DE102008006845A1

DE102008006845A1 - Drehmomentübertragungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102008006845A1
Application number: DE200810006845
Authority: DE
Inventors: Moritz Dipl.-Ing. Stockmeier
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2008-01-31
Filing date: 2008-01-31
Publication date: 2009-08-06
Also published as: WO2009095064A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Drehmomentübertragungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, mit einer Antriebsseite (10) und einer Abtriebsseite (14), welche mittels einer steuerbaren Beaufschlagungseinrichtung (18) zwischen einer Übertragungsstellung, in welcher die Antriebsseite (10) und die Abtriebsseite (14) zur Übertragung eines Drehmoments mittels eines in einem Druckkanal (20) geführten Hydraulikmittels (22) kraftbeaufschlagt und drehschlüssig miteinander gekoppekt sind, und einer Trennstellung, in welcher die Antriebsseite (10) von der Abtriebsseite (14) entkoppelt ist, zu schalten sind, wobei der Druckkanal (20) ein Speichermittel (26) umfasst, mittels welchem zumindest in der Trennstellung ein Abfließen des Hydraulikmittels (22) aus dem Druckkanal (20) zu verlangsamen ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Drehmomentübertragungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.
Derartige Drehmomentübertragungsvorrichtungen sind dabei aus dem Stand der Technik als bekannt zu entnehmen und üblicherweise als schaltbare Kupplung oder Bremse ausgebildet. Die Drehmomentübertragungsvorrichtungen umfassen dabei eine Antriebsseite und eine Abtriebsseite, welche mittels einer steuerbaren Beaufschlagungseinrichtung zwischen einer Übertragungsstellung, in welcher die Antriebsseite und die Abtriebsseite zur Übertragung eines Drehmoments mittels eines in einem Druckkanal Hydraulikmittels kraftbeaufschlagt und drehschlüssig miteinander gekoppelt sind, und einer Trennstellung, in welcher die Antriebsseite von der Abtriebsseite entkoppelt ist, zu schalten sind. Hierbei sind möglichst kurze Reaktions- und Schaltzeiten erwünscht. Als Reaktionszeit wird dabei die Zeitdauer bezeichnet, die zwischen einer Äußerung eines Schaltwunsches, beispielsweise durch eine Anforderung seitens einer Schaltstrategie oder durch Betätigung eines Wählhebels und dergleichen, und dem Beginn der für die Schaltung notwendigen Änderung der Drehzahl am Getriebeeingang. Die Schaltzeit bezeichnet dann die erforderliche Zeit, um die Antriebsseite und die Abtriebsseite aus der Übertragungsstellung in die Trennstellung oder umgekehrt zu schalten. Der Reaktionszeit sind hierbei in erster Linie physikalisch-hydraulische Grenzen gesetzt, da zunächst der Druckkanal vollständig mit dem Hydraulikmittel befüllt sein muss, bevor mit Hilfe des Hydraulikmittels eine bestimmte Kraft aufgebaut wird.
Hierbei kommt es jedoch häufig zu Problemen, wenn ein längerer Zeitraum zwischen zwei Schaltvorgängen liegt, da hierbei das Hydraulikmittel mangels Kraftbeaufschlagung teilweise oder vollständig aus dem Druckkanal fließt. Bei einem Schaltvorgang muss daher zunächst der Druckkanal wieder vollständig mit dem Hydraulikmittel gefüllt werden, wodurch die Reaktionszeit deutlich verlängert wird. Um die benötigten Füllzeiten und damit die Reaktionszeit zu verkürzen, ist es bekannt, das Volumen des Druckkanals zu verringern bzw. den Druckkanal strömungsgünstig auszubilden. Diesen Möglichkeiten sind jedoch enge konstruktive Grenzen gesetzt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Drehmomentübertragungsvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche eine erhöhte konstruktive Gestaltungsfreiheit bei möglichst geringen Reaktionszeiten zu ermöglichen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Drehmomentübertragungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Eine Drehmomentübertragungsvorrichtung, welche eine erhöhte konstruktive Gestaltungsfreiheit bei möglichst geringen Reaktionszeiten ermöglicht, ist erfindungsgemäß dadurch geschaffen, dass der Druckkanal ein Speichermittel umfasst, mittels welchem zumindest in der Trennstellung ein Abfließen des Hydraulikmittels aus dem Druckkanal zu verlangsamen ist. Durch diese rein passive Maßnahme werden die erforderlichen Füllzeiten und damit die Reaktionszeiten beim Schalten zwischen der Übertragungsstellung und der Trennstellung signifikant verkürzt. Außerdem ist das Verhalten der Drehmomentübertragungsvorrichtung beim Füllen des Druckkanals reproduzierbar. Damit ist es möglich, den funktionellen und applikativen Softwareaufwand vorteilhaft zu reduzieren, wodurch entsprechende Kostensenkungen gegeben sind. Die übrigen hydraulischen Eigenschaften der Beaufschlagungseinrichtung werden im Gegensatz zum Stand der Technik nicht beeinträchtigt, so dass eine erhöhte konstruktive Gestaltungsfreiheit sichergestellt ist. Ein weiterer Vorteil ergibt sich dadurch, dass keine zusätzlichen Bauelemente wie Druckkanalentlüftungen und dergleichen vorgesehen sein müssen, wodurch die Drehmomentübertragungsvorrichtung konstruktiv einfacher und entsprechend kostengünstiger ausgebildet werden kann.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass mittels des Speichermittels ein Hydraulikmittelfüllstand des Druckkanals in der Trennstellung auf einem Niveau zu halten ist, in welchem die Beaufschlagungskraft der Antriebsseite und der Abtriebsseite mittels des Hydraulikmittels im Bereich unterhalb einer die Antriebsseite und die Abtriebsseite in die Trennstellung bewegenden Stellkraft liegt. Mit anderen Worten ist es vorteilhaft vorgesehen, dass das Speichermittel derart ausgebildet ist, dass der Druckkanal zumindest in der Trennstellung mit soviel Hydraulikmittel befüllt ist, dass die Antriebsseite und die Abtriebsseite mit einer knapp unterhalb einer Rückstellkraft liegenden Kraft beaufschlagt werden. Auf diese Weise wird sicher gestellt, dass die zum vollständigen Befüllen des Druckkanals erforderlichen Reaktionszeiten erheblich verkürzt werden bzw. gänzlich entfallen, die Antriebsseite und die Abtriebsseite jedoch noch nicht in Wirkverbindung gebracht sind, so dass keine unerwünschten Verspannungen, Schleppmomente, Wärmeeinträge oder Wirkungsgradverluste auftreten.
Dabei hat es sich weiterhin als vorteilhaft gezeigt, dass das Speichermittel an eine Bindungskraft, insbesondere einer Adhäsionskraft und/oder eine Kohäsionskraft, des Hydraulikmittels angepasst ausgebildet ist. Auf diese Weise werden die physikalischen und chemischen Bindungskräfte vorteilhaft ausgenutzt, um ein Abfließen des Hydraulikmittels zu verlangsamen oder vollständig zu verunmöglichen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Speichermittel im Vergleich zu einer Oberfläche des Druckkanals eine wesentlich höhere äußere und/oder spezifische Oberfläche aufweist. Ein Speichermittel mit einer derart vergrößerten Oberfläche bietet eine konstruktiv besonders einfache Möglichkeit, um ein Abfließen des Hydraulikmittels zu verlangsamen bzw. zu verunmöglichen. Dabei kann je nach konkreter Ausgestaltung des Hydraulikmittels bzw. des Druckkanals vorgesehen sein, dass das Speichermittel eine etwa zehnfach erhöhte Oberfläche aufweist. Jedoch kann das Speichermittel natürlich auch derart ausgebildet sein, dass seine Oberfläche um mehrere Zehnerpotenzen höher liegt als diejenige des Druckkanals.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Speichermittel eine Mehrzahl von Hohlräumen umfasst, innerhalb welchen das Hydraulikmittel aufnehmbar ist. Ein derart ausgebildetes Speichermittel stellt eine weitere konstruktiv einfache und kostengünstige Möglichkeit dar, das Abfließen des Hydraulikmittels aus dem Druckkanal erheblich zu verlangsamen bzw. vollständig zu verhindern.
Dabei hat es sich als vorteilhaft gezeigt, dass das Speichermittel schwammartig und/oder elastisch nachgiebig ausgebildet ist. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass der Druckkanal sowohl in der Trennstellung als auch in der Übertragungsstellung stets mit Hydraulikmittel gefüllt ist, ohne dass beim Schaltvorgang nennenswerte Zusatzwiderstände aufgebaut würden oder das Volumen des Druckkanal signifikant reduziert würde. Weiterhin kann das Speichermittel auch problemlos in Druckkanälen mit komplexen Geometrien angeordnet werden.
Weitere Vorteile ergeben sich, indem das Speichermittel pulverförmig und/oder gelartig ausgebildet ist. Auch hierdurch wird sichergestellt, dass das Abfließen des Hydraulikmittels zuverlässig verlangsamt wird und das Speichermittel problemlos in Druckkanälen beliebiger Geometrie anordenbar ist.
Dabei hat es sich als vorteilhaft gezeigt, dass das Speichermittel einen keramischen und/oder einen Zeolithen und/oder ein vorzugsweise silanisiertes Silikat umfasst. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass das Speichermittel eine hohe Rückhaltkraft für das Hydraulikmittel aufweist und dessen Abfließen entsprechend verlangsamt bzw. verhindert. Zudem weist das Speichermittel eine hohe mechanische Beständigkeit über weite Temperaturbereiche auf, so dass eine erforderliche Verschleiß- und Abtriebsfreiheit über die gesamte Lebensdauer der Drehmomentübertragungsvorrichtung gegeben ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Drehmomentübertragungsvorrichtung als Bremseinheit und/oder als Teil einer Bremseinheit für ein Kraftfahrzeug ausgebildet ist. Durch die mit Hilfe der erfindungsgemäßen Drehmomentübertragungsvorrichtung verringerten Reaktionszeiten wird ein entsprechend schnelles Ansprechen der Bremseinheit sichergestellt, wobei in Abhängigkeit der Ausgestaltung der Bremseinheit entsprechende Vorteile in einem sicherheitsrelevanten Bereich erzielbar sind.
Weitere Vorteile ergeben sich, indem die Drehmomentübertragungsvorrichtung als Kupplungseinheit, insbesondere als vorzugsweise nasslaufende Lamellenkupplung, und/oder als Teil einer Kupplungseinheit für ein Getriebe, insbesondere ein Stufenautomatikgetriebe, eines Kraftfahrzeugs ausgebildet ist. Aufgrund der geringen Reaktionszeiten, die mit Hilfe der erfindungsgemäßen Drehmomentübertragungsvorrichtung erzielbar sind, sind mit Hilfe der als Kupplungseinheit ausgebildeten Drehmomentübertragungsvorrichtung auch sportlich ausgeprägte, besonders schnelle Gangwechsel des Getriebes möglich.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigt die einzige Figur eine schematische seitliche Schnittansicht einer als Kupplungseinheit ausgebildeten Drehmomentübertragungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Die Figur zeigt eine schematische seitliche Schnittansicht einer als Kupplungseinheit für ein Getriebe eines Kraftfahrzeugs ausgebildeten Drehmomentübertragungsvorrichtung. Der allgemeine Aufbau der Drehmomentübertragungsvorrichtung ist dabei bereits aus dem Stand der Technik bekannt und beispielsweise aus der DE 103 33 602 A1 zu entnehmen. Die Drehmomentübertragungsvorrichtung umfasst eine Antriebsseite 10, welche über eine Antriebswelle 12 mit einem Antriebsaggregat des Kraftfahrzeugs verbindbar ist. Weiterhin umfasst die Drehmomentübertragungsvorrichtung eine Abtriebsseite 14, welche über eine Abtriebswelle 16 mit einem automatisierten Getriebe des Kraftfahrzeugs verbunden werden kann. Die Antriebsseite 10 und die Abtriebsseite 14 können dabei mit Hilfe einer steuerbaren Beaufschlagungseinrichtung 18 zwischen einer Übertragungsstellung, in welcher die Antriebsseite 10 und die Abtriebsseite 14 zur Übertragung eines Drehmoments von der Antriebswelle 12 auf die Abtriebswelle 16 drehschlüssig miteinander gekoppelt sind, und einer Trennstellung, in welcher die Antriebsseite 10 von der Abtriebsseite 14 entkoppelt ist, geschaltet werden. Hierzu ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Antriebsseite 10 ein Druckkanal 20 zugeordnet, welcher mit einem Hydraulikmittel 22 befüllbar ist. Durch Kraftbeaufschlagung mittels des Hydraulikmittels 22 kann ein Reibschluss innerhalb der Lamellenpakete 24 erzeugt werden, wodurch die Antriebsseite 10 und die Abtriebsseite 14 drehschlüssig miteinander gekoppelt sind und als Block um die Achse I zur Übertragung eines Drehmoments umlaufen können. Um ein Abfließen des Hydraulikmittels 22 aus dem Druckkanal 20 in der Trennstellung zu verlangsamen, umfasst der Druckkanal 20 ein Speichermittel 26, welches vorliegend schwammartig ausgebildet ist. Das Speichermittel 26 weist demnach eine Vielzahl von Hohlräumen auf, innerhalb welcher das Hydraulikmittel 22 aufnehmbar ist. Zusätzlich verfügt das Speichermittel 26 im Vergleich zu einer Oberfläche des Druckkanals 20 über eine um mehrere Zehnerpotenzen erhöhte spezifische Oberfläche. Dadurch haftet das vorliegend als Öl ausgebildete Hydraulikmittel 22 aufgrund von Adhäsions- und Kohäsionskräften an der Oberfläche des Speichermittels 26, so dass das Hydraulikmittel 22 auch dann im Druckkanal 20 verbleibt, wenn keine aktive Kraftbeaufschlagung mittels der Beaufschlagungseinrichtung 18 erfolgt. Hierdurch werden bislang zur Wiederauffüllung des Druckkanals 20 mit Hydraulikmittel 22 benötigte Füllzeiten beim Schalten aus der Trennstellung in die Übertragungsstellung erheblich verkürzt bzw. vollständig vermieden, ohne dass zusätzliche Bauteile oder Hilfsenergie benötigt werden. Gleichzeitig wird während des Schaltvorgangs kein relevanter Zusatzwiderstand durch das Speichermittel 26 aufgebaut. Durch diese rein passive Maßnahme kann damit ohne Beeinträchtigung der Funktionsweise der Drehmomentübertragungsvorrichtung auf zusätzliche kostspielige Bauteile verzichtet werden. Weiterhin kann der funktionelle und applikative Softwareaufwand bei gleichzeitig hoher Befüllungsqualität des Druckkanals 20 erheblich verringert werden, so dass eine Steuereinheit der Beaufschlagungseinrichtung 18 entsprechend einfacher und kostengünstiger ausführbar ist. Das Speichermittel 26 ist darüber hinaus derart ausgebildet, dass das Hydraulikmittel 22 bei in die Trennstellung geschalteter Drehmomentübertragungsvorrichtung auf einem Niveau gehalten wird, in welchem die Antriebsseite 10 mit einer Kraft beaufschlagt wird, die knapp unterhalb einer Stellkraft einer Rückstelleinheit 28 liegt. Der Druckkanal 20 wird mit anderen Worten in der Trennstellung derart mit dem Hydraulikmittel 22 befällt, dass die Antriebsseite 10 kurz vor einen Anlegepunkt zwischen der Antriebsseite 10 und der Abtriebsseite 14 bewegt wird, die Antriebsseite 10 jedoch noch nicht in Wirkverbindung mit der Abtriebsseite 14 tritt. Hierdurch werden etwaige Verspannungen, erhöhte Schleppmomente, unerwünschter Wärmeeintrag, Wirkungsgradverluste und erhöhte Abnutzung der Drehmomentübertragungsvorrichtung zuverlässig vermieden. Das schwammartige Speichermittel 26 ist weiterhin derart ausgebildet, dass es verschleiß- und abriebfrei über die gesamte Lebensdauer der Drehmomentübertragungsvorrichtung arbeitet. Anstelle eines schwammartig ausgebildeten Speichermittels 26 können natürlich auch pulverförmige bzw. gelartige Speichermittel 26 oder beliebige Kombinationen vorgesehen sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 10333602 A1 [0017]

Claims

Drehmomentübertragungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, mit einer Antriebsseite (10) und einer Abtriebsseite (14), welche mittels einer steuerbaren Beaufschlagungseinrichtung (18) zwischen einer Übertragungsstellung, in welcher die Antriebsseite (10) und die Abtriebsseite (14) zur Übertragung eines Drehmoments mittels eines in einem Druckkanal (20) geführten Hydraulikmittels (22) kraftbeaufschlagt und drehschlüssig miteinander gekoppelt sind, und einer Trennstellung, in welcher die Antriebsseite (10) von der Abtriebsseite (14) entkoppelt ist, zu schalten sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckkanal (20) ein Speichermittel (26) umfasst, mittels welchem zumindest in der Trennstellung ein Abfließen des Hydraulikmittels (22) aus dem Druckkanal (20) zu verlangsamen ist.
Drehmomentübertragungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Speichermittels (26) ein Hydraulikmittelfüllstand des Druckkanals (20) in der Trennstellung auf einem Niveau zu halten ist, in welchem die Beaufschlagungskraft der Antriebsseite (10) und der Abtriebsseite (14) mittels des Hydraulikmittels (22) im Bereich unterhalb einer die Antriebsseite (10) und die Abtriebsseite (14) in die Trennstellung bewegenden Stellkraft liegt.
Drehmomentübertragungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Speichermittel (26) an eine Bindungskraft, insbesondere eine Adhäsionskraft und/oder eine Kohäsionskraft, des Hydraulikmittels (22) angepasst ausgebildet ist.
Drehmomentübertragungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Speichermittel (26) im Vergleich zu einer Oberfläche des Druckkanals (20) eine wesentlich höhere äußere und/oder spezifische Oberfläche aufweist.
Drehmomentübertragungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Speichermittel (26) eine Mehrzahl von Hohlräumen umfasst, innerhalb welchen das Hydraulikmittel (22) aufnehmbar ist.
Drehmomentübertragungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Speichermittel (26) schwammartig und/oder elastisch nachgiebig ausgebildet ist.
Drehmomentübertragungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Speichermittel (26) pulverförmig und/oder gelartig ausgebildet ist.
Drehmomentübertragungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Speichermittel (26) einen keramischen Werkstoff und/oder einen Zeolithen und/oder ein vorzugsweise silanisiertes Silikat umfasst.
Drehmomentübertragungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass diese als Bremseinheit und/oder als Teil einer Bremseinheit für ein Kraftfahrzeug ausgebildet ist.
Drehmomentübertragungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass diese als Kupplungseinheit, insbesondere als vorzugsweise nasslaufende Lamellenkupplung, und/oder als Teil einer Kupplungseinheit für ein Getriebe, insbesondere ein Stufenautomatikgetriebe, eines Kraftfahrzeugs ausgebildet ist.