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Die
Erfindung betrifft eine Mehrfach-Kupplungseinrichtung gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruches 1.
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Eine
derartige Kupplungseinrichtung ist beispielsweise aus der
EP 0 931 951 A1 bekannt.
Die Kupplungseinrichtung dient zur Verbindung des Antriebs eines
Kraftfahrzeugs mit einem mehrstufigen Schaltgetriebe über zwei
bevorzugt automatisiert betätigte
Reibungskupplungen, wobei jeder dieser beiden Reibungskupplungen
jeweils ein Ausrücksystem zugeordnet
ist, so dass die beiden Reibungskupplungen unabhängig voneinander ein- oder
ausrückbar sind.
Eine Kupplungsscheibe einer der beiden Reibungskupplungen ist auf
einer zentralen Getriebeeingangswelle drehfest angeordnet, während eine Kupplungsscheibe
der anderen Reibungskupplung an einer die zentrale Getriebeeingangswelle
umgreifenden, als Hohlwelle ausgebildeten zweiten Getriebeeingangswelle
drehfest angreift. Die bekannte Doppelkupplung ist mit einer festen
Druckplatte der einen Reibungskupplung an einem Schwungrad einer
Brennkraftmaschine angeordnet. Die Anordnung der Doppelkupplung
in einem Antriebsstrang entspricht insoweit weitgehend der Anordnung
herkömmlicher
(Einfach-)Reibungskupplungen im Antriebsstrang.
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Aus
der
US 5,887,690 A ist
eine Vierfach-Kupplungseinrichtung mit vier Kupplungsanordnungen
bekannt. Die Kupplungsanordnungen sind von mehreren Außenlamellenträgern antreibbar.
Den Kupplungsanordnungen ist ferner jeweils ein Innenlamellenträger zugeordnet,
wobei die Innenlamellenträger
mit jeweils einer Getriebeeingangswelle verbunden sind. Eine äußere Getriebeeingangswelle
ist als Hohlwelle ausgebildet, wobei eine innere Getriebeeingangswelle
sich durch die äußere Getriebeeingangswelle
erstreckt. Die beiden Getriebeeingangswellen sind relativ zueinander
verdrehbar angeordnet.
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Aus
der
US 5,232,411 A ist
eine Mehrfach-Kupplungseinrichtung bekannt. Die Mehrfach-Kupplungseinrichtung
weist eine Kupplungseingangswelle auf, die mittels entsprechender
Außenlamellenträger auf
zwei Kupplungsanordnungen einwirkt. Entsprechende Innelamellenträger sind
mittels einer Lageranordnung axial und relativ zueinander drehbar
gelagert.
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Doppelkupplungseinrichtungen
(kurz: Doppelkupplungen) der eingangs genannten Art haben in jüngerer Zeit
ein größeres Interesse
gefunden und bestehen im Allgemeinen aus zwei nass- oder trockenlaufenden
Kupplungen, die wechselseitig – ggf. auch
mit Überschneidungen – geschaltet
werden. Insbesondere im Zusammenhang mit einem mehrstufigen Schaltgetriebe
bieten derartige Kupplungen die Möglichkeit, Schaltvorgänge zwischen
jeweils zwei Übersetzungsstufen
des Getriebes ohne Zugkraftunterbrechung vorzunehmen.
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Doppelkupplungseinrichtungen
bieten prinzipiell die Möglichkeit,
bei besonders schwierigen, speziell im Rennsport üblichen
Anfahrvorgängen
beide Kupplungen gemeinsam zu beaufschlagen. Hierzu kann einerseits
das Fahrpedal ggf. bis zum Anschlag ausgelenkt werden, während gleichzeitig
das Kraftfahrzeug unter Aufwendung der maximalen Bremskraft so lange
im Wesentlichen im Stillstand gehalten wird, bis die Kupplung ihren
optimalen Übertragungspunkt
erreicht hat. Wenn im Augenblick des Erreichens des optimalen Übertragungspunkts
die Bremswirkung aufgehoben wird, wird das Fahrzeug mit maximaler
Beschleunigung anfahren. Derartige Anfahrvorgänge kommen auch für Kraftfahrzeuge
mit relativ schwacher Motorisierung, also nicht nur im Rennsport,
unter extremen Anfahrbedingungen in Betracht, beispielsweise zum
Anfahren an einem Hindernis.
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Anfahrvorgänge der
beschriebenen Art führen
offensichtlich zu einem hohen Schlupf mit entsprechend hoher Wärmeentwicklung.
Es stellt sich das Problem, diese Wärme aus dem Bereich der als Anfahrkupplung
dienenden Reibungskupplung abzuführen.
Ferner ist mit entsprechend hohem Verschleiß an der Reibungskupplung zu
rechnen. Eine Erhitzung der Reibungskupplungen geht überdies einher
mit Reibwertänderungen
der Reibungskupplungen, wodurch die Steuerung der Ausrücker der beiden
Reibungskupplungen und damit der beiden Reibungskupplungen relativ
zueinander deutlich beeinträchtigt
werden kann. Da wärmebedingte
Ungenauigkeiten bzw. Änderungen
bei der Funktionsabstimmung der beiden Reibungskupplungen zueinander
dazu führen
können,
dass die Getriebeeingangswellen mit einem bei einem Schaltvorgang
nicht vorgesehenen Momentenverhältnis
beaufschlagt werden, kann es zu Schaltvorgängen im Schaltgetriebe unter
Last kommen. Die Synchronisation im Schaltgetriebe kann dadurch überfordert
werden, so dass schlimmstenfalls eine Schädigung des Schaltgetriebes
bis zum Totalausfall resultiert, ganz abgesehen von auf jeden Fall
auftretenden Nachteilen hinsichtlich des Wirkungsgrades. Insgesamt
gesehen stehen wärmebedingte
Fehlabstimmungen zwischen den beiden Reibungskupplungen einer problemlosen
Momentenübertragung
bei Schaltvorgängen
im Schaltgetriebe ohne Zugkraftunterbrechung und ohne Schaltrucke
entgegen.
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Ebenfalls
problematisch bei einer Doppelkupplungseinrichtung sind Anfahrvorgänge, die
entweder gegen eine Steigung erfolgen, wobei ein Zurückrollen
des Kraftfahrzeugs zu verhindern ist, oder die dem Einparken mit
geringstmöglicher
Geschwindigkeit dienen, beispielsweise um ein Kraftfahrzeug in einer
Parklücke
präzise
zu positionieren. Die betreffenden Betriebszustände sind in Fachkreisen unter
den Stichworten ”Hillholder” und ”Kriechen” bekannt.
Beiden Anfahrvorgängen
ist gemeinsam, dass die als Anfahrkupplung dienende Reibungskupplung, teilweise
ohne Betätigung
des Fahrpedals, über
längere
Zeit mit Schlupf betrieben wird. Auch wenn bei derartigen Anfahrvorgängen die
zu übertragenden Momente
weit unterhalb derjenigen der vorstehend beschriebenen, primär im Rennsport
auftretenden Betriebsbedingungen liegen, so kann dennoch eine starke
Erhitzung der betreffenden Reibungskupplung oder sogar beider Reigungskupplungen
auftreten, die zu den zuvor erläuterten
Problemen führt.
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Es
wurden Schaltstrategien und Schaltverfahren für Doppelkupplungsgetriebe vorgeschlagen, die
auf der gezielten Einstellung von Kupplungsschlupf beruhen (
DE 196 31 983 C1 )
mit dementsprechender Erzeugung von Reibungswärme. Je nach Fahrweise können Überhitzungsprobleme
der erläuterten
Art nicht ausgeschlossen werden.
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Die
Gefahr einer starken Erhitzung besteht nicht nur bei einer trockenlaufenden
Reibungskupplung, sondern kann auch bei sog. ”nasslaufenden” Reibungskupplungen,
ggf. in Form einer Lamellenkupplung, auftreten, die unter Einwirkung
eines viskosen Betriebsmediums, etwa einer Hydraulikflüssigkeit,
betrieben werden. Als Beispiel kann ein aus der
DE 198 00 490 A1 bekanntes
Wechselgetriebe mit zwei Lamellenkupplungen genannt werden, von
denen eine für
die Vorwärtsfahrt
und die andere für
die Rückwärtsfahrt
dient. Die
DE 198
00 490 A1 beschäftigt
sich primär
damit, wie die beiden Lamellenkupplungen in ausreichender Weise
unter Einsatz des viskosen Betriebsmediums gekühlt werden können. Trotz
der Flüssigkeitskühlung ist
auch im Falle von Lamellenkupplungen die Erhitzung der Reibungskupplungen
ein erhebliches Problem, da das Betriebsmedium, das üblicherweise
zur Abfuhr der Wärme
Reibbelagnuten o. dgl. durchströmt,
nicht in beliebigen Mengen zwischen den Lamellen hindurchgeführt werden
kann, da einerseits eine zu starke Durchströmung der Reibbelagnuten o.
dgl. einen Gegendruck zwischen den Reibflächen zweier benachbarter Lamellen
aufbauen würde
und damit die Drehmomentübertragungsfähigkeit
der Reibungskupplungen reduzieren würde (mit entsprechendem Anstieg des
Schlupfes und damit zusätzlicher
Erzeugung von Reibungswärme,
wodurch das Problem einer Überhitzung
noch verstärkt
werden würde),
und weil andererseits das Betriebsmedium beim Durchströmen zwischen
den Lamellen überhitzen
und zerstört
werden könnte.
Eine Überhitzung
bei Lamellenkupplungen kann dazu führen, dass sich beim Ausrücken die Reibflächen nicht
mehr völlig
voneinander trennen und dementsprechend über die Kupplung, die an sich ausgerückt sein
soll, noch Drehmomente übertragen werden,
so dass erhebliche Schleppmomente in ein zugeordnetes Schaltgetriebe
gelangen können.
Im Falle der Anwendung von Lamellenkupplungen auf eine Mehrfach-Kupplungseinrichtung,
insbesondere Doppel-Kupplungseinrichtung, der eingangs genannten
Art, könnte
es wiederum zu Schaltvorgängen
im Schaltgetriebe unter Last mit entsprechender Überforderung der Synchronisation
im Schaltgetriebe kommen.
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Ein
Ansatz, die Überhitzungsprobleme
im Bereich der Reibungskupplungen im Falle ungünstiger Betriebsbedingungen,
beispielsweise bei problematischen Anfahrvorgängen eines Kraftfahrzeugs,
in den Griff zu bekommen, ist das Vorsehen eines gegenüber der
ersten und der zweiten Kupplungsanordnung zusätzlichen Anfahrelements in
Form einer sog. Hydrokupplung oder hydrodynamischen Kupplung, umfassend
einen hydrodynamischen Kreis mit einem Pumpenrad, einem Turbinenrad
sowie gewünschtenfalls
mit einem Leitrad. Das Antriebselement kann zu einer der beiden
Reibungskupplungen parallel geschaltet sein, also unabhängig vom
Einkuppelzustand dieser Reibungskupplung auf eine gemeinsame Getriebeeingangswelle
wirken.
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Im
Rahmen der Untersuchungen der Anmelderin im Zusammenhang mit Doppelkupplungseinrichtungen
hat sich generell gezeigt, dass im Falle von nasslaufenden Kupplungen
Dichtigkeitsprobleme und Probleme im Zusammenhang mit der Verlustleistung
bestehen. Ferner zeigte es sich, dass auf der Grundlage bisher bekannt
gewordener Konzepte Randbedingungen hinsichtlich des zur Verfügung stehenden
axialen und radialen Bauraums nicht oder nur schwer eingehalten
werden konnten. Im Falle von über
in die Kupplungseinrichtung integrierte Kolben betätigten Kupplungen,
ggf. Membrankupplungen, erwies sich insbesondere die Anordnung der
den Kolben zugeordneten Kolbenkammern als problematisch.
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Die
Erfindung trachtet generell, hinsichtlich wenigstens einem der angesprochenen
oder/und anderer Probleme Verbesserungen zu erreichen. Eine Zielsetzung
der Erfindung liegt insbesondere darin, Verbesserungen hinsichtlich
der Lagerung bzw. Anordnung der Mehrfach-Kupplungseinrichtung im
Antriebsstrang zu erreichen.
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Die
der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird nun durch eine Mehrfach-Kupplungseinrichtung
mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
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Nach
einem Aspekt der Erfindung stellt die Erfindung bereit eine Mehrfach-Kupplungseinrichtung,
ggf. Doppel-Kupplungseinrichtung, für die Anordnung in einem Antriebsstrang
eines Kraftfahrzeugs zwischen einer Antriebseinheit und einem Getriebe,
wobei die Kupplungseinrichtung eine einer ersten Getriebeeingangswelle
des Getriebes zugeordnete erste Kupplungsanordnung und eine einer zweiten
Getriebeeingangswelle des Getriebes zugeordnete zweite Kupplungsanordnung
aufweist zur Momentenübertragung
zwischen der Antriebseinheit und dem Getriebe, wobei von den Getriebeeingangswellen
wenigstens eine als Hohlwelle ausgebildet ist und eine der Getriebeeingangswellen
durch die andere, als Hohlwelle ausgebildete Getriebeeingangswelle
verläuft.
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Es
ist vorgesehen, dass wenigstens einer der Kupplungsanordnungen eine
Lageranordnung zugeordnet ist, mittels der sie an wenigstens einer der
Getriebeeingangswellen, vorzugsweise wenigstens an der radial äußeren, als
Hohlwelle ausgebildeten Getriebeeingangswelle, relativ-verdrehbar
gelagert oder lagerbar ist.
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Die
vorgesehene Lagerung des Kupplungssystems an den Getriebewellen
ist insbesondere dahingehend vorteilhaft, dass die Toleranzabhängigkeit des
Systems reduziert wird. Vorzugsweise wird auf eine Lagerung am Getriebegehäuse verzichtet
oder nur eine hinsichtlich der Toleranzen unproblematische Abstützung am
Getriebe vorgesehen. Vorzugsweise ist die Lageranordnung als Axial-
und Radial-Lageranordnung ausgebildet zur axialen und radialen Abstützung der
Kupplungsanordnung an der wenigstens einen Getriebeeingangswelle.
Für manche
Einbausituationen kommt aber auch das Vorsehen einer nur als Axial-Lageranordnung
oder nur als Radial-Lageranordnung ausgebildeten Lageranordnung
als vorteilhaft in Betracht. Im Falle von Membrankupplungen ist
es generell vorteilhaft, für
die Lagerung der Lamellenträger
Lager einzusetzen, die sowohl eine Axial- als auch eine Radiallagerung
bieten.
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Die
beanspruchte Ausführungsform
zeichnet sich dadurch aus, dass die Kupplungsanordnungen ein gemeinsames,
rohrartiges Ringteil aufweisen, über
das sie an der wenigstens einen Getreibeeingangswelle gelagert oder
lagerbar sind. Das gemeinsame Ringteil kann über die genannte Lageranordnung
an der wenigstens einen Getriebeeingangswelle gelagert oder lagerbar
sein.
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Von
den beiden Kupplungsanordnungen kann jeweils eine Eingangsseite
drehfest mit dem Ringteil verbunden sein, vorzugsweise derart, dass der
Momentenfluss von der Antriebseinheit zur Eingangseite einer der
Kupplungsanordnungen über
die Eingangsseite einer anderen der Kupplungsanordnungen und über das
Ringteil verläuft.
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Von
den Kupplungsanordnungen kann wenigstens einen eine Druckkammer
begrenzenden Betätigungskolben
aufweisen zum Betätigen,
vorzugsweise Einrücken
der Kupplungsanordnung mittels eines Druckmediums, vorzugsweise
Hydraulikmediums. In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, wenn
der Betätigungskolben
am Ringteil axial verschiebbar und die Druckkammer abdichtend geführt ist.
Diese Maßnahme
trägt zu
einer kompakten Ausbildung der Kupplungseinrichtung bei.
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Das
Ringteil kann wenigstens einen Druckmediumkanal aufweisen zur Versorgung
der Druckkammer mit Druckmedium. In diesem Fall ist es bevorzugt,
dass dem Ringteil eine getriebeseitige, ggf. getriebefeste Anschlusshülse zugeordnet
ist zur relativ-verdrehbaren und wenigstens einen Druckmediumanschluss
des Druckmediumkanals abdichtenden und an einer Druckmediumquelle
anschließenden Aufnahme
des Ringteils in die Anschlusshülse.
Auf diese Weise kann beim Zusammenbau des Antriebsstrangs der Anschluss
der Druckkammer an einer zugeordneten Druckmediumversorgung ohne
großen Montageaufwand
hergestellt werden.
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Um
einen Fliehkraftausgleich vorzusehen, kann der Betätigungskolben
die Druckkammer von einer zugeordneten Fliehkraft-Druckausgleichskammer
trennen, die ein Druckausgleichsmedium aufnimmt. Hierzu wird vorgeschlagen,
dass die Fliehkraft-Druckausgleichskammer an einer Druckausgleichsmediumversorgung
angeschlossen ist, die gewünschtenfalls
von einer Hydraulikmediumversorgung oder einer gesonderten Betriebsfluidversorgung,
ggf. Betriebsölversorgung,
gebildet ist.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass zwischen dem Ringteil
und der wenigstens einen Getriebeeingangswelle ein Fluidversorgungskanal
verläuft
zur Versorgung wenigstens einer der Kupplungsanordnungen oder/und
wenigstens einer anderen Funktionseinheit der Kupplungseinrichtung
mit Betriebsfluid, vorzugsweise Betriebsöl. Es wird vor allem daran
gedacht, dass das Betriebsfluid als die Kupplungsanordnung kühlendes Kühlfluid
dient.
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Der
zwischen dem Ringteil und der wenigstens einen Getriebeeingangswelle
verlaufende Fluidversorgungskanal kann auch dazu dienen, die Fliehkraft-Druckausgleichskammer,
falls vorhanden, mit Druckausgleichsmedium zu versorgen. Hierzu
wird vorgeschlagen, dass das Ringteil im Wesentlichen radial verlaufende
Betriebsfluiddurchlässe
aufweist zum Anschluss der Fliehkraft-Druckausgleichskammer an der
Betriebsfluidversorgung über
den Fluidversorgungskanal.
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Betreffend
den Fluidversorgungskanal wird generell vorgeschlagen, dass der
Fluidversorgungskanal durch die Lageranordnung hindurchfährt, diese also
für das
Betriebsfluid durchlässig
ist.
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Es
ist vor allem daran gedacht, dass wenigstens eine der Kupplungsanordnungen,
vorzugsweise sowohl die erste als auch die zweite Kupplungsanordnung,
als Lamellen-Kupplungsanordnung ausgebildet sind. Es kommen aber
auch andere Kupplungsanordnungen in Betracht.
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Weitere
unabhängige
Aspekte der Erfindung entnimmt der Fachmann den vorangehenden Erläuterungen
und der Figurenbeschreibung.
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Die
Erfindung betrifft ferner einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einer
zwischen einer Antriebseinheit und einem Getriebe angeordneten Kupplungseinrichtung
nach wenigstens einem Aspekt der Erfindung.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand von in den Figuren gezeigten
Ausführungsbeispielen
näher erläutert.
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1 zeigt
in einer teilgeschnittenen Darstellung eine in einem Antriebsstrang
eines Kraftfahrzeugs zwischen einem Getriebe und einer Antriebseinheit
angeordnete Doppelkupplung mit zwei Lamellen-Kupplungsanordnungen.
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2–14 zeigen
in der 1 entsprechenden Darstellungen Varianten der Doppelkupplung
der 1.
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1 zeigt
eine in einem Anriebsstrang 10 zwischen einer Antriebseinheit
und einem Getriebe angeordnete Doppelkupplung 12. Von der
Antriebseinheit, beispielsweise eine Brennkraftmaschine, ist in 1 nur
eine Abtriebswelle 14, ggf. Kurbelwelle 14, mit
einem zur Ankopplung eines nicht dargestellten Torsionsschwingungsdämpfers dienenden
Koppelende 16 dargestellt. Das Getriebe ist in 1 durch
einen eine Getriebegehäuseglocke 18 begrenzenden
Getriebegehäuseabschnitt 20 und
zwei Getriebeeingangswellen 22 und 24 repräsentiert,
die beide als Hohlwellen ausgebildet sind, wobei die Getriebeeingangswelle 22 sich
im Wesentlichen koaxial zur Getriebeeingangswelle 24 durch
diese hindurch erstreckt. Im Inneren der Getriebeeingangswelle 22 ist
eine Pumpenantriebswelle angeordnet, die zum Antrieb einer getriebeseitigen,
in 1 nicht dargestellten Ölpumpe dient, wie noch näher erläutert wird.
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Die
Doppelkupplung 12 ist in die Getriebegehäuseglocke 18 aufgenommen,
wobei der Glockeninnenraum in Richtung zur Antriebseinheit durch
einen Deckel 28 verschlossen ist, der in eine Glockengehäuseöffnung eingepresst
ist oder/und darin durch einen Sprengring 30 gesichert
ist. Weist die Doppelkupplung, wie das in 1 gezeigte
Ausführungsbeispiel,
nasslaufende Reibungskupplungen, beispielsweise Membrankupplungen,
auf, so ist es in der Regel angebracht, für einen Dichteingriff zwischen
dem Deckel 28 und dem von der Getriebegehäuseglocke 18 gebildeten
Kupplungsgehäuse
zu sorgen, der beispielsweise mittels eines O-Rings oder eines sonstigen
Dichtrings hergestellt sein kann. In 1 ist ein Dichtring 32 mit
zwei Dichtlippen gezeigt.
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Als
Eingangsseite der Doppelkupplung 12 dient eine Kupplungsnabe 34,
die aus noch näher
zu erläuternden
Gründen
aus zwei aneinander festgelegten Ringabschnitten 36, 38 besteht.
Die Kupplungsnabe 34 erstreckt sich durch eine zentrale Öffnung des
Deckels 28 in Richtung zur Antriebseinheit und ist über eine
Außenverzahnung 42 mit
dem nicht dargestellten Torsionsschwingungsdämpfer gekoppelt, so dass über diesen
eine Momentenübertragungsverbindung
zwischen dem Koppelende 16 der Kurbelwelle 14 und
der Kupplungsnabe 34 besteht. Möchte man auf einen Torsionsschwingungsdämpfer generell
oder an dieser Stelle im Antriebsstrang verzichten, so kann die
Kopplungsnabe 34 auch unmittelbar mit dem Koppelende 16 gekoppelt
werden. Die Pumpenantriebswelle 26 weist an ihrem vom Getriebe
fernen Ende eine Außenverzahnung 44 auf,
die in eine Innenverzahnung 46 des Ringabschnitts 36 der Kupplungsnabe 34 eingreift,
so dass sich die Pumpenantriebswelle 26 mit der Kupplungsnabe 34 mitdreht
und dementsprechend die Ölpumpe
antreibt, wenn der Kupplungsnabe 34 eine Drehbewegung erteilt
wird, im Regelfall von der Antriebseinheit und in manchen Betriebssituationen
eventuell auch vom Getriebe her über
die Doppelkupplung (beispielsweise in einer durch das Stichwort ”Motorbremse” charakterisierten
Betriebssituation).
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Der
Deckel 28 erstreckt sich radial zwischen einem eine Radialausnehmung 50 der
Gehäuseglocke 18 begrenzenden
ringförmigen
Umfangswandabschnitt der Gehäuseglocke 18 und
dem Ringabschnitt 38 der Nabe 34, wobei es vorteilhaft
ist, wenn zwischen einem radial inneren Wandbereich 52 des
Deckels 28 und der Nabe 34, speziell dem Ringabschnitt 38,
eine Dichtungs- oder/und Drehlageranordnung 54 vorgesehen
ist, speziell dann, wenn – wie
beim gezeigten Ausführungsbeispiel – der Deckel 28 an
der Gehäuseglocke 18 festgelegt
ist und sich dementsprechend mit der Doppelkupplung 12 nicht
mitdreht. Eine Abdichtung zwischen dem Deckel und der Nabe wird
insbesondere dann erforderlich sein, wenn es sich, wie beim Ausführungsbeispiel,
bei den Kupplungsanordnungen der Doppelkupplung um nasslaufende
Kupplungen handelt. Eine hohe Betriebssicherheit auch im Falle von
auftretenden Schwingungen und Vibrationen wird erreicht, wenn die
Dichtungs- oder/und Drehlageranordnung 54 axial am Deckel 28 oder/und
an der Kupplungsnabe 34 gesichert ist, etwa durch einen nach
radial innen umgebogenen Endabschnitt des Deckelrands 52,
wie in 1 zu erkennen ist.
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An
dem Ringabschnitt 38 der Nabe 34 ist ein Trägerblech 60 drehfest
angebracht, das zur Drehmomentübertragung
zwischen der Nabe 34 und einem Außenlamellenträger 62 einer
ersten Lamellen-Kupplungsanordnung 64 dient. Der Außenlamellenträger 62 erstreckt
sich in Richtung zum Getriebe und nach radial innen zu einem Ringteil 66,
an dem der Außenlamellenträger drehfest
angebracht ist und das mittels einer Axial- und Radial-Lageranordnung 68 an
den beiden Getriebeeingangswellen 22 und 24 derart
gelagert ist, dass sowohl radiale als auch axiale Kräfte an den
Getriebeeingangswellen abgestützt werden.
Die Axial- und Radial-Lageranordnung 68 ermöglicht eine
Relativverdrehung zwischen dem Ringteil 66 einerseits und
sowohl der Getriebeeingangswelle 22 als auch der Getriebeeingangswelle 24 andererseits.
Auf den Aufbau und die Funktionsweise der Axial- und Radial-Lageranordnung
wird später
noch näher
eingegangen.
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Am
Ringteil 66 ist axial weiter in Richtung zur Antriebseinheit
ein Außenlamellenträger 70 einer zweiten
Lamellen-Kupplungsanordnung 72 drehfest angebracht, deren
Lamellenpaket 74 vom Lamellenpaket 76 der ersten
Lamellen-Kupplungsanorndung ringartig umgeben wird. Die beiden Außenlamellenträger 62 und 70 sind,
wie schon angedeutet, durch das Ringteil 66 drehfest miteinander
verbunden und stehen gemeinsam über
das mittels einer Außenverzahnung
mit dem Außenlamellenträger 62 in
formschlüssigem
Drehmomentübertragungseingriff
stehende Trägerblech 60 mit
der Kupplungsnabe 34 und damit – über den nicht dargestellten
Torsionsschwingungsdämpfer – mit der
Kurbelwelle 14 der Antriebseinheit in Momentenübertragungsverbindung.
Bezogen auf den normalen Momentenfluss von der Antriebseinheit zum
Getriebe dienen die Außenlamellenträger 62 und 70 jeweils
als Eingangsseite der Lamellen-Kupplungsanordnung 64 bzw. 72.
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Auf
der Getriebeeingangswelle 22 ist mittels einer Keilnutenverzahnung
o. dgl. ein Nabenteil 80 eines Innenlamellenträgers 82 der
ersten Lamellen-Kupplungsanordnung 64 drehfest
angeordnet. In entsprechender Weise ist auf der radial äußeren Getriebeeingangswelle 24 mittels
einer Keilnutenverzahnung o. dgl. ein Nabenteil 84 eines
Innenlamellenträger 86 der
zweiten Lamellen-Kupplungsanordnung 72 drehfest angeordnet.
Bezogen auf den Regel-Momentenfluss von der Antriebseinheit in Richtung
zum Getriebe dienen die Innenlamellenträger 82 und 86 als
Ausgangsseite der ersten bzw. zweiten Lamellen-Kupplungsanordnung 64 bzw. 72.
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Es
wird noch einmal auf die radiale und axiale Lagerung des Ringteils 66 an
den Getriebeeingangswellen 22 und 24 Bezug genommen.
Zur radialen Lagerung des Ringteils 66 dienen zwei Radial-Lagerbaugruppen 90 und 92,
die zwischen der radial äußeren Getriebeeingangswelle 24 und
dem Ringteil 66 wirksam sind. Die axiale Lagerung des Ringsteils 66 erfolgt
betreffend einer Abstützung
in Richtung zur Antriebseinheit über
das Nabenteil 84, ein Axiallager 94, das Nabenteil 80 und
einen das Nabenteil 80 an der radial inneren Getriebeeingangswelle 22 axial
sichernden Sprengring 96. Das Ringteil 38 der
Kupplungsnabe 34 ist wiederum über ein Axiallager 68 und
ein Radiallager 100 an dem Nabenteil 80 gelagert.
In Richtung zum Getriebe ist das Nabenteil 80 über das
Axiallager 94 an einem Endabschnitt der radial äußeren Getriebeeingangswelle 24 axial abgestützt. Das
Nabenteil 84 kann unmittelbar an einem Ringanschlag o.
dgl. oder einem gesonderten Sprengring o. dgl. in Richtung zum Getriebe
an der Getriebeeingangswelle 24 abgestützt sein. Da das Nabenteil 84 und
das Ringteil 66 gegeneinander relativ-verdrehbar sind,
kann zwischen diesen Komponenten ein Axiallager vorgesehen sein,
sofern nicht das Lager 92 sowohl Axiallager- als auch Radiallagerfunktion
hat. Vom Letzteren wird in Bezug auf das Ausführungsbeispiel in 1 ausgegangen.
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Große Vorteile
ergeben sich daraus, wenn, wie beim gezeigten Ausführungsbeispiel,
die sich in radialer Richtung erstreckenden Abschnitte der Außenlamellenträger 62 und 70 auf
einer axialen Seite einer zu einer Achse A der Doppelkupplung 12 erstreckenden
Radialebene angeordnet sind und die sich in radialer Richtung erstreckenden
Abschnitte der Innenlamellenträger 82 und 86 der
beiden Lamellen-Kupplungsanordnungen auf der anderen axialen Seite
dieser Radialebene angeordnet sind. Hierdurch wird ein besonders
kompakter Aufbau möglich,
insbesondere dann, wenn – wie
beim gezeigten Ausführungsbeispiel – Lamellenträger einer
Sorte (Außenlamellenträger oder
Innenlamellenträger,
beim Ausführungsbeispiel
die Außenlamellenträger) drehfest
miteinander verbunden sind und jeweils als Eingangsseite der betreffenden
Lamellen-Kupplungsanordnung in Bezug auf den Kraftfluss von der
Antriebseinheit zum Getriebe dienen.
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In
die Doppelkupplung 12 sind Betätigungskolben zur Betätigung der
Lamellen-Kupplungsanordnungen integriert, im Falle des gezeigten
Ausführungsbeispiels
zur Betätigung
der Lamellen-Kupplungsanordnungen im Sinne eines Einrückens. Ein der
ersten Lamellen-Kupplungsanordnung 64 zugeordneter Betätigungskolben 110 ist
axial zwischen dem sich radial erstreckenden Abschnitt des Außenlamellenträgers 62 der
ersten Lamellen-Kupplungsanordnung 64 und
dem sich radial erstreckenden Abschnitt des Außenlamellenträgers 70 der
zweiten Lamellen-Kupplungsanordnung 72 angeordnet und an beiden
Außenlamellenträgern sowie
am Ringteil 66 mittels Dichtungen 112, 114, 116 axial
verschiebbar und eine zwischen dem Außenlamellenträger 62 und dem
Betätigungskolben 110 ausgebildete
Druckkammer 118 sowie eine zwischen dem Betätigungskolben 110 und
dem Außenlamellenträger 70 ausgebildete
Fliehkraft-Druckausgleichskammer 120 abdichtend geführt. Die
Druckkammer 118 steht über
einen in dem Ringteil 66 ausgebildeten Druckmediumkanal 122 mit
einer an einer Druckmediumsversorgung, hier die bereits erwähnte Ölpumpe,
angeschlossenen Drucksteuereinrichtung, ggf. ein Steuerventil, in Verbindung,
wobei der Druckmediumskanal 122 über eine das Ringteil 66 aufnehmende,
ggf. getriebefeste Anschlusshülse
an der Drucksteuereinrichtung angeschlossen ist. Zum Ringteil 66 ist
in diesem Zusammenhang zu erwähnen,
dass dieses für
eine einfachere Herstellbarkeit insbesondere hinsichtlich des Druckmediumkanals 122 sowie
eines weiteren Druckmediumkanals zweiteilig hergestellt ist mit
zwei ineinander gesteckten hülsenartigen
Ringteilabschnitten, wie in 1 angedeutet
ist.
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Ein
der zweiten Lamellen-Kupplungsanordnung 72 zugeordneter
Betätigungskolben 130 ist
axial zwischen dem Außenlamellenträger 70 der
zweiten Lamellen-Kupplungsanordnung 72 und einem sich im
Wesentlichen radial erstreckenden und an einem vom Getriebe fernen
axialen Endbereich des Ringteils 66 drehfest und fluiddicht
angebrachten Wandungsteil 132 angeordnet und mittels Dichtungen 134, 136 und 138 am
Außenlamellenträger 70, dem
Wandungsteil 132 und dem Ringteil 66 axial verschiebbar
und eine zwischen dem Außenlamellenträger 70 und
dem Betätigungskolben 130 ausgebildete Druckkammer 140 sowie
eine zwischen dem Betätigungskolben 130 und
dem Wandungsteil 132 ausgebildete Fliehkraft-Druckausgleichskammer 142 abdichtend
geführt.
Die Druckkammer 140 ist über einen weiteren (schon erwähnten) Druckmediumskanal 144 in
entsprechender Weise wie die Druckkammer 118 an einer/der
Drucksteuereinrichtung angeschlossen. Mittels der Drucksteuereinrichtung(en) kann
an den beiden Druckkammern 118 und 140 wahlweise
(ggf. auch gleichzeitig) von der Druckmediumsquelle (hier Ölpumpe)
aufgebrachter Druck angelegt werden, um die erste Lamellen-Kupplungsanordnung 64 oder/und
die zweite Lamellen-Kupplungsanordnung 72 im Sinne eines
Einrückens
zu betätigen.
Zum Rückstellen,
also zum Ausrücken
der Kupplungen dienen Membranfedern 146, 148,
von denen die dem Betätigungskolben 130 zugeordnete Membranfeder 148 in
der Fliehkraft-Druckausgleichskammer 142 aufgenommen ist.
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Die
Druckkammern 118 und 140 sind, jedenfalls während normalen
Betriebszuständen
der Doppelkupplung 112, vollständig mit Druckmedium (hier Hydrauliköl) gefüllt, und
der Betätigungszustand
der Lamellen-Kupplungsanordnungen
hängt an
sich vom an den Druckkammern angelegten Druckmediumsdruck ab. Da
sich aber die Außenlamellenträger 62 und 70 samt
dem Ringteil 66 und dem Betätigungskolben 110 und 130 sowie
dem Wandungsteil 133 im Fahrbetrieb mit der Kupplungswelle 14 mitdrehen, kommt
es auch ohne Druckanlegung an den Druckkammern 118 und 140 von
seiten der Drucksteuereinrichtung zu fliehkraftbedingten Druckerhöhungen in
den Druckkammern, die zumindest bei größeren Drehzahlen zu einem ungewollten
Einrücken
oder zumindest Schleifen der Lamellen-Kupplungsanordnungen führen könnten. Aus
diesem Grunde sind die schon erwähnten
Fliehkraft-Druckausgleichskammern 120, 142 vorgesehen,
die ein Druckausgleichsmedium aufnehmen und in denen es in entsprechender
Weise zu fliehkraftbedingten Druckerhöhungen kommt, die die in den
Druckkammern auftretenden fliehkraftbedingten Druckerhöhungen kompensieren.
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Man
könnte
daran denken, die Fliehkraft-Druckausgleichskammern 120 und 142 permanent
mit Druckausgleichsmedium, beispielsweise Öl, zu füllen, wobei man ggf. einen
Volumenausgleich zur Aufnahme von im Zuge einer Betätigung der
Betätigungskolben
verdrängtem
Druckausgleichsmedium vorsehen könnte.
Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform
werden die Fliehkraft-Druckausgleichskammern 120, 142 jeweils
erst im Betrieb des Antriebsstrangs mit Druckausgleichsmedium gefüllt, und
zwar in Verbindung mit der Zufuhr von Kühlfluid, beim gezeigten Ausführungsbeispiel
speziell Kühlöl, zu den
Lamellen-Kupplungsanordnungen 64 und 72 über einen
zwischen dem Ringteil 66 und der äußeren Getriebeeingangswelle 24 ausgebildeten
Ringkanal 150, dem die für das Kühlöl durchlässigen Lager 90, 92 zuzurechnen
sind. Das Kühlöl fließt von einem getriebeseitigen
Anschluss zwischen dem Ringteil und der Getriebeeingangswelle 24 in
Richtung zur Antriebseinheit durch das Lager 90 und das
Lager 92 hindurch und strömt dann in einem Teilstrom
zwischen dem vom Getriebe fernen Endabschnitt des Ringteils 66 und
dem Nabenteil 84 nach radial außen in Richtung zum Lamellenpaket 74 der
zweiten Lamellen-Kupplungsanordnung 72, tritt aufgrund
von Durchlassöffnungen
im Innenlamellenträger 86 in den
Bereich der Lamellen ein, strömt
zwischen den Lamellen des Lamellenpakets 74 bzw. durch
Reibbelagnuten o. dgl. dieser Lamellen nach radial außen, tritt
durch Durchlassöffnungen
im Außenlamellenträger 70 und
Durchlassöffnungen
im Innenlamellenträger 82 in
den Bereich des Lamellenpakets 76 der ersten Lamellen-Kupplungsanordnung 64 ein,
strömt zwischen
den Lamellen dieses Lamellenpakets bzw. durch Belagnuten o. dgl.
dieser Lamellen nach radial außen
und fließt
dann schließlich
durch Durchlassöffnungen
im Außenlamellenträger 62 nach
radial außen
ab. An der Kühlölzufuhrströmung zwischen
dem Ringteil 66 und der Getriebeeingangswelle 24 sind auch
die Fliehkraft-Druckausgleichskammern 120, 142 angeschlossen,
und zwar mittels Radialbohrungen 152, 154 im Ringteil 66.
Da bei stehender Antriebseinheit das als Druckausgleichsmedium dienende
Kühlöl in den
Druckausgleichskammern 120, 142 mangels Fliehkräften aus
den Druckausgleichskammern abläuft,
werden die Druckausgleichskammern jeweils wieder neu während des
Betriebs des Antriebsstrangs (des Kraftfahrzeugs) gefüllt.
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Da
eine der Druckkammer 140 zugeordnete Druckbeaufschlagungsfläche des
Betätigungskolbens 130 kleiner
ist und sich überdies
weniger weit nach radial außen
erstreckt als eine der Druckausgleichskammer 142 zugeordnete
Druckbeaufschlagungsfläche
des Kolbens 130, ist in dem Wandungsteil 132 wenigstens
eine Füllstandsbegrenzungsöffnung 156 ausgebildet,
die einen maximalen, die erforderliche Fliehkraftkompensation ergebenden
Radialfüllstand
der Druckausgleichskammer 142 einstellt. Ist der maximale
Füllstand
erreicht, so fließt das über die
Bohrung 154 zugeführte
Kühlöl durch die
Füllstandsbegrenzungsöffnung 156 ab
und vereinigt sich mit dem zwischen dem Ringteil 66 und
dem Nabenteil 84 nach radial außen tretenden Kühlölstrom.
Im Falle des Kolbens 110 sind die der Druckkammer 118 und
die der Druckausgleichskammer 120 zugeordneten Druckbeaufschlagungsflächen des
Kolbens gleich groß und
erstrecken sich im gleichen Radialbereich, so dass für die Druckausgleichskammer 120 entsprechende
Füllstandsbegrenzungsmittel
nicht erforderlich sind.
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Der
Vollständigkeit
halber soll noch erwähnt werden,
dass im Betrieb vorzugsweise noch weitere Kühlölströmungen auftreten. So ist in
der Getriebeeingangswelle 24 wenigstens eine Radialbohrung 160 vorgesehen, über die
sowie über
einen Ringkanal zwischen den beiden Getriebeeingangswellen ein weiterer
Kühlölteilstrom
fließt,
der sich in zwei Teilströme
aufspaltet, von denen einer zwischen den beiden Nabenteilen 80 und 84 (durch
das Axiallager 94) nach radial außen fließt und der andere Teilstrom zwischen
dem getriebefernen Endbereich der Getriebeeingangswelle 22 und
dem Nabenteil 80 sowie zwischen diesem Nabenteil 84 und
dem Ringabschnitt 38 der Kupplungsnabe 34 (durch
die Lager 98 und 100) nach radial außen strömt.
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Da
sich das nach radial außen
strömende Kühlöl benachbart
einem radial äußeren Abschnitt des
der ersten Lamellen-Kupplungsanordnung 64 zugeordneten
Betätigungskolbens 110 ansammeln könnte und
zumindest bei größeren Drehzahlen
fliehkraftbedingt die Einrückbewegung
dieses Kolbens behindern könnte,
weist der Kolben 110 wenigstens eine Druckausgleichsöffnung 162 auf,
die einen Kühlölfluss von
einer Seite des Kolbens zur anderen ermöglicht. Es wird dementsprechend
zu einer Ansammlung von Kühlöl auf beiden
Seiten des Kolbens kommen mit entsprechender Kompensation fliehkraftbedingt
auf den Kolben ausgeübter
Druckkräfte. Ferner
wird verhindert, dass andere auf einer Wechselwirkung des Kühlöls mit dem
Kolben beruhende Kräfte
die erforderlichen axialen Kolbenbewegungen behindern. Es wird hier
beispielsweise an hydrodynamische Kräfte o. dgl. gedacht sowie an
ein ”Festsaugen” des Kolbens
am Außenlamellenträger 62.
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Es
ist auch möglich,
wenigstens eine Kühlölabflussöffnung im
sich radial erstreckenden, radial äußeren Bereich des Außenlamellenträgers 62 der ersten
Lamellen-Kupplungsanordnung 64 vorzusehen. Eine derartige
Kühlölabflussöffnung ist
bei 164 gestrichelt angedeutet. Um trotzdem eine hinreichende
Durchströmung
des Lamellenpakets 76 der ersten Lamellen-Kupplungsanordnung 64 mit
Kühlfluid (Kühlöl) zu gewährleisten,
kann ein Kühlölleitelement (allgemein
ein Kühlfluidleitelement)
vorgesehen sein. In 1 ist gestrichelt angedeutet,
dass eine benachbarte Endlamelle 166 des Lamellenpakets 76 einen
Kühlölleitabschnitt 168 aufweisen
könnte,
so dass die Endlamelle 166 selbst als Kühlölleitelement dient.
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Im
Hinblick auf eine einfache Ausbildung der Drucksteuereinrichtung
für die
Betätigung
der beiden Lamellen-Kupplungsanordnungen wurde bei dem Ausführungsbeispiel
der 1 vorgesehen, dass eine für die radial innere Lamellen-Kupplungsanordnung 72 bezogen
auf einen Betätigungsdruck
an sich gegebene, im Vergleich zur anderen Kupplungsanordnung 64 geringere
Momentenübertragungsfähigkeit
(aufgrund eines geringeren effektiven Reibradius als die radial äußere Kupplungsanordnung 64)
zumindest teilweise kompensiert wird. Hierzu ist die der Druckkammer 140 zugeordnete
Druckbeaufschlagungsfläche
des Kolbens 130 größer als
die der Druckkammer 118 zugeordnete Druckbeaufschlagungsfläche des
Kolbens 110, so dass bei gleichem Hydrauliköldruck in
den Druckkammern auf den Kolben 130 größere axial gerichtete Kräfte als
auf den Kolben 110 ausgeübt werden.
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Es
sollte noch erwähnt
werden, dass durch eine radiale Staffelung der den Kolben zugeordneten Dichtungen,
speziell auch eine axiale Überlappung von
wenigstens einigen der Dichtungen, eine gute Ausnutzung des zur
Verfügung
stehenden Bauraums ermöglicht.
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Bei
den Lamellenpaketen 74, 76 können Maßnahmen zur Vermeidung der
Gefahr einer Überhitzung
getroffen sein zusätzlich
zu der schon beschriebenen Zufuhr von Kühlöl und der Ausbildung von (in
der 1 nur schematisch angedeuteten) Kühlöldurchtrittsöffnungen
in den Lamellenträgern. So
ist es vorteilhaft, wenigstens einige der Lamellen als ”Wärmezwischenspeicher” zu nutzen,
die etwa während
eines Schlupfbetriebs entstehende, die Wärmeabfuhrmöglichkeiten mittels des Kühlfluids (hier
Kühlöls) oder
durch Wärmeleitung über die
Lamellenträger
momentan überfordernde
Wärme zwischenspeichern,
um die Wärme
zu einem späteren Zeitpunkt,
etwa in einem ausgekuppelten Zustand der betreffenden Lamellen-Kupplungsanordnung, abführen zu
können.
Hierzu sind bei der radial inneren (zweiten) Lamellen-Kupplungsanordnung
reibbelaglose, also keinen Reibbelag tragende Lamellen axial dicker
als Lamellentragelemente von Reibbelag-tragenden Lamellen ausgebildet,
um für
die reibbelaglosen Lamellen jeweils ein vergleichsweise großes Materialvolumen
mit entsprechender Wärmekapazität vorzusehen.
Diese Lamellen sollten aus einem Material hergestellt werden, das
eine nennenswerte Wärmespeicherfähigkeit
(Wärmekapazität) hat,
beispielsweise aus Stahl. Die Reibbelag-tragenden Lamellen können im
Falle einer Verwendung von üblichen
Reibbelägen,
beispielsweise aus Papier, nur wenig Wärme zwischenspeichern, da Papier
eine schlechte Wärmeleitfähigkeit
hat.
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Die
Wärmekapazität der die
Reibbeläge
tragenden Reibbelagtragelemente können ebenfalls als Wärmespeicher
verfügbar
gemacht werden, wenn man anstelle von Belagmaterialien mit geringer
Leitfähigkeit
Belagmaterialien mit hoher Leitfähigkeit
verwendet. In Betracht kommt die Verwendung von Reibbelägen aus
Sintermaterial, das eine vergleichsweise hohe Wärmeleitfähigkeit hat. Problematisch
an der Verwendung von Sinterbelägen
ist allerdings, dass Sinterbeläge
einen degressiven Verlauf des Reibwerts μ über einer Schlupfdrehzahl (Relativdrehzahl ΔN zwischen
den reibenden Oberflächen)
aufweisen, also dass dμ/dΔN < 0 gilt. Ein degressiver Verlauf
des Reibwerts ist insoweit nachteilig, als dieser eine Selbsterregung
von Schwingungen im Antriebsstrang fördern kann bzw. derartige Schwingungen
zumindest nicht dämpfen
kann. Es ist deshalb vorteilhaft, wenn in einem Lamellenpaket sowohl
Lamellen mit Reibbelägen
aus Sintermaterial als auch Lamellen mit Reibbelägen aus einem anderen Material
mit progressivem Reibwertverlauf über der Schlupfdrehzahl (dμ/dΔN > 0) vorgesehen sind,
so dass sich für
das Lamellenpaket insgesamt ein progressiver Reibwertverlauf über der
Schlupfdrehzahl oder zumindest näherungsweise
ein neutraler Reibwertverlauf über
der Schlupfdrehzahl (dμ/dΔN = 0) ergibt
und dementsprechend eine Selbsterregung von Schwingungen im Antriebsstrang
zumindest nicht gefördert
wird oder – vorzugsweise – Drehschwingungen
im Antriebsstrang sogar (aufgrund eines nennenswert progressiven
Reibwertverlaufs über
der Schlupfdrehzahl) gedämpft
werden.
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Es
wird hier davon ausgegangen, dass beim Ausführungsbeispiel der 1 das
Lamellenpaket 74 der radial inneren Lamellen-Kupplungsanordnung 60 ohne
Sinterbeläge
ausgeführt
ist, da die radial äußere Lamellen-Kupplungsanordnung 64 vorzugsweise
als Anfahrkupplung mit entsprechendem Schlupfbetrieb eingesetzt
wird. Letzteres, also die Verwendung der radial äußeren Lamellen-Kupplungsanordnung
als Anfahrkupplung, ist insoweit vorteilhaft, als dass aufgrund
des größeren effektiven
Reibradius diese Lamellen-Kupplungsanordnung mit geringeren Betätigungskräften (für die gleiche
Momentenübertragungsfähigkeit)
betrieben werden kann, so dass die Flächenpressung gegenüber der
zweiten Lamellen-Kupplungsanordnung reduziert sein kann. Hierzu trägt auch
bei, wenn man die Lamellen der ersten Lamellen-Kupplungsanordnung 64 mit
etwas größerer radialer
Höhe als
die Lamellen der zweiten Lamellen-Kupplungsanordnung 72 ausbildet.
Gewünschtenfalls
können
aber auch für
das Lamellenpaket 74 der radial inneren (zweiten) Lamellen-Kupplungsanordnung 72 Reibbeläge aus Sintermaterial
verwendet werden, vorzugsweise – wie
erläutert – in Kombination
mit Reibbelägen
aus einem anderen Material, etwa Papier.
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Während bei
dem Lamellenpaket 74 der radial inneren Lamellen-Kupplungsanordnung 72 alle Innenlamellen
Reibbelag-tragende Lamellen und alle Außenlamellen belaglose Lamellen
sind, wobei die das Lamellenpaket axial begrenzenden Endlamellen Außenlamellen
und damit belaglose Lamellen sind, sind beim Lamellenpaket 76 der
ersten Lamellen-Kupplungsanordnung 64 die Innenlamellen
belaglose Lamellen und die Außenlamellen
einschließlich
der Endlamellen 166, 170 Reibbelag-tragende Lamellen.
Wenigstens die Endlamellen 166 und 168 weisen
nach einer bevorzugten Ausbildung axial wesentlich dickere Belagtragelemente
als die Belagtragelemente der anderen Außenlamellen auf und sind mit
Belägen
aus Sintermaterial ausgebildet, um die ein vergleichsweise großes Volumen
aufweisenden Belagtragelemente der beiden Endlamellen als Wärmezwischenspeicher
nutzbar zu machen. Wie beim Lamellenpaket 74 sind die belaglosen
Lamellen axial dicker als die Lamellentragelemente der Reibbelag-tragenden Lamellen
(mit Ausnahme der Endlamellen), um eine vergleichsweise große Wärmekapazität zur Wärmezwischenspeicherung
bereitzustellen. Die axial innen liegenden Außenlamellen sollten zumindest
zum Teil Reibbeläge
aus einem anderen, einen progressiven Reibwertverlauf zeigenden
Material, aufweisen, um für
das Lamellenpaket insgesamt zumindest eine näherungsweise neutralen Reibwertverlauf über der
Schlupfdrehzahl zu erreichen.
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Weitere
Einzelheiten der Doppelkupplung 12 gemäß dem beschriebenen Ausführungsbeispiel sind
für den
Fachmann ohne weiteres aus 1 entnehmbar.
So ist die Axialbohrung im Ringabschnitt 36 der Kupplungsnabe 34,
in der die Innenverzahnung 46 für die Pumpenantriebswelle ausgebildet
ist, durch einen darin festgelegten Stopfen 180 öldicht verschlossen.
Das Trägerblech 60 ist
am Außenlamellenträger 62 durch
zwei Halteringe 172, 174 axial fixiert, von denen
der Haltering 172 auch die Endlamelle 170 axial
abstützt.
Ein entsprechender Haltering ist auch für die Abstützung des Lamellenpakets 74 am
Außenlamellenträger 70 vorgesehen.
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Es
sollte noch betreffend die Ausbildung der Außenlamellen der ersten Lamellen-Kupplungsanordnung 64 als
Belag-tragende Lamellen erwähnt werden,
dass in Verbindung mit der Zuordnung der Außenlamellen zur Eingangsseite
der Kupplungseinrichtung eine bessere Durchflutung des Lamellenpakets 76 erreicht
wird, wenn die Reibbeläge – wie herkömmlich regelmäßig üblich – mit Reibbelagnuten oder
anderen Fluiddurchgängen
ausgebildet sind, die eine Durchströmung des Lamellenpakets auch
im Zustand des Reibeingriffs ermöglichen.
Da die Eingangsseite sich auch bei ausgekuppelter Kupplungsanordnung
mit der Antriebseinheit bzw. dem Koppelende 16 bei laufender
Antriebseinheit mitdreht, kommt es aufgrund der umlaufenden Reibbelagnuten
bzw. der umlaufenden Fluiddurchgänge
zu einer Art Förderwirkung
mit entsprechender besserer Durchflutung des Lamellenpakets. In
Abweichung von der Darstellung in 1 könnte man
auch die zweite Lamellen-Kupplungsanordnung dementsprechend ausbilden,
also die Außenlamellen
als Reibbelag-tragende Lamellen ausbilden.
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Im
Folgenden werden anhand der 2 bis 14 weitere
Ausführungsbeispiele
erfindungsgemäßer Mehrfach-Kupplungseinrichtungen,
speziell erfindungsgemäßer Doppel-Kupplungseinrichtungen,
hinsichtlich verschiedener Aspekte erläutert. Da die Ausführungsbeispiele
der 2 bis 14 im grundlegenden Aufbau dem
Ausführungsbeispiel
der 1 entsprechen und die Darstellungen der 2 bis 14 dem
Fachmann auf Grundlage der vorangehenden detaillierten Erläuterung
des Ausführungsbeispiels
der 1 unmittelbar verständlich sind, kann darauf verzichtet
werden, die Ausführungsbeispiele
der 2 bis 14 in allen Einzelheiten zu erläutern. Es
wird insoweit auf die vorangehende Erläuterung des Ausführungsbeispiels
der 1 verwiesen, die sich weitestgehend ohne Weiteres
auf die Ausführungsbeispiele
der 2 bis 14 übertragen lässt. Für die Ausführungsbeispiele der 2 bis 14 wurden
die gleichen Bezugszeichen wie für
das Ausführungsbeispiel
der 1 verwendet. Soweit die Doppelkupplungen der Ausführungsbeispiele
der 2 bis 14 dem Ausführungsbeispiel der 1 entsprechen,
wurde der besseren Übersichtlichkeit
wegen darauf verzichtet, alle Bezugszeichen der 1 auch
in die 2 bis 14 zu übernehmen.
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Ein
für Kupplungseinrichtungen
mit nasslaufenden Kupplungsanordnungen wichtiger Aspekt ist die
Abdichtung des Kupplungsraumes und im Zusammenhang damit die Fixierung
des Deckels 28 in der Öffnung
des Kupplungsgehäuses 20.
Bei den Ausführungsbeispielen
der 3, 6 und 7 weist
der Deckel 28 ein radiales Übermaß auf und ist in der Öffnung des
vom Gehäuseabschnitt 20 gebildeten
Kupplungsgehäuses
eingepresst. Da es unter Umständen
zu einem Tellern und Wellen des Deckels kommen kann, ist der Dichtring 32 vorgesehen,
der das Kupplungsgehäuse
abdichtet. Der Dichtring hat überdies
die Aufgabe, etwaige Schwingungen mit axialen Relativbewegungen
zwischen Deckel 28 einerseits und Kupplungsgehäuse andererseits
zu dämpfen.
Der Dichtring, der als O-Ring ausgebildet sein kann, kann am Deckel
oder/und am Gehäuse gelagert
sein und hierzu in eine Ringnut des Gehäuses (vgl. 7b)
oder/und in eine in einem Randabschnitt des Deckels 28 ausgebildete
Ringnut des Deckels (vgl. 7a) aufgenommen
sein. Für höhere Dichtwirkung
könnte
man an Stelle eines O-Rings auch zwei oder mehr axial nebeneinander angeordnete
O-Ringe vorsehen. Eine andere Möglichkeit
ist die Verwendung eines Dichtrings mit zwei oder mehr Dichtlippen
(vgl. 1 und 14).
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Für höhere Anforderungen
an die Dichtigkeit kommen die bei den Ausführungsbeispielen der 2, 6, 8, 9, 10, 11 und 12 angewendeten
Lösungen
in Betracht. Bei einigen dieser Ausführungsbeispielen (vgl. z. B. 2 und 11)
wurde vor der Montage des Deckels 28 ein Gummi- oder Kunststoffring
eingelegt oder alternativ ein ringförmiges Ringelement eingespritzt.
Das betreffende, auf diese Weise vorgesehene Dichtelement ist in
den Figuren mit 200 bezeichnet. Durch das Montieren des
Deckels wird dieses elastische Element, also der Gummi- oder Kunststoffring
bzw. das eingespritzte Dichtelement, zwischen dem Deckel 28 und
dem Gehäuse 20 axial
geklemmt. In Verbindung mit dem Dichtring 32 ist eine doppelte
Abdichtung erreicht. Häufig
wird man auf den Dichtring 32 auch verzichten können, da
durch das axial geklemmte Dichtelement eine sehr hohe Dichtwirkung erreicht
wird. Die axiale Sicherung übernimmt, ähnlich wie
beim Ausführungsbeispiel
der 1, ein Sprengring 30, wenn die zwischen
dem Deckel 28 und dem Gehäuse 20 ggf. wirkenden
Klemmkräfte nicht
ausreichen. Eine Alternative zum Sprengring ist beim Ausführungsbeispiel
der 5 verwirklicht. An Stelle des Sprengrings ist
hier ein ringförmiges
Sicherungsblech 210 vorgesehen, das beispielsweise mittels
Schrauben 212 am Kupplungsgehäuse 20 festgelegt
ist. An Stelle eines ringförmigen
Sicherungsblechs 210 könnte
auch eine Mehrzahl von gesonderten Sicherungsblechsegmenten vorgesehen sein.
Eine derartige Sicherung des Deckels 28 ist auch beim Ausführungsbeispiel
der 8 vorgesehen. An Stelle eines ringförmigen Sicherungsblechs oder
einer Mehrzahl von Sicherungsblechsegmenten könnten auch am Kupplungsgehäuse eingeschraubte
Schrauben mit in den Radialbereich des Deckels 28 vorstehenden
Schraubenköpfen
oder Unterlegelementen (etwa Scheiben oder Federn) vorgesehen sein.
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Eine
hervorragende Abdichtung des Kupplungsraumes wird durch die bei
den Ausführungsbeispielen
der 9 und 10 verwirklichten Lösungen erreicht.
Bei diesen Ausführungsbeispielen
wurde nach der Montage des Deckels 28 eine Dichtmasse 205,
beispielsweise ein abdichtender Schaum 205 (alternativ:
ein Elastomer oder dergleichen) auf die Dichtstelle zwischen dem
Deckel 28 und dem Gehäuse 20 gespritzt.
Dieser Schaum 205 (oder allgemein: diese Dichtmasse 205)
kann zusätzlich
die Funktion einer axialen Sicherung für den Deckel 28 übernehmen
(auf den Sprengring 30 des Ausführungsbeispiels der 9 kann
somit eventuell verzichtet werden). Ferner kann der Schaum 205 Schwingungen mit
axialen Relativbewegungen oder/und radialen Relativbewegungen zwischen
Deckel 28 einerseits und Gehäuse 20 andererseits
dämpfen.
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Zur
Beherrschung etwaiger Restleckagen, beispielsweise dann, wenn man
mit einer besonders einfachen Dichtungsanordnung, beispielsweise
nur einem O-Ring, auskommen möchte,
kann entsprechend dem Ausführungsbeispiel
der 6 ein von einer Rinne 220 gebildeter Ölauffang
im Kupplungsgehäuse 20 vorgesehen
sein. Es reicht aus, wenn die Rinne 220 nur in einem unteren
Bereich des Kupplungsgehäuses
vorgesehen ist, sie braucht also nicht umlaufend ausgebildet sein.
Die Rinne 220 kann mit einem Sammelreservoir verbunden
sein. Unter Umständen
reicht es auch aus, wenn die Rinne nur im Rahmen üblicher
Wartungsarbeiten turnusmäßig über einen
Ablass entleert wird.
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Eine
weitere, im Falle einer nasslaufenden Kupplungsanordnung bzw. im
Falle nasslaufender Kupplungsanordnungen abzudichtende Stelle befindet
sich radial innen zwischen der Eingangsseite (Nabe 34)
der Kupplungseinrichtung und dem Deckel 28. Da der Deckel 28 stationär ist und
die Nabe 34 bei laufender Antriebseinheit rotiert, sollte
eine entsprechend wirkungsvolle und die Rotation der Nabe 34 gegenüber dem
Deckel 28 ohne übermäßigen Verschleiß aushaltende
Dichtungsanordnung 54 vorgesehen werden, die unter Umständen zusätzlich eine Lagerfunktion
erfüllen
kann. Ähnlich
wie beim Ausführungsbeispiel
der 1 ist bei den Ausführungsbeispielen der 3, 9 und 14 eine
axiale Sicherung der Dichtungsanordnung 54 mittels eines umgebogenen
Deckelrandabschnitts oder ”Überhangs” (3, 14)
oder einer Materialverpressung am Deckelrand (9)
vorgesehen. Im Bereich des ”Überhanges” kann der
Deckel 28 geschlitzt sein. Ansonsten sollte zumindest der
Teil des Deckels im radialen Bereich der Dichtungsanordnung 54 geschlossen
sein, um Leckagen so weit wie möglich
zu vermeiden.
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Ein
wichtiger Aspekt ist die Lagerung der Kupplungseinrichtung im Antriebsstrang.
Vorzugsweise ist die Kupplungseinrichtung an den Getriebeeingangswellen 22 und 24 axial
und radial gelagert und nicht oder höchstens sekundär (etwa
unter Vermittlung des Deckels 28 oder/und einer das Ringteil 66 aufnehmenden
Anschlusshülse)
am Getriebegehäuse.
Hierdurch wird erreicht, dass die Toleranzen, die das Getriebegehäuse im Bereich
der Gehäuseglocke 18 und
die Kupplungseinrichtung (Doppelkupplung 12) erfüllen müssen, weniger
streng sind. Vorzugsweise kommen Lager zum Einsatz, die sowohl als
Axial- als auch als Radiallagerung dienen. Es wird auf die Lager 68 der
Ausführungsbeispiele der 1, 3 und 11 verwiesen.
Die je nach Ausbildung ggf. als Kompaktlager bezeichenbaren Axial-
und Radiallager können
für das
Kühlfluid,
hier für
das Kühlöl, durchlässig ausgeführt sein
und so die vorteilhafte Zufuhr des Öls zwischen dem Ringteil 66 einerseits
und den Getriebeeingangswellen 22, 24 andererseits
ermöglichen.
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Ein
weiterer Aspekt betrifft die Führung
der Betätigungskolben 110 und 130.
Wie schon im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel der 1 beschrieben,
ist der Betätigungskolben 110 der
das radial äußere Lamellenpaket 76 aufweisenden
ersten Lamellen-Kupplungsanordnung 64 sowohl am ersten
Außenlamellenträger 62 als
auch am zweiten Außenlamellenträger 70 verschieblich
geführt.
Diese doppelte Führung
sowohl am ersten als auch am zweiten Außenlamellenträger ist
insbesondere dann besonders sinnvoll, wenn der Betätigungskolben,
wie bei den hier gezeigten Ausführungsbeispielen,
mit einem vom Radialbereich der ersten Druckkammer 118 relativ
weit radial nach außen
vorkragenden und damit einen relativ langen effektiven Hebelarm
aufweisenden Abschnitt 230 (2) am Lamellenpaket 76 angreift.
Die über
den ”Hebelarm” 230 auf
den Betätigungskolben 110 ausgeübten Gegenkräfte des
Lamellenpakets können
so sicher in die Außenlamellenträger abgeleitet
werden, ohne dass es zu einer Verformung des Betätigungskolbens 110 kommt,
die zu einer Selbsthemmung führen könnte. Betreffend
den zweiten Betätigungskolben 130 sind
derartige Verformungen weniger zu befürchten, wenn – wie bei
den hier gezeigten Ausführungsbeispielen – der zum
zweiten Lamellenpaket 74 vorkragende Abschnitt des Betätigungskolbens 130 weniger
weit radial vorsteht und dementsprechend keine nennenswerte ”Kraftverstärkung” durch
einen effektiven Hebelarm auftritt. Eine der Führung des ersten Betätigungskolbens 110 am
zweiten Außenlamellenträger 70 entsprechende
zusätzliche
Führung
des zweiten Betätigungskolbens 130 ist
gleichwohl unter Vermittlung der Dichtung 136 am Wandungsteil 132 erreicht
(vgl. 1).
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Ein
wichtiger Aspekt ist die Abdichtung der Druckkammern und der Druckausgleichskammern. Betreffend
die Druckausgleichskammer 142 ist beim Ausführungsbeispiel
der 2 eine äußerst zweckmäßige Ausführung des
Dichtungselements 136 verwirklicht. Das Dichtungselement 136 ist
als gewölbtes
Dichtungselement 136' ausgeführt, das
dem die Wandung 132 bildenden Blechteil am radial äußeren Rand übergezogen
oder an diesem Rand angespritzt ist. Dies ist eine besonders montagefreundliche
Ausführung
des Dichtungselements 136',
die dazu führt, dass
das Dichtungselement 136' am
Rand des Wandungsteils 132 axial festgelegt ist, sich also
mit dem Betätigungskolben 130 nicht
mitbewegt.
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Das
Dichtungselement 136' der 2 kann eine
derartige Axialabmessung aufweisen, dass es im eingerückten Zustand
der zweiten Lamellen-Kupplungsanordnung 72 an
einem zugeordneten Abschnitt des zweiten Betätigungskolbens 130 angreift
und als ein das Öffnen
der zweiten Lamellen-Kupplungsanordnung 72 unterstützendes,
also den Betätigungskolben 130 in
Richtung zu einer Ausrückposition
vorspannendes Federelement wirkt. Auch die zwischen dem zweiten
Außenlamellenträger 70 und
dem ersten Betätigungskolben 110 wirkende
Dichtung 114 kann entsprechend ausgebildet sein, so dass
auch die Ausrückbewegung
des ersten Betätigungskolbens 110 durch
die Dichtung 114 unterstützt wird. Betreffend den zweiten
Betätigungskolben 130 kann
dessen Ausrückbewegung
alternativ oder zusätzlich
auch durch das hierzu elastisch verformbar ausbildbare Wandungsteil 132 unterstützt werden.
Durch die Unterstützung
der Ausrückbewegungen
der Betätigungskolben
wird erreicht, dass die Lamellen-Kupplungsanordnungen schneller
im Sinne eines Ausrückens
ansprechen, als wenn nur die Membranfedern 146 und 148 (1)
vorgesehen wären.
Im Falle der 2 sind beide Membranfedern in
der jeweiligen Druckausgleichskammer 120 bzw. 142 angeordnet.
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Alternativen
zur Ausbildung der Dichtungselemente als im Querschnitt sich im
Wesentlichen in axialer Richtung erstreckende Ringelemente sind
in den 7c und 7d dargestellt,
die alternative Ausgestaltungen der Doppelkupplung 12 im
Bereich des mit x bezeichneten Bereiches der 7a erkennen
lassen. Gemäß der in 7c gezeigten Ausführungsvariante sind in den
Außenlamellenträger 62 (oder/und – alternativ/zusätzlich – in den
Kolben 110) Ringnuten 240 eingearbeitet, die zusammem
mit einer zugeordneten Oberfläche
des jeweiligen anderen Teils (Kolben oder Außenlamellenträger) eine
Labyrinth-Dichtung bilden. Auf Dichtungselemente aus Kunststoff, Gummi
oder dergleichen kann dann verzichtet werden. Dies ist insbesondere
insofern vorteilhaft, als dass die beiden miteinander im Dichteingriff
stehenden Dichtungspartner den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten
haben können.
Hierdurch wird erreicht, dass es im Falle von Temperaturänderungen oder
-schwankungen zu keinen wesentlichen Änderungen der Reibung zwischen
den Dichtungspartnern oder zu einer nennenswerten Verschlechterung der
Dichtwirkung, ggf. zu Leckagen, kommt.
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Eine
andere Möglichkeit
der Ausführung
der Dichtungen ist in 7d dargestellt.
An Stelle des sich im Querschnitt primär in axialer Richtung erstreckenden
Dichtungsrings 112 der 7a ist
gemäß 7d ein sich im Querschnitt überwiegend
in radialer Richtung erstreckender Dichtring 112' vorgesehen,
der in einem Ausformung 250 des ersten Betätigungskolbens 110 eingesetzt
ist. Das Dichtelement 112' greift
an einer Innenumfangsfläche
des ersten Außenlamellenträgers 62 in
der Art eines Abstreifers an. Das Dichtelement 112' ist zwischen
der Innenumfangsfläche
des Außenlamellenträgers 62 und
einem Boden der Ausformung 250 des Betätigungskolbens 110 derart
eingespannt, dass im ausgerückten
Zustand der ersten Lamellen-Kupplungsanordnung 64 die in 7d dargestellte Wölbung des Dichtungselements 112' resultiert.
Bei einem Einrücken
der ersten Lamellen-Kupplungsanordnung
kommt es zu einer Entspannung und Streckung (im Querschnitt) des Dichtelements 112'. Das Dichtelement 112' ist also im
Zustand der 7d, also im Falle, dass
der Betätigungskolben 110 in
seiner einer ausgerückten
Lamellen-Kupplungsanordnung entsprechenden Endposition ist, auf
maximalen Dichteingriff beansprucht. Demgegenüber ist es in Abweichung von
der in 7d dargestellten Ausführung bevorzugt,
dass das betreffende Dichtelement beim Einrücken der Kupplung auf maximalen
Dichteingriff beansprucht wird. Hierzu kann an Stelle des Dichtelements 112' ein in 7d herausgezeichnet dargestelltes Dichtelement 112'' in die Ausformung 250 eingesetzt
werden, das im entspannten, noch nicht eingesetzten Zustand entgegengesetzt
zum Dichtelement 112' gewölbt ist.
Hierdurch wird erreicht, dass das Dichtelement 112'' durch den Druck im Druckraum 118 sowie durch
die Axialbewegung des Betätigungskolbens 110 im
Sinne eines Einrückens
auf zunehmende ”Streckung” und damit
zunehmenden Dichteingriff beansprucht wird. Ein gestreckter Spannungszustand
des Dichtelements 112'' ist in 7d als weitere Herauszeichnung dargestellt
und wird im Zuge der Einrückbewegung
des ersten Betätigungskolbens 110,
ggf. erst in seiner axialen Einrück-Endposition, erreicht
und kann vor allem auf die Einwirkung des Drucks in der Druckkammer 118 auf
das Dichtelement 112'' zurückgeführt werden,
der das Dichtelement in die Ausformung 250 zusätzlich einpresst. Hierdurch
wird eine besonders wirkungsvolle Abdichtung der Druckkammer 118erreicht,
und zwar vor allem im eingerückten
Zustand bzw. im Zuge des Einrückens
der zugeordneten Lamellen-Kupplungsanordnung 64. Es ist äußerst sinnvoll,
maximale Dichtwirkung im Zustand des seine axiale Einrück-Endposition
einnehmenden Betätigungskolbens
vorzusehen, also dann, wenn das Lamellenpaket 76 maximal zusammengepresst
wird und in der Druckkammer 118 maximaler Druck herrscht.
Speziell in dieser Betriebssituation sollte eine Leckage möglichst
nicht auftreten.
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Ein
weiterer Vorteil der in 7d dargestellten
Ausführungsmöglichkeit
für den
Bereich x in 7a (entsprechendes gilt
für die übrigen,
dem Betätigungskolben
zugeordneten Dichtungen) ist die Ersparnis von vor allem axialem
Bauraum, da eine einseitige Nut ausreicht und die Nuttiefe in einem
radial verlaufenden Abschnitt des Betätigungskolbens 110
(oder
alternativ des Außenlamellenträgers) liegen kann.
Es sind somit dünne
Wandstärken
möglich.
Die die Ausformung bildende Nut kann einfach hergestellt werden,
beispielsweise durch Einwalzen.
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Die
Art und Weise der Anordnung der Betätigungskolben und speziell
der diesen zugeordneten Dichtungen hat einen Einfluss auf den benötigten axialen
und radialen Bauraum. Ein wichtiger Parameter in diesem Zusammenhang
sind die in 5 eingezeichneten Winkel α1, α2,
und α3, die im Falle des Ausführungsbeispiels der 5 etwa
55° (α1),
etwa 45° (α2)
bzw. etwa 25° (α3)
betragen. Als Winkel α1, α2 und α3 sind die Winkel zwischen einer zur Achse
A parallelen Horizontalen und den die Dichtungen 114 und 136,
die Dichtungen 112 und 134 bzw. die Dichtungen 116 und 138 schneidenden
Geraden definiert. Es hat sich gezeigt, dass eine Anordnung der
Dichtungen in einem Winkelbereich entsprechend einem Winkel α1, α2 bzw. α3 von
etwa 10° bis
70° im Hinblick auf
die Kompaktheit der Doppelkupplung 12 vorteilhaft ist.
Die Winkel α1 und α2 sind diesbezüglich von besonderer Bedeutung. 5 macht
augenfällig, dass
es nicht erforderlich ist, dass einander entsprechende Dichtungen
auf gleichem Durchmesser oder Radius laufen müssen. Es kann vielmehr etwa
im Hinblick auf die Kompaktheit äußerst vorteilhaft
sein, diese Dichtungen auf unterschiedlichen Durchmessern oder Radien
anzuordnen (in 5 sind für die Dichtungen 116 und 138 zugeordnete
Radien r1 und r2 angedeutet).
Hierdurch kann speziell auch dazu beigetragen werden, dass die effektive
Kolbenfläche des
ersten Betätigungskolbens 110 kleiner
als die effektive Kolbenfläche
des zweiten Betätigungskolbens 130 ist,
um die in den Druckkammern 118 und 140 auftretenden
Betätigungsdrucke
aneinander anzugleichen. Hintergrund ist, dass in der Regel beide Kupplungsanordnungen
das gleiche Moment übertragen
müssen,
die zweite Lamellen-Kupplungsanordnung
auf Grund eines kleineren mittleren Reibradius ihres Lamellenpakets 74 als
das Lamellenpaket 76 der ersten Lamellen-Kupplungsanordnung 64 hierfür aber eine
größere Anpresskraft
benötigt.
Eine andere Möglichkeit,
für den
zweiten Betätigungskolben 130 eine
größere, dem
Druckmedium in der Druckkammer ausgesetzte effektive Druckfläche vorzusehen
als für
den ersten Betätigungskolben 110,
ist in 13 gezeigt. Ergänzend wird
ferner auf die Ausführungen
zum Ausführungsbeispiel
der 1 verwiesen.
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Unabhängig von
der Ausbildung der Kupplungseinrichtung im Einzelnen ist es bei
nasslaufenden Kupplungsanordnungen wichtig, ungewünschte Auswirkungen
des Kühlfluids,
speziell des verwendeten Kühlöls oder
dergleichen, zu vermeiden. So können,
wie im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel
der 1 schon ausgeführt,
ungewünschte Auswirkungen
des Fliehkraftdruckes des Öls
durch Öffnungen
(etwa Bohrungen) in den Lamellenträgern oder/und Betätigungskolben
reduziert werden. Hierdurch können
speziell auch Verformungen der Lamellenträger vermieden werden, die zu
einer Hemmung oder Beeinträchtigung
der Kolbenbewegung führen
könnten.
In Verbindung mit dem Vorsehen der Öffnungen 162 und 164 im
Kolben 110 und im Außenlamellenträger 62 (vgl. 11)
ist die Ausführung der
benachbarten Endlamelle 166 als Leitelement mit Leitabschnitt 168 besonders
sinnvoll, um trotz der Abflussmöglichkeit
für das
Kühlöl durch
die Öffnungen 162 und 164 für einen
hinreichenden Volumenstrom durch das Lamellenpaket 76 zu
sorgen. Eine entsprechende Durchflussöffnung 160 ist beim
Ausführungsbeispiel
der 11 zusätzlich
auch im Trägerblech 60 vorgesehen.
Die Öffnungen 162, 164 und 260 sind
in 11 gemeinsam als Fliehkraftdruck-Reduzierungsmittel 262 der
ersten Lamellen-Kupplungsanordnung 64 bezeichnet.
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Beim
Ausführungsbeispiel
der 13 sind der erste Außenlamellenträger 62 und
der erste Betätigungskolben 110 im
Hinblick auf die Kühlölabflussöffnungen 162 und 164 auf
spezielle Weise ausgebildet, um einerseits im Bereich des Außenlamellenträgers 72 der
zweiten (inneren) Lamellen-Kupplungsanordnung
axialen Platz zu sparen und andererseits, wenn gewünscht, eine
Verdrehsicherung gegen eine Verdrehung des ersten Betätigungskolbens 110 gegenüber dem
Außenlamellenträger 62 vorzusehen.
Hierzu sind der erste Außenlamellenträger 62 und
der erste Betätigungskolben 110 in
Umfangsrichtung abwechselnd partiell ausgenommen, so dass nicht
ausgenommene Steilen des Betätigungskolbens 110 in
ausgenommene Stellen des Außenlamellenträgers 62 und
nicht ausgenommene Stellen des Außenlamellenträgers 62 in
ausgenommene Stellen des Betätigungskolbens 110 eingreifen.
Das Vorsehen der genannten Verdrehsicherung ist insoweit sinnvoll,
als dass eine zusätzliche
Belastung der zwischen dem Außenlamellenträger 62 und
dem Betätigungskolben 110 wirkenden
Dichtungen durch Mikrorotationen in Folge von Motorungleichförmigkeiten
verhindert werden können.
Für diese
Verdrehsicherung müssen
der Betätigungskolben 110 und
der Außenlamellenträger 62 auch
im eingerückten
Zustand der ersten Lamellen-Kupplungsanordnung 64 ineinander
greifen, was sonst nicht erforderlich wäre.
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Betreffend
den durch die Druckausgleichskammern erreichten Fliehkraftdruckausgleich
an den Betätigungskolben
selbst erstrecken sich bei den Ausführungsbeispielen der 2 bis 14 die
einem Betätigungskolben
zugeordnete Druckkammer zum einen und die diesem Betätigungskolben
zugeordnete Druckausgleichskammer jeweils über den gleichen Radialbereich,
so dass Füllstandsbegrenzungsmittel
etwa in der Art der Füllstandsbegrenzungsöffnung 156 der
Druckausgleichskammer 142 des Ausführungsbeispiels der 1 nicht
erforderlich sind. Generell ist zum Fliehkraftausgleich an den Kolben
zu erwähnen,
dass nicht unbedingt der gleiche Radius der Druckkammerdichtungen
einerseits und der Druckausgleichskammerdichtungen andererseits
erforderlich ist. Es kommt allein auf die fliehkraftbedingte Druckdifferenz
zwischen der Druckkammer einerseits und der zugeordneten Fliehkraft-Druckausgleichskammer
andererseits an, die einen Maximalwert nicht überschreiten darf und vorzugsweise
gegen Null geht. Die Druckdifferenz hängt neben dem durch die radial äußeren Dichtungen
gegebenen Außendurchmesser
der Kolbenkammern auch von dem durch die radial inneren Dichtungen gegebenen
Innendurchmesser der Kolbenkammern ab und kann also über diese
beeinflusst werden. Gegebenenfalls können zusätzlich die schon erwähnten Füllstandsbegrenzungsmittel
vorgesehen sein.
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Ein
wichtiges Thema ist die Beherrschung der in der Mehrfach-Kupplungseinrichtung,
ggf. Doppel-Kupplungseinrichtung, anfallenden Verlustleistung in
Reibeingriff-Betriebssituationen einer jeweiligen Kupplungsanordnung,
speziell auch im Falle eines Schlupfbetriebs der Kupplungsanordnung.
Hierzu ist es äußerst sinnvoll,
die Kupplungsanordnungen als nasslaufende Lamellen-Kupplungsanordnungen
auszubilden, wie dies bei den Ausführungsbeispielen der 1 bis 14 der
Fall ist. Für
eine wirkungsvolle Durchflutung der Lamellenpakete 74 und 76 und
damit für
eine wirksame Abfuhr von Reibungswärme sind vorzugsweise in den
Lamellenträgern
dem jeweiligen Lamellenpaket zugeordnete Durchtrittsöffnungen
vorgesehen, die in 3 und 4 summarisch
mit 270 bezeichnet sind. Im Falle von Lamellenpaketen,
die belaglose Metalllamellen (regelmäßig Stahllamellen) und Belagtragende
Lamellen aufweisen, sind die Durchtrittsöffnungen 270 bevorzugt
derart angeordnet, dass das Kühlfluid,
hier das Kühlöl, wenigstens
im eingerückten
Zustand der betreffenen Lamellen-Kupplungsanordnung unmittelbar
an den Stahllamellen vorbeiströmt.
Dies gilt speziell dann, wenn als Reibbeläge isolierende Materialien,
etwa Papiermaterial, verwendet werden, da dann nahezu die gesamte
Wärmekapazität des Lamellenpakets
von den Stahllamellen bereitgestellt wird.
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Es
ist nicht erforderlich, dass die Durchtrittsöffnungen 270 im jeweiligen
Innenlamellenträger 82 bzw. 86 und
die Durchtrittsöffnungen
im Außenlamellenträger 62 bzw. 70 einander
direkt gegenüberliegen und
ggf. miteinander fluchten. Es ist vielmehr zweckmäßig, durch
eine axiale Verlagerung der Durchtrittsöffnungen relativ zueinander
den Strömungsweg
des Kühlöls zwischen
dem Innenlamellenträger
und dem Außenlamellenträger zu verlängern, so
dass das Öl länger im
Bereich des Lamellenpakets verbleibt und mehr Zeit zur Wärmeaufnahme
von den Stahllamellen und aus dem Scherspalt zwischen miteinander
in Reibeingriff bringbaren Lamellen hat.
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In
diesem Zusammenhang sollte erwähnt werden,
dass es besonders zweckmäßig ist,
wenn das die Lamellenpakete durchfließende Öl im Sinne einer Ausrückwirkung
auf die Lamellen wirkt und so ein schnelles Ausrücken der betreffenden Lamellen-Kupplungsanordnung
unterstützt.
Bevorzugt wird hierzu eine durch entsprechende Anordnungen der Durchtrittsöffnungen 270 und
Vorsehen einer axialen Abflussmöglichkeit
für das Öl aus dem
Bereich des Lamellenpakets in Richtung zum Betätigungskolben (in Verbindung
mit einer Behinderung oder Unterdrückung eines axialen Abflusses
von Öl
aus dem Bereich des Lamellenpakets in entgegengesetzte Richtung
hin zum Trägerblech 60)
erreichte effektiven Ölströmung zwischen
dem Lamellenpaket einerseits und dem sich axial erstreckenden Ringabschnitt
des Außenlamellenträgers 62 bzw. 70 oder/und
dem Innenlamellenträger 82 bzw. 86 andereseits
ausgenutzt, die auf die Lamellen eine Schleppwirkung ausübt.
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Ein
Großteil
der Verlustleistung wird beim Anfahren an der als Anfahrkupplung
eingesetzten Kupplungsanordnung entstehen. Es ist deshalb dafür zu sorgen,
dass die als Anfahrkupplung dienende Kupplungsanordnung besonders
effektiv gekühlt wird.
Dient, wie bevorzugt, die erste, das radial äußere Lamellenpaket 76 aufweisende
Lamellen-Kupplungsanordnung 64 als Anfahrkupplung, so ist
es zweckmäßig, einen
größeren Teil
des Ölvolumenstroms
an der inneren Kupplungsanordnung 72 vorbeizuführen. Hierzu
kann, wie in 4 und 11 dargestellt,
der zweite Innenlamellenträger 86 mit Durchtrittsöffnungen 280 ausgebildet
sein, um einen Ölstrom
am Lamellenpaket 74 vorbei nach radial außen zum
Lamellenpaket 76 zu ermöglichen.
Der innere Lamellenträger 82 der äußeren Lamellen-Kupplungsanordnung 64 dient
dann bevorzugt als Leitblech für
die Ölströmung, so
dass wenigstens ein überwiegender
Teil des durch die Durchtrittsöffnungen 280 hindurchgeströmten Öls die dem
Lamellenpaket 76 zugeordneten Durchtrittsöffnungen 270 im Innenlamellenträger 82 erreicht.
In diesem Zusammenhang ist auch die Ausbildung der Endlamelle 166 mit
dem Leitabschnitt 168 besonders sinnvoll, da diese dafür sorgt,
dass das zu den Durchtrittsöffnungen 270 im
Innenlamellenträger 280 hinströmende Öl zumindest überwiegend
durch diese Durchtrittsöffnungen
hindurchtritt und das Lamellenpaket 76 durchströmt.
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Um
beispielsweise beim Anfahren oder im Schlupfbetrieb entstehende
Reibungswärme
besser beherrschen zu können,
kann die Wärmekapazität der betreffenden
Kupplungsanordnung, insbesondere der ersten Kupplungsanordnung 64,
durch verschiedene Maßnahmen
vergrößert werden.
So ist es möglich,
für diese
Kupplungsanordnung, hier die erste, radial äußere Kupplungsanordnung, die
Zahl der Lamellen gegenüber
der Lamellenzahl der anderen Kupplungsanordnung zu vergrößern. So
weist bei den Ausführungsbeispielen
der 2, 11 und 12 die
erste (äußere) Kupplungsanordnung 64 mehr
Lamellen als die innere (zweite) Kupplungsanordnung 72 auf.
Es wurde erkannt, dass die Vorteile hinsichtlich der größeren Wärmekapazität des Lamellenpakets 76 den
durch unterschiedliche Lamellenzahlen wohl implizierten größeren Materialeinsatz für die Herstellung
der Lamellen beider Kupplungsanordnungen rechtfertigen. Eine weitere
Möglichkeit ist, zumindest
einige der Reibbeläge
aus einem wärmeleitfähigen Material
herzustellen. Beispielsweise können
die im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel
der 1 erwähnten
Sinterbelege eingesetzt werden. So sind etwa bei den Ausführungsbeispielen
der 3 bis 10 und 13 die
axial äußeren Belag-tragenden
Lamellen (Endlamellen), also die axial äußeren Außenlamellen, mit Reibbelägen aus
Sintermaterial ausgerüstet.
Aufgrund der hohen Wärmeleitfähigkeit
der Sinterbeläge
können
diese Endlamellen wirkungsvoll zur Speicherung von Verlustleistung,
insbesondere von Anfahr-Verlustleistung,
ausgenutzt werden. Für
eine besonders hohe Wärmekapazität dieser
Endlamellen sind diese axial vergleichsweise dick ausgeführt. Es
wird auf die Ausführungen
zum Ausführungsbeispiel
der 1 verwiesen.
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Eine
weitere Möglichkeit
zur Vergrößerung der
zur Verfügung
stehenden Wärmekapazität ist, dass
das Trägerblech 60 als
Reibfläche
des Lamellenpakets eingesetzt wird, wie dies bei den Ausführungsbeispielen
der 2, 11 und 12 der Fall
ist. Das Trägerblech 60 weist
eine gegenüber
einer einzelnen Lamelle wesentlich größere Masse und dementsprechend
wesentlich größere Wärmekapazität auf und
kann somit viel Reibungswärme zwischenspeichern.
Das Trägerblech
weist überdies eine
goße Oberfläche auf,
an der es mit Kühlöl Wechselwirken
kann, so dass die zwischengespeicherte Wärme durch das Kühlöl effektiv
vom Trägerblech 60 abgeführt werden
kann.
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Ein
Unterschied zwischen dem Ausführungsbeispiel
der 11 und dem Ausführungsbeispiel der 12 liegt
darin, dass die im Lamellenpaket 76 rechteste Belag-tragende
Lamelle, beispielweise eine Papierlamelle, im Falle des Ausführungsbeispiel der 12 in
radialer Richtung (nach radial innen) kürzer ausgeführt ist als im Falle des Ausführungsbeispiels
der 11. Hintergrund dieser Maßnahme ist, dass eine ungleichmäßige Flächenpressung
von Belag-tragenden Lamellen zu Problemen führen kann, beispielsweise zu
Belagspaltungen. Im Falle des Ausführungsbeispiels der 11 ist
eine ungleichmäßige Flächenpressung
der dem Trägerblech 60unmittelbar
benachbarten Belag-tragenden Außenlamelle
zu befürchten,
da die der Lamelle zugeordnete Reibfläche des Trägerblechs in einen abgerundeten Übergangs-Oberflächenbereich übergeht, indem
die Lamelle nicht mehr hinreichend axial abgestützt ist. Selbstverständlich könnte man
die Reibfläche
des Trägerblechs
in ihren radialen Abmessungen so weit vergrößern, dass die benachbarte
Lamelle überall
gleichmäßig abgestützt ist.
Dies hätte
aber zur Folge, dass mehr radialer Bauraum erforderlich wäre. Demgegenüber ist
die Lösung
der 12 bevorzugt. Hier ist die dem Trägerblech 60 unmittelbar benachbarte,
mit der Reibfläche
des Trägerblechs 60 in
Reibeingriff bringbare Außenlamelle
radial kürzer ausgebildet,
weist also einen kleineren Innenradius als andere Außenlamellen
und dementsprechend einen kleineren mittleren Reibradius als andere
Außenlamellen
auf. Die Radialabmessung dieser Außenlamelle ist auf die radiale
Abmessung der Reibfläche
des Trägerblechs 60 derart
abgestimmt, dass die Reibfläche
des Trägerblechs 60 im
Radialbereich der Außenlamelle
im Wesentlichen plan ist. Die übrigen Belag-tragenden
Lamellen (Außenlamellen)
können eine
größere Radialabmessung
als die dem Trägerblech 60 unmittelbar
benachbarte Belag-tragende Lamelle (Außenlamelle) aufweisen, da die
benachbarte, axial äußerste Innenlamelle
(Stahllamelle) für eine
gleichmäßige Flächenpressung
auch über
die größere Reibbelagfläche sorgt.
Für eine
Vergleichmäßigung der
Flächenpressung
können
sich auch andere Belag-tragende Lamellen des Lamellenpakets hinsichtlich
ihres mittleren Reibradius unterscheiden, also im Falle von Außenlamellen
etwa verschiedene Innenradien aufweisen. Hierdurch können in
den belaglosen Stahllamellen gezielt einer Verformung der Stahllamellen
durch Wärme
entgegenwirkende Temperaturprofile eingestellt werden. Ferner ist
es möglich,
gezielt durch entsprechende Temperaturprofile wärmebedingte Verformungen von
Stahllamellen einzustellen, die wärmebedingte Verformungen anderer
Stahllamellen kompensieren, so dass insgesamt für eine Vergleichmäßigung der
Flächenpressung
gesorgt wird.
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Betreffend
das Vorsehen von Reibbelägen unterschiedlichen
Materials in einem Lamellenpaket wurde im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel
der 1 schon darauf hingewiesen, dass hierdurch der
Reibwertverlauf zwischen progressiv, neutral und degressiv eingestellt
werden kann. Bevorzugt ist ein progressiver Reibwertverlauf oder
wenigstens ein neutraler Reibwertverlauf, um einem Aufbau von Torsionsschwingungen
im Antriebsstrang entgegenzuwirken und sofern Torsionsschwingungen
keine Probleme darstellen, beispielsweise weil spezielle Maßnahmen
zur Dämpfung
oder Unterdrückung
von Torsionsschwingungen getroffen sind. So ist es durchaus auch
denkbar, alle Reibbeläge
eines Lamellenpakets aus Sintermaterial herzustellen, um so alle
Reibbelag-tragenden Lamellen mit ihrer Wärmekapazität als Wärmezwischenspeicher verfügbar zu
machen.
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Es
wurde schon darauf hingewiesen, dass bei den Ausführungsbeispielen
der 2 bis 12 beide Membranfedern 146 und 148 (vgl. 2)
in der jeweiligen Druckausgleichskammer (120 bzw. 142) angeordnet
sind, wodurch der zur Verfügung
stehende Bauraum gut ausgenutzt wird. Gemäß dem Ausführungsbeispiel der 12 weist
der Außenlamellenträger 70 radial
außerhalb
der Membranfeder 146 eine Stufe der Höhe b auf, die als Endanschlag
für den
Betätigungskolben 110 dient.
Die Stufenhöhe
b ist auf die Dicke der Membranfeder 146 abgestimmt, so
dass eine Verbiegung der Membranfeder in zur Darstellung der 12 entgegengesetzter
Richtung durch den nach rechts fahrenden Betätigungskolben 110 verhindert
wird. Eine plane Anlagefläche
für die Membranfeder 46 am
Innenlamellenträger 70 ist
deshalb nicht erforderlich, so dass der Innenlamellenträger 70 hinsichtlich
seiner Querschnittsform so gestaltet sein kann, wie es im Hinblick
auf eine Minimierung des benötigten
Bauraums sinnvoll ist.
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Bei
allen Ausführungsbeispielen
der 1 bis 14 ist die Kupplungseinrichtung über die Kupplungsnabe 34 an
der Antriebseinheit des Antriebsstrangs angekoppelt, und zwar vorzugsweise über einen
Torsionsschwingungsdämpfer,
wie in 13 als Beispiel gezeigt ist.
Ferner ist bei allen Ausführungsbeispielen
der 1 bis 14 eine Pumpenantriebswelle 26 als
radial innerste Welle vorgesehen, die über Verzahnungen mit der Kupplungsnabe 34 gekoppelt
ist. Es wird diesbezüglich
auf die Ausführungen
zum Ausführungsbeispiel
der 1 verwiesen.
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Aus
fertigungstechnischen Gründen
ist die Nabe bevorzugt zweiteilig ausgebildet (Ringabschnitte 36 und 38 der
Nabe in 1). Auch bei den Ausführungsbeispielen
der 2, 5, 8, 9, 10, 11, 12, 13 und 14 ist
die Nabe 34 in entsprechender Weise zweiteilig ausgeführt, während im
Falle der Ausführungsbeispiele
der 3, 4, 6 und 7 eine
einteilig ausgeführte
Nabe 34 vorgesehen ist.
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Aus
fertigungstechnischen Gründen
ist es ferner bevorzugt, dass die Nabe als zur Antriebseinheit hin
offenes Ringteil ausgeführt
ist, so dass sich die der Pumpenantriebswelle 26 zugeordnete
Innenverzahnung der Nabe leicht räumen lässt. Die Öffnung der Nabe kann vorteilhaft
durch ein Dichtelement, beispielsweise ein Dichtzapfen 180 entsprechend 5,
verschlossen sein. Der Dichtzapfen 180 kann durch die Innenverzahnung
der Nabe 34 zentriert und an der Nabe angeschweisst sein.
Eine andere Möglichkeit
ist beim Ausführungsbeispiel
der 8 verwirklicht. Hier ist an Stelle eines Dichtzapfens
oder dergleichen ein an der Nabe 34, genauer an dem Ringabschnitt 36 der
Nabe angeschweisstes Verschlussblechteil 290 vorgesehen,
das an einem Flanschabschnitt die dem (nicht dargestellten) Torsionsschwingungsdämpfer zugeordnete
Außenverzahnung 42 aufweist.
Das Verschlussblechteil 290 kann einen zapfenartigen Abschnitt
aufweisen, der zur Eigenzentrierung des Blechteils 290 an
der Nabe 36 dient. Alternativ oder zusätzlich kann das Blechteil 290 einen
zapfenartigen Abschnitt aufweisen, der zur gegenseitigen Zentrierung
der Motor- und Getriebeeingangswellen dient. Eine derartige Funktion
kann auch die Kupplungsnabe 34 selbst erfüllen. Beim Ausführungsbeispiel
der 5 ist die Nabe 34 ohne Öffnung im
Bereich der Innenverzahnung ausgeführt.
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Zu
erwähnen
ist noch, dass die im Zusammenhang mit dem Dichtelement 136' sowie im Zusammenhang
mit der Durchströmung
der Lamellen mit Kühlöl angesprochene
Möglichkeit
der Unterstützung
eines Ausrückens
der betreffenden Lamellen-Kupplungsanordnung in vieler Hinsicht
vorteilhaft ist, beispielsweise wenn die betreffende Lamellen-Kupplungsanordnung
mit geregeltem Schlupf betrieben werden soll. Es können auch
andere, sowieso vorhandene Komponenten der Kupplungseinrichtung in
diesem Sinne wirken, beispielsweise das die zweite Druckausgleichskammer 142 begrenzende
Wandungsteil 132, das als den zugeordneten Betätigungskolben
in Ausrückrichtung
vorspannendes Federelement dienen kann, wie oben schon angedeutet wurde.
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Weitere
Einzelheiten der Doppelkupplungen 12 gemäß den verschiedenen
Ausführungsbeispielen
und insbesondere Unterschiede zwischen den verschiedenen Doppelkupplungen
sind vom Fachmann ohne Weiteres den Figuren entnehmbar.