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Die Erfindung betrifft eine Kupplungshauptnabe, insbesondere für eine Kupplung eines Kraftfahrzeuges, vzw. für eine Doppelkupplung eines automatischen oder automatisierten Doppelkupplungsgetriebes, zum Übertragen des Kraftflusses zwischen einer Motorwelle und mindestens einer Reibkupplung, mit einem Nabenkörper und einem am Nabenkörper einstückig ausgebildeten Kragen. Ferner betrifft die Erfindung eine Doppelkupplung, insbesondere für ein Getriebe eines Kraftfahrzeugs, vzw. für ein automatisches und/oder automatisiertes Doppelkupplungsgetriebe, mit einer ersten Reibkupplung, mit einer zweiten Reibkupplung, wobei die beiden Reibkupplungen einerseits mit einer Motorwelle und andererseits jeweils mit einer Getriebeeingangswelle verbindbar oder verbunden sind, wobei die Reibkupplungen vzw. hydraulisch ansteuerbar sind, mit einem ersten und einem zweiten Betätigungskolben, wobei jedem Betätigungskolben ein Arbeitsraum zugeordnet ist, und mit einer Kupplungshauptnabe zum Übertragen des Kraftflusses zwischen der Motorwelle und den beiden Reibkupplungen, wobei die Kupplungshauptnabe einen Nabenkörper und einen am Nabenkörper einstückig ausgebildeten Kragen aufweist.
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Doppelkupplungen, insbesondere Doppelkupplungen für Doppelkupplungsgetriebe, teilen das zu übertragende Drehmoment auf, vzw. auf zwei verschiedene Getriebeeingangswellen eines Doppelkupplungsgetriebes. Die vzw. mit der ersten Eingangswelle verbindbare erste Reibkupplung ist im Allgemeinen die thermisch höher belastete Reibkupplung, da diese während des Anfahrens die hier besonders entstehende Wärme abführen muss. Der Kraftfluss wird zwischen der Motorwelle und vzw. zwei nasslaufenden Reibkupplungen über bspw. ein Gehäuse und eine mit dem Gehäuse drehfest in Verbindung stehende Kupplungshauptnabe übertragen. Die Kupplungshauptnabe weist eine Aufnahme auf, in der die bspw. als Vollwelle und Hohlwelle ausgebildeten Getriebeeingangswellen konzentrisch zueinander angeordnet sind. Die Reibkupplungen werden mit Betätigungskolben vzw. hydraulisch geschlossen oder geöffnet, wobei die Betätigungskolben auf dem Nabenkörper axial verschiebbar geführt sein können.
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Den Betätigungskolben ist jeweils ein Arbeitsraum zugeordnet, der mit einem Hydraulikmittel beaufschlagt werden kann. Aus der
DE 10 2004 058 872 A1 ist eine Doppelkupplung mit einem Kupplungsgehäuse und einer Kupplungshauptnabe bekannt, wobei die Kupplungshauptnabe einen sich in Umfangsrichtung erstreckenden Kragen aufweist, an dem das Kupplungsgehäuse befestigt ist. Der relativ gering dimensionierte Kragen und das Kupplungsgehäuse begrenzen einen ersten Arbeitsraum für einen ersten Betätigungskolben, der der ersten Reibkupplung zugeordnet ist. Das Kupplungsgehäuse weist dabei einen gekröpften Bereich auf, wobei der gekröpfte Bereich in Axialrichtung den ersten Arbeitsraum begrenzt und hierdurch eine Aufnahme für den Betätigungskolben gebildet ist. Der Betätigungskolben wird dabei an der Innenumfangsseite des gekröpften Bereichs des Gehäuses mit einer Dichtlippe abdichtend geführt.
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Statt der Verwendung eines gekröpften Bereiches des Kupplungsgehäuses können in anderer Ausgestaltung Dichthülsen zur radialen Begrenzung der Arbeitsräume eingesetzt werden. Diese werden dann bspw. auf einem Lamellenträger der entsprechenden Reibkupplung bzw. am Kupplungsgehäuse verschweißt. Dies hat den Nachteil, dass einerseits ein zusätzliches Bauteil zur Begrenzung des Arbeitsraums notwendig ist, andererseits durch derartige Schweißnähte Schwachstellen entstehen. Bekannt ist auch, aus Blech gezogene Lamellenträger zu verwenden, die jedoch nur minderwertige Oberflächen zur Anlage von Dichtungen aufweisen. Durch die minderwertigen „Dichtungsgleitflächen“ kann es zu Reibungen zwischen einer an der Dichtungsgleitfläche entlang gleitenden Dichtung, bspw. einer Dichtlippe, kommen, wodurch Hystereseerscheinungen beim Verfahren des Betätigungskolbens auftreten können. Zudem beansprucht der gekröpfte Bereich des Betätigungskolbens und der gekröpfte Bereich des Kupplungsgehäuses eine große axiale Baulänge. Der hier betriebene konstruktive Aufwand sowie der Montageaufwand ist daher eher groß, insbesondere auch um eine bestimmte Streitigkeit der Bauteile zur Begrenzung des Arbeitsraumes zu gewährleisten, wobei dennoch insbesondere durch Schweißnähte Schwachstellen existieren.
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Die
WO 2007/126146 A1 zeigt eine Doppelkupplung, bei der ein erster Außenlamellenträger im radial äußeren Bereich mit einem radialen Bereich der Hauptnabe zusammengesteckt und mit einem Sicherungsring gesichert ist. Der radiale Bereich der Hauptnabe weist einen axialen Vorsprung auf, der den Aufnahmeraum bildet, in dem der zweite Außenlamellenträger aufgenommen ist. Der erste Arbeitsraum des ersten Betätigungskolbens wird durch den axialen Vorsprung und eine Ausformung des radialen Bereichs der Hauptnabe ausgebildet.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Doppelkupplung derart auszugestalten und weiterzubilden, so dass die Begrenzung eines der Arbeitsräume einerseits eine hohe Steifigkeit aufweist und dieser Bereich auch zuverlässig hohen Drücken standhalten kann. Andererseits soll der Konstruktions- und Montageaufwand von Kupplungsgehäuse und Kupplungshauptnabe verringert sein.
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Die zuvor aufgezeigte Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Am Kragen der Doppelkupplung ist einstückig ein Dichtvorsprung zur axialen Begrenzung eines Arbeitsraumes ausgebildet. Durch die einstückige Ausbildung des Dichtvorsprungs am Kragen ist der Arbeitsraum nicht durch eine Schweißnaht zwischen dem Dichtvorsprung und dem Kragen geschwächt. Der Dichtvorsprung, der Kragen und die Hauptnabe bilden eine integrale Baugruppe zur Begrenzung des Arbeitsraumes. Der Kragen kann sich in Radialrichtung über die Höhe des Arbeitsraums erstrecken. Falls ein Kupplungsgehäuse bspw. am Außenumfang des Kragens angeschweißt ist, wird diese Schweißnaht nicht mehr durch die Betätigungsdrücke im Arbeitsraum beansprucht, da die Schweißnaht außerhalb des Arbeitsraums angeordnet ist. In dieser Ausgestaltung wird der Arbeitsraum nicht durch eine Schweißnaht zwischen dem Kragen und bspw. dem Kupplungsgehäuse bzw. einem Lamellenträger geschwächt. Ferner kann die Verschweißung zwischen dem Kragen und dem Kupplungsgehäuse oder einem Lamellenträger auf einem größeren Durchmesser erfolgen, wodurch die durch das übertragene Drehmoment in die Schweißnaht fließenden Kräfte geringer ausfallen, als bei Ausgestaltungen, bei denen die Schweißnaht zwischen dem Kupplungsgehäuse und dem Kragen im Bereich des Arbeitsraums liegen. Ferner ist durch die einstückige Ausgestaltung der Arbeitsraumbegrenzung die Steifigkeit erhöht, wodurch die Kupplung mit einer höheren Regelqualität gesteuert werden kann. Durch die höhere Festigkeit können ferner Hystereseerscheinungen beim Verfahren der Betätigungskolben reduziert werden.
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Im Folgenden wird nun die Erfindung anhand der folgenden Zeichnung und der zugehörigen Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:
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1 in einer schematischen Darstellung die Doppelkupplung in teilweise geschnittener Darstellung von der Seite, allerdings nur hälftig dargestellt.
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Die in 1 dargestellte Doppelkupplung 1 wird insbesondere für ein Getriebe eines Kraftfahrzeuges verwendet, nämlich vzw. für ein automatisches oder automatisiertes, hier allerdings nicht im Einzelnen dargestelltes Doppelkupplungsgetriebe.
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Gut ersichtlich ist eine erste Reibkupplung K1 und eine zweite Reibkupplung K2. Die erste Reibkupplung K1 ist mit einer nicht im Einzelnen dargestellten Motorwelle verbindbar. Erkennbar ist in 1 rechts unten die Kupplungseingangswelle 2, die wiederum mit einer Motorwelle entsprechend verbindbar ist. Andererseits sind die erste und die zweite Reibkupplung K1 und K2 mit jeweils einer Getriebeeingangswelle, vzw. eines Doppelkupplungsgetriebes verbindbar. Dargestellt ist in 1 hier nur teilweise die erste Getriebeeingangswelle 3 und die zweite Getriebeeingangswelle 4 bzw. die entsprechenden Verbindungselemente 3 und 4.
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Die Reibkupplungen K1 und K2 sind vzw. als nasslaufende Reibkupplungen K1 und K2 ausgestaltet, wobei die Reibkupplungen K1 und K2 vzw. nicht näher bezeichnete Lamellenpakete aus abwechselnd aufeinander geschichteten und nicht näher bezeichneten Außenlamellen und nicht näher bezeichneten Innenlamellen aufweisen. Die Außenlamellen sind über eine Kupplungshauptnabe 5 mit der Kupplungseingangswelle 2 funktional wirksam drehfest verbunden, d.h. der Kraftfluss wird über die Kupplungshauptnabe 5 zu den Reibkupplungen K1 und K2 geleitet. Die Innenlamellen der beiden Reibkupplungen K1 und K2 sind jeweils funktional wirksam mit den Getriebeeingangswellen 3 und 4 über nicht näher bezeichnete Innenlamellenträger verbunden.
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Die Kupplungshauptnabe 5 weist einen Nabenkörper 6 auf, wobei der Nabenkörper 6 eine im Wesentlichen zylindrische Aufnahme 7 für die beiden nicht dargestellten Getriebeeingangswellen aufweist. Die Kupplungshauptnabe 5 weist ferner einen am Nabenkörper 6 einstückig ausgebildeten Kragen 8 auf. Die Kupplungshauptnabe 5 begrenzt mit dem Kragen 8 nun teilweise einen ersten Arbeitsraum 9. Der erste Arbeitsraum 9 ist über eine Druckmittelleitung 10 mit einem als Pfeil 15 dargestellten Druckmittel beaufschlagbar, um einen der ersten Reibkupplung K1 zugeordneten, ersten Betätigungskolben 11 in Axialrichtung zu verschieben und mit dem Betätigungskolben 11 die Reibkupplung K1 durch Zusammenpressen des der ersten Reibkupplung K1 zugeordneten, nicht näher bezeichneten Lamellenpakets zu schließen.
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Am Kragen 8 ist einstückig ein Dichtvorsprung 12 zur axialen Begrenzung des ersten Arbeitsraums 9 ausgebildet. Durch die einstückige Ausbildung des Dichtvorsprungs 12 am Kragen 8 ist der erste Arbeitsraum 9 nicht durch eine Schweißnaht zwischen dem Dichtvorsprung 12 und dem Kragen 8 geschwächt. Der Dichtvorsprung 12, der Kragen 8 und der Nabenkörper 6 bilden eine integrale Baugruppe zur Begrenzung des Arbeitsraumes 9. Der Kragen 8 erstreckt sich in Radialrichtung über die gesamte Höhe des Arbeitsraums 9.
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Am Außenumfang des Kragens 8 ist ein Kupplungsgehäuse 13 befestigt, das die nicht näher bezeichneten Außenlamellen der Reibkupplung K1 trägt und daher einen ersten Außenlamellenträger 23 bildet. Dadurch, dass der Arbeitsraum 9 in Axialrichtung durch den einstückigen am Kragen 8 ausgebildeten Dichtvorsprung 12 begrenzt ist, ist das Kupplungsgehäuse 13 und damit auch die Befestigung des Kupplungsgehäuses 13 mit dem Kragen 8 von den Betätigungsdrücken im Arbeitsraum 9 entlastet, da die Befestigung des Kupplungsgehäuses 13 am Kragen 8 außerhalb des Arbeitsraums 9 erfolgt. Vzw. ist das Kupplungsgehäuse 13 mit dem Kragen 8 verschweißt. Die Verschweißung zwischen dem Kragen 8 und dem Kupplungsgehäuse 13 erfolgt auf einem vzw. großen Durchmesser, wodurch die durch das übertragene Drehmoment in die Schweißnaht zwischen dem Kupplungsgehäuse 13 und dem Kragen 8 fließenden Kräfte geringer ausfallen als bei Ausgestaltungen, bei denen das Kupplungsgehäuse 13 auf einem kleineren Durchmesser mit dem Kragen 8 verbunden wäre.
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Ferner liegt die Schweißnaht zwischen dem Kupplungsgehäuse 13 und dem Kragen 8 nicht mehr im Bereich des Arbeitsraumes 9.
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Vorteile der Kupplungshauptnabe 5 bzw. der Doppelkupplung 1 sind, dass die Steifigkeit der Begrenzung des ersten Arbeitsraums 9 erhöht ist, wodurch die Betätigung des Betätigungskolbens 11 besser regelbar bzw. dieser besser steuerbar ist.
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Der erste Betätigungskolben 11 wirkt mit dem Dichtvorsprung 12 abdichtend zusammen. Dazu weist der erste Betätigungskolben 9 ein Dichtelement 14 auf. Das Dichtelement 14 ist mit dem Betätigungskolben 11 durch Vulkanisieren verbunden, wobei der Betätigungskolben 11 zweiteilig ausgebildet ist, nämlich mit einem äußeren Betätigungsteil 17 und einem radial innen liegenden Arbeitsraumteil 16, wobei das Arbeitsraumteil 16 das Dichtelement 14 trägt und den ersten Arbeitsraum 9 betätigungskolbenseitig begrenzt.
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Der Kragen 8 erstreckt sich im Wesentlichen vzw. in Radialrichtung. Der Dichtvorsprung 12 steht seitlich am Kragen 8, vzw. im Wesentlichen in Axialrichtung ab. Der Dichtvorsprung 12 weist eine dem Außenumfang des Nabenkörpers 6 zugewandte Dichtungsgeleitfläche 18 auf, wobei die Dichtungsgleitfläche 18 sich im wesentlichen in Axialrichtung erstreckt und mit einer Dichtlippe 19 des Dichtelements 14 zusammenwirkt.
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Der Nabenkörper 6 zusammen mit dem Kragen 8 und dem Dichtvorsprung 12 ist vzw. als Drehteil ausgebildet. Die Dichtungsgleitfläche 18 ist vzw. fein gedreht bzw. weist eine hohe Oberflächenqualität auf, wodurch sowohl die Regelqualität der Betätigung der Reibkupplung K1 steigt als auch deren Hysterese sinkt.
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Die Dicke des Kragens 8 ist vzw. verstärkt ausgebildet; der Kragen 8 weist vzw. eine Dicke von etwa 3 bis 4 mm auf, wodurch der Kragen gegenüber einem bspw. 1 mm starken Kragen verstärkt ausgebildet sein kann. Durch den stärkeren Kragen 8 der Kupplungshauptnabe 5 ist die axiale Steifigkeit gesteigert, was zu einer weiteren Festigkeitssteigerung und damit ebenfalls zur Erhöhung der Steuerqualität beitragen kann. Von dem Dichtvorsprung 12 wird der Betätigungskolben 11, nämlich das Arbeitsraumteil 16 aufgenommen. Der Nabenkörper 6 zusammen mit dem Kragen 8 und dem Dichtvorsprung 12 bilden eine Aufnahme für einen Teil des ersten Betätigungskolbens 11 bzw. für das Arbeitsraumteil 16.
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Alternativ kann der Dichtvorsprung 12 an seiner radial äußeren Seite zur Anlage eines darauf verschieblichen Dichtelements ausgebildet sein. In dieser alternativen Ausgestaltung kann der Betätigungskolben den Dichtvorsprung aufnehmen. Ferner kann die Kupplungshauptnabe auch eine Hülse aufweisen, die in die Aufnahme 7 eingeschoben ist.
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Im Folgenden wird auf die weiteren Bauteile der Doppelkupplung 1 noch näher anhand der 1 eingegangen:
Der Nabenkörper 6 weist die im Wesentlichen zylindrische Aufnahme 7 für die beiden nicht dargestellten Getriebeeingangswellen auf. Das erste Verbindungselement 3 ist mit einer nicht näher bezeichneten Innenverzahnung versehen, wobei in diese Innenverzahnung die nicht dargestellte erste, innere Getriebeeingangswelle mit einer Außenverzahnung eingreifen kann. Entsprechend weist das zweite Verbindungselement 4 eine nicht näher bezeichnete Innenverzahnung auf, in die die nicht dargestellte zweite, insbesondere als Hohlwelle ausgebildete, äußere Getriebeeingangswelle mit einer entsprechenden Außenverzahnung eingreifen kann. Die Verbindungselemente 3 und 4 – und im montierten Zustand auch die Getriebeeingangswellen – sind konzentrisch zur Kupplungshauptnabe 5 angeordnet und werden vom Nabenkörper 6 umfänglich umschlossen. Der Nabenkörper 6 weist an seinem Innenumfang in der Aufnahme 7 zur Lagerung der nicht dargestellten äußeren Getriebeeingangswellen insbesondere mindestens einen Lagersitz, vzw. zwei axial beabstandete Lagersitze 20 und 21 auf, in denen nicht näher bezeichnete Lager eingesetzt oder einsetzbar sind.
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Die Kupplungseingangswelle 2 ist ebenfalls konzentrisch zur nicht näher bezeichneten Drehachse der Kupplungshauptnabe 5 angeordnet. Die Kupplungseingangswelle 2 ist drehfest über das Kupplungsgehäuse 13 mit der Kupplungshauptnabe 5 verbunden. Das Kupplungsgehäuse 13 besteht aus einer mit der Kupplungseingangswelle 2 drehfest verbundenen Mitnehmerscheibe 22 und einem ersten Außenlamellenträger 23, wobei der Nabenkörper 6 über den umlaufenden Kragen 8 am ersten Außenlamellenträger 23 befestigt, vzw. verschweißt ist. Motorseitig des Kragens 8 ist am Nabenkörper 6 beabstandet zum ersten Außenlamellenträger 23 ein zweiter Außenlamellenträger 24 befestigt.
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Der erste Außenlamellenträger 23 trägt die nicht näher bezeichneten, der ersten Reibkupplung K1 zugeordneten Außenlamellen und der zweite Außenlamellenträger 24 trägt die der zweiten Reibkupplung K2 zugeordneten, nicht näher bezeichneten Außenlamellen. Die Außenlamellen der beiden Reibkupplungen K1 und K2 sind jeweils abwechselnd mit nicht näher bezeichneten, der jeweiligen Reibkupplung K1 oder K2 zugeordneten Innenlamellen zu Lamellenpaketen geschichtet. Die nicht näher bezeichneten Innenlamellen sind wiederum funktional wirksam jeweils mit den nicht dargestellten Getriebeeingangswellen bzw. den Verbindungselementen 3 oder 4 über einen ersten Innenlamellenträger 25 bzw. einen zweiten Lamellenträger 26 verbunden.
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Auf dem Nabenkörper 6 ist neben dem ersten Betätigungskolben 11 ein zweiter Betätigungskolben 27 in Axialrichtung verschiebbar geführt. Der erste Arbeitsraum 9 ist getriebeseitig des ersten Betätigungskolbens 11 angeordnet; auf der anderen Seite des ersten Betätigungskolbens 11 ist ein erster Druckausgleichsraum 28 vorgesehen, wobei im ersten Druckausgleichsraum 28 eine nicht näher bezeichnete Federanordnung einerseits am ersten Betätigungskolben 11 bzw. an dessen Arbeitsraumteil 16 und andererseits am zweiten Außenlamellenträger 24 abgestützt ist. Wenn der erste Arbeitsraum 9 mit dem Druckmittel (gem. Pfeil 15) beaufschlagt wird, wird die erste Federanordnung komprimiert, wodurch der erste Betätigungskolben 11 die erste Reibkupplung K1 schließt. Bei Wegfall des Betätigungsdrucks im ersten Arbeitsraum 9 schiebt die erste Federanordnung den ersten Betätigungskolben 11 in seine Nulllage zurück und die erste Reibkupplung K1 ist wieder geöffnet. Der erste Druckausgleichsraum 28 kann mit einem nicht dargestellten Mittel bspw. Öl gefüllt sein, so dass bei Rotation des ersten Druckausgleichsraums 28 durch die auf das Öl wirkende Fliehkraft der auf den ersten Arbeitsraum 9 wirkende Betätigungsdruck zumindest teilweise zusätzlich zu der Federanordnung ausgeglichen ist.
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Dem zweiten Betätigungskolben 27 ist entsprechend dem ersten Betätigungskolben 11 ein mit dem Druckmittel ebenfalls beaufschlagbarer, zweiter Arbeitsraum 29 zugeordnet. Der zweite Arbeitsraum 29 ist getriebeseitig des zweiten Betätigungskolbens 27 vorgesehen und dort durch den zweiten Außenlamellenträger 24 begrenzt. Auf der anderen Seite des zweiten Betätigungskolbens 27, d.h. motorseitig des zweiten Betätigungskolbens 27, ist ein zweiter Druckausgleichsraum 30 vorgesehen, wobei im zweiten Druckausgleichsraum 30 eine nicht näher bezeichnete, zweite Federanordnung einerseits am zweiten Betätigungskolben 27 und andererseits an einem Ausgleichskolben 31 abgestützt ist. Der Ausgleichskolben 31 ist drehfest mit dem Nabenkörper 6 verbunden. Wenn der zweite Arbeitsraum 29 mit dem Druckmittel beaufschlagt wird, wird die zweite Federanordnung komprimiert und der zweite Betätigungskolben 27 schließt die zweite Reibkupplung K2. Bei Wegfall des Betätigungsdrucks im zweiten Arbeitsraum 29 schiebt die zweite Federanordnung den zweiteilig – entsprechend dem ersten Betätigungskolben 11 – ausgebildeten, zweiten Betätigungskolben 27 in seine Nulllage zurück und die zweite Reibkupplung K2 wird wieder geöffnet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Doppelkupplung
- 2
- Kupplungseingangswelle
- 3
- erste Getriebeeingangswelle
- 4
- zweite Getriebeeingangswelle
- 5
- Kupplungshauptnabe
- 6
- Nabenkörper
- 7
- Aufnahme
- 8
- Kragen
- 9
- erster Arbeitsraum
- 10
- Druckmittelleitung
- 11
- erster Betätigungskolben
- 12
- Dichtvorsprung
- 13
- Kupplungsgehäuse
- 14
- Dichtelement
- 15
- Pfeil
- 16
- Arbeitsraumteil
- 17
- Betätigungsteil
- 18
- Dichtungsgleitfläche
- 19
- Dichtlippe
- 20
- Lagersitz
- 21
- Lagersitz
- 22
- Mitnehmerscheibe
- 23
- erster Außenlamellenträger
- 24
- zweiter Außenlamellenträger
- 25
- erster Innenlamellenträger
- 26
- zweiter Innenlamellenträger
- 27
- zweiter Betätigungskolben
- 28
- erster Druckausgleichsraum
- 29
- zweiter Arbeitsraum
- 30
- zweiter Druckausgleichsraum
- 31
- Ausgleichskolben
- K1
- erste Reibkupplung
- K2
- zweite Reibkupplung
