WO2013041409A1 - Kupplungseinheit - Google Patents

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WO2013041409A1
WO2013041409A1 PCT/EP2012/067726 EP2012067726W WO2013041409A1 WO 2013041409 A1 WO2013041409 A1 WO 2013041409A1 EP 2012067726 W EP2012067726 W EP 2012067726W WO 2013041409 A1 WO2013041409 A1 WO 2013041409A1
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WO
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metering
section
cooling fluid
friction clutch
coupling unit
Prior art date
Application number
PCT/EP2012/067726
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English (en)
French (fr)
Inventor
Norbert Hruby
Hannes Puck
Johannes Quehenberger
Ernst Riegler
Original Assignee
Magna Powertrain Ag & Co Kg
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Filing date
Publication date
Application filed by Magna Powertrain Ag & Co Kg filed Critical Magna Powertrain Ag & Co Kg
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Priority to KR1020147010418A priority patent/KR101602586B1/ko
Priority to CN201280045654.5A priority patent/CN103890429B/zh
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    • F16D13/00—Friction clutches
    • F16D13/22—Friction clutches with axially-movable clutching members
    • F16D13/38—Friction clutches with axially-movable clutching members with flat clutching surfaces, e.g. discs
    • F16D13/40—Friction clutches with axially-movable clutching members with flat clutching surfaces, e.g. discs in which the or each axially-movable member is pressed exclusively against an axially-located member
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D13/00—Friction clutches
    • F16D13/58—Details
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16D13/58—Details
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16D23/00—Details of mechanically-actuated clutches not specific for one distinct type
    • F16D23/12—Mechanical clutch-actuating mechanisms arranged outside the clutch as such
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K17/00—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles
    • B60K17/34—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles for driving both front and rear wheels, e.g. four wheel drive vehicles
    • B60K17/344—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles for driving both front and rear wheels, e.g. four wheel drive vehicles having a transfer gear
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K23/00—Arrangement or mounting of control devices for vehicle transmissions, or parts thereof, not otherwise provided for
    • B60K23/08—Arrangement or mounting of control devices for vehicle transmissions, or parts thereof, not otherwise provided for for changing number of driven wheels, for switching from driving one axle to driving two or more axles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D23/00—Details of mechanically-actuated clutches not specific for one distinct type
    • F16D23/12—Mechanical clutch-actuating mechanisms arranged outside the clutch as such
    • F16D2023/123—Clutch actuation by cams, ramps or ball-screw mechanisms

Definitions

  • the invention relates to a clutch unit for a motor vehicle, comprising a friction clutch, an actuator for actuating the friction clutch, wherein the actuator has a first ramp ring and a second ramp ring, of which at least one is rotatable relative to the other ramp ring to an axial force on the friction clutch and a metering device for metered delivery of a cooling fluid to the friction clutch.
  • Such a coupling unit is used in a drive train of a motor vehicle for selectively transmitting a torque.
  • a friction clutch is provided, which is typically designed as a multi-plate clutch and allows a continuously variable transmission of torque.
  • An associated actuator is configured to exert a force axially on the friction clutch.
  • two ramp rings are used, which have distributed over the circumference of a plurality of ramps which are inclined with respect to a normal plane to the axis of rotation of the friction clutch and cooperate in pairs. Rolling bodies are preferably provided between the ramps of a pair. If at least one of the ramp rings is rotated (for example by means of an electric motor or hydraulically), one of the ramp rings is thereby moved axially (the same or the other ramp ring).
  • a disk set By this axial movement, for example, a disk set can be compressed to engage the clutch.
  • a coupling unit with an actuator is known which has such ramp rings.
  • a general problem is the heat development with slipping friction clutch, which is why the clutch must be cooled.
  • usually a cooling fluid, in particular oil, is used, which is passed through the friction clutch.
  • WO 2006/015394 Al a transfer case of a four-wheel drive motor vehicle is already known, in which the clutch is supplied with lubricating oil. The lubricating oil flows through an opening from an oil reservoir to the clutch.
  • a silent torque transmission section can be provided, for example, in a motor vehicle with a permanently driven primary axle and an optionally driven secondary axle.
  • a Motor vehicle may be arranged at an output of a four-wheel drive transfer case, the friction clutch and in the region of an axle differential of the secondary axis, the separating clutch (or vice versa).
  • a coupling unit with the features of claim 1 and in particular in that the metering device has a first metering section associated with the first ramp ring and a second metering section associated with the second ramp ring, the first metering section and second dosing together delimit a metering opening for the cooling fluid and cooperate such that of the metering sections limited cross section of the metering opening is variable by a relative rotation of the ramp rings.
  • the metering device of the coupling unit comprises at least two metering sections that are directly or indirectly coupled to the two ramp rings.
  • the metering sections of the metering device can thus also be moved automatically relative to each other.
  • the dosing sections together define a metering orifice which determines the volume flow of the cooling fluid to the friction clutch. Due to the relative movement of the ramp rings and the corresponding relative movement of the metering sections, the free cross section of the metering opening is also changed. This can be effected, for example, by a variable overlap of the metering sections or by a variable gap between the metering sections.
  • the advantages achieved by the invention are in particular to meter the supply of a cooling fluid to the friction clutch and possibly occurring drag torque and associated losses, especially when the clutch is opened to minimize.
  • the dosage is done in a simple manner by the cross section of the metering opening is automatically changed when the clutch is actuated. This can be achieved with a simple construction of the metering device and with a small footprint.
  • the assignment of a first metering section to a first ramp ring and of a second metering section to a second ramp ring proves to be advantageous. Since the control of the friction clutch takes place via a relative movement of the ramp rings, upon actuation of the friction clutch, the inflow of the cooling fluid is also achieved without additional control effort. controls. In particular, the inflow of the cooling fluid can thereby be completely prevented when the clutch is open.
  • the directional indications (such as “axial” or “radial”) generally refer to the axis of rotation of the friction clutch.
  • the first metering section of the metering device is non-rotatably coupled, drivingly coupled or integrally formed with the first ramp ring.
  • the second metering section can be coupled in a rotationally fixed manner to the second ramp ring, can be drive-coupled or formed integrally.
  • a drive-effective coupling can for example take place via a driving device or link guide, that the movement of the respective dosing only takes place in the axial direction or only in the radial direction.
  • the metering sections cooperate in such a way that the metering orifice is completely closed in the case of a predetermined coupling state, ie, except for any leakage losses, in order to prevent the cooling fluid flow in the best possible way.
  • the metering sections of the metering device can be arranged, for example, radially inwardly with respect to the ramp rings. As a result, a structurally simple and space-saving coupling of the dosing with the ramp rings is possible.
  • the friction clutch may include friction fins disposed downstream of the metering orifice with respect to the flow direction of the cooling fluid.
  • the cooling fluid flows through the metering opening, for example in the radial direction. Alternatively or additionally, it can be provided that the cooling fluid flows in the axial direction and / or in the circumferential direction through the metering opening.
  • the metering sections of the metering device have overlapping cylindrical surface sections, wherein at least one of the metering sections has at least one cutout as a metering opening.
  • recesses are present at both metering sections, which can be brought in particular by the relative rotation of the ramp rings in partial or complete alignment.
  • the one metering section which is a localized is assigned fixed fixed ring, also stationary, while the other metering section, which is associated with the rotatable ramp ring, is movable.
  • the cylinder surface sections outside the metering orifice are substantially close to one another, ie, except for any leakage losses, in order to avoid an uncontrolled flow of cooling fluid.
  • the metering of the metering device for example, made of plastic. In particular, these can be attached to the respective ramp ring for quick assembly by means of a latching connection.
  • the coupling unit may further comprise adeiluidreservoir, which is arranged upstream of the metering device with respect to the flow direction of the cooling fluid.
  • adeiluidreservoir can serve for temporarily storing cooling fluid, which is conveyed by means of a conveyor, for example, from a sump in the direction of the coupling unit and retained in theisseriluidreservoir, however, if necessary by means of the metering device.
  • Said cooling fluid delivery device may comprise, for example, a pump or be formed by rotating parts of the friction clutch itself (eg clutch drum) or by moving parts of an associated transmission (eg chain of an offset drive of a transfer case).
  • adeiluidtechnisch from thedeiluidreservoir leads to the metering of the metering device, wherein at least a portion of saiddeiluid effet may be formed for example by a bore in a shaft.
  • the volume of said cooling fluid reservoir is sufficiently large to be able to absorb such a part of the cooling fluid when the metering orifice is closed, that downstream of the metering device the level of the cooling fluid below the rotating parts of the friction clutch or the friction fluid associated transmission is (in particular also below the clutch drum or the inner disk of the friction clutch).
  • the level of the cooling fluid below the rotating parts of the friction clutch or the friction fluid associated transmission is (in particular also below the clutch drum or the inner disk of the friction clutch).
  • the invention also relates to a drive train of a motor vehicle, which comprises a coupling unit of the type explained and also a disconnect clutch. Between the clutch unit and the disconnect clutch extends a torque transmitting portion of the drive train, wherein by opening of the friction clutch and the disconnect clutch of the torque transmitting portion is set in silence.
  • the metering device contained in the coupling unit By means of the metering device contained in the coupling unit, the cooling fluid flow within the friction clutch can thus be interrupted when the torque transmission section is shut down.
  • Figure la is a longitudinal sectional view of parts of a coupling unit in the open state
  • FIG. 2a shows a development of cylindrical surface sections of a metering device of the coupling unit with the coupling open
  • FIG. 2b shows a development of the cylinder surface sections when the clutch is engaged.
  • the coupling unit shown in Figures la and lb has an integrated metering device for a cooling fluid for cooling and lubricating a friction clutch of the coupling unit.
  • the friction clutch is not shown here.
  • the coupling unit comprises a first ramp ring 10 and a second ramp ring 12, between which a plurality of rolling elements 14 are located. Together with associated drive means (e.g., electric motor, not shown), these elements form an actuator 16 for the friction clutch.
  • the second ramp ring 12 is stationary (i.e., rotationally fixed and axially fixed), whereas the first ramp ring 10 is rotatable and axially movable relative to the second ramp ring 12.
  • both ramp rings 10, 12 are rotated in opposite directions, wherein the second ramp ring 12 is axially supported and the first ramp ring is additionally axially movable.
  • the second ramp ring 12 may be rotatable, but axially fixed, while the first ramp ring 10 is held against rotation, but is axially movable.
  • Said metering device comprises a first metering section 20 and a second metering section 18, which are arranged radially inside the ramp rings 10, 12.
  • the first metering section 20 is rigidly connected to the ramp ring 10
  • the second metering section 18 is rigidly connected to the ramp ring 12.
  • the arrow 22 describes the flow direction of the cooling fluid, which flows, for example, from a cooling fluid reservoir (not shown) via the metering device, ultimately in the direction of the friction clutch (for example clutch disks).
  • the cooling fluid may be directed from the (e.g., axially displaced) cooling fluid reservoir via the metering device into a radially inner region of the friction clutch and from there (with the clutch rotating) be guided radially outwardly by the centrifugal force.
  • the two metering sections 18, 20 can be made, for example, as simple injection-molded parts made of plastic, which are fastened to the ramp rings 10, 12 by means of a latching connection.
  • the metering sections 18, 20 have cylindrical surface sections 24, 26 which at least partially overlap, as will be explained in connection with FIGS. 2a and 2b.
  • the two metering sections 18, 20 together define a metering orifice 30 of variable size (free cross-section) to allow for adjustable volume flow of cooling fluid to the friction clutch. In FIG. 1 a (opened friction clutch), the metering opening 30 is closed, ie no cooling fluid passes through.
  • FIGS. 2a and 2b show the developments of the overlapping cylinder surface sections 24, 26 of the metering sections 18, 20 (view along the cylindrical surface II-II according to FIG. 1b).
  • FIG. 2a shows the basic position at which the coupling is open.
  • the metering opening 30 is closed, that is, it flows substantially nodeiluid.
  • the arrow 28 indicates a rotation of the metering sections 18, 20 with superposed axial relative movement.
  • the resulting condition corresponding to an engaged clutch is shown in Figure 2b. Recesses 32, 34 of the cylindrical surface sections 24, 26 were partially aligned by the relative rotation (radial orientation relative to one another) and form the metering opening 30, through which the cooling fluid can flow.
  • the coupling unit shown allows a metered cooling fluid supply with a simple construction of the metering device and small footprint to the friction clutch, wherein the adjustment of the fluid flow is carried out automatically with the actuation of the friction clutch.

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Abstract

Eine Kupplungseinheit für ein Kraftfahrzeug umfasst eine Reibungskupplung und einen Aktuator zum Betätigen der Reibungskupplung, wobei der Aktuator einen ersten Rampenring und einen zweiten Rampenring aufweist, von denen wenigstens einer relativ zu dem anderen Rampenring verdrehbar ist, um auf die Reibungskupplung eine Axialkraft auszuüben. Die Kupplungseinheit umfasst ferner eine Dosiereinrichtung zum dosierten Zuführen eines Kühlfluids an die Reibungskupplung. Die Dosiereinrichtung weist einen ersten Dosierabschnitt auf, der dem ersten Rampenring zugeordnet ist, und einen zweiten Dosierabschnitt, der dem zweiten Rampenring zugeordnet ist, wobei der erste Dosierabschnitt und der zweite Dosierabschnitt zusammen eine Dosieröffnung für das Kühlfluid begrenzen. Der erste Dosierabschnitt und der zweite Dosierabschnitt wirken derart zusammen, dass der von den Dosierabschnitten begrenzte Querschnitt der Dosieröffnung durch eine relative Verdrehung der Rampenringe veränderbar ist.

Description

Kupplungseinheit
Die Erfindung betrifft eine Kupplungseinheit für ein Kraftfahrzeug, mit einer Reibungskupplung, einem Aktuator zum Betätigen der Reibungskupplung, wobei der Aktuator einen ersten Rampenring und einen zweiten Rampenring aufweist, von denen wenigstens einer relativ zu dem anderen Rampenring verdrehbar ist, um auf die Reibungskupplung eine Axialkraft auszuüben, und mit einer Dosiereinrichtung zum dosierten Zuführen eines Kühlfluids an die Reibungskupplung.
Eine derartige Kupplungseinheit dient in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs zum wahlweisen Übertragen eines Drehmoments. Hierfür ist eine Reibungskupplung vorgesehen, die typischerweise als Lamellenkupplung ausgebildet ist und eine kontinuierlich variable Übertragung des Drehmoments ermöglicht. Ein zugeordneter Aktuator ist derart ausgebildet, dass er axial eine Kraft auf die Reibungskupplung ausübt. Dazu werden zwei Rampenringe verwendet, welche über den Umfang verteilt mehrere Rampen aufweisen, die bezüglich einer Normalebene zu der Rotationsachse der Reibungskupplung geneigt sind und die paarweise zusammenwirken. Zwischen den Rampen eines Paars sind vorzugsweise Wälzkörper vorgesehen. Wird wenigstens einer der Rampenringe verdreht (beispielsweise mittels eines Elektromotors oder hydraulisch), wird hierdurch einer der Rampenringe axial bewegt (derselbe oder der andere Rampenring) . Durch diese axiale Bewegung kann beispielsweise ein Lamellenpaket zusammengedrückt werden, um die Kupplung einzurücken. Aus der US 6848550 B2 ist eine Kupplungseinheit mit einem Aktuator bekannt, der derartige Rampenringe aufweist. Ein generelles Problem ist die Wärmeentwicklung bei schlupfender Reibungskupplung, weshalb die Kupplung gekühlt werden muss. Dazu wird meist ein Kühlfluid, insbesondere Öl, eingesetzt, welches durch die Reibungskupplung geleitet wird. Aus der WO 2006/015394 AI ist bereits ein Verteilergetriebe eines allradgetriebenen Kraftfahrzeugs bekannt, bei welchem die Kupplung mit Schmieröl versorgt wird. Das Schmieröl fließt dabei über eine Öffnung von einem Ölreservoir zur Kupplung.
Die DE 10 2007 057 984 AI zeigt ein Allradantrieb-Verteilergetriebe, bei dem mithilfe einer Fördereinrichtung Schmieröl von einem Ölsumpf in ein Ölreservoir in einem oberen Bereich des Getriebes gefördert werden kann. Durch eine Dosiereinrichtung kann der Ölstrom von dem Ölreservoir zu einer Reibungskupplung eingestellt werden. Nachteilig an einem derartigen Kühlen und Schmieren einer Reibungskupplung sind die auftretenden Schleppmomente und die hiermit verbundenen Verluste, insbesondere bei geöffneter Kupplung. Wenn im geöffneten Zustand ein Kühlfluid in die Kupplung einfließt, kommt es aufgrund der Viskosität zu erheblichen Verlusten. Insbesondere bei Lamellenkupp- lungen entsteht durch das einfließende Kühlfluid eine viskose Reibung im engen Spalt zwischen den Kupplungslamellen.
Besondere Bedeutung hat dieses Problem bei einem so genannten Dis- connect-System, d.h. bei einem Antriebsstrang mit einem stilllegbaren Drehmomentübertragungsabschnitt, der zwischen der genannten Reibungskupplung und einer Trennkupplung angeordnet ist (formschlüssige Kupplung oder ebenfalls Reibungskupplung) . Ein stilllegbarer Drehmomentübertragungsabschnitt kann beispielsweise bei einem Kraftfahrzeug mit einer permanent angetriebenen Primärachse und einer wahlweise angetriebenen Sekundärachse vorgesehen sein. Bei einem derartigen Kraftfahrzeug kann an einem Ausgang eines Allradantrieb- Verteilergetriebes die Reibungskupplung und im Bereich eines Achsdifferentialgetriebes der Sekundärachse die Trennkupplung angeordnet sein (oder umgekehrt). Durch Öffnen beider Kupplungen wird der dazwischen verlaufende Drehmomentübertragungsabschnitt (z.B. Kardanwelle) stillgelegt. Hierdurch kann verhindert werden, dass in einem Zweirad- Antriebsmodus (wenn nur die Primärachse angetrieben wird) nicht benötigte Teile des Antriebsstrangs mitbewegt werden, was zu Lasten der Kraftstoffwirtschaftlichkeit gehen würde. Ein derartiger Antriebsstrang mit stilllegbarem Drehmomentübertragungsabschnitt ist aus der DE 10 2009 005 378 AI bekannt.
Allderdings können auch bei einem Antriebsstrang und bei Getrieben, bei denen keine derartige Stilllegungs-Funktion zum Einsatz kommt, durch eine Kühlölströmung ein zusätzlicher Verlust und somit ein zusätzlicher Wärmeeintrag entstehen, da das Öl ständig von einem Ölraum in die Kupplung gefördert wird, dabei beschleunigt und bewegt wird und dann im Sumpf wieder verwirbelt, obwohl in der betreffenden Fahrsituation keine Kühlung notwendig wäre.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Kupplungseinheit zu schaffen, die bei einfachem Aufbau eine dosierte Kühlfluidzufuhr ermöglicht.
Die Aufgabe wird durch eine Kupplungseinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und insbesondere dadurch gelöst, dass die Dosiereinrichtung einen ersten Dosierabschnitt, der dem ersten Rampenring zugeordnet ist, und einen zweiten Dosierabschnitt aufweist, der dem zweiten Rampenring zugeordnet ist, wobei der erste Dosierabschnitt und der zweite Dosierabschnitt zusammen eine Dosieröffnung für das Kühlfluid be- grenzen und derart zusammenwirken, dass der von den Dosierabschnitten begrenzte Querschnitt der Dosieröffnung durch eine relative Verdrehung der Rampenringe veränderbar ist.
Die Dosiereinrichtung der erfindungsgemäßen Kupplungseinheit umfasst wenigstens zwei Dosierabschnitte, die mit den beiden Rampenringen unmittelbar oder indirekt gekoppelt sind. Durch Bewegung der beiden Rampenringe relativ zueinander (mittels des zugeordneten Aktuators) können somit auch die Dosierabschnitte der Dosiereinrichtung automatisch relativ zueinander bewegt werden. Die Dosierabschnitte definieren zusammen eine Dosieröffnung, welche den Volumenstrom des Kühlfluids zu der Reibungskupplung bestimmt. Durch die Relativbewegung der Rampenringe und die entsprechende Relativbewegung der Dosierabschnitte wird auch der freie Querschnitt der Dosieröffnung geändert. Dies kann beispielsweise durch eine variable Überlappung der Dosierabschnitte oder durch ei- nen variablen Spalt zwischen den Dosierabschnitten bewirkt werden.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, die Zufuhr eines Kühlfluids an die Reibungskupplung zu dosieren und gegebenenfalls auftretende Schleppmomente und damit verbundene Verluste, insbesondere bei geöffneter Kupplung, zu minimieren. Die Dosierung geschieht dabei auf einfache Weise, indem der Querschnitt der Dosieröffnung bei Aktuierung der Kupplung automatisch geändert wird. Dies kann bei einem einfachen Aufbau der Dosiereinrichtung und bei geringem Platzbedarf erreicht werden. Als vorteilhaft erweist sich hierbei die Zuord- nung eines ersten Dosierabschnitts zu einem ersten Rampenring sowie eines zweiten Dosierabschnitts zu einem zweiten Rampenring. Da die Steuerung der Reibungskupplung über eine Relativbewegung der Rampenringe erfolgt, wird bei Betätigung der Reibungskupplung ohne zusätzlichen Steuerungsaufwand zugleich auch der Zufluss des Kühlfluids ge- steuert. Insbesondere kann dadurch bei geöffneter Kupplung der Zufluss des Kühlfluids gänzlich unterbunden werden.
Im Zusammenhang mit der Erfindung beziehen sich die Richtungsanga- ben (wie„axial" oder„radial") generell auf die Rotationsachse der Reibungskupplung.
Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen.
Gemäß einer Ausführungsform ist der erste Dosierabschnitt der Dosiereinrichtung mit dem ersten Rampenring drehfest gekoppelt, antriebswirksam gekoppelt oder integral ausgebildet. Der zweite Dosierabschnitt kann hierbei mit dem zweiten Rampenring drehfest gekoppelt, antriebswirksam gekoppelt oder integral ausgebildet sein. Eine antriebswirksame Kopplung kann beispielsweise derart über eine Mitnehmereinrichtung oder Kulissenführung erfolgen, dass die Bewegung des jeweiligen Dosierabschnitts nur in axialer Richtung oder nur in radialer Richtung erfolgt. Gemäß einer weiteren Ausführungsform wirken die Dosierabschnitte derart zusammen, dass die Dosieröffnung bei einem vorbestimmten Kupplungszustand im Wesentlichen, d.h. bis auf etwaige Leckageverluste, vollständig geschlossen ist, um somit den Kühlfluidfluss bestmöglich zu unterbinden. Dies kann insbesondere bei vollständig geöffneter Reibungs- kupplung vorgesehen sein, um bei einem Antriebsstrang mit einem still- legbaren Drehmomentübertragungsabschnitt Schleppmomente und die hiermit verbundenen Wirkungsgradverluste zu minimieren. Bei einem derartigen Antriebsstrang treten nämlich innerhalb der Reibungskupplung am Ende des stillgelegten Drehmomentübertragungsabschnitts sehr hohe Drehzahldifferenzen auf (z.B. zwischen den Innenlamellen und den Außenlamellen einer Lamellenkupplung).
Die Dosierabschnitte der Dosiereinrichtung können bezüglich der Ram- penringe beispielsweise radial innenliegend angeordnet sein. Hierdurch ist eine baulich einfache und platzsparende Kopplung der Dosierabschnitte mit den Rampenringen möglich.
Die Reibungskupplung kann Reiblamellen aufweisen, die bezüglich der Fließrichtung des Kühlfluids stromabwärts der Dosieröffnung angeordnet sind.
Das Kühlfluid durchströmt die Dosieröffnung beispielsweise in radialer Richtung. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass das Kühl- fluid in axialer Richtung und/ oder in Umfangsrichtung durch die Dosieröffnung strömt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform weisen die Dosierabschnitte der Dosiereinrichtung sich überdeckende Zylinderflächenabschnitte auf, wobei mindestens einer der Dosierabschnitte mindestens eine Aussparung als Dosieröffnung aufweist. Die Verwendung von Zylinderflächenabschnit- ten stellt eine Möglichkeit dar, eine Dosieröffnung variabler Größe bei Rotation und gleichzeitiger axialer Bewegung (bedingt durch die Bewegung mindestens eines Rampenringes) zu realisieren. Denkbar sind auch ande- re geeignete Formen.
Vorzugsweise sind Aussparungen an beiden Dosierabschnitten vorhanden, die insbesondere durch das relative Verdrehen der Rampenringe in teilweise oder vollständige Flucht gebracht werden können. In einer spezi- eilen Ausführungsform ist dabei der eine Dosierabschnitt, der einem orts- festen Rampenring zugeordnet ist, ebenfalls ortsfest, während der andere Dosierabschnitt, der dem verdrehbaren Rampenring zugeordnet ist, beweglich ist. Gemäß einer weiteren Ausführungsform liegen die Zylinderflächenab- schnitte außerhalb der Dosieröffnung im Wesentlichen, d.h. bis auf etwaige Leckageverluste, dicht aneinander, um einen unkontrollierten Kühlflu- idfluss zu vermeiden. Um eine kostengünstige und kompakte Bauweise der Dosierabschnitte zu erreichen, bestehen die Dosierabschnitte der Dosiereinrichtung beispielsweise aus Kunststoff. Insbesondere können diese zur schnellen Montage mittels einer Rastverbindung an dem jeweiligen Rampenring befestigt werden.
Die Kupplungseinheit kann ferner ein Kühliluidreservoir umfassen, das bezüglich der Strömungsrichtung des Kühlfluids stromaufwärts der Dosiereinrichtung angeordnet ist. Ein derartiges Kühliluidreservoir kann zum Zwischenspeichern von Kühlfluid dienen, das mittels einer Fördereinrich- tung beispielsweise aus einem Sumpf in Richtung der Kupplungseinheit gefördert und in dem Kühliluidreservoir jedoch bedarfsweise mittels der Dosiereinrichtung zurückgehalten wird. Die genannte Kühlfluid- Fördereinrichtung kann beispielsweise eine Pumpe umfassen oder durch rotierende Teile der Reibungskupplung selbst (z.B. Kupplungstrommel) oder durch bewegte Teile eines zugeordneten Getriebes (z.B. Kette eines Versatztriebs eines Verteilergetriebes) gebildet sein. Vorzugsweise führt eine Kühliluidleitung von dem Kühliluidreservoir zu der Dosieröffnung der Dosiereinrichtung, wobei zumindest ein Teil der genannten Kühliluidleitung beispielsweise durch eine Bohrung in einer Welle gebildet sein kann. Insbesondere kann für einen effizienten Betriebsmodus vorgesehen sein, dass das Volumen des genannten Kühlfluidreservoirs ausreichend groß ist, um bei geschlossener Dosieröffnung einen solchen Teil des Kühlfluids aufnehmen zu können, dass stromabwärts der Dosiereinrichtung der Pe- gel des Kühlfluids unterhalb der rotierenden Teile der Reibungskupplung oder des zugeordneten Getriebes liegt (insbesondere auch unterhalb der Kupplungstrommel oder der Innenlamellen der Reibungskupplung). Somit kann bedarfsweise verhindert werden, dass rotierende Teile der Reibungskupplung oder des zugeordneten Getriebes im Ölbad laufen. Hierdurch können unerwünschte Planschverluste und Schleppmomente vermieden werden, um den Wirkungsgrad zu verbessern.
Die Erfindung bezieht sich auch auf einen Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, der eine Kupplungseinheit der erläuterten Art und zudem eine Trennkupplung umfasst. Zwischen der Kupplungseinheit und der Trennkupplung verläuft ein Drehmomentübertragungsabschnitt des Antriebsstrangs, wobei durch Öffnung der Reibungskupplung und der Trennkupplung der Drehmomentübertragungsabschnitt stilllegbar ist. Durch die in der Kupplungseinheit enthaltene Dosiereinrichtung kann somit der Kühl- fluidstrom innerhalb der Reibungskupplung bei stillgelegtem Drehmomentübertragungsabschnitt unterbrochen werden.
Nachfolgend wird die Erfindung rein beispielhaft anhand vorteilhafter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
Figur la eine Längsschnittansicht von Teilen einer Kupplungseinheit im geöffneten Zustand;
Figur lb die Kupplungseinheit im eingerückten Zustand; Figur 2a eine Abwicklung von Zylinderflächenabschnitten einer Dosiereinrichtung der Kupplungseinheit bei geöffneter Kupplung; und
Figur 2b eine Abwicklung der Zylinderflächenabschnitte bei eingerückter Kupplung.
Die in Figuren la und lb dargestellte Kupplungseinheit besitzt eine inte- grierte Dosiereinrichtung für ein Kühlfluid zum Kühlen und Schmieren einer Reibungskupplung der Kupplungseinheit. Die Reibungskupplung ist hierbei nicht dargestellt.
Die Kupplungseinheit umfasst einen ersten Rampenring 10 sowie einen zweiten Rampenring 12, zwischen denen sich mehrere Wälzkörper 14 befinden. Gemeinsam mit einer zugeordneten Antriebseinrichtung (z.B. Elektromotor, nicht gezeigt) bilden diese Elemente einen Aktuator 16 für die Reibungskupplung. Der zweite Rampenring 12 ist hierbei ortsfest (d.h. drehfest und axial fest), wohingegen der erste Rampenring 10 relativ zum zweiten Rampenring 12 verdrehbar und axial beweglich ist. Alternativ ist es beispielsweise auch möglich, dass beide Rampenringe 10, 12 gegenläufig verdreht werden, wobei der zweite Rampenring 12 axial abgestützt ist und der erste Rampenring zusätzlich axial beweglich ist. Gemäß einer weiteren Alternative kann der zweite Rampenring 12 verdrehbar, jedoch axial fest sein, während der erste Rampenring 10 drehfest gehalten, jedoch axial beweglich ist.
Ausgehend von der in Figur la gezeigten Grundposition des Aktuators 16 (geöffnete Reibungskupplung) bewirkt ein Verdrehen des ersten Rampen- rings 10 mittels der Antriebseinrichtung, dass der erste Rampenring 10 über die Wälzkörper 14 von dem zweiten Rampenring 12 abgespreizt wird und hierdurch die Reibungskupplung in axialer Richtung, nämlich im Schließsinne, betätigt. Die Wälzkörper 14 bewegen sich hierbei entlang von Rampen, die an den Rampenringen 10, 12 in Umfangsrichtung ver- laufen. Der durch eine derartige Bewegung erreichte Zustand der Kupplungseinheit ist in Figur lb gezeigt (eingerückte Reibungskupplung). Das Öffnen der Reibungskupplung erfolgt dann in umgekehrter Richtung, wobei eine oder mehrere Federn (z.B. Tellerfedern) die Öffnungsbewegung der Kupplung unterstützen können.
Die genannte Dosiereinrichtung umfasst einen ersten Dosierabschnitt 20 und einen zweiten Dosierabschnitt 18, die radial innerhalb der Rampenringe 10, 12 angeordnet sind. Der erste Dosierabschnitt 20 ist mit dem Rampenring 10 starr verbunden, während der zweite Dosierabschnitt 18 mit dem Rampenring 12 starr verbunden ist. Der Pfeil 22 beschreibt die Fließrichtung des Kühlfluids, das beispielsweise von einem Kühlfluidre- servoir (nicht gezeigt) über die Dosiereinrichtung letztlich in Richtung der Reibungskupplung (z.B. Kupplungslamellen) strömt. Beispielsweise kann das Kühlfluid von dem (z.B. axial versetzten) Kühlfluidreservoir über die Dosiereinrichtung in einen radial inneren Bereich der Reibungskupplung geleitet werden und von dort (bei rotierender Kupplung) durch die Fliehkraft nach radial außen geführt werden.
Die beiden Dosierabschnitte 18, 20 können beispielsweise als einfache Spritzgießteile aus Kunststoff gefertigt sein, die mittels einer Rastverbindung an den Rampenringen 10, 12 befestigt sind. Die Dosierabschnitte 18, 20 besitzen Zylinderflächenabschnitte 24, 26, die zumindest teilweise überlappen, wie im Zusammenhang mit Figuren 2a und 2b noch erläutert wird. Die beiden Dosierabschnitte 18, 20 begrenzen zusammen eine Dosieröffnung 30 von variabler Größe (freier Querschnitt), um einen einstellbaren Volumenstrom von Kühliluid zu der Reibungskupplung zu ermöglichen. In Figur la (geöffnete Reibungskupplung) ist die Dosieröffnung 30 geschlos- sen, d.h. es tritt kein Kühliluid hindurch. In Figur lb ist der Zustand während oder nach einer relativen Verdrehung der Rampenringe 10 und 12 zueinander dargestellt, welche zu einer axialen Verschiebung der Rampenringe 10, 12 relativ zueinander geführt hat (teilweise oder vollständig eingerückte Reibungskupplung). Durch die starre Kopplung der Dosierab- schnitte 18, 20 an die jeweiligen Rampenringe 10, 12 sind auch die Dosierabschnitte 18, 20 axial zueinander verschoben. Der Querschnitt der Dosieröffnung 30 hat sich somit geändert und erlaubt einen Fluss des Kühlfluids. In Figuren 2a und 2b sind die Abwicklungen der sich überdeckenden Zylinderflächenabschnitte 24, 26 der Dosierabschnitte 18, 20 dargestellt (Ansicht entlang der Zylinderfläche II-II gemäß Figur lb). Figur 2a zeigt die Grundposition, bei der die Kupplung geöffnet ist. In diesem Zustand ist die Dosieröffnung 30 geschlossen, d.h. es fließt im Wesentlichen kein Kühliluid. Der Pfeil 28 deutet eine Verdrehung der Dosierabschnitte 18, 20 mit überlagerter axialer Relativbewegung an. Der daraus resultierende Zustand, der einer eingerückten Kupplung entspricht, ist in Figur 2b dargestellt. Aussparungen 32, 34 der Zylinderflächenabschnitte 24, 26 wurden hierbei durch das relative Verdrehen teilweise in Flucht gebracht (ra- diale Ausrichtung relativ zueinander) und bilden die Dosieröffnung 30, durch die das Kühliluid fließen kann.
Somit ermöglicht die gezeigte Kupplungseinheit bei einfachem Aufbau der Dosiereinrichtung und geringem Platzbedarf eine dosierte Kühlfluidzufuhr an die Reibungskupplung, wobei das Einstellen des Fluidstroms automatisch mit dem Betätigen der Reibungskupplung erfolgt.
Bezugszeichenliste
10 erster Rampenring
12 zweiter Rampenring
14 Wälzkörper
16 Aktuator
18 zweiter Dosierabschnitt
20 erster Dosierabschnitt
22 Fließrichtung des Kühliluids
24 Zylinderflächenabschnitt
26 Zylinderflächenabschnitt
28 Relativbewegung der Dosierabschnitte
30 Dosieröffnung
32 Aussparung
34 Aussparung

Claims

Patentansprüche
Kupplungseinheit für ein Kraftfahrzeug, mit:
einer Reibungskupplung;
einem Aktuator zum Betätigen der Reibungskupplung, wobei der Aktuator einen ersten Rampenring ( 10) und einen zweiten Rampenring ( 12) aufweist, von denen wenigstens einer relativ zu dem anderen Rampenring verdrehbar ist, um auf die Reibungskupplung eine Axialkraft auszuüben; und
einer Dosiereinrichtung zum dosierten Zuführen eines Kühl- fluids an die Reibungskupplung;
dadurch gekennzeichnet,
dass die Dosiereinrichtung einen ersten Dosierabschnitt (20), der dem ersten Rampenring ( 10) zugeordnet ist, und einen zweiten Dosierabschnitt ( 18) aufweist, der dem zweiten Rampenring ( 12) zugeordnet ist, wobei der erste Dosierabschnitt und der zweite Dosierabschnitt zusammen eine Dosieröffnung (30) für das Kühlfluid begrenzen und derart zusammenwirken, dass der von den Dosierabschnitten begrenzte Querschnitt der Dosieröffnung durch eine relative Verdrehung der Rampenringe veränderbar ist.
Kupplungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Dosierabschnitt (20) mit dem ersten Rampenring ( 10) drehfest gekoppelt, antriebswirksam gekoppelt oder integral ausgebildet ist, wobei der zweite Dosierabschnitt ( 18) mit dem zweiten Rampenring ( 12) drehfest gekoppelt, antriebswirksam gekoppelt oder integral ausgebildet ist.
3. Kupplungseinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosierabschnitte ( 18, 20) derart zusammenwirken, dass die Dosieröffnung (30) bei einem vorbestimmten Kupplungszustand im Wesentlichen vollständig geschlossen ist.
4. Kupplungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Dosierabschnitte ( 18, 20) der Dosiereinrichtung bezüglich der Rampenringe ( 10, 12) radial innenliegend angeordnet sind.
5. Kupplungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Dosierabschnitte ( 18, 20) sich überdeckende Zylinderflächenabschnitte (24, 26) aufweisen, wobei mindestens einer der Dosierabschnitte mindestens eine Aussparung (32, 34) aufweist, um die Dosieröffnung (30) zu bilden.
6. Kupplungseinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinderflächenabschnitte (24, 26) außerhalb der Dosieröffnung (30) im Wesentlichen dicht aneinander liegen.
7. Kupplungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Dosierabschnitte (24, 26) der Dosiereinrichtung aus Kunststoff bestehen.
8. Kupplungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungseinheit ferner ein Kühlfluidreservoir umfasst, das bezüglich der Strömungsrichtung des Kühlfluids stromaufwärts der Dosiereinrichtung angeordnet ist. Kupplungseinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen des Kühlfluidreservoirs ausreichend groß ist, um bei geschlossener Dosieröffnung (30) eine solche Menge des Kühlfluids aufnehmen zu können, dass stromabwärts der Dosiereinrichtung der Pegel des Kühlfluids unterhalb der rotierenden Teile der Reibungskupplung liegt.
Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, mit einer Kupplungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche und mit einer Trennkupplung, zwischen denen ein Drehmomentübertragungsabschnitt des Antriebsstrangs verläuft, wobei durch Öffnen der Reibungskupplung und der Trennkupplung der Drehmomentübertragungsabschnitt stilllegbar ist.
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