(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスク構造における切換可能なクラッチ装置（１０）であって、
少なくとも１つの摩擦板支持体と、該摩擦板支持体に軸方向に移動可能に配置された少なくとも１つの摩擦板とをそれぞれ有する第１のクラッチ部材（１０Ｅ）及び第２のクラッチ部材（１０Ａ）と、
前記摩擦板を収容する内室（２０）と、
内部に圧力媒体が供給される圧力室（８）と、
軸方向に移動可能にガイドされ、前記圧力室（８）内の圧力媒体で負荷されて、前記第１のクラッチ部材（１０Ｅ）と前記第２のクラッチ部材（１０Ａ）とを、互いに接続させるピストンエレメント（３）と、
前記圧力室（８）内に圧力媒体を供給する運転媒体供給システムと、
前記圧力室（８）内の押圧力と逆方向に前記ピストンエレメント（３）に戻し力を与えるプリロードエレメントと、を備え、
前記ピストンエレメント（３）には、前記内室（２０）と前記圧力室（８）とを連通し、最もピストンエレメント（３）側に配置された摩擦板である端摩擦板（１．１）に対応配置されたピストン面（３１）に開口する貫通流路が設けられており、
該貫通流路は、切換可能なクラッチ装置（１０）の機能状態「切断」において、前記端摩擦板（１．１）から前記ピストンエレメント（３）の前記ピストン面（３１）が引き離されることで、前記第１及び第２のクラッチ部材（１０Ｅ，１０Ａ）に、圧力室（８）内の圧力媒体を通流させる一方で、前記クラッチ装置（１０）の機能状態「接続」において、前記端摩擦板（１．１）に前記ピストンエレメント（３）の前記ピストン面（３１）が当て付けられることで、端摩擦板（１．１）によって塞がれ、これにより前記通流が遮断され、
前記運転媒体供給システムは、クラッチ装置（１０）の機能状態「切断」において、前記ピストンエレメント（３）の切断終端位置でも前記圧力室（８）を完全に無圧にせず、前記貫通流路を介して前記第１及び第２のクラッチ部材（１０Ｅ，１０Ａ）に、前記圧力室（８）内の圧力媒体を通流させるように構成されていることを特徴とする、切換可能なクラッチ装置。
【請求項２】
切換可能なクラッチ装置（１０）が、摩擦接続式の湿式クラッチ（１１）として形成されている、請求項１記載の切換可能なクラッチ装置。
【請求項３】
前記ピストンエレメント（３）が、前記圧力媒体で負荷可能な圧力室（８）の形成のもと、両クラッチ部材（１０Ｅ，１０Ａ）の一方にかつ／または一方のクラッチ部材（１０Ｅ，１０Ａ）に相対回動不能に結合されたエレメント（６，１７）に軸方向に移動可能にガイドされており、前記端摩擦板（１．１）と前記ピストン面（３１）との接触による、前記ピストン面（３１）の開口の封鎖度合いが制御可能である、請求項１又は２記載の切換可能なクラッチ装置。
【請求項４】
周方向に互いに間隔を置いて配置された複数の貫通流路（２）が設けられている、請求項１から３までのいずれか１項記載の切換可能なクラッチ装置。
【請求項５】
ピストンエレメント（３）が、切換可能なクラッチ装置（１０）の第２のクラッチ部材（１０Ａ）にまたは第２のクラッチ部材（１０Ａ）に相対回動不能に結合された構成部材に軸方向でガイドされている、請求項１から４までのいずれか１項記載の切換可能なクラッチ装置。
【請求項６】
第２のクラッチ部材（１０Ａ）が、前記摩擦板支持体としての外側摩擦板支持体を有しており、該外側摩擦板支持体が、回転可能なハウジング（１５）に配置されているかまたは回転可能なハウジング（１５）と共に一体の構成ユニットを形成しており、ピストンエレメント（３）が、ハウジング（１５）、ハウジング（１５）に相対回動不能に結合された壁またはハウジング（１５）に相対回動不能に結合されたエレメント（６）に軸方向に移動可能にガイドされている、請求項１から５までのいずれか１項記載の切換可能なクラッチ装置。
【請求項７】
ピストンエレメント（３）が、切換可能なクラッチ装置（１０）の第１のクラッチ部材（１０Ｅ）にまたは第１のクラッチ部材（１０Ｅ）に相対回動不能に結合された構成部材に軸方向でガイドされている、請求項１から６までのいずれか１項記載の切換可能なクラッチ装置。
【請求項８】
ピストンエレメント（３）が、切換可能なクラッチ装置（１０）の前記機能状態「切断」において、前記プリロードエレメントの前記戻し力よりも小さい、圧力室（８）内の押圧力で負荷されていて、切断位置に保持されるようになっている、請求項１から７までのいずれか１項記載の切換可能なクラッチ装置。
【請求項９】
前記プリロードエレメントは、ばねユニット（７）である、請求項１から８までのいずれか１項記載の切換可能なクラッチ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特にディスク構造における切換可能なクラッチ装置であって、摩擦面支持エレメントおよび／または摩擦面形成エレメントを有する少なくとも１つの第１のクラッチ部材と第２のクラッチ部材とが設けられており、第１のクラッチ部材と第２のクラッチ部材とが、圧力室を介して圧力媒体で負荷可能な作動装置によって少なくとも間接的に作用結合可能である形式のものに関する。
【０００２】
さらに、本発明は、特に車両に使用するためのハイブリッドシステムに用いられるパワートレーンであって、少なくとも２つの原動機が設けられており、該原動機が、力伝達装置を介して別の伝達ユニットに連結可能であり、第１の原動機とパワートレーンとの間のパワーフローを保証／分離するための装置が設けられている形式のものに関する。
【０００３】
さらに、本発明は、車両に関する。
【０００４】
選択的に原動機、特に内燃機関をパワートレーンに接続するかまたはパワートレーンから分離するための多板クラッチの形の圧力媒体操作可能な切換可能なクラッチ装置を備えた公知のパワートレーンでは、切換可能なクラッチ装置が少なくとも１つのピストンエレメントによって操作される。このピストンエレメントは、これに対応配置され閉鎖された、圧力媒体で負荷可能なかつピストン室とも呼ばれる圧力室を備えている。択一的な構成では、圧力媒体で負荷可能なピストン室と、摩擦面支持エレメントおよび／または摩擦面形成エレメントを取り囲む残りのクラッチ室との間を接続するためのノズルまたは絞りが設けられている。これは、第１の例において、摩擦面支持エレメントおよび／または摩擦面形成エレメントを冷却するために冷却オイル流が提供されないかまたは絞りまたはノズルを介して形成された冷却オイル流が、絞りまたはノズルによって互いに接続された、圧力媒体、特に流体で負荷可能な両圧力室の間で本来の冷却要求に比例しない様相を呈すことを意味している。このことは、クラッチの熱負荷の増加および有用性の低下ならびにエネルギ損失に繋がる。
【０００５】
少なくとも一方が第１の運転モードにおいて原動機として機能しかつ第２の運転モードにおいて、制動エネルギを、一時的に蓄積するためのかつ／または別の消費器に対する駆動エネルギとしての別のエネルギ形態に変換するための機械として機能するために適した、駆動を選択的にまたは一緒に行うことができる少なくとも２つの異なる原動機が設けられたハイブリッドシステムでは、第１の原動機とパワートレーンとの間のパワーフローを遮断／実現するための装置として設けられた前述した形式のクラッチ装置を、冷却要求の保証に関して著しく多大な手間をかけずに運転することができない。
【０００６】
このような形式のハイブリッドシステムは、たとえばドイツ連邦共和国特許出願公開第１０３１０８３１号明細書の図３０に示されている。このハイブリッドシステムは力伝達装置を有している。この力伝達装置は、２つの原動機と、伝動装置の形の後置された消費器との間に配置されている。第１の原動機をパワートレーンから完全に切り離すためには、第１の原動機と力伝達装置との間に、パワーフローを遮断／実現するための装置が設けられている。この装置は、切換可能なクラッチ装置の形で形成されている。この切換可能なクラッチ装置は、エンジンクラッチまたは分離クラッチとも呼ばれる。第２の原動機は電気機械として形成されている。この電気機械のロータは力伝達装置に相対回動不能に結合されている。この力伝達装置は、有利にはハイドロダイナミック式の構成要素の形の少なくとも１つの発進エレメントと、ハイドロダイナミック式の構成要素を介するパワーフローを少なくとも部分的に迂回するための装置とを有している。この装置は、有利には摩擦接続式の切換可能なクラッチ装置の形で形成されている。この摩擦接続式の切換可能なクラッチ装置はロックアップクラッチとも呼ばれ、パワーフローにおいて、ハイドロダイナミック式の構成要素の迂回を可能にする。一般的にシフト変速機として形成された後置された伝動装置は、圧力媒体操作される複数のシフトエレメントによって特徴付けられている。このような形式のパワートレーンの可能な基本運転モードとして、トラクション運転において、別の下位運転モードによって変更可能である以下の運転モード：すなわち、
−走行、特に第１の原動機、特に内燃機関と力伝達装置との間のパワーフローを遮断／実現するための装置の接続時に第１の原動機から力伝達装置の第１の出力分岐路および／または第２の出力分岐路を介したパワーフローを備えたエンジン走行、
−走行、特に第１の原動機と力伝達装置との間のパワーフローを遮断／実現するための装置の切断／分離時に第２の原動機、特に電気機械から力伝達装置の第１の出力分岐路および／または第２の出力分岐路を介したパワーフローを備えた電気走行：
が考えられる。
【０００７】
状態「電気走行」では、内燃機関が停止されていて、電気機械が運転されている。すなわち、切換可能なクラッチ装置に、特に個々のクラッチ部材の間に差回転数が存在している。これによって、摩擦熱が発生させられる。しかし、この走行モードでは、切換可能なクラッチ装置の作動装置を負荷するための圧力室内に少ない圧力しか形成されないかまたは全く圧力が形成されず、これによって、極めて低い冷却性能を有する小さな冷却流だけが発生させられることもある。
【０００８】
状態「内燃機関による走行」では、内燃機関だけでなく、電気機械も回転させられる。湿式クラッチが接続されている。この湿式クラッチには、回転数差ひいては摩擦損失および発熱が存在していない。しかし、他方では、絞りまたはノズルの使用時に最大の冷却オイル流が流れる。なぜならば、この運転モードでは、最も高いオイル圧がピストン室内に形成されるからである。この結果、クラッチ冷却のための冷却絞りの使用時にも、冷却オイル流が常に本来の冷却要求に反比例する。
【０００９】
さらに、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０２００６０４０１１７号明細書には、車両に用いられる、内燃機関と車両変速機との間に組み込むためのハイブリッドドライブユニットが記載されている。このハイブリッドドライブユニットは、ロータとステータとを備えた電気機械を有していて、モータまたはジェネレータとして運転可能である。電気機械の半径方向内側には、少なくとも１つの切換可能なクラッチが配置されており、車両変速機は変速機入力軸と変速機ハウジングとを有している。冷媒、たとえば冷却オイルは、主として、クラッチを冷却するために、中央の冷媒供給装置によって変速機からハイブリッドドライブユニットに導入され、このハイブリッドドライブユニットから導出される。中央の冷媒供給装置には、ほぼ閉じられた冷媒回路が続いている。この冷媒回路では、クラッチの領域に圧力補償室が設けられている。この圧力補償室は冷媒回路の冷媒によって通流可能である。冷媒はピストンエレメントの両側に提供されている。ここでも、冷媒の供給が、主として、ピストンエレメントに形成される圧力状況に関連している。
【００１０】
本発明の課題は、ハイブリッドシステムに用いられるパワートレーンを改良して、個々の運転モードにおいて必要となる冷却要求および実際に提供される冷却性能が、第１の原動機とパワートレーンとの間のパワーフローを保証／分離するための切換可能なクラッチ装置に十分に相当しているようにすることである。本発明における解決手段は、構造上の少ない手間の点で優れていることが望ましい。
【００１１】
この課題を解決するために本発明に係る切換可能なクラッチ装置では、切換可能なクラッチ装置の機能状態「切断」において、個々のクラッチ部材の摩擦面支持エレメントおよび／または摩擦面形成エレメントへの冷却オイル流れを発生させるための手段が設けられているようにした。
【００１２】
本発明に係る切換可能なクラッチ装置の有利な態様によれば、切換可能なクラッチ装置が、摩擦接続式の湿式クラッチとして形成されている。
【００１３】
本発明に係る切換可能なクラッチ装置の有利な態様によれば、前記冷却オイル流れを発生させるための手段が、圧力室と個々のクラッチ部材の周辺との間に設けられた少なくとも１つの流れ技術的な接続部と、該流れ技術的な接続部を介して流体流れを制御するための手段とを有している。
【００１４】
本発明に係る切換可能なクラッチ装置の有利な態様によれば、作動装置、特にピストンエレメントの位置に関連して前記流体流れを制御するための手段が、少なくとも１つの制御可能な弁装置、特に絞りを有している。
【００１５】
本発明に係る切換可能なクラッチ装置の有利な態様によれば、作動装置が、少なくとも１つのピストンエレメントを有しており、該ピストンエレメントが、前記圧力媒体で負荷可能な圧力室の形成のもと、両クラッチ部材の一方にかつ／または一方のクラッチ部材に相対回動不能に結合されたエレメントに軸方向に移動可能にガイドされており、流れ技術的な接続部が、ピストンエレメントを貫いて延びる少なくとも１つの開口を介して形成されるようになっており、該開口の通流横断面が制御可能である。
【００１６】
本発明に係る切換可能なクラッチ装置の有利な態様によれば、周方向に互いに間隔を置いて配置された複数の開口が設けられている。
【００１７】
本発明に係る切換可能なクラッチ装置の有利な態様によれば、作動装置が、少なくとも１つのピストンエレメントを有しており、該ピストンエレメントが、前記圧力媒体で負荷可能な圧力室の形成のもと、両クラッチ部材の一方にかつ／または一方のクラッチ部材に相対回動不能に結合されたエレメントに軸方向に移動可能にガイドされており、流れ技術的な接続部が、圧力室にかつ／または切換可能なクラッチ装置のクラッチ部材の個々の摩擦面支持エレメントおよび／または摩擦面形成エレメントに対するピストンエレメントの壁に少なくとも１つの切欠きを有している。
【００１８】
本発明に係る切換可能なクラッチ装置の有利な態様によれば、前記切欠きが、ピストンエレメント、有利にはピストン底部に設けられている。
【００１９】
本発明に係る切換可能なクラッチ装置の有利な態様によれば、切換可能なクラッチ装置の機能状態「接続」において、個々の開口および／または前記切欠きが閉鎖可能である。
【００２０】
本発明に係る切換可能なクラッチ装置の有利な態様によれば、個々の開口および／または前記切欠きが、切換可能なクラッチ装置の１つのエレメントによって閉鎖可能である。
【００２１】
本発明に係る切換可能なクラッチ装置の有利な態様によれば、前記エレメントが、切換可能なクラッチ装置の１つの摩擦面支持エレメントまたは摩擦面形成エレメント、特に端摩擦板によって形成されるようになっている。
【００２２】
本発明に係る切換可能なクラッチ装置の有利な態様によれば、個々の開口が、ピストンエレメントに設けられた、摩擦面支持エレメントおよび／または摩擦面形成エレメントに対して有効なピストン面の領域に開口しており、前記通流横断面の制御が、有効なピストン面によってクラッチ部材に加えることができる圧着力の制御によって行われるようになっている。
【００２３】
本発明に係る切換可能なクラッチ装置の有利な態様によれば、ピストンエレメントが、切換可能なクラッチ装置の第２のクラッチ部材にまたは第２のクラッチ部材に相対回動不能に結合された構成部材に軸方向でガイドされている。
【００２４】
本発明に係る切換可能なクラッチ装置の有利な態様によれば、第２のクラッチ部材が、外側摩擦板支持体を有しており、該外側摩擦板支持体が、回転可能なハウジングに配置されているかまたは回転可能なハウジングと共に一体の構成ユニットを形成しており、ピストンエレメントが、ハウジング、ハウジングに相対回動不能に結合された壁またはハウジングに相対回動不能に結合されたエレメントに軸方向に移動可能にガイドされている。
【００２５】
本発明に係る切換可能なクラッチ装置の有利な態様によれば、ピストンエレメントが、切換可能なクラッチ装置の第１のクラッチ部材にまたは第１のクラッチ部材に相対回動不能に結合された構成部材に軸方向でガイドされている。
【００２６】
本発明に係る切換可能なクラッチ装置の有利な態様によれば、ピストンエレメントが、切換可能なクラッチ装置の前記機能状態「切断」において、少ない圧力で負荷されていて、圧力室内の押圧力と逆方向に方向付けられた力を発生させるための装置、有利にはばねユニットの形の少なくとも１つのプリロードエレメントを介して切断位置に保持されるようになっている。
【００２７】
さらに、前述した課題を解決するために本発明に係るパワートレーンでは、パワートレーンが、本発明に係る切換可能なクラッチ装置を有しているようにした。
【００２８】
本発明に係るパワートレーンの有利な態様によれば、力伝達装置が、ハイドロダイナミック式の構成要素と、該ハイドロダイナミック式の構成要素を介する出力伝達路を少なくとも部分的に迂回するための装置とを有しており、該装置とハイドロダイナミック式の構成要素とが、力伝達装置の入力部材と出力部材との間に配置されている。
【００２９】
本発明に係るパワートレーンの有利な態様によれば、ハイドロダイナミック式の構成要素が、ハイドロダイナミック式の回転数／トルクコンバータまたはハイドロダイナミック式のクラッチとして形成されている。
【００３０】
本発明に係るパワートレーンの有利な態様によれば、力伝達装置が、二通路ユニットとして形成されている。
【００３１】
本発明に係るパワートレーンの有利な態様によれば、力伝達装置が、三通路ユニットとして形成されている。
【００３２】
本発明に係るパワートレーンの有利な態様によれば、第１の原動機が、内燃機関によって形成されるようになっており、第２の原動機が、モータおよびジェネレータとして運転可能な電気機械によって形成されるようになっている。
【００３３】
さらに、前述した課題を解決するために本発明に係る車両では、本発明に係るパワートレーンが設けられているようにした。
【００３４】
特にディスク構造における摩擦接続式の湿式クラッチの形の本発明により形成された切換可能なクラッチ装置であって、摩擦面支持エレメントおよび／または摩擦面形成エレメントを有する少なくとも１つの第１のクラッチ部材と第２のクラッチ部材とが設けられており、第１のクラッチ部材と第２のクラッチ部材とが、圧力室を介して圧力媒体で負荷可能な作動装置によって少なくとも間接的に作用結合可能である形式のものは、切換可能なクラッチ装置の機能状態「切断」において、個々のクラッチ部材の摩擦面支持エレメントおよび／または摩擦面形成エレメントへの冷却オイル流れを発生させるための手段が設けられていることによって特徴付けられている。
【００３５】
これによって、ハイブリッドシステムへの切換可能なクラッチ装置の使用時に、特に有利には、互いに相対回転数で回転するクラッチ部材、特に個々の摩擦面支持エレメントおよび／または摩擦面形成エレメントに発生させられる、クラッチ装置の切断時のかつ第２のクラッチ部材の駆動時の摩擦熱を適切に導出することができ、これによって、熱負荷を比較的少なく保つことができる。
【００３６】
このためには、冷却オイル流れを発生させるための手段が、操作、特に切換可能なクラッチ装置を接続するためにいずれにせよ圧力媒体で負荷可能な、作動装置、特にピストンエレメントに対して有効な圧力室と、個々のクラッチ部材の周辺との間に設けられた流れ技術的な接続部と、このように提供された流れ技術的な接続部を介して流体流れを制御するための手段とを有している。このためには、切換可能なクラッチに対応配置された運転媒体供給および／または案内システムが、切換可能なクラッチ装置の切断状態ひいてはピストンエレメントの切断終端位置でも圧力室を決して完全に無圧にせず、常に少ない圧力が存在しているように形成されていて、設計されている。圧力室は、最小圧を有する流体での最小充填によって保証される。さらに、最小圧は、切換可能なクラッチ装置の作動装置の所要の再負荷の例において利点を提供する。
【００３７】
このためには、作動装置が少なくとも１つのピストンエレメントを有している。このピストンエレメントは、圧力媒体で負荷可能な圧力室の形成のもと、両クラッチ部材の一方にかつ／または一方のクラッチ部材に相対回動不能に結合されたエレメントに軸方向に移動可能にガイドされている。流れ技術的な接続部は、少なくとも１つの開口、特にピストンエレメントに設けられた通流開口を介して形成されるかまたは圧力室、特にピストンエレメントの壁、有利にはピストン底部に設けられた切欠きを介して形成される。この態様では、少なくとも１つの開口、有利には、周方向に互いに間隔を置いて配置された複数の開口が設けられている。ピストンエレメントの位置に関連して流体流れを制御するための手段は、第１の構成によれば、少なくとも１つの制御可能な弁装置、特に絞りを有していてよい。この弁装置は接続部内に組み込まれ、ピストンエレメントに加えられる操作圧に相応して制御される。しかし、このことは、アクティブな制御を前提としている。
【００３８】
これに対して、別の有利な構成は、有利には切換可能なクラッチ装置の１つのエレメント、有利には切換可能なクラッチ装置の１つの摩擦面支持エレメントおよび／または摩擦面形成エレメントによって形成される、個々の開口および／または切欠きを閉鎖するためのエレメントが設けられていることによって特徴付けられている。特に有利な構成では、この機能が縁摩擦板によって引き受けられる。別個の弁装置は省略することができ、既存のクラッチ構成が通流横断面の変更のために使用される。
【００３９】
接続部を介して発生可能な冷媒流の完全に自動的な適合を保証するために、特に有利な構成では、個々の開口、特に通流開口が、ピストンエレメントに設けられた、摩擦面支持エレメントおよび／または摩擦面形成エレメントに対して有効なピストン面の領域に開口しており、通流横断面の制御が、有効なピストン面によってクラッチ部材に加えることができる圧着力の制御によって行われる。すなわち、圧着圧が大きくなるにつれて、貫通開口が、切換可能なクラッチ装置の１つのエレメント、特に端摩擦板または縁摩擦板に対する圧着に基づき閉鎖される。流れ接続部の内部の付加的な手段は不要となり、冷媒流がクラッチの接続時に自動的に減少させられるのに対して、冷媒流はピストンエレメントの位置に相応の通流開口横断面の開放によって増加させられる。通流開口のジオメトリは、作動装置の切断終端位置における所要の冷媒流の量に対して調整されさえすればよい。この解決手段は、既存のクラッチ装置にも簡単に後付け可能である特に廉価なかつ簡単に実現可能な構成を成している。
【００４０】
作動装置のピストンエレメントは、圧力媒体で負荷可能な圧力室の形成のもと、第２のクラッチ部材にまたは第２のクラッチ部材に相対回動不能に結合された構成部材に軸方向でガイドされてよい。このためには、第２のクラッチ部材が、有利には外側摩擦板支持体を有している。この外側摩擦板支持体は、回転可能なハウジング部材に配置されているかまたは回転可能なハウジング部材と共に一体の構成ユニットを形成している。ピストンエレメントは、ハウジング、ハウジングに相対回動不能に結合された壁またはハウジングに相対回動不能に結合されたエレメントに軸方向に移動可能にガイドされている。
【００４１】
択一的な構成では、ピストンエレメントが、第１のクラッチ部材にまたは第１のクラッチ部材に相対回動不能に結合された構成部材に軸方向でガイドされてもよい。
【００４２】
切換可能なクラッチ装置の接続に繋がることなく、ピストンエレメントを切換可能なクラッチ装置の位置「切断」ひいては機能状態「切断」において少ない圧力で負荷することができるようにするためには、圧力チャンバを介した押圧力に対して逆方向に方向付けられた操作力、特にプリロード力を発生させるための装置が設けられている。この装置は、最も簡単な例では、プリロードエレメントである。このプリロードエレメントはピストンエレメントに対して有効であり、両クラッチ部材の一方に支持されているかまたは一方のクラッチ部材に相対回動不能に結合された接続エレメントに支持されている。プリロードエレメントは、作動装置に対する対応配置に応じて、皿ばね装置、圧縮ばね装置または引張ばね装置を有している。このばね装置は切換可能なクラッチ装置の作動装置を、有利には直接負荷する。
【００４３】
特に車両に使用するためのハイブリッドシステムに用いられるパワートレーンであって、少なくとも２つの原動機が設けられており、これらの原動機が、力伝達装置を介して別の伝達ユニットに連結可能であり、第１の原動機とパワートレーンとの間のパワーフローを保証／分離するための装置が設けられている形式のものは、有利には、圧力媒体によって操作可能な作動装置を介して少なくとも間接的に互いに作用結合可能である第１のクラッチ部材と第２のクラッチ部材とを備えた切換可能なクラッチ装置を有しており、パワートレーンが、請求項１から１６までのいずれか１項記載の切換可能なクラッチ装置を有している。これによって、第２の原動機を介した単独の駆動時に、特に有利には、最大の冷却性能を提供することができるのに対して、この冷却性能は、切換可能なクラッチ装置の接続時の必要性の減少に相応して低下させられる。
【００４４】
力伝達装置自体の構造に関して、複数の可能性が存在している。力伝達装置は、有利には少なくとも１つの発進エレメント、特に有利にはハイドロダイナミック式の構成要素と、このハイドロダイナミック式の構成要素をパワーフローにおいて迂回するための装置とを有している。特に有利には、力伝達装置と切換可能なクラッチ装置とには、共通の運転媒体制御・案内システムから圧力媒体を供給することができる。力伝達装置は少なくとも二通路ユニットまたは三通路ユニットとして形成されていてよい。第１の例では、力伝達装置が、少なくとも２つの接続部、つまり、ハイドロダイナミック式の構成要素の作業室に接続される接続部と、ハイドロダイナミック式の構成要素の外周面でハウジングによって仕切られた、運転媒体で充填可能な室に接続される第２の接続部とを有している。三通路ユニットとしての構成では、ピストンエレメントに対応配置された、任意に圧力媒体で負荷可能な室に接続される別の第３の接続部が設けられている。
【００４５】
力伝達装置の入力部材は、少なくとも力伝達装置、有利には、エンジンクラッチの形の切換可能なクラッチ装置も取り囲む釣鐘状ハウジング部材と、この釣鐘状ハウジング部材によって形成されたかまたは釣鐘状ハウジング部材に相対回動不能に連結された壁とによって形成することができる。この壁は、切換可能なクラッチ装置と力伝達装置との圧力室を仕切るために、切換可能なクラッチ装置と力伝達装置との間に設けられている。これによって、構成部材個数を少なく保つことができ、幾つかの少ない構成部材への機能集中を行うことができる。
【００４６】
本発明に係るパワートレーンは、特に有利には、ハイブリッドシステムに使用するために適している。このハイブリッドシステムの第１の原動機は内燃機関によって形成され、第２の原動機は、モータ運転可能なかつジェネレータ運転可能な電気機械によって形成される。第１の原動機および／または第２の原動機を実現するための別のドライブコンセプトも同じく可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】図１ａは、本発明に係るクラッチ装置の軸方向断面図につき、このクラッチ装置の構造および機能形式を示す図であり、図１ｂは、図１ａに示したクラッチ装置における冷媒流れを示す図である。
【図２】本発明に係る切換可能なクラッチ装置を備えた本発明により形成されたパワートレーンの軸方向断面図の一部を示す図である。
【００４８】
本発明における解決手段を以下に図面につき説明する。
【００４９】
図１ａには、車両に設けられた第１の原動機１２とパワートレーン１３との間に使用することができるような、特に摩擦接続式の湿式クラッチ１１の形の本発明により形成された切換可能なクラッチ装置１０の構造および機能が、この切換可能なクラッチ装置１０の軸方向断面図につき概略的に簡単に示してある。湿式クラッチ１１はディスク構造、特に多板構造で形成されていて、少なくとも間接的に第１の原動機１２に相対回動不能に結合可能である少なくとも１つの第１のクラッチ部材１０Ｅと、ホイールに向かう後続のパワートレーンに連結された少なくとも１つの第２のクラッチ部材１０Ａとを有している。第１のクラッチ部材１０Ｅと第２のクラッチ部材１０Ａとは、少なくとも間接的に作動装置１４を介して互いに作用結合可能である。このためには、第１のクラッチ部材１０Ｅと第２のクラッチ部材１０Ａとが、少なくとも１つの摩擦板支持体と、この摩擦板支持体に軸方向に移動可能に配置された、それぞれ第１のクラッチ部材１０Ｅおよび第２のクラッチ部材１０Ａに対する摩擦板１Ｅ，１Ａとを有している。この摩擦板１Ｅ，１Ａは摩擦面支持エレメントもしくは摩擦面形成エレメントとして機能する。ここで、摩擦面とは、種々異なる構成エレメントの間の摩擦対の構成部分であってよい面領域を意味している。この面領域は、各摩擦板に直接形成されていてもよいし、コーティングまたは付加的なフェーシングによって摩擦板に形成されてもよい。湿式クラッチ１１はハイドロリック的に操作可能である。このためには、この湿式クラッチ１１が作動装置１４を有している。この作動装置１４は、少なくとも１つのピストンエレメント３の形の少なくとも１つの操作エレメントを有している。この操作エレメントは圧力媒体、特に流体で負荷可能である。圧力媒体負荷は、ピストンエレメント３に対応配置された圧力室８を介して行われる。この圧力室８は任意に所定の圧力で負荷することができる。この圧力は、通常、個々のクラッチ摩擦板１Ｅ，１Ａに対するピストンエレメント３の圧着圧に比例している。このピストンエレメント３は、有利には第２のクラッチ部材１０Ａに軸方向に移動可能にガイドされているかまたは第２のクラッチ部材１０Ａに相対回動不能に結合されたエレメントに軸方向に移動可能にガイドされている。このガイドは、有利には、直接的に第２のクラッチ部材１０Ａにおいて行われず、この第２のクラッチ部材１０Ａに相対回動不能に連結されたエレメントにおいて行われる。図示の例では、このエレメントは、第２のクラッチ部材１０Ａの外側摩擦板支持体の形の摩擦板支持体に相対回動不能に結合されたハウジング１５である。このハウジング１５は、クラッチ周辺を成す内室２０の形成下でかつピストンエレメント３を収容するために、クラッチ部材１０Ｅ，１０Ａを軸方向、半径方向ならびに周方向で取り囲んでいる。支持は、ピストンエレメント３の内周面１６の領域において、ハウジング１５に相対回動不能に結合されたハブ１７に対して行われる。圧力室８は、図示の例では、ピストンエレメント３、特にピストンエレメント３の端面２２と、第２のクラッチ部材１０Ａに連結されたハウジング１５もしくはハウジング１５に相対回動不能に連結されたエレメント、特に壁もしくは圧力室分離部材を成すシリンダ部材６とによって仕切られる。第２のクラッチ部材１０Ａ、特に外側摩擦板支持体は、ハウジング１５と共に構成ユニットとして形成されてもよい。個々の摩擦板１Ｅ，１Ａを収容しかつハウジング１５の内周面１８と、ピストンエレメント３の、圧力室８と反対の側に位置する端面１９とによって仕切られた内室２０は、クラッチ周辺を形成している。切換可能なクラッチ装置１０の分離状態、すなわち、切断状態でも冷却オイル流を発生させる（このことは、摩擦板が運転モード「電気走行」で引きずられるので、特にハイブリッドシステムでの使用時には特に有利である）ために、本発明によれば、ピストンエレメント３の機能位置「切断」が、相変わらず圧力室８内の少ない圧力によって特徴付けられているかもしくは圧力室８内にまだ、特にオイルの形の圧力媒体が存在していることが提案されている。冷媒流を発生させるために、本発明によれば、圧力室８と、クラッチ周辺を成す内室２０との間に流れ接続部を設けることが提案されている。この流れ接続部は、ここでは、符号２１で示してある。有利には、圧力室８と内室２０との間に直接ピストンエレメント３を通して流れ技術的な接続部２１が設けられている。最も簡単な例では、通流開口の形の開口２が設けられている。この開口２は、ピストンエレメント３の、互いに反対の側に位置する端面１９，２２の間に延びている。配置は、個々の開口２が端面１９において、個々のクラッチ部材１０Ｅ，１０Ａに対して有効なピストン面３１の領域に開口しているように行われる。
【００５０】
低い圧力負荷時にピストンエレメント３を、切換可能なクラッチ装置１０の状態「切断」に相当する機能位置に保持するために、図１ａに示した構成は、有利には、圧力室８の負荷を介して発生させられた力がプリロード力と平衡状態にあることによって特徴付けられている。このプリロード力は、少なくとも１つのプリロードエレメント、特に少なくとも１つのばねユニット７を有する、圧力室８内の押圧力と逆方向に方向付けられた操作力を発生させるための装置３２を介して加えられる。この装置３２によって、ピストンエレメント３がクラッチ摩擦板１Ｅ，１Ａから引き離される。ピストンエレメント３と、ハウジング１５もしくはハウジング１５に相対回動不能に結合されたシリンダ部材６との間に形成された圧力室８内には、ばねユニット７の戻し力よりも小さい力を端面２２に発生させる少ないオイル圧が形成されている。したがって、切換可能なクラッチ装置１０の作動装置１４は機能状態「切断」において無圧状態にない。オイルの形の冷媒は、圧力室８への接続部Ａ１、特にオイル流れ孔４を通して供給される。湿式クラッチ１１のこの運転状態では、運転媒体、特にオイルが圧力室８から１つの開口２を通って流入することができ、摩擦板１Ｅ，１Ａを通流することができる。開口２は接続部２１を形成している。オイルは、冷却の目的のために流れる。過剰のオイルは、内室２０への、特に少なくとも１つのオイル流出孔５の形の別の接続部Ａ２を通って運転媒体供給および／または案内システムに供給することができ、特にポンプサンプ、オイルクーラまたはポンプに流出することができる。
【００５１】
冷媒流は、図１ａで説明したクラッチ装置１０に対して図１ｂに示してある。
【００５２】
摩擦接続式の湿式クラッチ１１の機能状態「接続」では、接続部Ａ１、特にオイル流入孔４を通してオイル流入量が増加させられ、その後、ピストンエレメント３がばねユニット７のばね力に抗して個々のクラッチ部材１０Ｅ，１０Ａの摩擦板１Ｅ，１Ａの方向に移動させられ、これらの摩擦板１Ｅ，１Ａを互いに押し付ける。これによって、これらの摩擦板１Ｅ，１Ａの間に作用結合部が形成され、形成された摩擦接続部に基づき、個々の摩擦板の間の相対運動なしに、必要となるトルクが伝達される。同時に、本発明によれば、最も簡単な例では、開口２の閉鎖によって接続部２１が遮断される。開口２は、特に有利には、切換可能なクラッチ装置１０の接続状態において、ピストン端面１９における有効なピストン面３１に設けられた開口領域の当付けによって摩擦板の１つ、特に端摩擦板１．１に接触するように配置されていて、位置決めされている。これによって、切断状態で開口２を介して発生させられた冷媒流が遮断される。この機能状態は、冷媒がほとんど不要になることによって特徴付けられている。なぜならば、摩擦力によって発生させられる熱がこの機能状態では比較的低いからである。
【００５３】
中間位置、特に切換可能なクラッチ装置１０のスリップ運転およびピストンエレメント３の、スリップ運転に起因したピストン位置では、開口２が部分的にしか閉鎖されていないかまたは制限されて閉鎖されている。これによって、この開口２を介して、切断状態よりも少ない冷媒流が発生させられる。この冷媒流は摩擦力の状態に適合されている。可能な摩擦作業が大きければ大きいほど、冷媒、特に冷却オイル流はますます多くなる。
【００５４】
図２には、車両に使用するためのハイブリッドシステム９に用いられるパワートレーン１３に設けられた本発明により形成された切換可能なクラッチ装置１０、特に摩擦接続式の湿式クラッチ１１の特に有利な使用形態が示してある。パワートレーン１３は、第１の原動機１２と、別の第２の原動機またはドライブユニット２４とを有している。第１の原動機１２は、特に有利な構成では、内燃機関２３の形で形成されており、第２の原動機２４は、少なくともモータ運転可能なかつ／またはジェネレータ運転可能な電気機械２５として形成されている。この電気機械２５のロータ２５．１はパワートレーン１３に相対回動不能に結合されている。個々の原動機１２，２４と、特にパワートレーン１３の伝動装置２６の形の消費器および消費器に連結される、ホイールまでの残りの構成部材との連結は、力伝達装置２７を介して行われる。この力伝達装置２７は、入力部材Ｅと、出力部材Ａと、両部材Ｅ，Ａの間に配置された少なくとも１つの発進エレメント２８と、場合により、振動を減衰するための別の装置Ｔ２とを有している。発進エレメント２８は、ハイドロダイナミック式の構成要素２９またはクラッチ３０、特に切換可能なクラッチ装置として形成されていてよい。ハイドロダイナミック式の構成要素２９は、特に有利には、ハイドロダイナミック式の回転数／トルクコンバータとして形成されている。このハイドロダイナミック式の回転数／トルクコンバータは、回転数とトルクとを互いに予め規定の比で同時に変換するために働く。このためには、ハイドロダイナミック式の回転数／トルクコンバータが、両原動機１２，２４の一方と伝動装置の形の消費器２６との間のパワーフローにおいてポンプホイールＰとして機能する少なくとも１つの一次ホイールと、タービンホイールＴとして機能する少なくとも１つの二次ホイールと、定置にまたは相対回動可能に支承されていてよいステータの形の少なくとも１つの反応部材とを有している。さらに、ハイドロダイナミック式の構成要素をハイドロダイナミック式のクラッチとしても形成することが可能である。この例では、このハイドロダイナミック式のクラッチが、ポンプホイールＰとして機能する一次ホイールおよびタービンホイールＴとして機能する二次ホイールしか有していない。ハイドロダイナミック式のクラッチはステータを備えておらず、単に回転数変換のために働き、トルクを不変に伝達する。さらに、力伝達装置２７は、ハイドロダイナミック式の構成要素２９を介するパワーフローを迂回するための切換可能なクラッチ装置３０を有しており、これによって、ハイドロダイナミック式の構成要素を介した出力伝達の使用が、高い効率の範囲内でのみ可能となり、相応の原動機の運転範囲と協働して、好ましくない効率によって特徴付けられた運転範囲内では、出力伝達が迂回される。このような形式の切換可能なクラッチ装置は摩擦接続式のクラッチ、有利には多板クラッチの形で形成される。この多板クラッチはスリップを伴って運転可能である。しかし、同期的に切換可能なクラッチを使用することも可能である。このクラッチでは、パワーフローが、それぞれ両原動機１２，２４の一方から力伝達装置２７を介して伝動装置２６に案内されてもよいし、両原動機１２，２４がパラレル式に運転されることによって、両原動機１２，２４から一緒に案内されてもよい。第２の原動機２４を介して伝動装置２６の形の消費器への単独の力伝達を可能にするためには、第１の原動機１２、特に内燃機関２３と力伝達装置２７との間に、パワーフローを選択的に遮断するための装置が設けられている。この装置は、有利には切換可能なクラッチ装置１０、特に図１ａおよび図１ｂに示した摩擦接続式の湿式クラッチ１１の形で形成されている。このクラッチ装置１０はエンジンクラッチとも呼ばれ、第１の原動機１２と、後置されたパワートレーン１３との間のパワーフローを遮断するかまたは実現するために働く。第１のクラッチ部材１０Ｅが少なくとも間接的に第１の原動機１２に相対回動不能に結合されているのに対して、第２のクラッチ部材１０Ａは少なくとも間接的に力伝達装置２７の入力部材Ｅに相対回動不能に結合されている。図示の例では、第１のクラッチ部材１０Ｅと第１の原動機１２との連結が、振動を減衰するための装置Ｔ１、特に弾性的なクラッチを介して行われる。第２のクラッチ部材１０Ａと力伝達装置２７の入力部材Ｅとの連結は、有利には直接的に、特に外側摩擦板支持体とハウジング１５との一体の構成によって行われる。個々の結合部の具体的な構成に関して、多数の可能性が存在している。力伝達装置２７の構成上の構造は、通常、力伝達装置２７が固有のハウジングを有しておらず、ポンプホイールＰに形成されたポンプホイールシェルＰＳが、釣鐘状ハウジング部材３４に相対回動不能に結合されているように行われる。この釣鐘状ハウジング部材３４は、切換可能なクラッチ装置３０を収容するための内室３５の形成下で軸方向に延びている。構成に応じて、釣鐘状ハウジング部材３４は、切換可能なクラッチ装置１０のハウジング１５を一緒に形成するように形成されていてよい。この例では、釣鐘状ハウジング部材３４の内部に、力伝達装置２７と切換可能なクラッチ装置１０との間の個々の圧力室を分割するための中間壁の形の圧力室分離部材が設けられさえすればよい。この圧力室分離部材はシリンダ部材６によって形成されてよい。
【００５５】
本発明における解決手段は、特に有利には、力伝達装置２７を備えたハイブリッドシステム９の形のパワートレーン１３の構成において二通路構造で使用可能である。これは、この二通路構造が少なくとも２つの接続部Ａ３，Ａ４を有しており、切換可能なクラッチ装置３０の操作が両接続部Ａ３，Ａ４における圧力状況を介して制御可能であるように、個々の運転モードでの運転媒体案内が行われることを意味している。第１の接続部Ａ３が、ハイドロダイナミック式の構成要素２９によって形成された作業室に接続されているのに対して、第２の接続部Ａ４は、ハイドロダイナミック式の構成要素２９の外周面と、力伝達装置２７の入力部材Ｅに結合された釣鐘状ハウジング部材３４へのポンプホイールＰの連結部との間に形成された中間室３５に接続されている。力伝達装置２７の運転モードに応じて、ハイドロダイナミック式の構成要素２９は向心的にまたは遠心的に通流される。第１の例では、運転媒体案内が、いわば第２の接続部Ａ４を介して、切換可能なクラッチ装置３０の個々のクラッチ部材の間にクラッチ装置３０に対する相応の切断圧を発生させて、ハイドロダイナミック式の構成要素２９の外周面に向かって、ハイドロダイナミック式の構成要素２９の充填下でかつ作業室内への流れ回路の形成下で行われる。力伝達装置１９の第２の運転モードでは、ハイドロダイナミック式の構成要素２９が遠心的に通流される。この運転モードでは、切換可能なクラッチ装置３０の作動装置に加えられる圧力が高められ、切換可能なクラッチ装置３０が接続される。両運転モードは、第１の原動機１２によって運転することができるだけでなく、第２の原動機２４によっても運転することができる。１つの改良形態（図示せず）では、力伝達装置２７が三通路構造で形成されていてもよい。この例では、切換可能なクラッチ装置３０の作動装置を、この作動装置に対応配置された、任意の圧力で負荷可能な圧力室を介して操作することができる。
【符号の説明】
【００５６】
１Ｅ  クラッチ摩擦板
１Ａ  クラッチ摩擦板
１．１  端摩擦板
２  開口、通流開口
３  ピストンエレメント
４  オイル流入孔
５  オイル流出孔
６  シリンダ部材
７  ばねユニット
８  圧力室
９  ハイブリッドシステム
１０  切換可能なクラッチ装置
１０Ｅ  第１のクラッチ部材
１０Ａ  第２のクラッチ部材
１１  湿式クラッチ
１２  第１の原動機
１３  パワートレーン
１４  作動装置
１５  ハウジング
１６  内周面
１７  ハブ
１８  内周面
１９  端面
２０  内室
２１  接続部
２２  端面
２３  内燃機関
２４  第２の原動機
２５  電気機械
２５．１  ロータ
２６  伝動装置
２７  力伝達装置
２８  発進エレメント
２９  ハイドロダイナミック式の構成要素
３０  切換可能なクラッチ装置
３１  有効なピストン面
３２  圧力室内の押圧力と逆方向に向けられた力を発生させるための装置
３４  釣鐘状ハウジング部材
３５  内室
Ａ１  接続部
Ａ２  接続部
Ａ３  接続部
Ａ４  接続部
Ａ  出力部材
Ｅ  入力部材
Ｐ  ポンプホイール
Ｔ  タービンホイール
Ｔ１  振動を減衰するための装置
Ｔ２  振動を減衰するための装置
ＰＳ  ポンプホイールシェル
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２】
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