DE102004058871A1

DE102004058871A1 - Doppelkupplung

Info

Publication number: DE102004058871A1
Application number: DE102004058871A
Authority: DE
Inventors: Ingo Dr. Steinberg; Andreas Dr. Schmidt; Jörg Plogmann; Alexander Lerch
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2004-12-06
Filing date: 2004-12-06
Publication date: 2006-06-08
Anticipated expiration: 2024-12-07
Also published as: DE102004058871C5; DE102004058871B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Doppelkupplung (1), insbesondere für ein Getriebe eines Kraftfahrzeuges, vorzugsweise für ein automatisches oder automatisiertes Doppelkupplungsgetriebe, mit einem Kupplungsgehäuse (2), wobei eine erste und eine zweite Reibkupplung (K1, K2) vorgesehen sind und die beiden Reibkupplungen (K1, K2) einerseits mit einer Motorwelle, andererseits mit jeweils einer Getriebeeingangswelle verbindbar sind.
Der axiale Bauraum ist dadurch verringert bzw. Steueraufwand ist dadurch vereinfacht, dass zur Übertragung des Drehmomentes auf den ersten Außenlamellenträger (5) der ersten Reibkupplung (K1) eine Mitnehmerscheibe (4) vorgesehen ist und dass der dem ersten Außenlamellenträger (5) zugewandte Bereich (4a) der Mitnehmerscheibe (4) direkt mit dem ersten Außenlamellenträger (5) verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Doppelkupplung, insbesondere für ein Getriebe eines Kraftfahrzeuges, vzw. für ein automatisches oder automatisiertes Doppelkupplungsgetriebe, mit einem Kupplungsgehäuse, wobei eine erste und eine zweite Reibkupplung vorgesehen sind und die beiden Reibkupplungen einerseits mit einer Motorwelle, andererseits mit jeweils einer Getriebeeingangswelle verbindbar sind.
Doppelkupplungen, insbesondere Doppelkupplungen für Doppelkupplungsgetriebe teilen das zu übertragende Drehmoment auf, vzw. auf zwei verschiedene Getriebeeingangswellen eines Doppelkupplungsgetriebes. Die vzw. mit der ersten Gangstufe der ersten Eingangswelle verbindbare erste Reibkupplung ist im allgemeinen die thermisch höher belastete Kupplung, weil diese den Schlupf während des Anfahrens und die dadurch entstehende Wärme abführen muss. Als Kupplungssysteme bieten sich nasslaufende Reibkupplungen mit einer oder mehreren Lamellen an. Die Anzahl der Lamellen wird jeweils in Abhängigkeit des Anwendungsfalles von Drehmoment und Wärmebelastung ausgewählt.
Die im Stand der Technik bekannten Doppelkupplungen sind noch nicht optimal ausgebildet. Einerseits ist der axiale Bauraumbedarf der entsprechend ausgebildeten bekannten Doppelkupplungen sehr groß. In der heutigen Praxis verlangen entsprechende Systeme wie Getriebe, Kupplungen, und zugehörige Bauteile insbesondere auch bei entsprechender „Quer-Einbau-Weise" – einen sehr geringen axialen Bauraumbedarf. Weiterhin wird versucht die einzelnen Bauteile einer Doppelkupplung, insbesondere die steuerrelevanten Bauteile möglichst leicht auszubilden, damit der entsprechende Steuerungsaufwand, insbesondere die durch das hydraulische Steuerungssystem aufzubringenden Kräfte nicht unnötig groß werden müssen und der Steuerungsaufwand auch entsprechend vereinfacht werden kann.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die eingangs genannte Doppelkupplung derart auszugestalten und weiterzubilden, dass einerseits die axiale Baulänge verringert ist und/oder entsprechende Bauteile konstruktiv so ver ändert und/oder ausgelegt sind, dass der damit verbundene Steuerungsaufwand minimiert ist.
Die zuvor aufgezeigte Aufgabe ist nun zunächst dadurch gelöst, dass zur Übertragung des Drehmomentes auf den ersten Außenlamellenträger der ersten Reibkupplung eine Mitnehmerscheibe vorgesehen ist und dass der dem ersten Außenlamellenträger zugewandte Bereich der Mitnehmerscheibe direkt mit dem ersten Außenlamellenträger verbunden ist. Im Unterschied zum bisher bekannten Stand der Technik, wo noch zusätzliche Elemente zwischen dem Außenlamellenträger und der Mitnehmerscheibe vorgesehen waren, nämlich entsprechende separate Sicherungsringe vorgesehen waren, ist nunmehr der erste Außenlamellenträger direkt mit der Mitnehmerscheibe verbunden. Hierdurch sind separate Sicherungsringe nicht mehr notwendig, wodurch einerseits der axiale Bauraum verringert wird sowie auch das Gesamtgewicht der Doppelkupplung reduziert wird.
Weiterhin ist die zuvor aufgezeigte Aufgabe nunmehr dadurch gelöst, dass der erste Innenlamellenträger der ersten Reibkupplung und/oder der zweite Innenlamellenträger der zweiten Reibkupplung eine Mehrzahl von Ausnehmungen aufweist. Durch die Anordnung bzw. Realisierung von entsprechenden Ausnehmungen in den ersten und/oder zweiten Innenlamellenträger der ersten und zweiten Reibkupplung kann das Gesamtgewicht und die zu bewegenden Massen der Innenlamellenträger entsprechend reduziert werden. Die Innenlamellenträger der Reibkupplungen sind diejenigen Bauteile, die das Drehmoment auf die Getriebeeingangswellen eines Doppelkupplungsgetriebes Leiten und somit mit dem Räderwerk verbunden sind. Sie gehören zu denjenigen Massen, die beim Schalten bzw. Synchronisieren beschleunigt oder verzögert werden müssen. Durch die nunmehr vorgesehenen Ausnehmungen werden die Trägheitsmomente der Innenlamellenträger erheblich reduziert und daher die Synchronisierung der einzelnen Gänge/Gangstufen des Getriebes erheblich erleichtert. Das führt dazu, dass die Synchronisierungen bei gleicher Synchronisierzeit einfacher und damit kostengünstiger gestaltet werden können und/oder dass die Synchronisierzeit entsprechend kürzer ist. Kürzere Synchronisierzeiten verkürzen wiederum die Schaltzeiten und erhöhen den Fahrkomfort. Wesentlich ist, dass die Ausnehmungen derart gestaltet sind, dass die Stabilität der Innenlamellenträger erhalten bleibt.
Die zuvor aufgezeigte Aufgabe ist nun weiterhin dadurch gelöst, dass zum Schließen und/oder Öffnen der Reibkupplungen Kolben vorgesehen sind, nämlich ein erster Kolben für die erste Reibkupplung und ein zweiter Kolben für die zweite Reibkupplung vorgesehen ist und dass zur Erhöhung der Radialsteifigkeit des ersten und/oder zweiten Kolbens Versteifungselemente vorgesehen sind. Durch die Realisierung separater Versteifungselemente wird erreicht, dass die Materialdicken der Kolben entsprechend verringert werden können. Grundsätzlich geht mit einer Verringerung der Materialstärken bzw. Wandstärken der Kolben auch eine druckwirksame Kolbenfläche verloren, da der druckwirksame Bereich eines Kolbens aufgrund der Verformung des Gesamtkolbens einen größeren axialen Weg im Bereich des Lamellenpaktes vollziehen muss, dieser – im Stand der Technik bisher bekannte – axiale Weg verursacht Reibung in den Kolbendichtungen, die ebenfalls zu einer Hysterese in der hydraulischen Ansteuerung führen können. Dadurch, dass nunmehr Versteifungselemente vorgesehen werden, kann die Radialsteifigkeit des entsprechenden Kolbens erhöht werden, damit wird die Hysterese verringert und gleichzeitig ist es möglich, den entsprechenden Kolben bzw. dessen Materialdicke/Wandstärke möglichst gering auszugestalten, was wiederum den axialen Bauraumbedarf verringert, also die axiale Länge sowie ebenfalls das Gesamtgewicht der Doppelkupplung verringert, was wiederum zu einem vereinfachten Steueraufwand führt.
Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten die erfindungsgemäße Doppelkupplung in vorteilhafter Art und Weise auszugestalten und weiterzubilden. Hierfür darf zunächst auf die den nebengeordneten Patentansprüchen 1, 4 und 8 nachgeordneten Patentansprüche verwiesen werden. Im folgenden wird nun ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der nachfolgenden Zeichnungen und der dazugehörigen Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt
1 in schematischer Darstellung teilweise geschnitten eine erfin dungsgemäße Doppelkupplung von der Seite in einer ersten Ausführungsform, der Einfachheithalber jedoch nur hälftig dargestellt,
2 in schematischer Darstellung eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Doppellkupplung in schematischer Darstellung hälftig von der Seite,
3 den in 2 dargestellten Innenlamellenträger der ersten Reibkupplung in schematischer Darstellung von vorne, und
4 den in 2 dargestellten ersten Kolben der ersten Reibkupplung in schematisch perspektivischer Darstellung.
Zu der in den 1 bis 4 – zumindest teilweise – dargestellten Doppelkupplung 1 bzw. zu den entsprechenden Bauteilen darf zunächst folgendes ausgeführt werden:
Die hier dargestellte Doppelkupplung 1, ist insbesondere für ein Getriebe eines Kraftfahrzeuges, vzw. für ein automatisches oder automatisiertes Doppelkupplungsgetriebe für ein hier nicht dargestelltes Kraftfahrzeug ausgebildet. Die Doppelkupplung 1 weist ein Kupplungsgehäuse 2 und eine erste und zweite Reibkupplung K1 und K2 auf. Die beiden vzw. nasslaufend ausgebildeten Reibkupplungen K1 und K2 sind einerseits mit einer hier nicht dargestellten Motorwelle, andererseits mit jeweils einer Getriebeeingangswelle, insbesondere der jeweiligen Getriebeeingangswelle eines Doppelkupplungsgetriebes verbindbar.
Wie der 1 und der 2 zu entnehmen ist, ist über eine Kupplungseingangswelle 3 und eine Mitnehmerscheibe 4 zunächst der erste Außenlamellenträger 5 der ersten Reibkupplung K1 antreibbar. Im Fall der geschlossenen ersten Reibkupplung K1, also wenn der erste Kolben 6 bzw. die entsprechende hydraulische Ansteuerung eine entsprechende Andrückkraft auf das nicht näher bezeichnete Lamellenpaket ausübt, so werden die am ersten Außenlamellenträger 5 angeordneten nicht näher bezeichneten Außenlamellen gegen die am ersten Innenlamellenträger 7 nicht näher bezeichneten Innenlamellen gedrückt und daher die Drehkraft über den ersten Innenlamellenträger 7 auf eine Getriebeeingangswelle 8 des Doppelkupplungsgetriebes oder ein entsprechendes Verbindungselement übertragen.
Entsprechend überträgt die zweite Reibkupplung K2 das entsprechende Drehmoment über den zweiten Außenlamellenträger 9 über die am zweiten Außenlamellenträger 9 angeordneten nicht näher bezeichneten Außenlamellen – bei einem entsprechenden Reibschluss – auf die nicht näher bezeichneten Innenlamellen des zweiten Innenlamellenträgers 10, der wiederum mit einem Verbindungselement bzw. der zweiten Getriebeeingangswelle 11 des Doppelkupplungsgetriebes verbindbar ist.
Die eingangs beschriebenen Nachteile sind nun zunächst dadurch vermieden, dass zur Ubertragung des Drehmomentes auf den ersten Außenlamellenträger 5 der ersten Reibkupplung 11 eine Mitnehmerscheibe 4 vorgesehen ist, und dass der dem ersten Außenlamellenträger 5 zugewandte Bereich 4a der Mitnehmerscheibe 9 direkt mit dem ersten Außenlamellenträger 5 verbunden ist. Hierdurch kann der axiale Bauraumbedarf der Doppelkupplung 1 entsprechend verringert werden.
Die 1 zeigt insbesondere deutlich, dass der äußere Bereich 4a der Mitnehmerscheibe 4 direkt mit dem ersten Außenlamellenträger 5 verbunden ist. Die 1 zeigt, dass die Mitnehmerscheibe 4 über einen äußeren Sicherungsring 12 mit dem Außenlamellenträger 5 in Kontakt gehalten wird. Die 1 zeigt deutlich, dass die Mitnehmerscheibe 4 vzw. eine Biegung und/oder Krümmung aufweist, so dass der mit dem ersten Außenlamellenträger 5 direkt verbundene Bereich 4a – im Bezug zum gegenüberliegenden Kupplungsgehäuse 2 gesehen – weiter innenliegend ausgebildet ist, als die übrigen Bereiche 4b der Mitnehmerscheibe 4.
Durch die entsprechende Ausbildung der Mitnehmerscheibe 4 bzw. dadurch, dass der Bereich 4a der Mitnehmerscheibe 4 direkt mit dem Außenlamellenträger 5 in Kontakt steht, muss das Lamellenpaket nicht mehr – wie bisher im Stand der Technik – über einen separaten – dazwischen angeordneten – Sicherungsring abgestützt werden, so dass die Baulänge der Doppelkupplung 1 insgesamt um etwa vzw. 5 mm reduziert werden kann, was insbesondere bei Anwendungen mit quer eingebautem Motor erhebliche Vorteile bietet. Zusätzlich werden entsprechende Sicherungsringe nunmehr eingespart, insbesondere gestufte Sicherungsringe, wodurch wiederum Kosten reduziert werden. Die Einstellung des Lamellenpaketes der einen Reibkupplung K1 kann bspw. mit verschiedenen dicken Stahllamellen oder auch Endscheiben erfolgen.
Die 2 zeigt, dass weitere Nachteile dadurch vermieden werden können, dass der erste Innenlamellenträger 7 der ersten Reibkupplung K1 und/oder der zweite Innenlamellenträger 10 der zweiten Reibkupplung K2 eine Mehrzahl von Ausnehmungen 13 aufweist. Die Ausnehmungen 13 sind vzw. als fensterartige Durchgangsöffnungen 14 ausgebildet. Vzw. sind diese fensterartigen Durchgangsöffnungen im wesentlichen dreiecksförmig ausgebildet, so wie aus der 3 gut ersichtlich ist, wobei die Durchgangsöffnungen 14 in einem bestimmten radialen Abstand zur Drehachse der Doppelkupplung 1 vorgesehen werden. Von besonderem Vorteil ist auch die entsprechende Anordnung der fensterartigen vzw. dreiecksförmig ausgebildeten Durchgangsöffnungen 14 benachbart zueinander, aber jeweils „mit der Spitze des Dreiecks" abwechselnd zueinander, also jeweils nach innen zeigend bzw. nach außen zeigend. Hierdurch wird eine Struktur geschaffen die einerseits Material einspart und damit Gewicht für den entsprechenden Innenlamellenträger 7 bzw. für den Innenlamellenträger 10, andererseits aber dennoch die erforderliche Steifigkeit aufweist.
Da die Innenlamellenträger 7 und 10 diejenigen Bauteile sind, die das Drehmoment auf die Getriebeeingangswellen vzw. des Doppelkupplungsgetriebes leiten und somit mit dem Räderwerk verbunden sind, gehören sie mit zu denjenigen Massen, die beim Schalten bzw. Synchronisieren beschleunigt oder verzögert werden müssen. Durch die Ausnehmungen 13 bzw. durch die Durchgangsöffnungen 14 werden die Trägheitsmomente der Innenlamellenträger 7 und 10 erheblich reduziert und daher die Synchronisierung der einzelnen Gänge erleichtert, was bereits eingangs ausgeführt worden ist. Vzw. sind die Durchgangsöffnungen 14 derart gestaltet, dass die Stabilität der Innenlamellenträger 7 bzw. 10 erhalten bleiben, so wie entsprechend ausgebildet und sind alternierend dreiecksförmig mit der Spitze wechselnd zueinander angeordnet.
Weiterhin sind die Nachteile bei der erfindungsgemäßen Doppelkupplung 1 nunmehr dadurch vermieden, dass zum Schließen und/oder Öffnen der Reibkupplungen K1 bzw. K2 Kolben 6 bzw. 15, nämlich ein erster Kolben 6 für die erste Reibkupplung K1 und ein zweiter Kolben 15 für die zweite Reibkupplung K2 vorgesehen ist und dass zur Erhöhung der Radialsteifigkeit des ersten und/oder des zweiten Kolbens 6 bzw. 15 Versteifungselemente 16 vorgesehen sind. Aufgrund der Realisierung von Versteifungselementen 16, die vzw. als Radialrippen ausgebildet sind und in der 4 gut erkennbar dargestellt sind kann die Materialdicke bzw. die Wandstärke des ersten oder zweiten Kolbens 6 bzw. 15 entsprechend verringert werden. Vorteilhafterweise sind die Versteifungselemente 16 in einem bestimmten radialen Abstand zur Drehachse der jeweiligen Kolben 6 bzw. 15 angeordnet. Vzw. sind die Versteifungselemente 16 als Radialrippen 16a ausgebildet und auch als integrale Bestandteile des ersten und/oder zweiten Kolbens, insbesondere des ersten Kolbens 6 ausgebildet, was ebenfalls gut aus der 3 und auch aus der 2 ersichtlich ist.
Durch derartige Versteifungselemente 16 wird der entsprechende Kolben, hier insbesondere der erste Kolben 6 steifer. Bei Erhöhung der Drehmomentanforderung wird der Druck in der Reibkupplung K1 erhöht und damit wird das entsprechende Lamellenpaket stärker zusammengepresst. Da sich das Lamellenpaket der Reibkupplung K1 auf einem größeren Durchmesser befindet, als die druckwirksame Kolbenfläche, macht der druckwirksame Bereich aufgrund der Verformung des Gesamtkolbens, normalerweise einen größeren axialen Weg aus, was wiederum zu einer Reibung in den Kolbendichtungen bzw. zur Hysterese führen würde. Durch die Anordnung der entsprechenden Radialrippen 16a bzw. separater Versteifungselemente 16 ist dieser Effekt minimiert und die Hystere verringert, wobei das entsprechende Gesamtgewicht der Doppelkupplung 1 aufgrund der möglichen Verringerung der Materialstärke des entsprechenden Kolbens ebenfalls verringerbar ist und damit der Steuerungsaufwand ebenfalls vereinfacht ist.

Claims

Doppelkupplung (1), insbesondere für ein Getriebe eines Kraftfahrzeuges, vzw. für ein automatisches oder automatisiertes Doppelkupplungsgetriebes, mit einem Kupplungsgehäuse (2), wobei eine erste und eine zweite Reiblupplung (K1, K2) vorgesehen sind und die beiden Reibkupplungen (K1, K2) einerseits mit einer Motorwelle, andererseits mit jeweils einer Getriebeeingangswelle (8, 11) verbindbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ubertragung des Drehmomentes auf den ersten Außenlamellenträger (5) der ersten Reibkupplung (K1) eine Mitnehmerscheibe (4) vorgesehen ist und dass der dem ersten Außenlamellenträger (5) zugewandte Bereich (4a) der Mitnehmerscheibe (4) direkt mit dem ersten Außenlamellenträger (5) verbunden ist.
Doppelkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Bereich (4a) der Mitnehmerscheibe (4) über einen äußeren Sicherungsring (12) mit dem ersten Außenlamellenträger (5) in Kontakt gehalten wird.
Doppelkupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitnehmerscheibe (4) eine Biegung und/oder Krümmung aufweist, so dass der mit dem ersten Außenlamellenträger (5) direkte verbundene Bereich (4a) – in Bezug zum gegenüberliegenden Kupplungsgehäuse (2) gesehen – weiter innenliegend ausgebildet ist als die übrigen Bereiche (4b) der Mitnehmerscheibe (4).
Doppelkupplung, insbesondere für ein Getriebe eines Kraftfahrzeuges, vzw. für ein automatisches oder automatisiertes Doppelkupplungsgetriebe, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit einem Kupplungsgehäuse (2), wobei eine erste und eine zweite Reibkupplung (K1, K2) vorgesehen sind und die beiden Reibkupplungen (K1, K2) einerseits mit einer Motorwelle, andererseits mit jeweils einer Getriebeeingangswelle (8, 11) verbind bar sind, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Innenlamellenträger (7) der ersten Reibkupplung (K1) und/oder der zweite Innenlamellenträger (10) der zweiten Reibkupplung (K2) eine Mehrzahl von Ausnehmungen (13) aufweist.
Doppelkupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (13) als fensterartige Durchgangsöffnungen (14) ausgebildet sind.
Doppelkupplung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangsöffnungen (14) im wesentlichen dreiecksförmig ausgebildet sind.
Doppelkupplung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangsöffnungen (14) in einem bestimmten radialen Abstand zur Drehachse ausgebildet sind.
Doppelkupplung 1, insbesondere für ein Getriebe eines Kraftfahrzeuges, vzw. für ein automatisches oder automatisiertes Doppelkupplungsgetriebe, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit einem Kupplungsgehäuse (2), wobei eine erste und eine zweite Reibkupplung (K1, K2) vorgesehen sind und die beiden Reibkupplungen (K1, K2) einerseits mit einer Motorwelle, andererseits mit jeweils einer Getriebeeingangswelle (8, 11) verbindbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass zum Schließen und/oder Öffnen der Reibkupplungen (K1, K2) Kolben (6, 15) vorgesehen sind, nämlich ein erster Kolben (6) für die erste Reibkupplung (K1) und ein zweiter Kolben (15) für die zweite Reibkupplung (K2) vorgesehen ist und dass zur Erhöhung der Radialsteifigkeit des ersten und/oder des zweiten Kolbens (6, 15) Versteifungselemente (16) vorgesehen sind.
Doppelkupplung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Versteifungselemente (16) als Radialrippen (16a) ausgebildet sind.
Doppelkupplung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekenn zeichnet, dass die Versteifungselemente (16) in einem bestimmten radialen Abstand zur Drehachse der Kolben (6, 15) angeordnet sind.
Doppelkupplung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Versteifungselemente (16) als integrale Bestandteile des ersten und/oder zweiten Kolbens (6, 15) ausgebildet sind.