fig. 2 nicht gezeigten Anordnung. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 ist die Gestalt des Kupplungsgehäuses 15 a, der ausgangsseitigen Hülse 21 a usw. leicht modifiziert und vereinfacht. Die auf die Druckkammer 35 a wirkenden Rückstellkräfte können direkt durch ein Distanzstück 47 aufgenommen werden, so daß die Lebensdauer der Anordnung gesteigert wird.

Die Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zur Verwendung an einem Ende (be­ zogen auf Fig. 1 am oberen Ende) der in Fig. 1 gezeigten Zwischenwelle 5. Da der erfindungsgemäße Aufbau einfach und kompakt ist, kann die Lage der Kupplungsanordnung je nach Konstruktionserfordernissen relativ einfach geän­ dert werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Querschnittsform der Druckkammer 35 b und des Kolbens 39 b gegenüber dem Ausführungsbeispiel in Fig. 1 vereinfacht, was die Herstellung der Anordnung vereinfacht.

Die Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Kupplungsanordnung in Fig. 3. Die Form der Druckkammer 35 c und des Kolbens 39 c sind der Form dieser Bauteile des in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiels sehr ähn­ lich. Jedoch ist die Querschnittsform der Seitenplatte 31 c des Gehäuses 15 c der Reibkupplung 13 geändert, um die Anzahl der neben der Kupplung angeordneten Lager zu verringern. Auf den Kolben 39 c wird durch eine Scheiben­ feder 41 eine gewisse Vorspannung ausgeübt.

In Fig. 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Kupp­ lungsanordnung aus Fig. 3 dargestellt. Bei diesem Aus­ führungsbeispiel sind Scheibenfedern 51 mehrschichtig angeordnet, um eine große Andrückkraft auf die Reib­ scheiben 25 der Reibkupplung 13 zu erzeugen. Anstatt der eine Vorspannung erzeugenden Scheibenfeder 41 bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 bewirkt die Reaktions­ kraft der Scheibenfedern 51 das Einrücken der Reibkupp­ lung 13. Wenn ein Druckfluid in die Druckkammer 35 d ein­ geführt wird, um den Kolben 39 d anzudrücken, bewegt sich der Kolben 39 d in eine Richtung, in welche er die Reib­ kupplung 13 ausrückt. Dieses Ausführungsbeispiel besitzt Kupplungscharakteristika, die sich von den vorher be­ schriebenen Ausführungsbeispielen derart unterscheidet, daß aufgrund der Scheibenfedern 51 ein Kupplungsstoß beim Einkuppeln der Kupplung verringert wird.

In Fig. 6 ist noch ein Ausführungsbeispiel der in Fig. 3 gezeigten Vorrichtung dargestellt. Dieses Ausführungsbei­ spiel ähnelt dem in Fig. 4 gezeigten, wobei jedoch die Querschnittsform des Kolbens 39 e, des Andrückringes 29 e, der Seitenplatte 31 e des Gehäuses 15 e usw. geändert sind, um deren Festigkeit zu verbesern und um deren Größe zu verringern, wie auch die Kupplungseigenschaften der Kupplung zu stabilisieren.

Obwohl bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen die erfindungsgemäße Kupplungseinrichtung für den Zuschalt­ teil zum Schalten zwischen einem Vierradbetrieb und einem Zweiradbetrieb eines vierradgetriebenen Fahrzeuges ist die erfindungsgemäße Kupplungsanordnung nicht auf Reibkupplungen beschränkt sondern auch anwendbar auf an­ dere Kupplungsmechanismen, die zum Einrücken und Aus­ rücken in axialer Richtung bewegt werden. Die vorliegen­ de Erfindung läßt sich in weiten Bereichen anwenden. Es ist z.B. denkbar, daß die Kraftübertragungseinheit bei bei verschiedenen Anwendungen brauchbar ist, bei denen ein eingangsseitiges rotierendes Drehteil und ein aus­ gangsseitiges Drehteil koaxial miteinander angeordnet sind und miteinander verbunden werden sollen. Die vor­ liegende Erfindung ist auch anwendbar für eine Umschalt­ vorrichtung bei einem vierradgetriebenen Fahrzeug zum Umschalten zwischen Zweiradbetrieb und Vierradbetrieb, wenn die Vorrichtung in einem Automatikgetriebe angeord­ net ist. Als Fluiddruck ist es möglich, einen dynami­ schen Druck auszuwählen ebenso wie einen statischen Druck.

Wie oben beschrieben ist, kann bei einer erfindungsge­ mäßen Kraftübertragungseinheit die Beaufschlagung einer Druckkammer mit einem Fluiddruck direkt über das Gehäuse gesteuert werden, so daß die Zuverlässigkeit zum Verhin­ dern einer Leckage an Hydraulikfluid beträchtlich ver­ bessert werden kann.

Claims (3)

1. Kraftübertragungseinheit, gekennzeichnet durch: in einem Gehäuse (33) der Kraftübertragungseinheit koaxial zueinander und gegeneinander verdrehbar gelagerte eingangsseitige Drehteile (15, 17) und ausgangsseitige Drehteile (21, 23), eine Kupplungseinrichtung (13), die zwischen den eingangsseitigen Drehteilen (15, 17) und den ausgangsseitigen Drehteilen (21, 23) angeordnet ist und in axialer Richtung bewegbar ist, um ein Drehmoment von den eingangsseitigen Drehteilen auf die ausgangseitigen Drehteile zu übertragen,
einen bewegbar gelagerten Kolben (39) zum Einrücken und Ausrücken der Kupplungseinrichtung (13),
eine von dem Kolben (39) und dem Gehäuse (33) begrenzte Druckkammer (35) zur Druckbeaufschlagung des Kolbens (39), und
eine Druckerzeugungseinrichtung (44) zum Einführen eines Druckfluids in die Druckkammer (35) und zum Steuern des Drucks des unter Druck stehenden Fluids in der Druck­ kammer (35).

2. Kraftübertragungseinheit nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in dem Gehäuse (33) eine Einlaßöffnung (43) zum Einführen des Druckfluids aus der Druckerzeugungseinrichtung (44) in die Druckkammer (35) angeordnet ist.

3. Kraftübertragungseinheit nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die Kupplungseinrichtung (13) mehrere Reibscheiben (25) umfaßt und daß eine Tellerfe­ der angeordnet ist, um die Reibscheiben (25) der Kupp­ bungseinrichtung (13) einzukuppeln.