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Die
Erfindung betrifft ein Kupplungssystem für Kraftfahrzeugantriebe
mit einer Kupplungseingangswelle und mindestens einer Getriebeeingangswelle,
wobei die Getriebeeingangswelle über eine betätigbare,
im Getriebenassraum gelegene, tauchgeschmierte Reibkupplung mit
der Kupplungseingangswelle – über eine Mitnehmerscheibe – verbunden
ist, wobei die Kupplungseingangswelle und die Mitnehmerscheiben
in einer Montagefuge miteinander unlösbar verbunden sind
und wobei im Bereich der Kupplungseingangswelle der Getriebenassraum zum
Fahrzeugmotor hin mittels einer Trennwand und einer Radialwellendichtung
abgeschottet ist.
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Aus
der
EP 1 521 003 A1 ist
ein derartiges Kupplungssystem bekannt. Bei der beschriebenen Doppelwellenkupplung
sitzt auf der Kupplungseingangswelle ein Ring, der auf seiner Außenkontur eine
Lauffläche für eine Radialwellendichtung aufweist.
An dem Ring ist des Weiteren die Mitnehmerscheibe befestigt. Bei
einer neueren Variante dieser Doppelwellenkupplung ist an der Kupplungseingangswelle
sowohl die Mitnehmerscheibe als auch der Ring mit der Lauffläche
für die Radialwellendichtung angeordnet, vgl.
4.
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Aus
der
EP 1 568 906 A1 ist
eine Doppelwellenkupplung bekannt, bei der die Mitnehmerscheibe als
Drehteil gestaltet ist. Im Zentrum weist die Mitnehmerscheibe einen
rohrförmigen Abschnitt auf, dessen Innenkontur als Keilwellenprofil
ausgebildet ist. Die Außenkontur des Abschnitts ist bereichsweise die
Lauffläche für eine Radialwellendichtung, über die
der Ge triebenassraum vom Getriebetrockenraum im Nabenbereich abgedichtet
wird.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kupplungssystem
zu entwickeln, bei dem die Lauffläche für die
den Getriebenassraum gegenüber dem Getriebetrockenraum
abdichtenden, von einer Trennwand getragenen, Radialwellendichtung
so angeordnet wird, dass sie trotz einer pro Kupplungssystem individuellen
Positionierung der Mitnehmerscheibe gegenüber der Kupplungseingangswelle,
zur ortsfesten Trennwand hin, einen weitgehend konstanten Abstand
einhält.
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Diese
Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Dazu weist die Mitnehmerscheibe im Bereich der Montagefuge einen
Abschnitt mit einer zylindrischen Außenwandung auf. Die
Innenwandung des Abschnitts kontaktiert die Kupplungseingangswelle,
wobei die Breite des Abschnitts größer ist als
die Breite der Kupplungseingangswelle in der Montagefuge. An der
Trennwand ist eine Radialwellendichtung angeordnet, die auf der
Außenwandung des Abschnitts schmiermitteldicht gleitend
anliegt.
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In
konventionellen Nasskupplungsgetrieben, im speziellen Doppelwellenkupplungsgetrieben,
wird der Getriebenassraum durch eine entsprechende Trennwand vom
Getriebetrockenraum abgetrennt. Im Getriebetrockenraum ist meist
das Schwungrad und ein Teil des Fahrzeuganlassers untergebracht.
Die Trennwand beinhaltet in der Regel eine Radialwellendichtung,
die eine abgedichtete Momenteneinleitung vom Motor bzw. dem Schwungrad
zur Kupplung mittels eines wellenförmigen Bauteils ermöglicht.
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Gegenstand
der Erfindung ist es, die Dichtungslauffläche der Radialwellendichtung
aus der Mitnehmerscheibe der Doppelwel lenkupplung herauszuformen
oder dort anzuordnen. Der heraus- oder geformte Abschnitt hat die
Form eines Rohres. In der Innenwandung des Rohres steckt die Kupplungseingangswelle.
Im Bereich der Montagefuge zwischen dem Abschnitt und der Kupplungseingangswelle
können vor dem Anschweißen der Mitnehmerscheibe
an der Kupplungseingangswelle die letztgenannten Bauteile individuell
zueinander positioniert werden. Diese selektive Positionierung dient
u. a. dem Axialspielausgleich zwischen den rotierenden Teilen innerhalb
der Doppelwellenkupplung. Auch können hier innerhalb des
Kupplungssystems, z. B. bei Varianten unterschiedlicher Drehmomente,
Bauteile anderer Wandstärke verwendet werden, ohne den
Kupplungsbauraum zu ändern.
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Ein
wesentlicher Vorteil der Erfindung ist eine Vereinfachung der Kupplungseingangswelle.
Dort entfällt kostenmindernd die Funktionsfläche
für die Radialwellendichtung. Ein weiterer Vorteil ist
der nun kürzere axiale Bauraum. Durch die Zugehörigkeit
der Dichtungslauffläche zur Mitnehmerscheibe ist es möglich,
die Dichtungslauffläche radial über der Wellen-Naben-Verbindung
zur Lagerung des Schwungrades so anzuordnen, dass sie den Keilwellen-
oder Zahnwellenabschnitt der Kupplungseingangswelle teilweise verdeckt.
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Weitere
Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen
und der nachfolgenden Beschreibung einer schematisch dargestellten Ausführungsform:
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1:
Teillängsschnitt durch eine Doppelwellenkupplung;
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2:
vergrößerter Ausschnitt aus 1;
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3:
wie 2, jedoch mit versetzter Kupplungseingangswelle;
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4:
Ausschnitt zum Stand der Technik.
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1 zeigt
eine Doppelwellenkupplung mit zwei tauchgeschmierten Reibkupplungen 50, 150. Diese
kraftschlüssigen Schaltkupplungen haben zwei radial hintereinander
angeordnete Lamellenpakete 55, 155. Demnach sitzt
das erste Lamellenpaket 55 auf einem größeren
Radius als das zweite 155. Die beiden Kupplungen 50, 150 werden
hydraulisch geschlossen. Das Lösen der einzelnen Kupplung 50, 150 erfolgt über
Federelemente und/oder hydraulisch über entsprechende Zylinder-Kolben-Einheiten.
Die Federelemente 100, 200 sind z. B. mechanische
Federn, wie Schraubenfedern und/oder Membranfedern. Dieses Kupplungssystem
wird in der Regel in Personenkraftwagen eingesetzt.
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Das
Kupplungssystem sitzt zwischen einem mehrwelligen Schaltgetriebe
und dem Antriebsmotor des Fahrzeugs. Der Antriebsmotor ist in der
Regel ein Otto- oder Dieselmotor. Zwischen dem Antriebsmotor und
dem Kupplungssystem ist oft eine Ein- oder Zweimassenschwungrad 3 montiert.
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Da
das Kupplungssystem einen großen Durchmesser aufweist,
ist es in dem Getriebegehäusebereich angeordnet, der als
Getriebeglocke 10 bezeichnet wird.
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Das
Motordrehmoment gelangt von der Kurbelwelle auf das Schwungrad 3,
vgl. 1. Letzteres sitzt über eine drehstarre
Wellen-Naben-Verbindung 21 auf der Kupplungseingangswelle 20,
vgl. 1. Hinter der Wellen-Naben-Verbindung 21 verbreitert sich
die Kupplungseingangswelle 20 zur Ausbildung eines Mitnehmerscheibensitzes 22.
Der Mitnehmerscheibensitz 22 hat eine gemeinsame Montagefuge 23 mit
der auf ihm befestigten Mitnehmerscheibe 30. Der Radius
der Montagefuge 23 ist vorzugsweise um maximal 45% größer
als der Wirkdurchmesser der Wellen-Naben-Verbindung 21.
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Die
z. B. tiefgezogene Mitnehmerscheibe 30 ist mit einem ersten
Außenlamellenträger 40 drehstarr verbunden,
der wiederum mit einem zweiten Außenlamellenträger 140 drehstarr
verbunden ist. Die Außenlamellenträger 40, 140 haben
zwei ringförmige Lamellentragabschnitte 58 und 158.
Der erste Außenlamellenträger 40 ist
an einer Hauptnabe 47 befestigt. Die Kombination aus Kupplungseingangswelle 20,
Mitnehmerscheibe 30, Außenlamellenträgern 40, 140 und
Hauptnabe 47 rotieren mit der Motordrehzahl. Diese Teile 20, 30, 40, 140, 47 befinden sich
im dauernden Eingriff mit der Kurbelwelle des Antriebsmotors.
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Die
Kupplungseingangswelle 20 hat eine zentrale Bohrung 24,
in der wälzgelagert eine erste Getriebeeingangswelle 51 gelagert
ist. Auf dieser Getriebeeingangswelle 51 ist über
eine Wellen-Naben-Verbindung 52 ein erster Lamellenträgerflansch 53 angeordnet.
Am Lamellenträgerflansch 53 ist ein erster topfförmiger
Lamellenträger 54 angeschweißt. Zwischen
dem ersten Lamellenträger 54 und dem äußeren
Lamellentragabschnitt 58 des ersten Außenlamellenträgers 40 sind
die Lamellen 56, 57 der ersten Kupplung 50 angeordnet.
Dabei greifen Außenlamellen 56 formschlüssig
in die Profilierung des äußeren Lamellentragabschnittes 58 ein.
Die Außenlamellen 56 sind an diesem Lamellentragabschnitt 58 drehsteif
aber längsverschieblich gelagert. Die zwischen den Außenlamellen 56 sitzenden
Innenlamel len 57 sind auf vergleichbare Weise mit der Profilierung
des ersten Innenlamellenträgers 54 verbunden.
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Der
erste Außenlamellenträger 40 bildet zusammen
mit der Hauptnabe 47 einen Ausgleichsringzylinder 45 aus.
Nach 1 ist nach links seitlich versetzt zum Ausgleichsringzylinder 45 an
der Hauptnabe 47 eine im Teilquerschnitt im Wesentlichen
u-förmige Zylinderaußenwand 48 starr
angeordnet. Zwischen der Zylinderaußenwand 48 und
dem Ausgleichsringzylinder 45 ist ein aus Tiefziehblech
geformter, erster Ringkolben 61 angeordnet. Der Ringkolben 61 hat
einen Kolbenabschnitt 62 und einen Kraftübertragungsabschnitt 67.
Zwischen dem Kolbenabschnitt 62 und der Zylinderaußenwand 48 befindet
sich ein erster Arbeitsraum 80.
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Dieser
Arbeitsraum 80 wird mit Drucköl beaufschlagt,
um den Kraftübertragungsabschnitt 67 gegen das
erste Lamellenpaket 55 zu pressen. Dazu greift der Kraftübertragungsabschnitt 67 über
Finger 68 in den Innenraum 46 des ersten Außenlamellenträgers 40 ein.
Bei betätigter erster Kupplung 50 wird die Kupplungseingangswelle 20 über
den Außenlamellenträger 40 und den ersten
Innenlamellenträger 54 mit der ersten Getriebeeingangswelle 51 verbunden.
Eines der auf dieser Welle 51 angeordneten Gangräder
kämmt dann kraftübertragend mit einem Gangrad
auf der Getriebeausgangswelle. Die Gangräder und die Getriebeausgangswelle
sind in 1 nicht dargestellt.
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Zwischen
dem Kolbenabschnitt 62 und dem Ausgleichsringzylinder 45 des
ersten Außenlamellenträgers 40 befindet
sich ein erster, ölbefüllter Ausgleichsraum 90.
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Zwischen
dem Kraftübertragungsabschnitt 67 und dem ersten
Außenlamellenträger 40 sitzt als elastisches
Rückstellelement die Membranfeder 100. Sie löst
bei einer Druckentlastung des ersten Arbeitsraumes 80 die
Finger 68 vom ersten Lamellenpaket 55.
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In
der Hauptnabe 47 ist eine zweite Getriebeeingangswelle 151 z.
B. über zwei Nadellager gelagert. Diese als Hohlwelle ausgebildete
Getriebeeingangswelle 151 umgibt zumindest bereichsweise
die erste Getriebeeingangswelle 51. Am vorderen – zur Kupplungseingangswelle 20 hin
orientierten – Wellenende befindet sich eine Wellen-Naben-Verbindung 152, über
die ein zweiter Lamellenträgerflansch 153 drehstarr
auf der zweiten Getriebeeingangswelle 151 angeordnet ist.
Auf dem Lamellenträgerflansch 153 ist der Innenlamellenträger 154 der
zweiten Kupplung 150 befestigt.
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Zwischen
diesem zweiten Innenlamellenträger 154 und dem
ersten Innenlamellenträger 54 ist ein innerer
Lamellentragabschnitt 158 des zweiten Außenlamellenträgers 140 angeordnet.
Er ist am ersten Außenlamellenträger 40 angeschweißt.
Der zweite Innenlamellenträger 154 und der zweite
Außenlamellenträger 140 fixieren das
zweite Lamellenpaket 155 in bekannter Weise.
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Innerhalb
des Bauraumes des zweiten Innenlamellenträgers 154 ist
eine an der Hauptnabe 47 befestigte Ausgleichsraumbegrenzungswandung 191 angeordnet.
Die Begrenzungswandung 191 hat die Form eines zweiten Ausgleichsraum 190 auf
drei Seiten umgebenden Ringkanals.
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Zwischen
dem Ausgleichsraum 190 und dem Außenlamellenträger 40 ist
ein zweiter Ringkolben 161 angeordnet. Der in einen Kolbenabschnitt 162 und
einen Betätigungsabschnitt 167 aufgeteilte Ringkolben 161 drückt – beim
Einkuppeln – mit dem Betätigungsabschnitt 167 auf
das zweite Lamellenpaket 155.
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Der
Kolbenabschnitt 162 schließt einen zweiten Arbeitsraum 180 ab,
der durch den Außenlamellenträger 40 und
einen Zylinderring 181 gebildet wird. Er ist hierbei gegenüber
beiden Bauteilen 40, 181 mittels Lippendichtringen
abgedichtet. Der Kolbenabschnitt 62 des ersten Ringkolbens 61 hat
vergleichbare Dichtungen. Der Zylinderring 181 ist ebenfalls
auf der Hauptnabe 47 befestigt. Der Ringkolben 161 ist
auch gegenüber dem Ausgleichsraum 190 abgedichtet.
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Wird
die zweite Kupplung 150 betätigt, wird bei sich öffnender
erster Kupplung 50 der zweite Außenlamellenträger 140 mit
dem zweiten Innenlamellenträger 154 verbunden.
Das Motordrehmoment wird somit auf die zweite Getriebeeingangswelle 151 übertragen.
Entsprechende Gangräder leiten die Rotationsbewegung drehmomentverändert
auf die nicht dargestellte, den Antriebsstrang antreibende Getriebeausgangswelle
weiter.
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Im
zweiten Ausgleichsraum 190 sind eine Vielzahl von Federelementen 200,
z. B. in Form von Schraubendruckfedern, angeordnet. Sie stützen
sich zwischen dem zweiten Ringkolben 161 und der Begrenzungswandung 191 ab.
U. a. über die Federelemente 200 wird der Ringkolben 161 beim
Lösen der zweiten Kupplung 150 vom entsprechenden
Lamellenpaket 155 abgehoben.
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An
die Getriebeglocke 10 schließt sich nach 1 in
einer gemeinsamen Montagefuge 17 das Gehäuse 15 des
Antriebsmotors an. In diesem Motorgehäusebereich ist das
auf der Kupplungseingangswelle 20 gelagerte Zweimassenschwungrad 3 angeordnet.
Das Schwungrad 3 rotiert in einem Trockenraum 1.
Zwischen dem Trockenraum 1 und dem Getriebenassraum 2 befindet
sich eine topfförmige Trennwand 11. Die ortsfeste,
beispielsweise rotationssymmetrische Trennwand 11 verläuft
zwischen der rotierenden Schwungscheibe 3 und der ebenfalls rotierenden
Mitnehmerscheibe 30. Mit ihrem außen liegenden
Rand sitzt sie über einen Dichtring 18 in einer
Gehäuseglockeneindrehung 16. Dort ist sie beispielsweise über
einen Sicherungsring 19 axial fixiert.
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Die
Trennwand 11 hat eine zentrale Bohrung 14, durch
die die mechanische Verbindung Schwungrad/Kupplung verläuft.
Zur Abdichtung des Getriebenassraums 2 gegenüber
dem Trockenraum 1 befindet sich dort eine schleifende Radialwellendichtung 36.
Diese Dichtung ist im Ausführungsbeispiel ein im Querschnitt
winkelförmiger Dichtring, der beispielsweise mit der Trennwand 11 verklebt
ist. Die Klebefuge befindet sich z. B. im Bereich der Innenflanke 13 einer
Versteifungssicke 12 der Trennwand 11.
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Nur
beispielhaft hat hier in den 2 und 3 der
Radialwellendichtring 36 an seiner Membrane zwei hintereinander
angeordnete Dichtlippen. Der Dichtring 36 verfügt
ferner über einen Versteifungsring 37.
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Die
Dichtlippen kontaktieren eine Dichtungslauffläche 32,
die Teil der Mitnehmerscheibe 30 ist. Dazu ist an die Mitnehmerscheibe 30 ein
zylinderrohrförmiger Abschnitt 31 angeformt. Dieser
rohrförmige Abschnitt 31 hat die z. B. gleiche
Wandstärke, wie der restliche Bereich der Mitnehmerscheibe 30. Ein
Teil der zylindrischen Außenwandung 32 ist die Dichtungslauffläche.
Ggf. hat die Außenwandung 32 eine kegelige Anschrägung 35,
um den Dichtring 36 bei der Montage zu schonen, vgl. 3.
Die Länge des rohrförmigen Abschnitts 31 entspricht
beispielsweise mindestens dem 6-fachen der dortigen Wandstärke.
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Die
Innenwandung 33 des Abschnitts 31 hat in ihrem
zylindrischen Bereich einen Innendurchmesser, der weitgehend dem
Außendurchmesser des Mitnehmerscheibensitzes 22 der
Kupplungseingangswelle 20 entspricht. Beide Teile 31, 22 werden vor
dem Verschweißen in der Montagefuge 23 mit einem
Spiel- oder Klemmsitz gefügt. Die Innenwandung 33 des
Abschnitts 31 ist idealerweise länger als die
Breite des Mitnehmerscheibensitzes 22 im Bereich der Montagefuge 23.
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Beim
Ziehvorgang des zylinderrohrförmigen Abschnitts der Mitnehmerscheibe 30 entsteht
ein Radius am Blechteil. Durch den Schweißvorgang entsteht
dort im Wesentlichen eine HY-Naht 25. Der ursprüngliche
Blechteilradius erscheint dann – nach den 1 bis 3 – als
Fase 25.
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In 3 ist
gegenüber der 2 der erste Lamellenträgerflansch
breiter ausgebildet. Dadurch sitzt der Mitnehmerscheibensitz 22 mittiger
im rohrförmigen Abschnitt 31 der Mitnehmerscheibe 30,
vgl. Abstand „a". Letzterer gibt von der Trockenraumseite aus
die Eintauchtiefe des Mitnehmerscheibensitzes im Abschnitt 31 an.
Der Abstand „a" variiert in Abhängigkeit unterschiedlicher
Bauteilbreiten oder Spiele verschiedener Kupplungsteile und Teilekombinationen.
Trotz der ggf. kupplungsspezifisch unterschiedlichen Abstände „a"
bleibt die Positionen der Trennwand 11 gegenüber
der Montagefuge 17 unverändert.
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- 1
- Trockenraum;
Getriebebereich, trocken
- 2
- Getrieberaum,
Getriebenassraum
- 3
- Zweimassenschwungrad,
Schwungrad
- 10
- Getriebegehäuse,
Gehäuseglocke
- 11
- Trennwand
- 12
- Versteifungssicke
- 13
- Innenflanke
- 14
- Bohrung
- 15
- Motorgehäuse
- 16
- Gehäuseglockeneindrehung
- 17
- Montagefuge
- 18
- Dichtring,
O-Ring
- 19
- Sicherungsring
- 20
- Kupplungseingangswelle
- 21
- Wellen-Naben-Verbindung
- 22
- Mitnehmerscheibensitz
- 23
- Montagefuge
- 24
- Bohrung,
zentral
- 25
- Schweißnaht,
HY-Naht, HV-Naht
- 26
- Schweißnahtvorbereitungsfase
- 30
- Mitnehmerscheibe
- 31
- Abschnitt,
rohrförmig
- 32
- Außenwandung,
zylindrisch; Dichtungslauffläche
- 33
- Innenwandung
- 35
- Anschrägung,
kegelig
- 36
- Radialwellendichtring
- 37
- Versteifungsring
- 40
- erster
Außenlamellenträger der äußeren Kupplung
- 45
- Ausgleichsringzylinder,
Wandung von (90)
- 46
- Innenraum
- 47
- Hauptnabe
- 48
- Zylinderaußenwand
- 50
- erste
Reibkupplung, äußere Kupplung
- 51
- erste
Getriebeeingangswelle
- 52
- Wellen-Naben-Verbindung
- 53
- erster
Lamellenträgerflansch
- 54
- erster
Anßenlamellenträger
- 55
- Lamellenpaket
- 56
- Außenlamellen
- 57
- Innenlamellen
- 58
- Lamellentragabschnitt,
außen
- 60
- erstes
Stellglied
- 61
- erster
Ringkolben, Kolben
- 62
- Kolbenabschnitt
- 67
- Kraftübertragungsabschnitt
- 68
- Finger
- 80
- erster
Arbeitsraum
- 90
- erster
Ausgleichsraum
- 100
- Federelement,
Rückholfeder, Membranfeder
- 140
- zweiter
Außenlamellenträger der inneren Kupplung
- 150
- zweite
Reibkupplung, innere Kupplung
- 151
- zweite
Getriebeeingangswelle
- 152
- Wellen-Naben-Verbindung
- 153
- zweiter
Lamellenträgerflansch
- 154
- zweiter
Innenlamellenträger
- 155
- Lamellenpaket
- 156
- Außenlamellen
- 157
- Innenlamellen
- 158
- Lamellentragabschnitt,
innen
- 160
- zweites
Stellglied
- 161
- zweiter
Ringkolben, Kolben
- 162
- Kolbenabschnitt
- 167
- Betätigungsabschnitt
- 180
- zweiter
Arbeitsraum
- 181
- Zylinderring
- 190
- Ausgleichsraum
- 191
- Ausgleichsraumbegrenzungswandung
- 200
- Federelemente,
Rückholfedern, Schraubenfedern
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 1521003
A1 [0002]
- - EP 1568906 A1 [0003]