DE10004286B4

DE10004286B4 - Kupplungseinrichtung mit einer hydrodynamischen Kupplung und zumindest zwei Reibungskupplungen

Info

Publication number: DE10004286B4
Application number: DE10004286A
Authority: DE
Inventors: Jörg Dipl.-Ing. Sudau; Wolfgang Dipl.-Ing. Kundermann
Original assignee: ZF Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1999-09-30
Filing date: 2000-02-01
Publication date: 2010-10-14
Anticipated expiration: 2020-02-02
Also published as: US6378675B1; DE10004286A1

Abstract

Kupplungseinrichtung zur Verbindung des Antriebs (1) eines Kfz mit einem mehrstufigen Schaltgetriebe (95) über zumindest zwei Reibungskupplungen (15, 16), die unabhängig voneinander ein- oder ausrückbar und über ihre jeweiligen Abtriebsseiten mit einer zugeordneten Getriebeeingangswelle (30, 92) des Schaltgetriebes verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine erste (15) der Reibungskupplungen an ihrer Antriebsseite (56) jeweils mit einem Antriebsbauteil (20) einer hydrodynamischen Kupplung (8) in Wirkverbindung versetzbar ist, die zumindest bei vorbestimmten Betriebsbedingungen des Antriebsstranges (98) zur Übertragung von durch den Antrieb (1) eingeleitetem Drehmoment aktivierbar ist, während sowohl die Abtriebsseite (61) der ersten Reibungskupplung (15) als auch ein Abtriebsbauteil (21) der hydrodynamischen Kupplung (8) mit der zugeordneten Getriebeeingangswelle (30) verbindbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kupplungseinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine solche Kupplungseinrichtung ist beispielsweise durch die 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 der Reibungskupplungen ist auf einer zentralen Getriebeeingangswelle drehfest angeordnet, während die andere Reibungskupplung an einer die zentrale Getriebeeingangswelle umgreifenden, als Hohlwelle ausgebildeten zweiten Getriebeeingangswelle drehfest angreift. Derartige Kupplungseinrichtungen, in Fachkreisen als ”Doppelkupplung” bezeichnet, bieten insbesondere im Zusammenhang mit einem mehrstufigen Schaltgetriebe die Möglichkeit, Schaltvorgänge zwischen jeweils zwei Übersetzungsstufen des Getriebes ohne Zugkraftunterbrechung vorzunehmen.
Die vorgenannte Offenlegungsschrift behandelt allerdings nicht nur die Vorteile einer derartigen Kupplungseinrichtung, sondern weist auch – allerdings nur indirekt – auf das eigentliche Problem hin: So ist beispielsweise dargelegt, dass bei besonders schwierigen Anfahrvorgängen beide Kupplungsscheiben gemeinsam beaufschlagt werden können. Derartige Anfahrvorgänge liegen beispielsweise vor, wenn einerseits das Fahrpedal bis in den Bereich seines Anschlages ausgelenkt wird, während gleichzeitig das Kraftfahrzeug unter Aufwendung der maximalen Bremskraft solange im wesentlichen im Stillstand gehalten wird, bis die Kupplung ihren optimalen Übertragungspunkt erreicht hat, bei dessen Überschreitung der Antrieb abgewürgt würde. Wenn zu diesem Zeitpunkt die Bremswirkung aufgehoben wird, wird das Fahrzeug mit maximaler Beschleunigung anfahren. Derartige Anfahrvorgänge sind zwar überwiegend im Rennsport üblich, können aber, insbesondere bei Kraftfahrzeugen mit relativ schwacher Motorisierung, unter extremen Anfahrbedingungen, wie beispielsweise beim Anfahren an einem Hindernis, erforderlich werden. Die Folge hiervon ist hoher Schlupf, der mit hoher Wärmeentwicklung einhergeht. Es besteht demnach nicht nur das Problem, diese Wärme aus dem Erstreckungsbereich der Reibungskupplungen abführen zu müssen, sondern es ist vielmehr mit erhöhtem Verschleiß an den Reibungskupplungen zu rechnen. Des weiteren führt eine derartige Erhitzung zu Reibwertänderungen an den Reibungskupplungen, wodurch die Steuerung der beiden Ausrücker und damit der beiden Reibungskupplungen relativ zueinander deutlich beeinträchtigt werden kann. Das wiederum steht einer problemlosen Momentenübertragung bei Schaltvorgängen im Schaltgetriebe ohne Zugkraftunterbrechung und ohne Schaltrucke entgegen. Hitzebedingte Ungenauigkeiten bei der Funktionsabstimmung der beiden Reibungskupplungen zueinander können nämlich dazu führen, dass beide Getriebeeingangswellen mit einem bei einem Schaltvorgang nicht vorgesehenen Momentenverhältnis beaufschlagt werden, was zu Schaltvorgängen im Schaltgetriebe unter Last führen kann. Dadurch kann die Synchronisation im Schaltgetriebe überfordert werden, so dass, abgesehen von den Nachteilen hinsichtlich des Wirkungsgrades, eine Schädigung des Schaltgetriebes bis zum Totalausfall auftreten kann.
Ebenfalls problematisch bei einer derartigen Kupplungseinrichtung sind Anfahrvorgänge, die entweder gegen eine Steigung erfolgen, wobei ein Zurückrollen des Kraftfahrzeuges verhindert werden soll, oder die dem Einparken mit geringstmöglicher Geschwindigkeit dienen, um das Kraftfahrzeug in einer Parklücke präzise positionieren zu können. Beim erstgenannten Betriebszustand wird in der Fachwelt vom sogenannten ”hillholder”, beim letztgenannten Betriebszustand vom ”kriechen” gesprochen. Beiden Anfahrvorgängen gemeinsam ist, dass die 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 eingangs beschriebenen Betriebsbedingung liegen, so kann dennoch eine starke Erhitzung der Reibungskupplungen auftreten, was mit den zuvor ausführlich dargelegten Problemen einhergeht.
Es wurden Schaltstrategieen 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.
Die Gefahr einer starken Erhitzung besteht nicht nur bei einer trockenen Reibungskupplung, sondern kann auch bei sogenannten ”naßlaufenden” Reibungskupplungen, vorzugsweise in Form einer Lamellenkupplung, auftreten, die innerhalb eines viskosen Mediums, wie Hydraulikflüssigkeit, angeordnet ist. Beispielhaft sei hierbei auf die DE 198 00 490 A1 verwiesen, bei der zwei in viskosem Medium angeordnete Lamellenkupplungen vorhanden sind, von denen eine für Vorwärtsfahrt und die andere für Rückwärtsfahrt vorgesehen ist. Dem Gegenstand gemäß der DE 198 00 490 A1 liegt die Aufgabe zugrunde, derartige naßlaufende Reibungskupplungen in ausreichender Weise zu kühlen, wozu das viskose Medium herangezogen wird. Allerdings ist trotz der Flüssigkeitskühlung eine Erhitzung der Reibungskupplungen ein erhebliches Problem, da einerseits das viskose Medium beim Durchströmen von in Reibflächen der Reibungskupplung üblicherweise vorgesehenen Strömungsdurchlässen in Form von Nutungen überhitzt und damit zerstört werden kann und andererseits eine starke Durchströmung dieser Nutungen wiederum durch Aufbau eines Gegendrucks zwischen den Reibflächen zweier benachbarter Lamellen die Drehmomentübertragungsfähigkeit der Reibungskupplung reduziert und damit über erhöhten Schlupf das Problem einer Überhitzung nochmals vergrößert. Dieses Problem kann, insbesondere bei Lamellenkupplungen, dazu führen, daß sich nach einem Ausrückvorgang die Reibflächen nicht mehr völlig voneinander trennen und demnach zum Teil erhebliche Schleppmomente in das Schaltgetriebe gelangen, weil eine der Reibungskupplungen bereits geschlossen ist, während die andere noch nicht vollständig geöffnet hat.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kupplungseinrichtung derart auszubilden, daß auch unter ungünstigen Betriebsbedingungen, wie beispielsweise bei problematischen Anfahrvorgängen eines Kraftfahrzeugs, eine starke Erhitzung im Bereich der Reibungskupplungen vermieden wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Kupplungseinrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Durch Herstellung einer Wirkungsverbindung zwischen einer der Reibungskupplungen mit einer hydrodynamischen Kupplung kann die letztgenannte bei schwierigen Anfahrvorgängen, wie beispielsweise bei der Überwindung von Hindernissen, beim Anfahren am Berg unter Nutzung der Funktion „hillholder” sowie beim Kriechen zum Einparken des Kraftfahrzeugs in eine enge Parklücke als Ersatz für die mit der hydrodynamischen Kupplung jeweils in Wirkverbindung stehende Reibungskupplung aktiviert werden. Die hydrodynamische Kupplung ist hierbei im doppelten Sinne von Vorteil: Zum Einen führen Anfahrvorgänge auch unter Vollast bei einer hydrodynamischen Kupplung zwar zu einer zeitlich begrenzten Relativbewegung des üblicherweise durch ein Pumpenrad gebildeten Antriebsbauteils gegenüber dem ein Turbinenrad aufweisenden Abtriebsbauteil und damit zu strömungsbedingten Verlusten, jedoch hält sich die hierbei entstehende Wärmeentwicklung in engen Grenzen, zumal bei derartigen hydrodynamischen Kupplungen die Übertragung von Drehmomenten einhergeht mit einem vergleichsweisen starken Volumenstrom an viskosem Medium, der zwischen Pumpenrad und Turbinenrad zirkuliert. Sobald das Turbinenrad nahezu die Drehzahl des Pumpenrades erreicht hat, arbeitet die hydrodynamische Kupplung mit vergleichsweise geringen Verlusten. Durch die anspruchsgemäße Verbindung des Abtriebsbauteils der hydrodynamischen Kupplung, also des Turbinenrades, mit der Abtriebsseite einer der Reibungskupplungen und mit einer der Getriebeeingangswellen des Schaltgetriebes wird demnach erreicht, dass das von einem Antrieb bereitgestellte Drehmoment unter Umgehung der mit der hydrodynamischen Kupplung verbundenen Reibvorrichtung direkt auf diese Getriebeeingangswelle übertragen werden kann. Die Getriebeeingangswelle nimmt hierbei an der zuvor beschriebenen Beschleunigung des Turbinenrades durch das Pumpenrad über den zwischen denselben verlaufenden Volumenstrom viskosen Mediums teil. Die entsprechende Reibungskupplung ist entweder während der Aktivierung der hydrodynamischen Kupplung ausgerückt oder wird in Kombination mit der hydrodynamischen Kupplung betrieben, um die Verlustleistung auf zwei Kupplungen mit vorbestimmbarem Verteilungsverhältnis zu verteilen.
Für den Fall, dass die Reibungskupplungen zur Einsparung axialen Bauraumes mit radialem Versatz zueinander angeordnet sind, ist es vorteilhaft, die radial äußerste Reibungskupplung mit der hydrodynamischen Kupplung zu verbinden. Der Grund hierfür ergibt sich wie folgt: Die hydrodynamische Kupplung ist vorzugsweise mit derjenigen Getriebeeingangswelle verbunden, an welcher die höchsten Momente anliegen können, also an derjenigen Getriebeeingangswelle, welcher insbesondere die erste Schaltstufe sowie der Rückwärtsgang zugeordnet ist. Dadurch bedingt, ergibt sich bei einem Schaltgetriebe mit zwei Getriebeeingangswellen vorzugsweise diejenige Aufteilung, dass der mit der hydrodynamischen Kupplung zusammenwirkenden ersten Getriebeeingangswelle die Schaltstufen 1, 3 und 5 sowie der Rückwärtsgang und der zweiten Getriebeeingangswelle die Schaltstufen 2, 4 und 6 bei einem sechsstufigen Schaltgetriebe zugeordnet sind.
Anders als bei extremen Anfahrvorgängen, wie Anfahren unter Vollast oder mit der Funktion ”hillholder” oder ”Kriechen” können einfache Anfahrvorgänge unter Umgehung der hydrodynamischen Kupplung mittels einer der Reibungskupplungen erfolgen. Da die radial äußere Reibungskupplung gegenüber der radial weiter innen angeordneten Reibungskupplung – eine gleiche Lamellenanzahl bei Ausbildung beider Reibungskupplungen als Lamellenkupplungen vorausgesetzt – zur Übertragung höherer Drehmomente als radial weiter innenliegende Reibungskupplungen geeignet ist, wird mit Vorzug die radial äußerste Reibungskupplung mit derjenigen Getriebeeingangswelle verbunden, an der auch die hydrodynamische Kupplung angreift. Somit kann ein einfacher Anfahrvorgang mit dieser Reibungskupplung erfolgen, wodurch der Wirkungsgrad der Kupplungseinrichtung und damit des gesamten Antriebsstranges, der außer der Kupplungseinrichtung auch den Antrieb und das Schaltgetriebe umfaßt, gegenüber einer Ausführung der Kupplungseinrichtung, bei der jeder Anfahrvorgang über die hydrodynamische Kupplung erfolgt, erhöht wird.
Eine alternative Drehmomentübertragung über die hydrodynamische Kupplung oder über eine der Reibungskupplungen setzt eine Zu- oder Abschaltbarkeit aller Kupplungen voraus, unabhängig davon, ob diese hydrodynamisch oder über Reibung wirksam sind. Im letztgenannten Fall wird hierzu durch Ein- oder Ausrücken eine Wirkverbindung zwischen Reibflächen miteinander benachbarter Kupplungsbauteile, wie Außen- und Innenlamellen einer Lamellenkupplung hergestellt oder aufgehoben. Im Gegensatz dazu kann die hydrodynamische Kupplung folgendermaßen geschaltet werden:
Zur Deaktivierung der hydrodynamischen Kupplung besteht die Möglichkeit, einen Volumenstrom viskosen Mediums, der bei aktivierter hydrodynamischer Kupplung vorzugsweise über einen an deren radialer Innenseite vorgesehenen Strömungszufluß in den hydrodynamischen Kreis geführt wird, zu drosseln oder gar zu stoppen, während gleichzeitig vorzugsweise radial außen für im hydrodynamischen Kreis enthaltenes, viskoses Medium die Möglichkeit geschaffen wird, rasch abzufließen. Aus diesem Grund ist die hydrodynamische Kupplung mit einer Kapselung überzogen, die im wesentlichen den hydrodynamischen Kreis überdeckt und vorzugsweise radial außen wenigstens eine Öffnung aufweist, über welche fliehkraftbedingt viskoses Medium aus dem hydrodynamischen Kreis abströmen und der letztgenannte sich dadurch entleeren kann. Vorzugsweise ist diese Öffnung mit einer Durchflußsteuerung versehen, bei der beispielsweise der Durchflußquerschnitt der Öffnung immer mehr verengt und damit die Entleerung des hydrodynamischen Kreises verlangsamt wird. Bei einer derartigen Durchflußsteuerung handelt es sich im Grunde um einen Durchflußbegrenzer. Dieser wirkt besonders flexibel, wenn er über einen Aktuator, wie beispielsweise einen Elektromagneten, möglichst stufenlos einstellbar ist. Alternativ hierzu sind auch Durchflußsteuerungen denkbar, die über geometrische Formgebung wirksam sind, beispielsweise durch Ausbildung des die Öffnung in der Kapselung begrenzenden Randes in Form einer Düse oder einer Blende. Zusammenfassend ist demnach über diese Durchflußsteuerung bei gleichzeitig zumindest reduziertem Volumenstrom am Strömungszufluß die Entleerungsgeschwindigkeit und damit die Zeitspanne für die Deaktivierung der hydrodynamischen Kupplung bestimmbar. Umgekehrt ist eine Aktivierung der hydrodynamischen Kupplung durch Einleitung oder Verstärkung eines Volumenstroms viskosen Mediums über den Strömungszufluß bei vorzugsweise zumindest teilweiser Durchflußreduzierung im Bereich der radial äußeren Öffnung erzielbar, da sich damit der hydrodynamische Kreis in vorbestimmbarer Zeit mit viskosem Medium füllen kann.
Die zuvor behandelte, funktionsnotwendige Kapselung der hydrodynamischen Kupplung wird vorzugsweise zur drehfesten Verbindung mit einer Kurbelwelle des Antriebs, beispielsweise über eine Verzahnung, verwendet. Die Kapselung ist daher antriebsseitig aus dem die Kupplungseinrichtung umschließenden Gehäuse herausgeführt, während die restliche Kupplungs einrichtung innerhalb dieses Gehäuses verbleibt. Das Gehäuse ist durch eine Abdeckung sowie eine zwischen derselben und der antriebsseitig nach außen geführten Kapselung vorgesehene Abdichtung zumindest im wesentlichen gegen einen Austritt viskosen Mediums gesichert.
Gemäß einer anderen Weiterbildung ist die hydrodynamische Kupplung über die Kapselung mit einem Torsionsschwingungsdämpfer verbunden, der wiederum an der Antriebsseite der zugeordneten Reibungskupplung angreift.
Die hydrodynamische Kupplung kann entweder, bei ausschließlicher Verwendung von Pumpen- und Turbinenrad, als Hydrokupplung ausgebildet sein, ist aber ebenso bei zusätzlicher Verwendung eines Leitrades zwischen den beiden vorgenannten Rädern, als hydrodynamischer Drehmomentwandler ausführbar. Im letztgenannten Fall muß eine Abstützmöglichkeit für das Leitrad gegenüber den strömungsbedingten Kräften zwischen Pumpen- und Turbinenrad vorgesehen sein, wobei diese Abstützung über eine vorzugsweise zur Drehachse der Kupplungseinrichtung zentrale Stützwelle im Getriebegehäuse des Schaltgetriebes erfolgt.
Gemäß einer Weiterbildung sind alle Reibungskupplungen entweder über ihre Antriebs- oder über ihre Abtriebsseite mit einer Hydraulikpumpe verbunden, so dass den Reibungskupplungen die Zusatzfunktion eines Pumpenantriebs zukommt. Durch diese Hydraulikpumpe sind einerseits Druckkanäle zum Aufbau eines Steuerdruckes für die jeweilige Reibungskupplung und andererseits Strömungskanäle zum Aufbau eines Volumenstromes zu den Reibungskupplungen, aber auch zur hydrodynamischen Kupplung, erzeugbar. Über die Druckkanäle sind hierbei Druckkammern im Gehäuse der Kupplungseinrichtung beaufschlagbar, und zwar derart, dass jeweils ein der Druckkammer zugeordneter Kolben der Reibungskupplung gegen die Wirkung einer Axialfeder ausgelenkt wird und dadurch die Reibungskupplung, vorzugsweise als Lamellenkupplung ausgebildet, durch Zusammenschieben der Außen- und der Innenlamellen gegen eine Anlage drückt und die Reibungskupplung dadurch einrückt. Beim Aufbau eines Überdruckes in einem der Druckkanäle und damit in einer der Druckkammern muß gleichzeitig ein Druckabbau im jeweils anderen Druckkanal und damit ein Druckabfall in der zugeordneten Druckkammer erzeugt werden, so dass ein anderer Kolben, der anderen Reibungskupplung zugeordnet, unter der Wirkung einer weiteren Axialfeder in seine Ausgangsstellung zurückgeschoben und damit die zugeordnete Reibungskupplung ausgerückt wird. Für den nächsten Schaltvorgang wird dagegen der Druckaufbau bzw. der Druckabbau in den einzelnen Druckkanälen umgekehrt. Gleichzeitig erzeugt die Hydraulikpumpe einen Volumenstrom, der vorzugsweise einen Strömungskanal radial zwischen den beiden Getriebeeingangswellen durchströmt, so dass wenigstens eine der Getriebeeingangswellen, also die radial äußere, als Hohlwelle ausgebildet sein muß, welche die innere Getriebeeingangswelle mit radialem Spiel zur Bildung eines Strömungskanals ringförmigen Querschnittes umschließt. Durch diesen Strömungskanal gelangt ein Volumenstrom viskosen Mediums in das Gehäuse der Kupplungseinrichtung und hierbei insbesondere in den Erstreckungsbereich der Reibungskupplungen, wobei diese bevorzugt Strömungsdurchlässe in den den einzelnen Lamellen zugeordneten Reibbelägen zum Durchgang des Volumenstroms aufweisen. Derartige Strömungsdurchlässe sind beliebig formbar, wobei aus der Patentliteratur eine Mehrzahl unterschiedlicher Ausführungen für derartige Strömungsdurchlässe bekannt sind. Gemäß der DE 44 32 624 C1 können derartige Strömungsdurchlässe beispielsweise mäanderförmig sein, während die US 5 094 331 bevorzugt radiale Strömungsdurchlässe zeigt, und der US 5 101 953 Strömungsdurchlässe entnehmbar sind, zwischen denen Erhebungen in einem Waffelmuster ausgebildet sind. Die jeweilige konstruktive Ausführung dieser Strömungsdurchlässe wird entsprechend dem Einsatzzweck der Reibungskupplungen ausgelegt.
Einer der Strömungskanäle führt am Erstreckungsbereich der Reibungskupplungen vorbei bis zur hydrodynamischen Kupplung und dient zur Versorgung der letztgenannten – zumindest zeitweise – mit einem Volumenstrom viskosen Mediums, der zu der zuvor bereits ausführlich erörterten Aktivierung der hydrodynamischen Kupplung insbesondere bei Anfahrvorgängen, dient. Vorzugsweise ist hierbei die die Drehachse der Kupplungseinrichtung umschließende Getriebeeingangswelle als Hohlwelle ausgebildet, so dass dieser Strömungskanal zentral verläuft. Diese konstruktive Ausführung ist bevorzugt bei Ausbildung der hydrodynamische Kupplung als Hydrokupplung von Vorteil. Bei Ausbildung als hydrodynamischer Drehmomentwandler ist dagegen, wegen der notwendigen Abstützung des Leitrades im Getriebegehäuse des Schaltgetriebes und der damit verbundenen, vorzugsweise zentralen Durchführung einer zwischen einem Freilauf des Leitrades und dem Getriebegehäuse verlaufenden Stützwelle, der Strömungskanal vorzugsweise mit ringförmigem Querschnitt radial zwischen der hohlen, radial innersten Getriebeeingangswelle und der Stützwelle vorgesehen.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
1 die obere Hälfte einer Kupplungseinrichtung mit hydrodynamischer Kupplung in Form einer Hydrokupplung, die über eine Durchflußsteuerung verfügt, und mit Lamellen aufweisenden Reibungskupplungen ausgebildet ist;
2 eine vergrößerte Herauszeichnung einer fliehkraftabhängig wirksamen Durchflußsteuerung;
3 wie 2, aber mit durch Aktuator einstellbarer Durchflußsteuerung;
4 eine strömungsbeeinflussende Durchflußsteuerung;
5 eine Draufsicht auf eine Lamelle aus einer der Reibungskupplungen;
6 wie 1, allerdings mit einem hydrodynamischen Drehmomentwandler als hydrodynamische Kupplung;
7 eine vergrößerte Herauszeichnung zur Veranschaulichung einer bevorzugten Möglichkeit der Sicherung einer zwischen einem Deckel und einer Welle wirksamen Abdichtung.
1 zeigt einen Antrieb 1, der durch eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges gebildet sein kann. Dieser Antrieb 1 ist mit einer Kurbelwelle 2 versehen, die über eine Verzahnung 3 mit einer Hohlwelle 4 einer Kapselung 5 für eine hydrodynamische Kupplung 8 drehfest verbunden ist. Die Hohlwelle 4 trägt eine Abdichtung 9, die ihrerseits von einem Deckel 10 eines Gehäuses 14 umschlossen ist. Der Deckel 10 ist im radial äußeren Bereich in eine Vertiefung 13 des Gehäuses 14 eingelassen und wird in Achsrichtung einerends durch die axiale Begrenzung der Vertiefung 13 und anderenends durch eine Gegenhalterung 19 gesichert. Der Deckel 10 begrenzt einen Raum 17 an dessen dem Antrieb 1 zugewandter Seite, der zur Aufnahme der bereits genannten, hydrodynamischen Kupplung 8 sowie zweier Reibungskupplungen 15, 16 dient. Die hydrodynamische Kupplung 8 bildet zusammen mit den Reibungskupplungen 15, 16 eine Kupplungseinrichtung 97, die zusammen mit dem Antrieb 1 und einem Schaltgetriebe 95 als Antriebsstrang 98 eines Kraftfahrzeuges wirksam ist. Die hydrodynamische Kupplung 8 ist mit den Reibungskupplungen 15, 16 um eine gemeinsame Drehachse 18 drehbar.
Zurückkommend auf die hydrodynamische Kupplung 8 ist diese mit einem Antriebsbauteil 20 in Form eines Pumpenrades 22 und einem Abtriebsbauteil 21, gebildet durch ein Turbinenrad 24, versehen, wobei durch Zusammenwirken von Pumpenrad 22 und Turbinenrad 24 ein hydrodynamischer Kreis 25 gebildet wird. Das Pumpenrad 22 ist mit einer Pumpenschale 23 versehen, die entweder einstückig mit der Kapselung 5 ausgebildet oder an dieser befestigt ist.
Das mit dem Pumpenrad 22 zusammenwirkende Turbinenrad 24 verfügt über eine Turbinenschale 26 und einen mit derselben fest verbunden Turbinenfuß 27. Der Turbinenfuß 27 ist mit einer ersten Getriebeeingangswelle 30 drehfest verbunden, die als Hohlwelle 36 ausgebildet ist. Die Gründe für die letztgenannte Maßnahme werden an späterer Stelle ausführlich erläutert.
Zurückkommend auf die hydrodynamische Kupplung 8, ist die Kapselung 5 mit einer radial äußeren Begrenzung 31 ausgebildet, an welche sich nach radial innen verlaufende Wandungen 32, 33 anschließen. Die Wandung 32 ist benachbart zum Deckel 10 angeordnet und drehfest mit der eingangs genannten Hohlwelle 4 verbunden. Die andere Wandung 33 ist bis auf Spaltbreite an die Getriebeeingangswelle 30 nach radial innen gezogen und verfügt über eine Nabe zur Ansteuerung eines Umfangsfedersatzes 49 eines Torsionsschwingungsdämpfers 50, wobei sich der Umfangsfedersatz 49 anderenends an Deckblechen 52 abstützt, die wiederum über einen nach radial außen verlaufenden Steg 53 drehfest mit einem ersten äußeren Lamellenträger 54 verbunden sind, der die Antriebsseite 56 der ersten Reibungskupplung 15 bildet und zur drehfesten Aufnahme von ersten Außenlamellen 55 dient. Diese wirken, eingerückten Zustand vorausgesetzt, über erste Reibbeläge 57 mit ersten Innenlamellen 58 zusammen, an denen die Reibbeläge 57 befestigt sind. Die Innenlamellen 58 wiederum sind drehfest mit einem ersten inneren Lamellenträger 59 verbunden, der als Abtriebsseite 61 der ersten Reibungskupplung 15 dient. Dieser innere Lamellenträger 59 führt nach radial innen und ist drehfest an der Getriebeeingangswelle 30 angebunden.
Zurückkommend zur Antriebsseite 56 der ersten Reibungskupplung 15, führt deren äußerer Lamellenträger 54 nach radial innen, wo er einerseits einen Axialausläufer 105 in Richtung zur hydrodynamischen Kupplung 8 und andererseits einen Axialausläufer 106 in Richtung zum Schaltgetriebe 95 aufweist. Der erstgenannte Axialausläufer 105 ist mit Ausnehmungen 108, 109 versehen, auf deren Funktion zu einem späteren Zeitpunkt noch eingegangen wird. Der andere Axialausläufer 106 ist unterdessen mit einer Hydraulikpumpe 82 verbunden und dient als Pumpenantrieb 80 für diese. Vom Antrieb 1 bereitgestelltes Drehmoment wird demnach über die Kapselung 5 der hydrodynamischen Kupplung und den Torsionsschwingungsdämpfer 50 sowie den äußeren Lamellenträger 54 der ersten Reibungskupplung 15 direkt an die Hydraulikpumpe 82 weitergeleitet.
Der in Richtung zur hydrodynamischen Kupplung verlaufende Axialausläufer 105 dient zur drehfesten Aufnahme eines zweiten äußeren Lamellenträgers 63 für die zweite Reibungskupplung 16, der somit als Antriebsseite 64 für diese zweite Reibungskupplung 16 wirksam ist. Der äußere Lamellenträger 63 nimmt Außenlamellen 67 auf, die, eingerückte Reibungskupplung 16 vorausgesetzt, mit ihren Reibflächen in Wirkkontakt mit Reibbelägen 74 treten, die an Innenlamellen 68 befestigt sind. Die letztgenannten ihrerseits stehen in drehfester Verbindung mit einem zweiten inneren Lamellenträger 69, der als Abtriebsseite 75 der zweiten Reibungskupplung 16 dient. Dieser innere Lamellenträger 69 ist drehfest mit einer zweiten Getriebeeingangswelle 92 versehen, welche ebenso wie die erste Getriebeeingangswelle 30 als Hohlwelle 93 ausgebildet ist und die erste Getriebeeingangswelle 30 mit radialem Abstand umschließt.
Der zur hydrodynamischen Kupplung 8 gerichtete Axialausläufer 105 des ersten äußeren Lamellenträgers 54 nimmt, axial zwischen dem radial verlaufenden Teil des ersten äußeren Lamellenträgers 54 und dem ebenfalls radial verlaufenden Teil des zweiten äußeren Lamellenträgers 63 einen ersten Kolben 60 auf, der axial bewegbar ist. Durch den radialen Außenbereich dieses Kolbens 60 ist die mit einem ersten Lamellenpaket 65 ausgebildete, erste Reibungskupplung 15 zum Einrücken axial beauf schlagbar. Radial weiter innen ist der Kolben 60 durch eine erste Axialfeder 62 beaufschlagt, die sich anderenends am zweiten äußeren Lamellenträger 63 axial abstützt. Durch diese Axialfeder 62 wird der Kolben 60, bezogen auf die erste Reibungskupplung 15, in ausgerückter Stellung gehalten. Im radial inneren Bereich ist der Kolben 60 ebenso wie der benachbarte, erste äußere Lamellenträger 54 mit jeweils einem Axialvorsprung 110 ausgebildet, wobei diese beiden Axialvorsprünge 110 von Lamellenträger 54 und Kolben 60 aufeinander zu gerichtet und in radialer Anlage zueinander gehalten sind. Dadurch verschließen die Axialvorsprünge 110 eine Druckkammer 77 nach radial außen, die andererseits radial innen an die Ausnehmung 108 im Axialausläufer 105 angrenzt. Diese Ausnehmung 108 ist ihrerseits über einen ersten Druckkanal 83 mit der Hydraulikpumpe 82 verbunden. Der Druckkanal 83 verläuft mit ringförmigem Querschnitt im Pumpenantrieb 80.
Axial zwischen dem radialen Bereich des zweiten äußeren Lamellenträgers 63 und dem radialen Bereich des zweiten inneren Lamellenträgers 69 ist ein zweiter Kolben 70 axial verschiebbar angeordnet, der mit seinem radialen Außenbereich zur Axialbeaufschlagung des zweiten Lamellenpaketes 66 der zweiten Reibungskupplung 16 zum Einrücken dient und in seinem radial mittleren Bereich ebenso wie der angrenzende radiale Teil des zweiten äußeren Lamellenträgers 63 über einen Axialvorsprung 111 verfügt, wobei diese beiden Axialvorsprünge 111 radial aneinander angrenzen. Diese Axialvorsprünge 111 begrenzen eine zweite Druckkammer 78, die sich nach radial innen bis an die benachbarte Ausnehmung 109 im Axialausläufer 105 erstreckt, die ihrerseits über einen zweiten Druckkanal 84 mit der Hydraulikpumpe 82 verbunden ist. Dieser ist, ebenfalls mit ringförmigem Querschnitt, im Pumpenantrieb 80 ausgebildet, und zwar mit Radialversatz zum ersten Druckkanal 83. Der zweite Kolben 70 ist im radial inneren Bereich durch eine Axialfeder 71 belastet, die sich anderenends an einer Anlage 72 abstützt.
Der bereits mehrfach genannte Pumpenantrieb 80 ist als ringförmiges Bauteil ausgebildet, welches, mit Radialversatz, die zweite Getriebeeingangswelle 92 mit radialem Abstand umgreift, so dass radial zwischen dem Pumpenantrieb 80 und der zweiten Getriebeeingangswelle 92 ein erster Teil eines ersten Strömungskanals 87 mit ringförmigem Querschnitt verläuft, während ein zweiter Teil dieses ersten Strömungskanals 87 sich ebenfalls mit ringförmigem Querschnitt radial zwischen der zweiten Getriebeeingangswelle 92 und der ersten Getriebeeingangswelle 30 erstreckt. Dieser Strömungskanal 87 verbindet die Hydraulikpumpe 82 mit den Reibungskupplungen 15,16 und dient zur Durchleitung eines Volumenstromes VS₂ in den Raum 17 des Gebäudes 14. Radial innerhalb der als Hohlwelle 36 ausgebildeten, zweiten Getriebeeingangswelle 30 ist ein zweiter Strömungskanal 88 mit scheibenförmigem Querschnitt vorgesehen, der die Hydraulikpumpe 82 mit einem Strömungszufluß 34 der hydrodynamischen Pumpe 8 verbindet und zum Durchfluß eines Volumenstromes VS₁ dient.
Der Strömungszufluß 34 ist an der radialen Innenseite der Kapselung 5 der hydrodynamischen Kupplung 8 vorgesehen und wird dadurch gebildet, dass zwischen den Wandungen 32,33 der Kapselung 5 keine Verbindung besteht. Dieser Strömungszufluß 34 wirkt mit einem Strömungsabfluß 40 zusammen, der in der radial äußeren Begrenzung 31 der Kapselung 5 in Form zumindest einer Öffnung 42 vorgesehen ist. Diese Öffnung 42 wirkt vorzugsweise mit einer Durchflußsteuerung 41 zusammen, die auf unterschiedliche Weise ausgebildet sein kann, wobei die 2–4 mehrere Ausführungsformen zeigen. In 1 ist dagegen diese Durchflußsteuerung 41 lediglich schematisch dargestellt.
2 zeigt als Durchflußsteuerung 41 eine radial außen an der Begrenzung 31 der Kapselung 5 befestigte Blattfeder 45, die an ihrer der Öffnung 42 zugewandten Seite einen Verschluß 46 aufweist. Das freie Ende der Blattfeder 45 wirkt mit einem Aktuator 44 in Form eines steuerbaren Elektromagneten zusammen, durch den eine Druckkraft auf die Blattfeder 45 zur Verkleinerung des Durchflußquerschnittes zwischen dem Verschluß 46 und der Begrenzung 31 erzielbar ist. Die Durchflußsteuerung 41 ist also im wesentlichen als Durchflußbegrenzer 43 wirksam, durch welche ein fliehkraftbedingt über die Öffnung 42 austretender Volumenstrom VS₁ viskosen Mediums reduzierbar ist. Dem gleichen Ziel dient die einfachere Ausführungsform nach 3, wonach der Verschluß 46 bei ansteigender Fliehkraft die Öffnung 42 zur Erhöhung des diese verlassenden Volumenstroms VS₁ immer weiter freigibt, was Sinn macht, wenn die hydrodynamische Kupplung hauptsächlich für Anfahrvorgänge Verwendung finden soll, die überwiegend mit vergleichsweise geringen Drehzahlen erfolgen.
Eine weitere Ausführungsform zeigt 4, wonach der Rand 48 der Öffnung 42 in der radial äußeren Begrenzung 31 der Kapselung 5 eine geometrische Anformung 47, beispielsweise in Form einer Düse, aufweist. Hierdurch können Drosselverluste aufgebaut werden.
5 zeigt einen Reibbelag 57, 74 an einem der Lamellenpakete 65, 66, wobei der Reibbelag am jeweils anderen Lamellenpaket identisch ausgebildet ist. In diesem Reibbelag 57, 74 sind Strömungsdurchlässe 90 zum Durchgang des Volumenstroms VS₂ vorgesehen, wobei diese Strömungsdurchlässe auch andere geometrische Formen aufweisen können. Beispielhaft sei hierbei auf die eingangs bereits genannte DE 44 32 624 C1 hingewiesen, aus welcher Reibbeläge mit mäanderförmigem Verlauf entnehmbar sind.
Zurückkommend auf die Getriebeeingangswellen 30, 92, sind diese in das Getriebegehäuse 96 des Schaltgetriebes 95 hineingeführt. Vorzugsweise handelt es sich bei einem Schaltgetriebe 95, das mit einer derartigen Kupplungseinrichtung 97 zusammenwirkt, um ein automatisiertes Schaltgetriebe, bei welchem auch zwei Gänge gleichzeitig eingelegt sein können, wobei über die Kupplungseinrichtung 97 das vom Antrieb 1 gelieferte Drehmoment wahlweise auf die eine oder die andere Schaltstufe übertragbar ist, je nach Betriebszustand an den einzelnen Kupplungen 8, 15, 16 in der Kupplungseinrichtung 97. Vorausgesetzt, es ist bereits eine Schaltstufe eingelegt, kann demnach die zweite, angestrebte Schaltstufe bereits eingelegt werden, bevor der Schaltvorgang tatsächlich wirksam wird. Die Funktionsweise der Kupplungseinrichtung 97 ist nachfolgend beschrieben:
Wenn bei einem Anfahrvorgang, beispielsweise zum Überwinden eines Hindernisses, ein hohes Drehmoment benötigt wird oder aber beim Kraftfahrzeug eine Hillholder oder Kriechfunktion benötigt wird, wird der zweite Strömungskanal 88 durch entsprechende Ansteuerung der Hydraulikpumpe 82 mit einem Volumenstrom VS₁ viskosen Mediums beaufschlagt, woraufhin dieser Volumenstrom VS₁ über den Strömungszufluß 34 der hydrodynamischen Kupplung 8 eintritt und somit in den hydrodynamischen Kreis 25 gelangt. Gleichzeitig wird die Durchflußsteuerung 41 so eingestellt, dass entweder kein viskoses Medium die Kapselung 5 verlassen kann, oder aber lediglich ein vorbestimmbarer, vergleichsweise kleiner Restdurchfluß. Der hydrodynamische Kreis 25 füllt sich demnach sehr rasch mit viskosem Medium und ist dadurch dazu befähigt, die vom Antrieb 1 über die Hohlwelle 4 der Kapselung 5 auf das Pumpenrad 22 übertragenen Bewegung auf hydrodynamische Weise zum Antrieb des Turbinenrades 24 zu verwenden. Dieses gibt, sobald in Rotation versetzt, das aufgenommene Drehmoment über den Turbinenfuß 27 an die Getriebeeingangswelle 30 weiter. Dieser Getriebeeingangswelle 30 sind vorzugsweise sowohl die erste Schaltstufe als auch der Rückwärtsgang zugeordnet, da die hydrodynamische Kupplung 8 bevorzugt beim Bedarf hoher Drehmomente, insbesondere beim Anfahren, eingesetzt wird, weshalb die mit der hydrodynamischen Kupplung 8 verbundene Getriebeeingangswelle 30 daher mit Vorzug denjenigen Schaltstufen zugeordnet sein sollte, die mit der Übertragung hoher Drehmomente verknüpft sind, folglich also hauptsächlich der vorgenannten beiden Schaltstufen. Darüber hinaus bietet es sich an, dieser Schaltwelle 30 außer den besagten beiden Schaltstufen auch noch die dritte und fünfte Schaltstufe zuzuordnen. Im Gegensatz dazu sind der anderen Getriebeeingangswelle 92 die restlichen Schaltstufen 2, 4 und 6 mit Vorzug zuzuordnen.
Solange die hydrodynamische Kupplung in Betrieb ist, sind vorzugsweise beide Reibungskupplungen 15, 16 geöffnet. Sobald die vorgenannte, schwierige Betriebsbedingung des Kraftfahrzeugs abgeschlossen ist, kann auf den Einsatz der hydrodynamischen Kupplung zugunsten geringerer Schlupfverluste verzichtet werden. Die Hydraulikpumpe 82 wird daher so angesteuert, dass sie den über den Strömungskanal 88 gelieferten Volumenstrom VS₁ reduziert oder gar abstellt, während gleichzeitig die Durchflußsteuerung 41 für eine zunehmende oder gar völlige Freigabe der Öffnung 42 sorgt. Gemäß 2 wäre demnach der Elektromagnet 44 so anzusteuern, dass der Blattfeder 45 und damit dem Verschluß 46 eine maximale Öffnungsweite ermöglicht ist. Fliehkraftbedingt wird danach das viskose Medium des hydrodynamischen Kreises 25 über die Öffnung 42 nach radial außen in den Raum 17 des Gehäuses 14 abfließen, während von radial innen über den Strömungszufluß 34 ein Nachschub viskosen Mediums unterbleibt oder stark reduziert erfolgt. Dadurch entleert sich der hydrodynamische Kreis 25 sehr rasch, so dass die von dieser übertragbaren Drehmomente vernachlässigbar gering werden. Die erste Getriebeeingangswelle 30 wird dadurch nahezu momentenfrei, während gleichzeitig vom Antrieb 1 eingeleitetes Drehmoment über die Kapselung 5, den Torsionsschwingungsdämpfer 50 und den ersten äußeren Lamellenträger 54 der Reibungskupplung 15 auf den mit diesem drehfesten zweiten äußeren Lamellenträger 63 der zweiten Reibungskupplung 16 geleitet wird. Ergänzend sei anzumerken, dass dieser Drehmomentübertragungsweg auch dann vorhanden ist, wenn die hydrodynamische Kupplung 8 noch wirksam und folglich die Getriebeeingangswelle 30 momentenbehaftet ist. Im Unterschied zu dem vorgenannten Zustand wird allerdings in dem Maße, wie die Momentenübertragungsfähigkeit der hydrodynamischen Kupplung 8 abnimmt, die zweite Reibungskupplung 16 langsam eingerückt, so dass abnehmendes Drehmoment an der Getriebeeingangswelle 30 mit zunehmendem Drehmoment an der anderen Getriebeeingangswelle 92 einhergeht. Die Beaufschlagung der zweiten Getriebeeingangswelle 92 durch Einrücken der zweiten Reibungskupplung 16 sollte allerdings zur Schonung des Schaltgetriebes 95 und der beiden Reibungskupplungen 15, 16 nur dann vorgenommen werden, wenn das durch die erste Reibungskupplung 15 und/oder die hydrodynamische Kupplung 8 auf die erste Getriebeeingangswelle 30 übertragene Drehmoment bereits verschwindend gering geworden ist.
Zum Einrücken der zweiten Reibungskupplung 16 wird die Hydraulikpumpe 82 derart angesteuert, dass diese den zweiten Druckkanal 84 mit einem Überdruck P2 beaufschlagt, wodurch über die Ausnehmung 109 im Axialausläufer 105 des ersten äußeren Lamellenträgers 54 der Überdruck P2 in die zweite Druckkammer 78 gelangt. Der zweite Kolben 70 bewegt sich daraufhin in Richtung zum benachbarten Lamellenpaket 66 und preßt dessen Außenlamellen 67 sowie dessen Innenlamellen 68 gegeneinander, wobei sich dieses Lamellenpaket 66 anderenends an der Anlage 73 abstützt. Sobald eine reibschlüssige Verbindung zwischen den Außenlamellen 67 und den Innenlamellen 68 besteht, wird das auf den zweiten äußeren Lamellenträger 63 geleitete Drehmoment über das Lamellenpaket 66 auf den zweiten inneren Lamellenträger 69 und damit auf die zweite Getriebeeingangswelle 92 geleitet. Sobald dieser Schaltvorgang abgeschlossen ist, kann im Schaltgetriebe 95 bereits die nächste Gangstufe eingelegt werden, und zwar die Gangstufe 3 zum Hochschalten oder aber die Gangstufe 1 zum Herunterschalten. Sobald dieser Schaltvorgang abgeschlossen ist, wird die Hydraulikpumpe 82 umgesteuert, so dass sie nun den zweiten Druckkanalentlastet und dafür den ersten Druckkanal 83 mit einem Überdruck P1 beaufschlagt. Dadurch bedingt, fällt der Überdruck in der zweiten Druckkammer 78, so dass sich der zweite Kolben 70 unter der Wirkung der zweiten Axialfeder 71 in seine Ausgangsstellung zurück bewegen kann. Gleichzeitig steigt der Überdruck in der ersten Druckkammer 77, so dass sich der erste Kolben 60 unter Auslenkung der Axialfeder 62 in Richtung zum ersten Lamellenpaket 65 verschiebt und dadurch eine Reibverbindung zwischen den Außenlamellen 55 und den Innenlamellen 58 über die Reibbeläge 57 herstellt. Bei axialer Belastung des Lamellenpaketes 65 durch den ersten Kolben 60 stützt sich dieses Lamellenpaket 66 anderenends an der Anlage 72 ab. Das am ersten äußeren Lamellenträger 54 stets anliegende Drehmoment wird dann über den ersten inneren Lamellenträger 59 wieder auf die Getriebeeingangswelle 30 übertragen. Für alle weiteren Schaltvorgänge während des Fahrens genügen normalerweise die Reibungskupplungen 15, 16. Eine Aktivierung der hydrodynamischen Kupplung 8 wird demnach erst dann wieder erfolgen, wenn die zuvor erwähnten, problematischen Betriebsbedingungen fahrerseitig eingeleitet werden. Während des Betriebs der Reibungskupplungen 15, 16 wird der Raum 17 des Gehäuses 14 ständig durch die Hydraulikpumpe 82 mit dem Volumenstrom VS₂ beaufschlagt. Dieser dient hauptsächlich zum Durchgang durch die Strömungsdurchlässe 90 in den Reibbelägen 57 der ersten Reibungskupplung 15 oder in den Reibbelägen 74 der zweiten Reibungskupplung 16. Beim Durchgang des den Volumenstrom VS₂ bildenden viskosen Mediums durch die jeweiligen Strömungsdurchlässe 90 werden die Reibbeläge 57, 74 ebenso wie die zugeordneten Reibflächen der benachbarten Außenlamellen 55, 67 gekühlt. Die auf diese Weise vom viskosen Medium aufgenommene Wärme wird bei Ableitung des Volumenstroms aus dem Raum 17 und damit aus dem Gehäuse 14 der Kupplungseinrichtung 97 hinausgefördert und durchläuft gegebenenfalls einen nicht gezeigten Flüssigkeitskühler. Auf diese Weise wird besonders effektiv eine thermisch bedingte Reibwertänderung an den Reibbelägen 57, 74 vermieden.
In 6 ist eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kupplungseinrichtung 97 dargestellt, die sich allerdings von der bislang beschriebenen Kupplungseinrichtung lediglich durch die Ausführung der hydrodynamischen Kupplung 8 mit einem Leitrad 100 axial zwischen dem Pumpenrad 22 und dem Turbinenrad 24 unterscheidet. Aufgrund dieses Leitrades 100 wird die bislang beschriebene Hydrokupplung zum hydrodynamischen Drehmomentwandler. Das Leitrad 100 ist über eine radial verlaufende Leitradnabe 101 auf einem Freilauf 102 angeordnet, der in üblicher Weise ausgebildet und daher nicht näher beschrieben ist. Der Freilauf 102 wiederum sitzt auf einer Stützwelle 103, die radial innerhalb der als Hohlwelle 36 ausgebildeten Getriebeeingangswelle 30 verläuft, und zwar bis in das Getriebegehäuse 96 des Schaltgetriebes 95, wo sich diese Stützwelle 103 bevorzugt am Getriebegehäuse 96 und hierbei insbesondere an dessen von der Kupplungseinrichtung 97 abgewandten Rückseite abstützt. Der zur Einleitung des Volumenstromes VS₁ von der Hydraulikpumpe 82 in den Strömungszufluß 34 der hydrodynamischen Kupplung 8 benötigte zweite Strömungskanal 88 erstreckt sich, wegen eines radialen Abstandes, mit welchem die Getriebeeingangswelle 30 die Stützwelle 103 umschließt, mit ringförmigem Querschnitt radial zwischen diesen beiden Wellen 30 und 103. Zur Stützwelle 103 ist lediglich zu ergänzen, dass diese vorzugsweise im Zentrum der Kupplungseinrichtung 97 verläuft, so dass die Mittelachse der Stützwelle 103 identisch ist zur Drehachse 18 von Antrieb 1, Kupplungseinrichtung 97 und Schaltgetriebe 95, also zur Drehachse 18 des Antriebsstrangs 98.
7 veranschaulicht eine bevorzugte Möglichkeit, wie die zwischen dem Deckel 10 und der Hohlwelle 4 wirksame Abdichtung 9 gesichert werden kann, nämlich mittels wenigstens eines nach radial innen in den Radialbereich der Abdichtung 9 vorstehenden Halteabschnitts 112 an einem radial inneren Randbereich des Deckels 10. Bei dem Halteabschnitt 112 kann es sich um eine Materialverpressung, einen umgebogenen Deckelrandabschnitt o. dgl. handeln. Der Abdichtung 9 kann auch eine Lagerungsfunktion zukommen.
Es sollte noch nachgetragen werden, dass die von den beiden Reibungskupplungen 15, 16 und der hydrodynamischen Kupplung 8 gebildete Kupplungseinrichtung an den Getriebeeingangswellen 30, 92, insbesondere wenigstens an der radial äußeren Hohlwelle 92 gelagert sein kann. Hierfür können geeignete Drehlager zwischen der Hohlwelle 92 einerseits und dem die Druckkanäle 83, 84 aufweisenden Bauteil und dem Axialausläufer 105 oder/und den Axialausläufer 106 andererseits vorgesehen sein.

1: Antrieb
2: Kurbelwelle
3: Verzahnung
4: Hohlwelle
5: Kapselung
8: Hydr. Kupplung
9: Abdichtung
10: Deckel
13: Vertiefung
14: Gehäuse
15: Reibungskupplung
16: Reibungskupplung
17: Raum
18: Drehachse
19: Gegenhalterung
20: Antriebsbauteil hydr. Kupplung
21: Abtriebsbauteil hydr. Kupplung
22: Pumpenrad
23: Pumpenschale
24: Turbinenrad
25: Hydr. Kreis
26: Turbinenschale
27: Turbinenfuß
30: erste Getriebeeingangswelle
31: radial äußere Begrenzung der Kapselung
32, 33: Wandungen der Kapselung
34: Strömungszufluß
36: Hohlwelle
40: Strömungsabfluß
41: Durchflußsteuerung
42: Öffnung
43: Durchflußbegrenzer
44: Aktuator
45: Blattfeder
46: Verschluß
47: geom. Anformung
48: Rand der Öffnung
49: Umfangsfedersatz
50: Torsionsschwingungsdämpfer
51: Nabe
52: Deckbleche
53: Steg
54: erster äußerer Lamellenträger
55: Außenlamellen
56: Antriebsseite der ersten Reibungskupplung
57: Reibbeläge
58: Innenlamellen
59: erster innerer Lamellenträger
60: erster Kolben
61: Abtriebsseite der ersten Reibungskupplung
62: erste Axialfeder
63: zweiter äußerer. Lamellenträger
64: Antriebss. der 2. Reibungskupplung
65: erstes Lamellenpaket
66: zweites Lamellenpaket
67: Außenlamellen
68: Innenlamellen
69: zweiter innerer Lamellenträger
70: zweiter Kolben
71: zweite Axialfeder
72: erste Anlage
73: zweite Anlage
74: Reibbeläge
75: Abtriebss. der 2. Reibungskupplung
77: erste Druckkammer
78: zweite Druckkammer
80: Pumpenantrieb
82: Hydraulikpumpe
83: erster Druckkanal
84: zweiter Druckkanal
87: erster. Strömungskanal
88: zweiter Strömungskanal
90: Strömungsdurchlässe
93: Hohlwelle
95: Schaltgetriebe
96: Getriebegehäuse
97: Kupplungseinricht.
98: Antriebsstrang
100: Leitrad
101: Leitradnabe
102: Freilauf
103: Stützwelle
105, 106: Axialausläufer
108, 109: Ausnehmungen
110, 111: Axialvorsprünge
112: Halteabschnitt

Claims

Kupplungseinrichtung zur Verbindung des Antriebs (1) eines Kfz mit einem mehrstufigen Schaltgetriebe (95) über zumindest zwei Reibungskupplungen (15, 16), die unabhängig voneinander ein- oder ausrückbar und über ihre jeweiligen Abtriebsseiten mit einer zugeordneten Getriebeeingangswelle (30, 92) des Schaltgetriebes verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine erste (15) der Reibungskupplungen an ihrer Antriebsseite (56) jeweils mit einem Antriebsbauteil (20) einer hydrodynamischen Kupplung (8) in Wirkverbindung versetzbar ist, die zumindest bei vorbestimmten Betriebsbedingungen des Antriebsstranges (98) zur Übertragung von durch den Antrieb (1) eingeleitetem Drehmoment aktivierbar ist, während sowohl die Abtriebsseite (61) der ersten Reibungskupplung (15) als auch ein Abtriebsbauteil (21) der hydrodynamischen Kupplung (8) mit der zugeordneten Getriebeeingangswelle (30) verbindbar ist.
Kupplungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hydrodynamische Kupplung (8) mit ihrem Abtriebsbauteil (21) mit der ersten Reibungskupplung (15) verbunden ist.
Kupplungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Reibungskupplung (15) mit radialem Versatz zur zweiten Rei bungskupplung (16) angeordnet ist.
Kupplungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die hydrodynamische Kupplung (8) über ihr Abtriebsbauteil (21) mit der radial äußeren Reibungskupplung (15) verbunden ist.
Kupplungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die hydrodynamische Kupplung als Antriebsbauteil ein Pumpenrad (22) und als Abtriebsbauteil ein Turbinenrad (24) zur Bildung eines hydrodynamischen Kreises (25) aufweist, und das Pumpenrad (22) Teil einer Kapselung (5) für die hydrodynamische Kupplung (8) ist, die einerseits über einen Strömungszufluß (34) für viskoses Medium und andererseits über einen Strömungsabfluß (40) für dieses Medium verfügt.
Kupplungseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapselung (5) eine radial äußere Begrenzung (31) für den hydrodynamischen Kreis (25) aufweist und beidseits desselben über von der Begrenzung (31) nach radial innen führende Wandungen (32, 33) verfügt, die an ihren radial inneren Enden zur Bildung des Strömungszuflusses (34) ohne Verbindung untereinander bleiben.
Kupplungseinrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapselung (5) an ihrer radial äußeren Begrenzung (31) wenigstens eine als Strömungsabfluß (40) wirksame Öffnung (42) aufweist.
Kupplungseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnung (42) eine Durchflußsteuerung (41) für einen Volumen strom (VS1) des viskosen Mediums zugeordnet ist.
Kupplungseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchflußsteuerung (41) einen Durchflußbegrenzer (43) aufweist.
Kupplungseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchflußsteuerung (41) durch eine geometrische Anformung (47) an dem die Öffnung (42) begrenzenden Rand (48) der radial äußeren Begrenzung (31) der Kapselung (5) gebildet ist.
Kupplungseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß über die Kapselung (5) eine Wirkverbindung zwischen dem Antrieb (1) und der hydrodynamischen Kupplung (8) ausgebildet ist.
Kupplungseinrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die antriebsseitige Wandung (32) der Kapselung (5) zur Herstellung der Verbindung mit dem Antrieb (1) aus einem die hydrodynamische Kupplung (8) ebenso wie die Reibungskupplungen (15, 16) umschließenden Gehäuse (14) herausgeführt ist.
Kupplungseinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Gehäuse (14) und der Kapselung (5) zumindest eine Abdichtung (9) vorgesehen ist.
Kupplungseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Turbinenrad (24) eine Turbinenschale und einen Turbinenfuß aufweist, und zur Verbindung des Abtriebsbauteils (21) der hydrodynamischen Kupplung (8) mit der zugeordneten Getriebeeingangswelle (30) über seinen Turbinenfuß (27) radial nach innen bis an die zugeordnete Getriebeeingangswelle (30) herangeführt ist.
Kupplungseinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapselung (5) des hydrodynamischen Kreises (25) zur Herstellung der Wirkverbindung zwischen Antrieb (1) und hydrodynamischer Kupplung (8) mit der Antriebsseite (56) der radial äußersten Reibungskupplung (15) verbunden ist.
Kupplungseinrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkverbindung zwischen der Kapselung (5) und der radial äußersten Reibungskupplung (15) über einen Torsionsschwingungsdämpfer (50) erfolgt.
Kupplungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hydrodynamische Kupplung (8) über ein Leitrad (100) zwischen Pumpen- und Turbinenrad verfügt, und das Leitrad (100) sich über eine zentrale Stützwelle (103) am Getriebegehäuse (96) des Schaltgetriebes (95) abstützt.
Kupplungseinrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützwelle (103) das Leitrad (100) über einen Freilauf (102) aufnimmt.
Kupplungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsseite (56) wenigstens einer Reibungskupplung (15) mit einer Hydraulikpumpe (82) verbunden und als Pumpenantrieb (80) wirksam ist.
Kupplungseinrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibungskupplungen (15, 16) naßlaufend sind, und die Hydraulikpumpe (82) über Druckkanäle (83, 84) zum Aufbau eines Steuerdruckes (P1, P2) für die jeweilige Reibungskupplung (15, 16) einsetzbar ist.
Kupplungseinrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkanäle (83, 84), ausgehend von der Hydraulikpumpe (82), in dem die Reibungskupplungen (15, 16) aufnehmenden Gehäuse (14) münden.
Kupplungseinrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (14) über Druckkammern (77, 78) verfügt, in denen jeweils einer der Druckkanäle (83, 84) mündet.
Kupplungseinrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammern (77, 78) einerends durch jeweils einen axial bewegbaren Kolben (60, 70) je einer der Reibungskupplungen (15, 16) begrenzt sind.
Kupplungseinrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (60, 70) mit einem Lamellenpaket (65, 66) der Reibungskupplung (15, 16) in Wirkverbindung bringbar ist, das sich anderenseits an einer Anlage (72, 73) abzustützen vermag.
Kupplungseinrichtung nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydraulikpumpe (82) über Strömungskanäle (87, 88) zum Aufbau eines Volumenstromes (VS1, VS2) an viskosem Medium zu wenigstens einer Rei bungskupplung (15, 16) verwendbar ist.
Kupplungseinrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungskanäle (87, 88), ausgehend von der Hydraulikpumpe (82), in dem die Reibungskupplungen (15, 16) aufnehmenden Gehäuse (14) münden.
Kupplungseinrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibungskupplungen (15, 16) im Bereich ihrer Reibbeläge (57, 74) über Strömungsdurchlässe (90) für den von den Strömungskanälen (87, 88) kommenden Volumenstrom (VS1, VS2) verfügen.
Kupplungseinrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkanäle (83, 84) und die Strömungskanäle (87, 88) mit Radialversatz zueinander verlaufen.
Kupplungseinrichtung nach einem der Ansprüche 20 oder 28, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpenantrieb (80) zur Aufnahme der Druckkanäle (83, 84) vorgesehen ist.
Kupplungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine (92) der Getriebeeingangswellen (30, 92) als Hohlwelle (93) ausgebildet ist, welche die andere Getriebeeingangswelle (30) umschließt.
Kupplungseinrichtung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Getriebeeingangswellen (30, 92) zur Bildung wenigstens eines Strö mungskanals (87) mit Radialversatz zueinander angeordnet sind.
Kupplungseinrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpenantrieb (80) zur Bildung eines weiteren Strömungskanals (88) mit Radialversatz zur benachbarten Getriebeeingangswelle (92) vorgesehen ist.
Kupplungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtriebsseite (61) der ersten Reibungskupplung (15) mit der Antriebsseite (64) einer weiteren Reibungskupplung (16) verbunden ist.
Kupplungseinrichtung nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtriebsseite (75) der weiteren Reibungskupplung (16) mit einer Getriebeeingangswelle (92) verbunden ist, die unabhängig von der der ersten Reibungskupplung (15) zugeordneten Getriebeeingangswelle (30) antreibbar ist.
Kupplungseinrichtung nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsseite (64) der weiteren Reibungskupplung (16) mit dem Pumpenantrieb (80) verbunden ist und Ausnehmungen (108, 109) zur Verbindung der Druckkanäle (83, 84) mit den Druckkammern (77, 78) der Kolben (60, 70) der Reibungskupplungen (15, 16) aufweist.
Kupplungseinrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben (60, 70) bei Beaufschlagung der Druckkammern (77, 78) mit einem Steuerdruck (P1, P2) gegen die Wirkung von Axialfedern (62, 71) auslenkbar sind.
Kupplungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der Reibungskupplungen (15, 16) eine Lageranordnung zugeordnet ist, mittels der sie an wenigstens einer der Getriebeeingangswellen (30, 92), vorzugsweise wenigstens an der radial äußeren, als Hohlwelle (93) ausgebildeten Getriebeeingangswelle (92), relativ-verdrehbar gelagert oder lagerbar ist.