DE102009050672A1

DE102009050672A1 - Kraftübertragungsvorrichtung und Verwendung einer derartigen Kraftübertragungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102009050672A1
Application number: DE102009050672A
Authority: DE
Inventors: Stephan Maienschein
Original assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG; LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2008-11-13
Filing date: 2009-10-26
Publication date: 2010-05-20

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kraftübertragungsvorrichtung, umfassend zumindest einen Eingang, einen Ausgang und eine im Kraftfluss zwischen diesen angeordnete schaltbare reibschlüssige Kupplungseinrichtung mit einem, wenigstens mittelbar mit dem Eingang drehfest verbundenen ersten Kupplungsteil und einem mit dem Ausgang wenigstens mittelbar drehfest verbundenen zweiten Kupplungsteil, wobei zur Abstützung der bei Betätigung der schaltbaren Kupplungseinrichtung in axialer Richtung ausgerichteten Kupplungskraft eines der Kupplungsteile sich in axialer Richtung an einem zumindest mittelbar drehfest mit diesem verbundenen Bauteil abstützt. Die Erfindung betrifft ferner eine Verwendung einer derartigen Kraftübertragungsvorrichtung. Die Erfindung ist dadurch charakterisiert, dass die drehfeste Verbindung des sich in axialer Richtung am mit diesem wenigstens mittelbar drehfest verbundenen Bauteil abstützenden Kupplungsteils mit dem Bauteil oder einem, mit diesem drehfest verbundenen Element vollständig als axialelastische Verbindung ausgeführt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftübertragungsvorrichtung, umfassend zumindest einen Eingang, einen Ausgang und eine im Kraftfluss zwischen diesen angeordnete schaltbare reibschlüssige Kupplungseinrichtung mit einem, wenigstens mittelbar mit dem Eingang drehfest verbundenen ersten Kupplungsteil und einem mit dem Ausgang wenigstens mittelbar drehfest verbundenen zweiten Kupplungsteil, wobei zur Abstützung der bei Betätigung der schaltbaren Kupplungseinrichtung in axialer Richtung ausgerichteten Kupplungskraft eines der Kupplungsteile sich in axialer Richtung an einem zumindest mittelbar drehfest mit diesem verbunden Bauteil abstützt.
Die Erfindung betrifft ferner eine Verwendung einer derartigen Kraftübertragungsvorrichtung.
Kraftübertragungsvorrichtungen für den Einsatz in Antriebssträngen, umfassend zumindest eine schaltbare Kupplungseinrichtung mit einem ersten und einem zweiten Kupplungsteil, die mittels einer Stelleinrichtung miteinander wenigstens mittelbar in Wirkverbindung bringbar sind, sind in einer Vielzahl von Ausführungen aus dem Stand der Technik vorbekannt. Ausführungen schaltbarer Kupplungseinrichtungen als reibschlüssige Kupplungen erfolgen in Abhängigkeit der zu übertragenden Momente und des zur Verfügung stehenden Bauraumes in der Regel als Einscheibenkupplung oder Mehrscheibenkupplung, insbesondere Lamellenkupplung. Die einzelnen Kupplungsteile weisen dazu zumindest ein, vorzugsweise eine Mehrzahl reibflächentragender und/oder reibflächenbildender Elemente auf, die über eine entsprechende Betätigungskraft, die in einer axialen Kupplungskraft resultiert, unter Ausbildung von Reibpaarungen miteinander reibschlüssig verbunden werden. Die einzelnen an einer Reibpaarung beteiligbaren und in axialer Richtung ausgerichteten Reibflächen werden dabei entweder von einem separaten Reibbelag gebildet oder aber von Flächenbereichen an den reibflächentragenden und/oder reibflächenbildenden Elementen. Derartige Kraftübertragungsvorrichtungen werden in Antriebssträngen zwischen einem Antrieb und weiteren Übertragungselementen, insbesondere einem Getriebe, integriert. Zur Realisierung einer Leistungsübertragung über eine derartige Kraftübertragungsvorrichtung erfolgt zumindest in einigen Betriebszuständen eine Betätigung der schaltbaren Kupplungseinrichtung durch Erzeugung eines Reibschlusses zwischen den einzelnen Kupplungsteilen. Dabei wird in der Regel eines der reibflächentragenden und/oder reibflächenbildenden Elemente zur Abstützung der axialen Kupplungskraft beziehungsweise Einleitung dieser in das mit dem jeweiligen Kupplungsteil drehfest verbundene Bauteil genutzt. Dieses reibflächentragende und/oder reibflächenbildende Element dient ferner der Kraftübertragung. Aufgrund der Drehungleichförmigkeiten verwendeter Antriebsmaschinen, insbesondere eines Verbrennungskraftmotors, werden die einzelnen reibflächentragenden und/oder reibflächenbildenden Elemente, insbesondere Lamellen einschließlich der Endlamelle, innerhalb des in der drehfesten Verbindung mit axialer Verschiebbarkeit erforderlichen Spiels zum Schwingen angeregt, was zu unerwünscht starken Geräuschen, einem erhöhten Verschleiß an den Lamellen und den Anschlusselementen, zum Teil auch irreversiblen Beschädigungen an den Lamellen, insbesondere im Verbindungsbereich mit den jeweiligen Anschlussbauteilen, führen kann.
Um das Spiel zu vermeiden beziehungsweise eine möglichst spielfreie Verbindung des ersten Kupplungsteiles mit dem Eingang der Kraftübertragungsvorrichtung zu schaffen, ist aus der Druckschrift WO 2008/000212 A2 eine Ausführung einer Kraftübertragungsvorrichtung mit einer schaltbaren Kupplungseinrichtung und einer hydrodynamischen Komponente vorbekannt, bei welcher die einzelnen reibflächentragenden und/oder reibflächenbildenden Elemente des ersten Kupplungsteiles frei von einem Spiel in Umfangsrichtung mit dem Gehäuse verbunden sind. Dazu ist das die Endlamelle bildende reibflächentragende und/oder reibflächenbildende Element des ersten, eine Mehrzahl derartiger reibflächentragenden und/oder reibflächenbildender Elemente umfassenden Kupplungsteiles drehfest, unlösbar und spielfrei sowie frei von einer Verschiebbarkeit in axialer Richtung am mitrotierenden Gehäuse der Kraftübertragungsvorrichtung, welches gleichzeitig den Eingang der Kraftübertragungsvorrichtung bildet, angeordnet, wobei dieses eine in axialer Richtung ausgerichtete an einer Reibpaarung beteiligbare Fläche zur Drehmomentübertragung bildet. Im einfachsten Fall ist die Endlamelle mit dem Gehäuse verschweißt. Die weiteren reibflächentragenden und/oder reibflächenbildenden Elemente des ersten Kupplungsteiles sind jeweils über axialelastische Verbindungen, insbesondere Blattfedern, mit dem Gehäuse verbunden. Dadurch wird für das mit der Drehzahl des Antriebes oder einer zu dieser proportionalen Drehzahl rotierbare Kupplungsteil eine vollständige Spielfreiheit erzeugt. Die stoffschlüssige Verbindung der Endlamelle ist dabei erhöhten Anforderungen, insbesondere hinsichtlich der Belastung bei Einleitung der axialen Kupplungskräfte unterworfen und damit störanfällig. Der Auslegung der Verbindung sind durch die Dicke der Gehäuseteile Grenzen gesetzt, ferner auch durch die Anordnung der Verbindungen zwischen einzelnen Gehäuseteilen in diesem Bereich. Für die Verbindung zwischen dem Kupplungsteil, insbesondere der Endlamelle und dem Gehäuse stehen somit nur sehr kleine Flächenbereiche zur Verfügung.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Kraftübertragungsvorrichtung mit einer schaltbaren Kupplungseinrichtung mit einfach zu realisierender spielfreier Anbindung des sich zum Zweck der Abstützung der Kupplungskraft in axialer Richtung an einem mitrotierbaren Bauteil abstützenden Kupplungsteils zu schaffen. Die erfindungsgemäße Lösung soll sich dabei durch einen geringen konstruktiven Aufwand auszeichnen und bei Integration der Kraftübertragungsvorrichtung in einen Antriebsstrang eine unerwünschte Geräuschentwicklung, insbesondere im Leerlauf ein Klappern der einzelnen Bestandteile des einzelnen Kupplungsteils vermeiden.
Die erfindungsgemäße Lösung ist durch die Merkmale der Ansprüche 1, 25 und 26 charakterisiert. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Eine erfindungsgemäße Kraftübertragungsvorrichtung, umfassend zumindest einen Eingang, einen Ausgang und eine im Kraftfluss zwischen diesen angeordnete schaltbare reibschlüssige Kupplungseinrichtung mit einem, wenigstens mittelbar mit dem Eingang drehfest verbundenen ersten Kupplungsteil und einem mit dem Ausgang wenigstens mittelbar drehfest verbundenen zweiten Kupplungsteil, wobei zur Abstützung der bei Betätigung der schaltbaren Kupplungseinrichtung in axialer Richtung ausgerichtete Kupplungskraft einer der Kupplungsteile sich in axialer Richtung an einem zumindest mittelbar drehfest mit diesem verbunden Bauteil abstützt, ist dadurch gekennzeichnet, dass die drehfeste Verbindung des sich in axialer Richtung am mit diesem wenigstens mittelbar drehfest verbundenen Bauteil abstützenden Kupplungsteils mit diesem oder einem mit diesem drehfest verbundenen Element vollständig als axialelastische Verbindung ausgebildet ist.
Unter einer drehfesten und axialelastischen Verbindung wird dabei eine Verbindung verstanden, welche eine rotatorische Anbindung eines Kupplungsteils in Umfangsrichtung frei von einem Spiel an ein Anschlusselement ermöglicht, wobei jedoch gleichzeitig die Möglichkeit einer Relativbewegung zwischen dem Kupplungsteil und dem mit diesem drehfest verbundenen Bauteil in axialer Richtung besteht.
„Wenigstens mittelbar” bedeutet, dass die Verbindung direkt mit dem Bauteil oder unter Zwischenschaltung/Zwischenanordnung weiterer Bauteile/Komponenten erfolgen kann. Die Verbindungen erfolgen dabei frei von Übersetzungen, d. h. das Moment wird über diese Verbindung ohne Wandlung übertragen.
Die erfindungsgemäße Lösung bietet den Vorteil einer einfach zu realisierenden drehfesten Verbindung eines Kupplungsteils mit einem Anschlusselement, welche vollständig spielfrei in Umfangsrichtung ausgeführt ist und gleichzeitig frei von einer ortsfesten Fixierung des Kupplungsteils oder zumindest von Bestandteilen des Kupplungsteils in axialer Richtung ausgebildet sein kann. Die erfindungsgemäße Lösung vermeidet dadurch bei Einleitung von Drehungleichförmigkeiten eine unerwünschte Geräuschentwicklung, insbesondere im Leerlauf der schaltbaren Kupplungseinrichtung, das heißt im nichtbetätigten Zustand. Die mit größerem Aufwand einhergehende stoffschlüssige Verbindung gemäß dem Stand der Technik entfällt und damit auch die Anforderungen an die Ausführung der Fügeflächen. Die Dimensionierung und Ausgestaltung des sich abstützenden Kupplungsteiles kann hinsichtlich der Realisierung der axialen Anlage am dieses abstützenden Bauteil nahezu unabhängig von der Ausführung und Auslegung des abstützenden Bauteiles erfolgen. Ferner kann die Ausgestaltung der schaltbaren Kupplungseinrichtung insgesamt unabhängiger von der Umgebung erfolgen, insbesondere da die Abstützung nicht zwingend direkt am Bauteil selbst sondern auch unter Zwischenanordnung von Zusatzbauteilen erfolgen kann, die in unterschiedlichster geometrischer Form und Dimensionierung vorliegen können, wodurch die unterschiedlichsten Kupplungsteile mit unterschiedlichsten Gehäusegeometrien kombinierbar sind.
Die schaltbare Kupplungseinrichtung ist als Scheibenkupplung ausgeführt, wobei jeder der Kupplungsteile zumindest ein reibflächentragendes und/oder reibflächenbildendes Element umfasst, dass mit zumindest einem reibflächentragenden und/oder reibflächenbildenden Element des jeweils anderen Kupplungsteils in Wirkverbindung bringbar ist. Dabei ist zumindest die drehfeste Verbindung des sich in axialer Richtung an einem mit diesem zumindest mittelbar drehfest verbundenen Bauteil abstützenden und eine Endlamelle beschreibenden reibflächentragenden und/oder reibflächenbildenden Elementes mit dem Bauteil oder einem mit diesem drehfest verbundenen Element als axialelastische Verbindung ausgeführt. Ist in einer Weiterentwicklung die schaltbare Kupplungseinrichtung als Mehrscheibenkupplung ausgeführt, werden vorzugsweise die drehfesten Verbindungen aller reibflächentragenden und/oder reibflächenbildenden Elemente eines sich in axialer Richtung an einem zumindest mittelbar drehfest mit diesem verbundenen Bauteil abstützenden Kupplungsteils mit dem Bauteil oder einem drehfest mit diesem verbundenen Element als axialelastische Verbindungen ausgebildet. In diesem Fall ist der jeweilige Kupplungsteil vollständig spielfrei in Umfangsrichtung und radialer Richtung, jedoch axialelastisch an das jeweilige Anschlusselement, insbesondere dass diese in axialer Richtung abstützende Bauteil angebunden.
Das Kupplungsteil kann sich gemäß einer ersten Ausführung direkt am zumindest mittelbar drehfest mit diesem verbundenen Bauteil an einem an diesem ausgebildeten axialen Anschlag in axialer Richtung abstützen. In diesem Fall können die Ausführungen der Anschlussbauteile, insbesondere ohnehin vorhandene Stirnflächen zur Ausgestaltung der Anschlagflächen genutzt werden.
In einer zweiten Ausführung stützt sich das Kupplungsteil über ein axial sicherndes Zusatzelement am zumindest mittelbar drehfest mit diesem verbundenen Bauteil in axialer Richtung ab. Diese Lösung bietet den Vorteil, dass die Ausgestaltung und Dimensionierung des den Kupplungsteil abstützenden Bauteiles vollständig unabhängig von der Ausführung des Kupplungsteils erfolgen kann, da die Anpassung über die Zusatzelemente erfolgt.
Gemäß einer ersten Variante ist dabei die die drehfeste Verbindung bildende axialelastische Verbindung derart ausgebildet und dimensioniert, dass im unbetätigten Zustand der schaltbaren Kupplungseinrichtung, das heißt im Zustand frei von einer axialen Kupplungskraft, der erste Kupplungsteil, insbesondere die entsprechende Endlamelle, sich nicht in der axialen Anschlagsposition befindet. Gemäß einer zweiten Variante ist die axialelastische Verbindung derart ausgeführt und dimensioniert, dass dieser eine Vorspannung aufgeprägt ist, welche das sich abstützende Element, insbesondere die Endlamelle in einer die Abstützung beschreibenden Funktionslage hält. Dies bietet den Vorteil, dass auch hier im Leerlauf bei Einleitung der Drehungleichförmigkeiten immer eine genaue ortsfeste Fixierung des die Endlamelle bildenden reibflächentragenden und/oder reibflächenbildenden Bauteils des Kupplungsteils erfolgt, wodurch eine unerwünschte Geräuschentwicklung weitestgehend ausgeschlossen werden kann.
Bezüglich der Ausführung der axialelastischen Verbindung besteht eine Vielzahl von Möglichkeiten. Axialelastische Verbindungen beinhalten axialelastische Elemente. Diese sind vorzugsweise in Form von Federeinheiten ausgeführt. Denkbar sind jedoch auch Membranen.
In einer besonders einfach zu realisierenden Ausführung werden zumindest eine koaxial zur Drehachse der Kraftübertragungsvorrichtung angeordnete oder eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung um die Drehachse angeordneten Federeinheiten eingesetzt, die in Umfangsrichtung beabstandet zueinander zwischen dem jeweiligen Anschlusselement und der Endlamelle angeordnet sind. Dabei werden zumindest zwei, in diesem Fall jedoch dann nach Möglichkeit symmetrisch angeordnete Federeinheiten oder mehr als zwei, mit vorzugsweise gleichen Abstand in Umfangsrichtung zueinander beabstandet angeordnete Federeinheiten zum Einsatz gelangen. Die Anzahl der derart parallel geschalteten Federeinheiten hängt dabei im Wesentlichen von der abzustützenden und übertragbaren Kraft ab sowie der Dimensionierung der Federeinheiten selbst.
In einer vorteilhaften Weiterentwicklung ist es ferner denkbar, einzelne Federeinheiten zusätzlich auch in Reihe zu schalten.
Die Federeinheiten können in Abhängigkeit der Anordnung und Ausführung der Stelleinrichtung der schaltbaren Kupplungseinrichtung sowie der schaltbaren Kupplungseinrichtung selbst zur Erzielung der entsprechenden Funktionslagen im betätigten und nichtbetätigten Zustand als Zug- oder Druckfedereinheiten fungieren.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführung können die einzelnen Federeinheiten auch in einer ringförmigen Einheit integriert werden, die als ein Bauteil handel- und montierbar ist. Die ringförmige Einheit umfasst dazu einen ringförmigen Grundkörper von welchem sich an den Stirnseiten oder im Bereich des Außen- oder Innenumfanges in axialer Richtung sich von diesem wegerstreckende Federzungen angeordnet sind.
Die erfindungsgemäße Ausführung einer schaltbaren Kupplungseinrichtung in Kraftübertragungsvorrichtungen sind in besonders vorteilhafter Weise in Kraftübertragungsvorrichtungen mit einem Anfahrelement einsetzbar, wobei das Anfahrelement vorzugsweise als hydrodynamische Komponente, umfassend ein Pumpenrad und ein Turbinenrad, ausgebildet ist, optional kann ferner bei Ausführung als hydrodynamischer Drehzahl-/Drehmomentwandler zumindest ein Reaktionsglied in Form eines Leitrades vorgesehen sein. Die schaltbare Kupplungseinrichtung und die hydrodynamische Komponente sind zwischen dem Eingang und dem Ausgang der Kraftübertragungsvorrichtung angeordnet und zumindest parallel schaltbar. Je nach Ansteuerung kann der Kraftfluss entweder allein über die schaltbare Kupplungseinrichtung oder die hydrodynamische Komponente oder aber zumindest über beide teilweise gemeinsam erfolgen. Die Abstützung des ersten Kupplungsteils erfolgt in diesem Fall an einem diese umschließenden Gehäuse, welches gleichzeitig den Eingang der Kraftübertragungsvorrichtung bildet oder mit diesem direkt drehfest verbunden ist. Das Gehäuse ist vorzugsweise zu Montagezwecken mehrteilig ausgeführt und weist neben einer drehfest mit dem Pumpenrad gekoppelten Pumpenradschale einen, mit dieser drehfest verbindbaren, Gehäusedeckel auf. Die drehfeste Verbindung zwischen Pumpenradschale und Gehäusedeckel erfolgt lösbar oder unlösbar. Der axiale Anschlag kann dabei an einem Gehäuseteil, insbesondere der Pumpenradschale integriert ausgeführt sein.
Die Kraftübertragungsvorrichtung kann dabei in einer ersten Ausführung als Zweikanaleinheit, das heißt mit zumindest zwei Anschlüssen ausgeführt sein, wobei der erste Anschluss mit der hydrodynamischen Komponente gekoppelt ist und der zweite Anschluss mit einem zwischen der Stelleinrichtung der schaltbaren Kupplungseinrichtung und dem diese umschließenden Gehäuse gebildeten Innenraum vorgesehen wird. In einer Weiterentwicklung ist es ferner denkbar, die Kraftübertragungsvorrichtung auch als Dreikanaleinheit auszuführen. In diesem Fall ist eine zusätzlich mit Druckmittel beaufschlagbare Kammer vorgesehen, welche der Stelleinrichtung der schaltbaren Kupplungseinrichtung zugeordnet ist und der Beaufschlagung dieser mit einem beliebigen Druck über zumindest einen Teil des Betriebsbereiches dient.
Die erfindungsgemäße Lösung ist nicht auf einen konkreten Anwendungsfall der Kraftübertragungsvorrichtung beschränkt. Diese kann direkt zwischen einem Antrieb und einem Verbraucher, insbesondere einem Getriebe angeordnet werden. Denkbar ist es jedoch auch, diese in einem Hybridantrieb einzusetzen. Diese ist dann einer schaltbaren Kupplungseinrichtung nachgeordnet, die mit einer Antriebsmaschine in Form einer Verbrennungskraftmaschine gekoppelt ist.
Ferner ist die erfindungsgemäße Lösung nicht auf Kraftübertragungsvorrichtungen in der beschriebenen Form beschränkt. Bei dem Anfahrelement kann es sich um unterschiedliche Komponenten handeln. Ferner denkbar ist es, die erfindungsgemäße Lösung auch bei einer schaltbaren Kupplungseinrichtung, beispielsweise nasslaufenden Lamellenkupplung allein zum Einsatz zu bringen, insbesondere um hier im Leerlauf die Geräuschentwicklung weitestgehend einzudämmen.
Die erfindungsgemäße Lösung ist nachfolgend anhand von Figuren erläutert. Darin ist im Einzelnen Folgendes dargestellt:
1a und 1b verdeutlichen in schematisiert stark vereinfachter Darstellung den Aufbau einer erfindungsgemäßen Kraftübertragungsvorrichtung mit einer schaltbaren Kupplungseinrichtung in Ein- und Mehrscheibenbauweise;
2a verdeutlicht eine besonders vorteilhafte Ausführung einer erfindungsgemäß ausgeführten Kraftübertragungsvorrichtung mit einer Anfahreinheit in Form einer hydrodynamischen Komponente in Dreikanalbauweise;
2b zeigt in einem Ausschnitt aus 2a die Ankopplung des ersten Kupplungsteils an den Gehäusedeckel;
3 verdeutlicht eine weitere Ausführung einer erfindungsgemäß ausgeführten Kraftübertragungsvorrichtung mit schaltbarer Kupplungseinrichtung und hydrodynamischer Komponente in Zweikanalbauweise;
4 verdeutlicht eine Ausführung der Federeinheiten in integraler Bauweise mit einer ringförmigen Einheit;
5 zeigt anhand einer Ausführung gemäß 2b eine weitere Möglichkeit der Ausführung der Mittel zur axialen Abstützung.
Die 1a verdeutlicht in schematisiert stark vereinfachter Darstellung den Aufbau einer erfindungsgemäß ausgeführten Kraftübertragungsvorrichtung 1 in Einscheibenbauweise, die 1b in Mehrscheibenbauweise. Derartige Kraftübertragungsvorrichtungen 1 sind in Antriebssträngen in der Regel zwischen einer Antriebsmaschine und einem Abtrieb, beispielsweise einem Getriebe angeordnet. Diese umfassen dazu zumindest einen Eingang E, der wenigstens mittelbar mit der Antriebsmaschine koppelbar ist, das heißt entweder direkt oder über weitere Übertragungselemente und zumindest einen Ausgang A, der mit nachgeordneten Übertragungselementen, insbesondere dem Getriebe verbunden ist und eine zwischen Eingang E und Ausgang A angeordnete schaltbare Kupplungseinrichtung 7. Die schaltbare Kupplungseinrichtung 7 dient der zumindest temporären Führung des Kraftflusses zwischen Eingang E und Ausgang A über diese und umfasst zumindest einen, wenigstens mittelbar mit dem Eingang E drehfest verbundenen ersten Kupplungsteil 7E und einen, wenigstens mittelbar mit dem Ausgang A drehfest verbundenen zweiten Kupplungsteil 7A. Die beiden Kupplungsteile 7E und 7A sind über eine Stelleinrichtung 8, im dargestellten Fall ein druckmittelbetätigbares Kolbenelement 9 miteinander in Wirkverbindung verbringbar. Die Abstützung der bei Betätigung der schaltbaren Kupplungseinrichtung 7 in axialer Richtung ausgerichteten Kupplungskraft F_axial erfolgt über einen der beiden Kupplungsteile 7E, 7A an einem zumindest mittelbar, d. h. direkt oder über weitere Zwischenelemente mit diesem drehfest verbunden Bauteil 36. Dieses wird im dargestellten Fall vom Eingang E beziehungsweise einem drehfest mit diesem verbundenen Element, insbesondere einem Gehäuseteil des die schaltbare Kupplungseinrichtung 7 umschließenden Gehäuses 6 gebildet. Die Abstützung erfolgt über Mittel 34 zur Abstützung, insbesondere einem, an einem am Innenumfang des Gehäuses 6 ausgebildeten und in axialer Richtung bezogen auf die Ausrichtung der Drehachse R in Einbaulage ausgerichteten Anschlag 37 oder über Zusatzbauteile, beispielsweise einen Sicherungsring. Die drehfeste Verbindung zwischen dem ersten Kupplungsteil 7E und dem Eingang E oder einem drehfest mit diesem verbundenen Element ist hier mit 38 bezeichnet und erfindungsgemäß vollständig als axialelastische Verbindung 10 ausgebildet. Dies bedingt, dass keine ortsfeste Fixierung der Lage durch die Verbindung gegeben ist, sondern eine Bewegbarkeit in axialer Richtung zugelassen wird. Dadurch wird eine in Umfangsrichtung spielfreie Anbindung des ersten Kupplungsteils 7E an den Eingang E oder ein drehfest mit diesem verbundenes Element, welches auch vom Bauteil 36 gebildet werden kann, erzeugt, jedoch eine axiale Relativbewegung zwischen erstem Kupplungsteil 7E und dem Eingang E zugelassen. Der erste Kupplungsteil 7E, insbesondere das bei Ausführung in Einscheibenbauweise vorgesehene reibflächentragende und/oder reibflächenbildende Element 18E ist somit nicht durch einen zur Gewährleistung der axialen Verschiebbarkeit spielbehafteten Formschluss mit dem Eingang E in Umfangsrichtung, wie aus dem Stand der Technik vorbekannt, verbunden. Durch die spielfreie Anbindung in Umfangsrichtung und die elastische Anbindung in axialer Richtung werden schwingungsbedingte Geräusche durch das Kupplungsteil 7E nahezu ausgeschlossen.
Unter reibflächentragenden und/oder reibflächenbildenden Elementen werden dabei die Bestandteile eines Kupplungsteils verstanden, welche Flächenbereiche zur Ausbildung einer Reibpaarung mit dem jeweils anderen Kupplungsteil aufweisen. Diese können an einem scheibenförmigen Element direkt oder von an diesen angeordneten Belägen oder Beschichtungen gebildet werden.
Verdeutlicht 1a eine Ausführung der schaltbaren Kupplung 7 in Einscheibenbauweise, d. h. mit jeweils einem reibflächentragenden und/oder reibflächenbildenden scheibenförmigen Element 18E, 18A der Kupplungsteile 7E, 7A, verdeutlicht die 1b beispielhaft in stark schematisierter Darstellung eine Ausführung als Mehrscheibenkupplung, insbesondere in Lamellenbauweise. Dazu umfasst zumindest einer der Kupplungsteile, hier umfassen beide Kupplungsteile 7E und 7A zumindest jeweils zwei reibflächentragende und/oder reibflächenbildende Elemente 18E1, 18E2, 18A1, 18A2. Das Element 18E2 bildet hier die sogenannte Endlamelle, an welcher gleichzeitig die Kupplungskraft F_axial in axialer Richtung abgestützt und Drehmoment übertragen wird. Das reibflächentragende und/oder reibflächenbildende Element 18E2 ist über eine axialelastische Verbindung 10.2 mit dem Eingang E beziehungsweise dem Gehäuse 6 verbunden. Ferner sind auch die weiteren reibflächentragenden und/oder reibflächenbildenden Elemente, hier 18E1 ebenfalls über eine axialelastische Verbindung 10.1 mit dem Eingang E beziehungsweise einem drehfest mit diesem verbundenen Bauteil verbunden.
Auch hier stützt sich das reibflächentragende und/oder reibflächenbildende Element 18E2 direkt in axialer Richtung am Bauteil 36 ab.
In beiden Ausführungen wird die einzelne axialelastische Verbindung 10 beziehungsweise 10.1, 10.2 vorzugsweise über Federeinheiten, in besonders vorteilhafter Ausführung in Form von Blattfedereinheiten 22 beziehungsweise 22E1, 22E2 erzeugt. Zur drehfesten Verbindung eines reibflächentragenden und/oder reibflächenbildenden Elementes 18E beziehungsweise 18E1, 18E2 sind vorzugsweise zumindest jeweils zwei Blattfedereinheiten 22 durch versetzte Anordnung in Umfangsrichtung parallel geschaltet. Vorzugsweise sind jeweils drei oder mehr Blattfedereinheiten 22 beziehungsweise 22E1, 22E2 zur Verbindung des einzelnen reibflächentragenden und/oder reibflächenbildenden Elementes 18E, 18E1, 18E2 mit dem Eingang E vorgesehen. Die zur Anbindung eines reibflächentragenden und/oder reibflächenbildenden Elementes verwendeten Blattfedereinheiten 22, 22E1, 22E2 sind vorzugsweise jeweils in Umfangsrichtung auf einem gemeinsamen Durchmesser im gleichen Abstand versetzt zueinander angeordnet. In 1b sind die Anordnungsdurchmesser dE1 und dE2 für die Blattfedereinheiten 22E1 und 22E2 der beiden reibflächentragenden und/oder reibflächenbildenden Elemente 18E1, 18E2 unterschiedlich gewählt. In diesem Fall können die Blattfedereinheiten 22E1, 22E2 jeweils in radialer Richtung übereinander angeordnet werden. Denkbar ist auch die hier nicht dargestellte Anordnung der Blattfedereinheiten 2, 22E1, 22E2 jeweils auf einem gemeinsamen Durchmesser, wobei in diesem Fall die den einzelnen reibflächentragenden und/oder reibflächenbildenden Elementen 18E1, 18E2 zugeordneten Blattfedereinheiten 22E1, 22E2 vorzugsweise in radialer Richtung zueinander versetzt angeordnet sind. In beiden Fällen können die Außendurchmesser der einzelnen reibflächentragenden und/oder reibflächenbildenden Elemente 18E1, 18E2 gleich oder aber unterschiedlich ausgeführt sein.
Die 1a und 1b verdeutlichen die schaltbare Kupplungseinrichtung 7 im unbetätigten Zustand. In diesem ist die einzelne Blattfedereinheit 22, 22E2 im dargestellten Fall frei von einer Vorspannung. Im betätigten Zustand wird die Vorspannung der einzelnen Blattfedereinheiten 22, 22E2 erhöht. In diesem, hier nicht dargestellten Funktionszustand stützt sich das reibflächentragende und/oder reibflächenbildende Element 18E, 18E1 am Anschlag 37 am Bauteil 36 ab. Denkbar ist auch die nicht dargestellte Ausführung mit Vorspannung der Blattfedereinheiten 22, 22E2 im nichtbetätigten Zustand der Kupplung 7.
Die erfindungsgemäße Lösung ist dadurch charakterisiert, dass zur drehfesten Verbindung immer nur eine axialelastische Verbindung vorgesehen ist, während die Funktion der axialen Abstützung nicht über die drehfeste Verbindung sondern räumlich getrennt von dieser über axiale Anschläge 37 oder hier nicht dargestellte Zusatzelemente an diesen Bauteilen 36 realisiert wird.
Die 2a verdeutlicht in einem Axialschnitt eine vorteilhafte Ausführung einer erfindungsgemäß ausgebildeten Kraftübertragungsvorrichtung 1 mit schaltbarer Kupplungseinrichtung 7 und zusätzlichem Anfahrelement 3, wobei der Kraftfluss jeweils über beide separat oder aber gemeinsam erfolgen kann. Der Ausgang A wird im dargestellten Fall in besonders vorteilhafter Weise von einer sogenannten Getriebeeingangswelle 2 gebildet. Bei dieser kann es sich um eine Voll- oder Hohlwelle handeln, ferner denkbar sind rotationssymmetrische Elemente, die die Wellenfunktion übernehmen. Die Kraftübertragungsvorrichtung 1 umfasst ein Anfahrelement 3, welches vorzugsweise in Form einer hydrodynamischen Komponente 4 ausgebildet ist. Die hydrodynamische Komponente 4 umfasst zumindest ein im Kraftfluss vom Eingang E zum Ausgang A als Pumpenrad P fungierendes Schaufelrad und ein mit dem Ausgang A wenigstens mittelbar drehfest, das heißt direkt oder über weitere Übertragungselemente gekoppeltes Turbinenrad T. Im dargestellten Fall ist die hydrodynamische Komponente 4 in besonders vorteilhafter Weise als hydrodynamischer Drehzahl-/Drehmomentwandler ausgeführt und umfasst ferner zumindest ein Reaktionsglied in Form eines Leitrades L. Pumpenrad P und Turbinenrad T bilden einen Arbeitsraum AR, der mit Betriebsmitteln befüllbar ist beziehungsweise befüllt ist. Das Pumpenrad P ist mit dem Eingang E drehfest verbunden oder bildet diesen. Im dargestellten Fall weist das Pumpenrad P eine sogenannte Pumpenradschale PS auf, welche sich in axialer Richtung über einen Teilbereich der Erstreckung des Turbinenrades T erstreckt und dieses in Umfangsrichtung beabstandet zu diesem in radialer Richtung umschließt. Die Pumpenradschale PS ist mit einer Pumpenradnabe 5 drehfest verbunden, welche von einem mitrotierbaren Gehäuseteil, insbesondere Gehäusedeckel 6.1 gebildet wird, welcher geeignet ist, den von der Pumpenradschale PS umschlossenen Innenraum 25 in axialer Richtung zu verschließen, wobei der Gehäusedeckel 6.1 ebenfalls schalenförmig ausgeführt ist. Diese Pumpenradnabe 5 bildet dabei den Eingang E der Kraftübertragungsvorrichtung 1. Die Pumpenradschale PS bildet zusammen mit dem Gehäusedeckel 6.1 das rotierbare Gehäuse 6.
Dem Anfahrelement 3 ist die schaltbare Kupplungseinrichtung 7 zugeordnet, welche vorzugsweise als reibschlüssige Kupplungseinrichtung in Scheibenbauweise ausgebildet ist. Diese ist entsprechend der Ausführung in 1a ausgebildet, weshalb für gleiche Elemente die gleichen Bezugsziffern verwendet werden und umfasst einen ersten Kupplungsteil 7E, der wenigstens mittelbar drehfest mit der Pumpenradnabe 5 und damit dem Eingang E der Kraftübertragungsvorrichtung 1 verbunden ist, ferner einen zweiten Kupplungsteil 7A, welcher wenigstens mittelbar drehfest mit dem Ausgang A der Kraftübertragungsvorrichtung 1, insbeson dere der Getriebeeingangswelle 2 oder einem drehfest mit diesem gekoppelten Element verbunden ist. Der schaltbaren Kupplungseinrichtung 7 ist die Stelleinrichtung 8 zugeordnet, welche zumindest ein zumindest temporär und/oder teilweise durch Druckmittel betätigbares Kolbenelement 9 umfasst, das der Erzeugung einer Wirkverbindung zwischen den beiden Kupplungsteilen 7E und 7A dient. Dabei erfolgt die Einleitung des Drehmomentes über den ersten Kupplungsteil 7E und über diesen auch die Abstützung der Axialkräfte F_axial bei der Kupplungsbetätigung. Der erste Kupplungsteil 7E ist dazu in Umfangsrichtung drehfest mit dem Eingang E, insbesondere dem als Pumpenradnabe 5 fungierenden Gehäusedeckel 6.1 verbunden, wobei die drehfeste Verbindung 38 über die axialelastische Verbindung 10 erzeugt wird. Die axialelastische Verbindung 10 ist derart angeordnet und ausgeführt, dass diese geeignet ist, den ersten Kupplungsteil 7E in betätigtem Zustand am Eingang E, insbesondere der Pumpenradnabe 5 wenigstens mittelbar abzustützen. In der in 2a dargestellten vorteilhaften Ausführung ist das reibflächentragende und/oder reibflächenbildende Element 18E des ersten Kupplungsteils 7E derart ausgeführt, dass dieses zumindest einen Flächenbereich 11 aufweist, der geeignet ist, an einer Reibpaarung beteiligt zu sein und ferner die Axialkräfte F_axial an einem drehfest mit dem ersten Kupplungsteil 7E verbundenen Bauteil 36 durch Abstützung an diesem einleitet. Der Flächenbereich 11 zur Drehmomentübertragung ist vorzugsweise in radialer Richtung im Bereich des Innenumfanges 13 des Elementes 18E ausgeführt.
Der erste Kupplungsteil 7E ist lediglich über eine axialelastische Verbindung 10 mit der Pumpenradnabe 5, insbesondere dem Gehäusedeckel 6.1 verbunden. Die Abstützung in axialer Richtung erfolgt an einem, in der 2a in radialer Richtung im Bereich des Außenumfanges 14 vorgesehenen stirnseitigen Flächenbereich 15, welcher eine in axialer Richtung ausgerichtete Anlagefläche zur Anlage an der Pumpenradschale PS bildet. Die Pumpenradschale PS ist dazu an ihrem in axialer Richtung unter Umschließung des Turbinenrades T ausgebildeten Endbereich 16 derart ausgeführt, dass diese zumindest einen in axialer Richtung zum ersten Kupplungsteil 7E weisenden Flächenbereich 17 aufweist, bei welchem es sich um eine in Umfangsrichtung verlaufende Fläche handelt, die als einen Anschlag 37 bildende Anschlagfläche für die Endlamelle beziehungsweise das Element 18E fungiert.
Der zweite Kupplungsteil 7A umfasst im dargestellten Fall bei der Ausführung als Einscheibenkupplung ebenfalls lediglich ein reibflächentragendes und/oder reibflächenbildendes Element 18A, welches wenigstens mittelbar drehfest mit dem Ausgang A, hier über eine Vorrichtung 19 zur Dämpfung von Schwingungen verbunden ist. Dabei ist im dargestellten Fall das reibflächentragenden und/oder reibflächenbildende Element 18A drehfest mit einem Primärteil 20 der Vorrichtung 19 zur Dämpfung von Schwingungen gekoppelt. Die Verbindung erfolgt vorzugsweise über einen Form- und Kraftschluss. Dazu weist das reibflächentragende und/oder reibflächenbildende Element 18A im Bereich seines Innenumfanges formschlüssige Mitnameelemente auf, die in dazu komplementär ausgeführte Ausnehmungen am Primärteil 20, vorzugsweise im Bereich des Außenumfanges des Primärteiles 20 eingreifen. Im dargestellten Fall ist in einer besonders vorteilhaften Ausführung vorgesehen, dass das reibflächentragende und/oder reibflächenbildende Element 18A an seinem jeweils voneinander in axialer Richtung weggerichteten Stirnseiten 18.1 und 18.2 Reibflächen in Form von Reibbelägen oder Beschichtungen trägt. Bei diesen Flächenbereichen handelt es sich um ringförmig in Umfangsrichtung verlaufende Flächenbereiche. Der Kraftschluss zwischen den beiden Kupplungsteilen 7E und 7A wird wie bereits ausgeführt über das Kolbenelement 9 erzeugt. Dieses ist derart angeordnet und konzipiert, dass dieses an dem anderen, hier dem zweiten Kupplungsteil 7A, insbesondere dem scheibenförmigen Element 18A wirksam wird und über die Anpressung dessen gegen die Endlamelle, einen Reibschluss erzeugt.
Bei der in der 2a dargestellten Ausführung handelt es sich um eine besonders kompakte Ausführung der schaltbaren Kupplungseinrichtung 7. Andere Ausführungen in Mehrscheibenbauweise sind ebenfalls denkbar. In diesem Fall ist jedoch zu gewährleisten, dass die Betätigungskraft der schaltbaren Kupplungseinrichtung über die miteinander in Wirkverbindung bringbaren Elemente sich ebenfalls am Gehäuse 6, insbesondere der Pumpenradschale PS abstützt. Die Pumpenradschale PS sowie der Gehäusedeckel 6.1 bilden dabei das Gehäuse 6, welches auch als Pumpengehäuse bezeichnet wird.
Die Anordnung der axialelastischen Verbindung 10 über axialelastische Verbindungsmittel erfolgt in radialer Richtung betrachtet auf einem Durchmesser dE, welcher größer als der maximale Durchmesser dmax-7 der Erstreckung der an der Reibpaarung beteiligten Flächenbereiche am ersten und zweiten Kupplungsteil 7E, 7A ist. Die Anordnung der axialelastischen Verbindung 10 erfolgt in radialer Richtung im Bereich des Außenumfanges 21 der schaltbaren Kupplungseinrichtung 7.
Die axialelastische Verbindung 10 kann verschiedenartig ausgeführt werden. In einer besonders vorteilhaften Ausführung in 2b in einem Detail aus 2a dargestellt, sind dazu zumindest eine, vorzugsweise eine Mehrzahl von Blattfedereinheiten 22 vorgesehen, die jeweils in ihren Endbereichen 22.1 und 22.2 drehfest mit dem Gehäuse 6, insbesondere dem Gehäusedeckel 6.1 sowie dem als Endlamelle fungierenden scheibenförmigen reibflächentragenden und/oder reibflächenbildenden Element 18E des ersten Kupplungsteils 7E verbunden sind. Die Verbindungen erfolgen vorzugsweise unlösbar, in besonders vorteilhafter Weise durch Formschluss. Die formschlüssige Verbindung ist dabei in besonders vorteilhafter Weise als Nietverbindung ausgeführt, wobei zur Vernietung am Gehäuse, insbesondere dem Gehäusedeckel 6.1, an diesem extrudierte Nieten 40 verwendet werden. Die Verbindung des ersten Endbereiches 22.1 mit dem Gehäusedeckel 6.1 ist mit 23.1 bezeichnet, während die weitere Verbindung 23.2 der Kopplung zwischen dem zweiten Endbereich 22.2 der Blattfeder 22 und dem reibflächentragenden und/oder reibflächenbildenden Element 18E entspricht. Zur Vereinfachung der Montage weist dazu das die Endlamelle bildende reibflächentragende und/oder reibflächenbildende Element 18E im Verbindungsbereich eine Durchgangsöffnung 24 auf, durch welche der zur Verbindung 23.2 erforderliche Niet 41 geführt werden kann. Die Durchgangsöffnung 24 ist dabei im radial äußeren Bereich der Endlamelle, insbesondere im Bereich des Außenumfanges vorgesehen. Entscheidend ist, dass die axialelastisch an das Gehäuse 6 angebundene Endlamelle in axialer Richtung die Kupplungskraft wenigstens mittelbar am Gehäuse 6 abstützt. Die Abstützung erfolgt entsprechend der in den 2a, 2b dargestellten Ausführung in besonders vorteilhafter Weise direkt über das die Endlamelle bildende reibflächentragende und/oder reibflächenbildende Element 18E an der Pumpenradschale PS, insbesondere dem in axialer Richtung ausgerichteten Flächenbereich 17.
Der weitere Aufbau der Kraftübertragungsvorrichtung 1 kann verschiedenartig erfolgen. In 2a dargestellt ist eine Ausführung in sogenannter Dreikanalbauweise. Diese ist dadurch charakterisiert, dass die Stelleinrichtung 8, insbesondere das Kolbenelement 9 der schaltbaren Kupplungseinrichtung 7 zumindest über einen Teilbereich des Betriebsbereiches für die Kraftübertragungsvorrichtung 1 mit einem beliebigen Druck beaufschlagbar ist. Die Kraftübertragungsvorrichtung 1 umfasst dazu drei Anschlüsse, einen ersten Anschluss A1, der mit dem Arbeitsraum AR der hydrodynamischen Komponente koppelbar ist, zumindest einen weiteren Anschluss A2, der mit dem vom Gehäuse 6 und dem Kolbenelement 9 begrenzten Innenraum 25 verbunden ist und einem dritten Anschluss A3, der mit einem dem Kolbenelement 9 zuordenbaren und mit Druckmittel beaufschlagbaren Raum gekoppelt ist. Der mit Druckmittel beaufschlagbare Raum ist im dargestellten Fall mit 26 bezeichnet und wird vom Kolbenelement 9 und dem Gehäuse 6, insbesondere dem Gehäusedeckel 6.1 begrenzt, wobei die Begrenzung im Wesentlichen an den in axialer Richtung zueinander weisenden Stirnseiten von Kolbenelement 9 und Gehäusedeckel 6.1 erfolgt und das Kolbenelement 9 eine in axialer Richtung verschiebbare Wandung des mit Druckmittel beaufschlagbaren Raumes 26 bildet. Der mit Druckmittel beaufschlagbare Raum 26 ist in der in 2a dargestellten Ausführung in besonders vorteilhafter Weise druckdicht gegenüber dem Innenraum 25 und dem Arbeitsraum AR der hydrodynamischen Komponente abgedichtet. Das Kolbenelement 9 ist druck- und flüssigkeitsdicht am Gehäuse 6 oder einem drehfest mit diesem gekoppelten Element, insbesondere einer Gehäusenabe 27 geführt. Dazu sind Dichteinrichtungen 28.1 und 28.2 vorgesehen, wobei die Dichteinrichtung 28.2 im Bereich des Innenumfanges des Kolbenelementes 9 und die Dichteinrichtung 28.1 zwischen einem, einen Außenumfang bildenden Teilbereich des Kolbenelementes 9 und dem Gehäusedeckel 6.1, insbesondere einem Innenumfang bildenden Teilbereich des Gehäusedeckels 6.1 angeordnet ist.
Der dritte Anschluss A3 erstreckt sich dabei in besonders vorteilhafter Weise durch die Getriebeeingangswelle 2, welche vorzugsweise als Hohlwelle ausgeführt ist und die Gehäusenabe 27 hindurch. Die Dreikanalwandlerkonfiguration ist ferner dadurch charakterisiert, dass der Strömungsdurchfluss über die einzelnen Anschlüsse A1 und A2 variiert werden kann, insbesondere ein Wechsel zwischen zentripetaler und zentrifugaler Durchströmung erzielt werden kann. Diese erfolgt in Abhängigkeit der Betriebsweise der hydrodynamischen Komponente 4.
Das Kolbenelement 9 ist vorzugsweise in Umfangsrichtung rotatorisch am Gehäusedeckel 6.1 fixiert. Dies erfolgt über Mittel 29 zur Verdrehsicherung zwischen Kolbenelement 9 und Gehäusedeckel 6.1, insbesondere über Mittel zur drehfesten Verbindung. Diese umfassen im dargestellten Fall ebenfalls Blattfedern, die vorzugsweise jeweils unlösbar mit dem Gehäusedeckel 6 und dem Kolbenelement 9 verbunden sind. Die Verbindung erfolgt in besonders vorteilhafter Weise über einen Formschluss in Form einer Nietverbindung.
Bezüglich der Ausführung der Vorrichtung 19 zur Dämpfung von Schwingungen bestehet eine Vielzahl von Möglichkeiten, welche hinsichtlich der Anzahl sowie der Anordnung der Dämpferstufen variieren können. Im einfachsten Fall umfasst diese jeweils einen Primärteil 20 und einen Sekundärteil 30, die in Umfangsrichtung relativ zueinander begrenzt verdrehbar sind, wobei der Primärteil 20 drehfest mit dem Ausgang A der schaltbaren Kupplungseinrichtung 7, insbesondere dem zweiten Kupplungsteil 7A verbunden ist, während der Sekundärteil 30 wenigstens mittelbar drehfest, hier in besonders vorteilhafter Weise über eine Dämpfernabe 31 mit der Getriebeeingangswelle 2 verbunden ist. Der Primärteil 20 und Sekundärteil 30 sind über Mittel 32 zur Drehmomentübertragung und Dämpfungskopplung miteinander gekoppelt, wobei die Mittel 32 zur Drehmomentübertragung und Dämpfungskopplung vorzugsweise von den gleichen Funktionselementen gebildet werden. Diese sind im dargestellten Fall als Federeinheiten ausgeführt, die sich in Umfangsrichtung erstrecken und mit ihren voneinander wegweisenden Endbereichen sich wechselweise am Primärteil 20 und Sekundärteil 30 abstützen. Andere Ausführungen der Vorrichtung 19 zur Dämpfung von Schwingungen sind ebenfalls denkbar. Diese können dabei hinsichtlich der Ausgestaltung von Primärteil 20, Sekundärteil 30 und der Mittel zur Drehmomentübertragung und der Mittel zur Dämpfungskopplung variieren, wobei für beide Funktionen unterschiedliche Mittel vorgesehen werden können oder aber diese in Funktionskonzentration von den gleichen Elementen übernommen werden. Dabei sind sowohl Mittel zur Dämpfungskopplung in Form von hydraulischen Dämpfungskammern als auch mechanische Dämpfungsmittel denkbar. Die konkrete Auswahl und der Aufbau der Vorrichtung 19 zur Dämpfung von Schwingungen erfolgt dabei im Ermessen des zuständigen Fachmannes in Abhängigkeit vom Einsatzfall.
Die Vorrichtung 19 zur Dämpfung von Schwingungen ist im dargestellten Fall im Kraftfluss vom Eingang E zum Ausgang A der Kraftübertragungsvorrichtung betrachtet sowohl der schaltbaren Kupplungseinrichtung 7 als auch der hydrodynamischen Komponente 4 nachgeordnet und damit immer dem Ausgang A vorgeschaltet. Zu diesem Zweck erfolgt die Kopplung des Turbinenrades T mit dem Primärteil 20 der Vorrichtung 19 zur Dämpfung von Schwingungen. Im dargestellten Fall wird der Primärteil 20 von zwei Mitnehmerscheiben gebildet, die in axialer Richtung beabstandet zueinander angeordnet sind und zwischen denen ein Flansch angeordnet ist, der den Ausgang der Vorrichtung 19 zur Dämpfung von Schwingungen bildet, insbesondere den Sekundärteil 30.
Der stirnseitige Anschlag 37 zur axialen Abstützung der Kupplungskraft am Pumpengehäuse 6, insbesondere der Pumpenradschale PS, erfolgt hier direkt, das heißt an einem in axialer Richtung ausgerichteten und zum scheibenförmigen Element, insbesondere der Endlamelle weisenden und in Umfangsrichtung umlaufenden Flächenbereich 17. Die Verbindung zwischen dem Gehäusedeckel 6.1 und der Pumpenradschale PS erfolgt hier unlösbar. Diese ist mit 33 bezeichnet und im dargestellten Fall stoffschlüssig ausgeführt. Die Verbindung 33 erfolgt vorzugsweise außerhalb des Bereiches der axialen Abstützung, wobei ferner vorzugsweise am Gehäusedeckel 6.1 ein Anschlag in axialer Richtung zur Fixierung der Lage des Gehäusedeckels 6.1 gegenüber der Pumpenradschale PS vorgesehen ist.
Die 2b verdeutlicht – wie bereits oben ausgeführt – anhand eines Ausschnittes aus der 2a den Anbindungsbereich der den ersten Kupplungsteil 7E bildenden Endlamelle an der Pumpenradschale PS, insbesondere dem mit dieser drehfest verbundenen Gehäusedeckel 6.1 sowie die Abstützung der Endlamelle in axialer Richtung am Gehäuseteil Pumpenradschale PS des Pumpengehäuses 6 in vergrößerter Darstellung. Für gleiche Elemente werden die gleichen Bezugszeichen verwendet.
Die in den 2a und 2b dargestellte Ausführung einer Variante mit Dreikanalausführung stellt dabei eine besonders vorteilhafte Ausgestaltungsmöglichkeit dar. Andere Ausführungen einer Dreikanalanordnung, der Vorrichtung 19 zur Dämpfung von Schwingungen, der hydrodynamischen Komponente 4 sowie der schaltbaren Kupplungseinrichtung 7, insbesondere die einzelnen Kupplungsteile 7E, 7A, sind ebenfalls denkbar. Entscheidend ist, dass die in axialer Richtung letzte Lamelle, die sogenannte Endlamelle, über welche die Kupplungskraft am Gehäuse 6 abgestützt wird, in axialer Richtung unter Wirkung der axialelastischen Verbindung eine Abstützung am Gehäuse 6 erfährt. Die Abstützung kann dabei direkt wie in den 1a, 1b und 2a, 2b dargestellt, aber auch wie in 5 indirekt über entsprechende Mittel 34, wie beispielsweise axiale Sicherungsringe 12, erfolgen. Diese sind dabei funktional einem der Gehäuseteile 6.1 oder PS zugeordnet. 5 zeigt beispielhaft eine derartige Ausführung anhand eines Ausschnittes gemäß 2b. Die Mittel 34 umfassen an einem Bereich des Innenumfanges einen am Gehäusedeckel 6.1 angeordneten Sicherungsring 12 zur axialen Abstützung der Endlamelle.
Bei der in der 2a, 2b dargestellten Ausführung sind die axialelastische Verbindung 10, die schaltbare Kupplungseinrichtung 7, insbesondere die Endlamelle 12 des ersten Kupplungsteiles 7E sowie die Stelleinrichtung 8 derart angeordnet und ausgeführt, dass die Blattfedereinheit 22 erst im vorgespannten Zustand zur Abstützung am Gehäuse 6 führt und dieser Zustand erst durch Erhöhung des Druckes in der mit Druckmittel beaufschlagbaren Kammer 26 über den Anschluss A3 erreicht wird. Im nicht dargestellten nichtbetätigten Zustand der schaltbaren Kupplungseinrichtung 7 ist das als Endlamelle fungierende reibflächentragende und/oder reibflächenbildende Element 18E vorzugsweise frei von einer Abstützung am Gehäuse 6, insbesondere Pumpengehäuse. Diese Abstützung erfolgt erst unter Aufbringen der erforderlichen Betätigungskraft.
Die 3 verdeutlicht demgegenüber eine Ausführung einer schaltbaren Kupplungseinrichtung 7 gemäß der erfindungsgemäßen Lösung mit axial elastischer Anbindung an ein rotierbares Gehäuse 6, insbesondere Pumpengehäuse in einer Kraftübertragungsvorrichtung 1 in Zweikanalbauweise. Diese ist im Wesentlichen durch zwei Anschlüsse A1 und A2 charakterisiert, wobei der erste Anschluss A1, wie in der 1 erläutert, mit dem Arbeitsraum AR der hydrodynamischen Komponente 4 gekoppelt ist, während der zweite Anschluss A2 in einen zwischen dem Innenumfang des Gehäuses, insbesondere des Gehäusedeckels 6.1 und der Stelleinrichtung 9 gebildeten Zwischenraum mündet. Dabei erfolgt die Betätigung des Kolbenelementes 9 der Stelleinrichtung 8 in Abhängigkeit der Steuerung der Drücke an den einzelnen Anschlüssen A1 und A2, wodurch ebenfalls die Durchströmungsrichtung variiert werden kann. Ist der Druck am Anschluss A1 höher als am Anschluss A2, so ist die schaltbare Kupplungseinrichtung 7 geöffnet, während bei höherem Druck am Anschluss A2 die schaltbare Kupplungseinrichtung 7 in der dargestellten Konfiguration geschlossen ist. Bei dieser Ausführung ist die Stelleinrichtung 8 der schaltbaren Kupplungseinrichtung 7 frei von einer druck- und flüssigkeitsdichten Anbindung am ersten Kupplungsteil 7E beziehungsweise dem Eingang E der Kraftübertragungsvorrichtung 1. Die Endlamelle ist jedoch frei von einer Durchgangsöffnung für den Niet. Im geschlossenen Zustand der schaltbaren Kupplungseinrichtung 7 kann daher lediglich ein Kühlölstrom über die schaltbare Kupplungseinrichtung 7 in den Innenraum 25 fließen. Der übrige Aufbau entspricht ansonsten dem in den 2a und 2b beschriebenen, weshalb für gleiche Elemente die gleichen Bezugszeichen verwendet werden. In besonders vorteilhafter Ausführung ist hier der zur schaltbaren Kupplungseinrichtung 7 weisende Endbereich 16 der Pumpenradschale PS stirnseitig angestaucht, um die als Anschlagsfläche 17 in axialer Richtung fungierende Stirnfläche hinsichtlich ihrer Größe zu vergrößern.
Bei den in den 1 bis 3 dargestellten Ausführungen sind die einzelnen Blattfedereinheiten 22, 22E1, 22E2 jeweils einzeln mit dem Gehäuse 6 und dem jeweiligen reibflächentragenden und/oder reibflächenbildenden Element 18E, 18E1, 18E2 verbunden. In einer besonders vorteilhaften Ausführung können diese auch zu einer integralen ringförmigen Einheit 35 zusammengefasst werden. Diese umfasst einen ringförmigen Grundkörper 39, von dem sich in Einbaulage die einzelnen Blattfedereinheiten 22 mit Hauptrichtungskomponente vorzugsweise in axialer Richtung erstrecken. Die Blattfedereinheiten 22 können dazu unlösbar mit dem Grundkörper 39 verbunden sein oder in einer besonders vorteilhaften Ausführung aus diesem herausgearbeitet sein. Die Befestigung am Gehäuse 6 erfolgt durch Befestigung des Grundkörpers 39 an diesem. Die 4 verdeutlicht anhand einer Ansicht von Rechts eine derartig ausgeführte ringförmige Einheit 35.
Die erfindungsgemäße Lösung ist nicht auf die dargestellten Konfigurationen beschränkt. Denkbar sind Ausführungen der schaltbaren Kupplungseinrichtung 7, insbesondere der einzelnen Kupplungsteile 7E und 7A in Mehrscheibenbauweise. Entscheidend ist die axialelastische Anbindung der Endlamelle mit der Möglichkeit der axialen Abstützung am Pumpengehäuse, wobei diese nicht innerhalb der Verbindung erfolgt, sondern außerhalb dieser.
Die erfindungsgemäße Kraftübertragungsvorrichtung 1 ist dabei zur direkten Integration zwischen einer Antriebsmaschine und einem Getriebe einsetzbar. Denkbar ist ferner die Anwendung als Kraftübertragungsvorrichtung in einer kombinierten Antriebs- und Kraftübertragungs einheit für den Einsatz in Hybridsystemen, wobei in diesem Fall zusätzlich mit dem Eingang der Kraftübertragungsvorrichtung eine weitere schaltbare Kupplungseinrichtung gekoppelt ist.

1: Kraftübertragungsvorrichtung
2: Getriebeeingangswelle
3: Anfahrelement
4: hydrodynamische Komponente
5: Pumpenradnabe
6: Gehäuse, Pumpengehäuse
6.1: Gehäusedeckel
7: schaltbare Kupplungseinrichtung
7E: erster Kupplungsteil
7A: zweiter Kupplungsteil
8: Stelleinrichtung
9: Kolbenelement
10, 10.1, 10.2: axialelastische Verbindung
11: Flächenbereich
12: Sicherungsring
13: radial innerer Bereich
14: Außenumfang
15: Flächenbereich
16: Endbereich
17: Flächenbereich
18E, 18E1, 18E2: reibflächentragendes und/oder reibflächenbildendes Element des ersten Kupplungsteils
18A, 18A1, 18A2: reibflächentragendes und/oder reibflächenbildendes Element des zweiten Kupplungsteils
18.1, 18.2: Stirnseite
19: Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen
20: Primärteil
21: Außenumfang
22, 22E1, 22E2: Blattfeder
22.1: Endbereich
22.2: Endbereich
23.1: Verbindung
23.2: Verbindung
24: Durchgangsöffnung
25: Innenraum
26: mit Druckmittel beaufschlagbarer Raum
27: Gehäusenabe
28.1: Dichteinrichtung
28.2: Dichteinrichtung
29: Mittel zur Verdrehsicherung
30: Sekundärteil
31: Dämpfernabe
32: Mittel zur Drehmomentübertragung und Dämpfungskopplung
33: Verbindung
34: Mittel zur Abstützung
35: ringförmige Einheit
36: Bauteil
37: Anschlag
38: drehfeste Verbindung
39: Grundkörper
40: Niet
41: Niet
E: Eingang
A: Ausgang
P: Pumpenrad
T: Turbinenrad
L: Leitrad
AR: Arbeitsraum
A1: erster Anschluss
A2: zweiter Anschluss
A3: dritter Anschluss
R: Drehachse
PS: Pumpenradschale
F_axial: Kupplungskraft
dmax-7: maximaler Durchmesser
dE, dE1, dE2: Anordnungsdurchmesser für die axialelastischen Verbindungen

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

- WO 2008/000212 A2 [0004]

Claims

Kraftübertragungsvorrichtung (1), umfassend zumindest einen Eingang (E), einen Ausgang (A) und eine im Kraftfluss zwischen diesen angeordnete schaltbare reibschlüssige Kupplungseinrichtung (7) mit einem, wenigstens mittelbar mit dem Eingang (E) drehfest verbundenen ersten Kupplungsteil (7E) und einem, wenigstens mittelbar mit dem Ausgang (A) drehfest verbundenen zweiten Kupplungsteil (7A), wobei zur Abstützung der bei Betätigung der schaltbaren Kupplungseinrichtung (7) in axialer Richtung ausgerichteten Kupplungskraft (F_axial) eines der Kupplungsteile (7E, 7A) sich in axialer Richtung an einem zumindest mittelbar drehfest mit diesem verbundenen Bauteil (36) abstützt, dadurch gekennzeichnet, dass die drehfeste Verbindung des sich in axialer Richtung am mit diesem wenigstens mittelbar drehfest verbundenen Bauteil (36) abstützenden Kupplungsteils (7E, 7A) mit dem Bauteil (36) oder einem, mit diesem drehfest verbundenen Element vollständig als axialelastische Verbindung (10, 10.1, 10.2) ausgebildet ist.
Kraftübertragungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die schaltbare Kupplungseinrichtung (7) als Scheibenkupplung ausgeführt ist, wobei jeder der Kupplungsteile (7E, 7A) zumindest ein reibflächentragendes und/oder reibflächenbildendes Element (18E, 18A; 18E1, 18E2, 18A1, 18A2) umfasst, dass mit zumindest einem reibflächentragenden und/oder reibflächenbildenden Element (18A, 18E; 18A1, 18A2, 18E1, 18E2) des jeweils anderen Kupplungsteils (7A, 7E) mittels einer Stelleinrichtung (8) in Wirkverbindung bringbar ist und zumindest die drehfeste Verbindung des reibflächentragenden und/oder reibflächenbildenden Elementes (18E, 18E2), welches sich an einem zumindest mittelbar drehfest mit diesem verbundenen Bauteil (36) abstützt, mit diesem Bauteil (36) oder einem mit diesem drehfest verbundenen Element als axialelastische Verbindung (10, 10.2) ausgeführt ist.
Kraftübertragungsvorrichtung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die schaltbare Kupplungseinrichtung (7) als Mehrscheibenkupplung ausgeführt ist und die drehfeste Verbindung (10, 10.1, 10.2) aller reibflächentragenden und/oder reibflächenbildenden Elemente (18E, 18A; 18E1, 18E2, 18A1, 18A2) eines sich in axialer Richtung an einem zumindest mittelbar drehfest mit diesem verbundenen Bauteil (36) abstützenden Kupplungsteils (7E, 7A) mit diesem Bauteil (36) oder einem drehfest mit diesem verbundenen Element als axialelastische Verbindungen (10, 10.1, 10.2) ausgebildet sind.
Kraftübertragungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Kupplungsteil (7E, 7A) in axialer Richtung direkt an einem, am zumindest mittelbar drehfest mit diesem verbundenen Bauteil (36) ausgebildeten axialen Anschlag (37) abstützt.
Kraftübertragungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Kupplungsteil (7E, 7A) in axialer Richtung am zumindest mittelbar drehfest mit diesem verbundenen Bauteil (36) über ein axial sicherndes Zusatzelement (12) abstützt.
Kraftübertragungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der sich in axialer Richtung an einem zumindest mittelbar drehfest mit diesem verbundenen Bauteil (36) abstützende Kupplungsteil (7E, 7A) vom ersten Kupplungsteil (7E) gebildet wird und das dieses in axialer Richtung abstützende und zumindest mittelbar drehfest mit diesem verbunden Bauteil (36) von einem die schaltbare Kupplungseinrichtung (7) umschließenden mitrotierbaren Gehäuse (6) gebildet wird.
Kraftübertragungsvorrichtung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (6) mehrteilig ausgeführt ist und das den sich axial abstützenden Kupplungsteil (7E) in axialer Richtung abstützende und zumindest mittelbar drehfest mit diesem verbundene Bauteil (36) von einem Gehäuseteil (6.1) gebildet wird.
Kraftübertragungsvorrichtung (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass Gehäuseteil (6.1) im den axialen Anschlag (37) bildenden Bereich verstärkt unter Vergrößerung einer axialen Anschlagfläche (17) ausgebildet ist.
Kraftübertragungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die axialelastische Verbindung (10, 10.1, 10.2) derart ausgeführt und dimensioniert ist, dass der jeweilige Kupplungsteil (7E, 7A) im unbetätigten Zustand der schaltbaren Kupplungseinrichtung (7) sich in einer, die axiale Abstützung des Kupplungsteils (7E, 7A) beschreibenden Funktionslage befindet.
Kraftübertragungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die axialelastische Verbindung (10, 10.1, 10.2) derart ausgeführt und angeordnet ist, dass diese mit einer Vorspannkraft beaufschlagt ist.
Kraftübertragungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die axialelastische Verbindung (10, 10.1, 10.2) derart ausgeführt und dimensioniert ist, dass der jeweilige Kupplungsteil (7E, 7A) im unbetätigten Zustand der schaltbaren Kupplungseinrichtung (7) sich außerhalb einer die axiale Abstützung des Kupplungsteils (7E, 7A) beschreibenden Funktionslage befindet.
Kraftübertragungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die axialelastische Verbindung (10, 10.1, 10.2) zumindest eine Federeinheit umfasst, die derart angeordnet und ausgerichtet ist, dass die Federkraft mit ihrer Hauptkomponente in Einbaulage in axialer Richtung ausgerichtet ist.
Kraftübertragungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von einzelnen beabstandet zueinander in Umfangsrichtung angeordneten Federeinheiten vorgesehen ist, die als Blattfedereinheiten (22, 22E1, 22E2) ausgebildet sind.
Kraftübertragungsvorrichtung (1) nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein Endbereich (22.1) der einzelnen Federeinheit drehfest mit dem das Kupplungsteil (7E, 7A) abstützenden Bauteil (36) oder einem drehfest mit diesem verbundenen Element (36) und der andere Endbereich (22.2) drehfest mit dem Kupplungsteil (7E, 7A) verbunden sind, wobei die einzelne drehfeste Verbindung (23.1, 23.2) formschlüssig und/oder kraftschlüssig ausgeführt ist.
Kraftübertragungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 13 bis 14, dadurch gekennzeichnet, die einzelnen Federeinheiten integraler Bestandteil einer ringförmigen Einheit (35) sind, die sich im Bereich des Außenumfanges von einem ringförmigen Grundkörper (39) in axialer Richtung weg erstrecken.
Kraftübertragungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 15 dadurch gekennzeichnet, dass diese ein Anfahrelement (3) umfasst, welches zumindest parallel schaltbar zur schaltbaren Kupplungseinrichtung (7) ist.
Kraftübertragungsvorrichtung (1) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Anfahrelement (3) von einer hydrodynamischen Komponente (4) gebildet wird, umfassend zumindest ein mit dem Eingang (E) wenigstens mittelbar drehfest verbundenes oder diesen bildendes Pumpenrad (P) und ein mit dem Ausgang (A) der Kraftübertra gungsvorrichtung (1) zumindest mittelbar gekoppeltes als Turbinenrad (T) fungierendes Sekundärrad.
Kraftübertragungsvorrichtung (1) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingang (E) von einem die schaltbare Kupplungseinrichtung (7) umschließenden und mit dem Pumpenrad (P) drehfest verbundenen Gehäuse (6) gebildet wird, umfassend eine drehfest mit dem Pumpenrad (P) verbundene Pumpenradschale (PS) und einen mit dieser drehfest verbundenen Gehäusedeckel (6.1).
Kraftübertragungsvorrichtung (1) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das den ersten Kupplungsteil (7E) abstützende Bauteil (36) von der Pumpenradschale (PS) gebildet wird.
Kraftübertragungsvorrichtung (1) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das den ersten Kupplungsteil (7E) abstützende Bauteil (36) vom Gehäusedeckel (6.1) gebildet wird.
Kraftübertragungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass diese zumindest als Zweikanaleinheit ausgeführt ist, umfassend zumindest zwei Anschlüsse, einen ersten Anschluss (A1), welcher mit dem Arbeitsraum (AR) der hydrodynamischen Komponente (4) gekoppelt ist und einen zweiten Anschluss (A2), welcher mit dem vom Gehäuse (6) umschlossenen Innenraum (25) im Bereich zwischen Gehäuse (6) und Stelleinrichtung (8) gekoppelt ist.
Kraftübertragungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 17 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass diese als Dreikanaleinheit ausgeführt ist, umfassend zumindest einen weiteren Anschluss (A3), welcher mit einem, zumindest im betätigten Zustand der schaltbaren Kupplungseinrichtung (7) druck- und flüssigkeitsdicht im Innenraum (25) angeordneten und mit Druckmittel beaufschlagten Raum (26) gekoppelt ist.