DE102007058853A1

DE102007058853A1 - Mehrfachkupplungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102007058853A1
Application number: DE102007058853A
Authority: DE
Inventors: Thomas Wiesneth
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2007-12-06
Filing date: 2007-12-06
Publication date: 2009-07-16

Abstract

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Mehrfachkupplungsvorrichtung, insbesondere eine Doppelkupplungsvorrichtung, vorzuschlagen, welche einen verringerten axialen Bauraum zeigt. Hierzu wird die Mehrfachkupplungsvorrichtung 1, insbesondere Doppelkupplungsvorrichtung, mit mindestens zwei Reibkupplungsanordnungen 4, 5, mit drehmomentübertragenden Reibelementträgern 6, 12, 13, welche jeweils drehfest mit einem Reibelement 8, 9, 10, 11 der Reibkupplungsanordnungen 4, 5 verbunden sind, und mit mindestens einem Axialwälzlager 16, 17, 18 versehen, wobei das Axialwälzlager 16, 17, 18 zur axialen Abstützung mindestens einer der Reibelementträger 6, 12, 13 ausgebildet ist und wobei das Axialwälzlager 16, 17, 18 als ein Kugellager ausgebildet ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Mehrfachkupplungsvorrichtung, insbesondere Doppelkupplungsvorrichtung, mit mindestens zwei Reibkupplungsanordnungen, mit drehmomentübertragenden Reibelementträgern, welche jeweils drehfest mit einem Reibelement der Reibkupplungsanordnungen verbunden sind, und mit mindestens einem Axialwälzlager, wobei das Axialwälzlager zur axialen Abstützung mindestens einer der Reibelementträger ausgebildet ist.
Mehrfachkupplungsvorrichtungen werden in Antriebssträngen von Kraftfahrzeugen eingesetzt, um ein Weiterschalten von Gängen ohne Unterbrechung der Kraftübertragung zu ermöglichen. Hierzu weisen die Mehrfachkupplungsvorrichtungen meist zwei Reibkupplungsanordnungen auf, welche eingangsseitig mit einer gemeinsamen drehmomentgebenden Welle des Motors und ausgangsseitig mit je einer Getriebeantriebswelle verbunden sind. Im Betrieb wird bei einem Weiterschalten der Gänge der Drehmomentfluss unterbrechungsfrei von der ersten Reibkupplungsanordnung zu der zweiten Reibkupplungsanordnung übergeben.
Beispielsweise offenbart die Druckschrift US 7,255,038 B2 eine Doppelkupplungsvorrichtung für ein Automatikgetriebe, welche zwei Lamellenkupplungsanordnungen aufweist, die wechselweise ein Drehmoment von einer Antriebseinheit zu einem Getriebe übertragen. Die beiden Lamellenkupplungsanordnungen sind in axialer Richtung nebeneinander positioniert und weisen jeweils in etwa den gleichen Durchmesser auf. Diese bekannte Doppelkupplungseinrichtung beansprucht aufgrund der Positionierung der Lamellenpakete bzw. der Lamellenkupplungsanordnungen einen vergleichsweise großen axialen Bauraum.
Eine andere Doppelkupplungsvorrichtung ist aus der Druckschrift WO 2006/048179 A1 bekannt, die wohl den nächstkommenden Stand der Technik bildet. Diese Doppelkupplungsvorrichtung weist zwei Reibkupplungen mit Lamellenpaketen auf, wobei aus Gründen einer kurzen axialen Bauform der Doppelkupplungsvorrichtung die beiden Kupplungsanordnungen radial ineinander verschachtelt sind, so dass eine Reibkupplung radial innen und die andere Reibkupplung radial außen positioniert ist. Die Lamellenpakete werden von Blechtöpfen getragen, welche zum Teil gegeneinander bzw. gegen einen Kupplungsdeckel mit Axiallagern abgestützt sind, wobei die Axiallager in axialer Projektion deckungsgleich angeordnet sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Mehrfachkupplungsvorrichtung, insbesondere eine Doppelkupplungsvorrichtung vorzuschlagen, welche einen verringerten axialen Bauraum zeigt.
Diese Aufgabe wird mit einer Mehrfachkupplungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren.
Die erfindungsgemäße Mehrfachkupplungsvorrichtung ist für ein Fahrzeug geeignet und/oder ausgebildet und weist mindestens zwei Reibkupplungsanord nungen auf. Die Mehrfachkupplungsvorrichtung erlaubt insbesondere durch eine überschneidende und/oder wechselweise Betätigung der Reibkupplungsanordnungen einen Gangwechsel eines nachgeschalteten Getriebes ohne Zugkraftunterbrechung. Prinzipiell kann die Mehrfachkupplungsanordnung als trockene Vorrichtung realisiert sein, es ist jedoch bevorzugt, dass diese als nasslaufende, insbesondere in einem Ölsumpf laufende Doppelkupplung ausgebildet ist. Die Reibkupplungsanordnungen sind bevorzugt als Lamellenkupplungsanordnungen ausgebildet. Im Allgemeinen können die Reibkupplungsanordnungen beliebig zueinander angeordnet sein, also z. B. in axialer Richtung zueinander versetzt. Mit dem Ziel Bauraum in axialer Richtung zu sparen ist es jedoch bevorzugt, wenn die Reibkupplungsanordnungen ineinander verschachtelt und/oder in radialer Richtung überlappend und/oder konzentrisch zueinander angeordnet sind.
Die Mehrfachkupplungsvorrichtung weist drehmomentübertragende Reibelementträger auf, wobei die Reibelementträger jeweils drehfest mit einem Reibelement der Reibkupplungsanordnungen verbunden sind. Die Reibelemente sind bevorzugt als Lamellenpakete ausgebildet, wobei sich pro Reibkupplungsanordnung ein radialinneres Lamellenpaket mit einem radialäußeren Lamellenpaket bei der Drehmomentübertragung in Reibschluss befindet. Bevorzugt sind die Reibelementträger als Blechtöpfe ausgebildet, welche drehfest auf einer Welle angeordnet sind. Es ist weiterhin bevorzugt, dass die Reibelementträger in axialer Richtung unverschiebbar angeordnet sind, insbesondere werden die Reibelementträger bei einer Betätigung der Reibkupplungsanordnungen nicht in axialer Richtung versetzt.
Mindestens ein Reibelementträger wird bevorzugt gegenüber einem weiteren Reibelementträger und/oder gegen eine gehäusefeste Führungsfläche in axialer Richtung abgestützt und/oder geführt und/oder gelagert. Hierzu wird mindestens ein Wälzlager eingesetzt, welches zwischen den Reibelementträgern und/oder zwischen Reibelementträger und der gehäusefesten Führungsfläche angeordnet ist. Bei einer engeren Ausführungsform der Erfindung ist das Wälzlager nur zur gegenseitigen Abstützung der Reibelementträger ausgebildet. Es ist konstruktiv vorteilhaft, wenn das mindestens eine Wälzlager in axialer Richtung nur durch eine Feder vorgespannt ist, so dass Axialkräfte der Reibelementträger im Allgemeinen vergleichsweise gering sein können. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der abgestützte Reibelementträger auf der dem Motor bzw. der Antriebseinheit zugewandten Seite der Reibkupplungsanordnungen positioniert.
Der Erfindung folgend wird vorgeschlagen, dass das mindestens eine Wälzlager als ein Kugellager, also als ein Wälzlager mit Kugeln als Wälzkörpern ausgebildet ist.
Die Ersparnis des axialen Bauraumes kann zum einen durch den Einsatz von Kugeln mit geringem Durchmesser erreicht werden. Weitere Möglichkeiten zur Verringerung des benötigten axialen Bauraumes werden durch die Unteransprüche definiert. Neben der Ersparnis des Bauraumes können die Herstellungskosten der Mehrfachkupplungsvorrichtung bei einer Verwendung von Kugellagern statt Nadellagern verringert werden, da Kugellager meist günstiger in der Herstellung und einfacher in der Montage sind.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der abgestützte Reibelementträger als eine Laufbahn des Kugellagers ausgebildet ist, so dass die Kugeln des Kugellagers unmittelbar und ohne Zwischenbauelemente auf dem Reibelementträger abrollen bzw. abwälzen.
Durch diese erfinderische Weiterentwicklung erhält der Reibelementträger eine Doppelfunktion, wobei zum einen das Drehmoment durch den Reibelementträger übertragen wird und zum anderen der Reibelementträger eine Laufbahn für das Kugellager bereitstellt. Durch diese Weiterentwicklung werden Bauteilkosten durch Weglassen mindestens einer Lagerscheibe eingespart. Ein weiterer nutzbarer Vorteil liegt in der Einsparung von Bauraum in axialer Richtung, da aufgrund der in dem Reibelementträger integrierte Laufbahn der benötigte Bauraum für das Kugellager verringert werden kann und die Reibelementträger enger zueinander positionierbar sind.
Bei einer vorteilhaften Umsetzung der Erfindung ist eine oder die Laufbahn des Kugellagers in einer Radialebene senkrecht zu einer Eingangs- und/oder Ausgangswelle bzw. zu deren Drehachse ausgerichtet ist.
Bei einer ersten möglichen Weiterbildung ist der Reibelementträger als Blechformteil ausgebildet, wobei die Laufbahn auf dem Reibelementträger einmaterialig und/oder einstückig ausgebildet ist. Die Laufbahn kann damit bereits bei dem Umformungsvorgang in dem Blechformteil ausgebildet werden. Bei einer ersten möglichen Ausführungsform ist die Lagerfläche als ungehärteter Bereich ausgebildet und weist somit die Härte des Grundwerkstoffs von z. B. kleiner als 200 HV (DIN EN ISO 6507) auf.
Bei alternativen Ausführungsformen ist der Reibelementträger bzw. das Blechformteil entweder lokal oder gesamt gehärtet, insbesondere blindgehärtet, induktionsgehärtet oder dergleichen, wobei Härten zwischen 200 HV und 650 HV bei der Laufbahn bevorzugt sind. Bei wieder anderen Ausführungsformen ist als Grundmaterial des Blechformteils ein bereits vorgehärtetes Material, zum Beispiel ein sogenanntes H + A-Material (Härten und Anlassen) verwendet, so dass auf eine nachträgliche Härtung verzichtet werden kann und die Lagerflächen trotzdem eine Härte in dem spezifizierten Bereich aufweist.
Bei einer anderen möglichen Weiterbildung der Erfindung ist der Reibelementträger als ein Verbundwerkstoffteil, zum Beispiel in Sandwichbauweise, ausgebildet, wobei die Lagerfläche einmaterialig und/oder einstückig in einer Lage des Verbundwerkstoffes eingebracht ist. Bei dieser Weiterbildung wird das Sandwichmaterial umgeformt, wobei ebenfalls direkt nach dem Umformvorgang die Laufbahn zur Verfügung steht. Bei einer anderen möglichen Ausprägung der Erfindung weist der Reibelementträger als Laufbahn einen plattierten und/oder beschichteten Bereich auf, welcher die Abriebfestigkeit bzw. Härte der Lagerfläche verbessert.
Bei einer möglichen Ausführungsform ist die Laufbahn als schmiegungsfreie und/oder plane Laufbahn ausgebildet. Bei abgewandelten Ausführungsformen sind in der Laufbahn und/oder in dem Reibelementträger Konturen eingebracht, welche eine z. B. schmiegende Aufnahme der Kugeln ermöglichen. Unter einer schmiegenden Aufnahme wird eine Laufbahn mit einem Krümmungsradius verstanden, der etwas größer (mehr als 5%) als der Krümmungsradius der anliegenden Kugel gewählt ist. In einer Konkretisierung ist die Kontur als eine Laufrille für die Kugeln realisiert. Dadurch, dass die Kugeln abschnittsweise in der Kontur in dem Reibelementträger versenkt angeordnet sind, kann weiterer axialer Bauraum eingespart werden.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung ist mindestens ein weiteres Lager, insbesondere mindestens ein weiteres Wälzlager zur Abstützung eines der Reibelementträger vorgesehen, wobei das Kugellager und das weitere Lager in radialer Richtung bzw. in radialer Projektion überlappend und/oder mit einem axialen Abstand kleiner als die Blechdicke der Reibelementträger zueinander angeordnet sind. Die Ausdehnung eines der Lager in axialer Richtung ist dabei vorzugsweise als die Gesamtbreite inklusive von zugeordneten Lagerscheiben und/oder als die Gesamtbreite zwischen den Laufbahnen des Wälzlagers definiert. Es ist weiter bevorzugt, dass das Kugellager und das weitere Lager in radialer Richtung zueinander versetzt angeordnet sind, so dass diese in einer axialen Projektion überlappungsfrei positioniert sind. Die Begriffe der axialen bzw. radialen Ausrichtung etc. bezieht sich auf die Drehachse der Eingangs – und/oder Ausgangswelle der Mehrfachkupplungsanordnung. Der Vorteil der Weiterbildung ist darin zu sehen, dass durch die in radialer Richtung versetzte Anordnung des Kugellagers und des weiteren Lagers diese relativ zueinander enger angeordnet werden können als im bekannten Stand der Technik.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung sind mindestens oder genau drei Lager inklusive des Kugellagers vorgesehen, wobei diese Lager v-förmig, gestuft oder s-förmig angeordnet sind.
Bei einer v-förmigen Anordnung befindet sich ein mittleres Lager radial innerhalb oder radial außerhalb der zwei übrigen Lager, welche vorzugsweise in der gleichen oder in einer ähnlichen radialen Höhe angeordnet sind. Bei einer gestuften Anordnung sind die drei Lager in einer axialen Projektion übereinander überlappungsfrei angeordnet, und zwar beispielsweise in einer Treppenform oder in einer Halbkreisform. Die genannten Anordnungen erlauben eine sehr Bauraumesparende Positionierung der Lager. Anders ausgedrückt weisen mindestens zwei Lager unterschiedliche Teilkreisdurchmesser auf, wobei der Teilkreis vorzugsweise als ein Durchmesser definiert ist, welcher durch die Mitte der Wälzkörper und/oder der Gleitflächen der Lager verläuft. Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weisen mindestens zwei der Lager jeweils einen Teilkreis auf, welcher außerhalb des anderen Lagers verläuft. Insbesondere sind die Laufbahnen oder Gleitbahnen von mindestens zwei der Lager in axialer Projektion überlappungsfrei angeordnet.
Mit dem Ziel Materialkosten einzusparen wird ergänzend vorgeschlagen, dass das Kugellager Leerstellen bei der Wälzkörperbesetzung zeigt. Beispielsweise wird nur jede fünfte Tasche oder nur jeder fünfter Platz des Kugellagers mit einer Kugel besetzt.
Eine weitere erfindungsgemäße Maßnahme zur Verringerung axialen Bauraumes besteht darin, dass die Lagerung einer Hauptwelle, also der Eingangs – und/oder der Ausgangswelle oder einer der Ausgangswellen der Mehrfachkupplungsvorrichtung, insbesondere der Hauptwelle, welche mit einem nachgeschalteten Getriebe stets drehfest verbindbar und/oder verbunden ist, über ein Kugelrollenlager erfolgt.
Optional kann die Lageranordnung der Hauptwelle weitere Lagerelemente, so zum Beispiel Gleitlager, andere Wälzlager, etc. umfassen. In einer spezielleren Ausführungsform ist eine der Ausgangswellen getriebeseitig nur durch genau ein Kugelrollenlager gelagert.
Durch die Verwendung eines Kugelrollenlagers im Vergleich zum Einsatz eines anderen Lagers gemäß dem Stand der Technik wird Bauraum in axialer Richtung der Mehrfachkupplungsvorrichtung eingespart. Die axiale Breite des Kugelrollenlagers ist z. B. schmaler als ein entsprechendes Kugelrillenlager mit Wälzkugeln ausgebildet, da die Wälzkörper des Kugelrollenlagers aufgrund der besonderen Bauform schmalere Lagerringe als das Kugelrillenlager ermöglichen.
Bei einer bevorzugten konstruktiven Ausbildungsform der Erfindung weist das Kugelrollenlager Wälzkörper in Form von Kugelrollen auf. Eine Kugelrolle zeigt jeweils zwei symmetrisch von einer Kugelgrundform abgeflachte, parallel zueinander angeordnete Seitenflächen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen die Kugelrollen zwischen ihren Seitenflächen eine Breite von etwa 70% des Maximaldurchmessers auf. Zu weiteren optionalen Details des Kugelrollenlagers wird auf die Druckschrift WO 2007/076771 A1 verwiesen, deren Offenbarungsgehalt via Referenzierung vollständig übernommen wird.
Nachdem von dem Kugelrollenlager maßgeblich radiale Kräfte aufgenommen werden müssen, ist es bevorzugt, dass das Kugelrollenlager einen inneren und einen äußeren Lagerring aufweist, welche konzentrisch zueinander angeordnet sind. Die Aufnahme von axialen Kräften erfolgt dadurch, dass die Kugelrollen sich im Betrieb bei der Einwirkung von axialen Kräften selbsttätig in Kraftrichtung ausrichten.
Vorzugsweise ist das Kugellager konstruktiv so ausgebildet, dass dieses Kräfte mit einem Kraftvektor aufnehmen kann, der einen Zwischenwinkel zu einer senkrecht zu der Drehachse des Kugelrollenlagers angeordneten Radialebene von mindestens 5°, insbesondere von mindestens 10°, vorzugsweise mindestens 15° und/oder maximal 60°, vorzugsweise maximal 45° und insbesondere maximal 30° einnimmt.
Bei einer speziellen konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung weist die Mehrfachkupplungsvorrichtung mindestens zwei Ausgangswellen auf, welche in Form einer Hohlwellenanordnung mit einer inneren Ausgangswelle und einer äußeren Ausgangswelle, die die innere Ausgangswelle zumindest abschnittsweise konzentrisch umfasst, ausgebildet ist. Bei der bevorzugten Ausführungsform wird durch das Kugelrollenlager die radial äußere Ausgangswelle gelagert, alternativ oder ergänzend kann auch die innere Ausgangswelle über das Kugelrollenlager gelagert sein.
Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung werden im Nachfolgenden anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert. Dabei zeigen:
1 eine Mehrfachkupplungsvorrichtung gemäß dem Stand der Technik zur Definition verschiedener Bauteile.
2 eine erste mögliche Anordnung von Axiallagern in einer Mehrfachkupplungsanordnung gemäß 1;
3 eine zweite mögliche Anordnung von Axiallagern in einer Mehrfachkupplungsanordnung gemäß 1;
4 eine dritte mögliche Anordnung von Axiallagern in einer Mehrfachkupplungsanordnung gemäß 1;
5 eine erste mögliche Ausführungsform eines Kugellagers als Axiallager;
6 eine zweite mögliche Ausführungsform eines Kugellagers als Axiallager;
7 eine dritte mögliche Ausführungsform eines Kugellagers als Axiallager;
8 eine vierte mögliche Ausführungsform eines Kugellagers als Axiallager;
9 eine fünfte mögliche Ausführungsform eines Kugellagers als Axiallager;
10 eine sechste mögliche Ausführungsform eines Kugellagers als Axiallager.
Gleiche oder einander entsprechende Teile sind in den Figuren jeweils mit den gleichen oder entsprechenden Bezugszeichen versehen.
Die 1 zeigt in einer schematischen Längsschnittdarstellung eine Doppelkupplungsvorrichtung 1, welche zur Übertragung eines Drehmoments von einer Motorseite 2 zu einer Getriebeseite 3 ausgebildet und/oder angeordnet ist.
Zur lösbaren Übertragung des Drehmoments weist die Doppelkupplungsvorrichtung 1 zwei Lamellenkupplungen 4 und 5 auf, welche radial ineinander verschachtelt sind. Anders ausgedrückt sind die Lamellenkupplungen 4 und 5 konzentrisch oder in einer radialen Projektion überlappend zueinander angeordnet. Durch die verschachtelte Anordnung der Lamellenkupplungen 4 und 5 wird eine sehr kompakte, axiale Bauweise der Doppelkupplungsvorrichtung 1 erreicht.
Ausgehend von der Motorseite 2 wird ein Drehmoment über einen ersten Lamellenträger 6, welcher drehbar um eine Mittelachse angeordnet ist, eingeleitet. Hierzu ist der erste Lamellenträger 6 mittelbar oder über ein Dämpfungselement mit einer Schwungscheibe 7 der Motorseite 2 verzahnt bzw. drehfest verbunden. Das in den ersten Lamellenträger 6 eingeleitete Drehmoment wird an außenliegende Lamellenpakete 8, 9 der Lamellenkupplungen 4 bzw. 5 übertragen, so dass diese drehfest mit dem Lamellenträger 6 mitgeführt werden.
Zur Ausleitung der Drehmomente sind innere Lamellenpakete 10 und 11 der Lamellenkupplungen 4 bzw. 5 drehfest mit einem zweiten Lamellenträger 12 bzw. einem dritten Lamellenträger 13 verbunden. Der zweite Lamellenträger 12 ist drehfest auf einer inneren Welle 14 über eine Radialverzahnung aufgesetzt, der dritte Lamellenträger 13 greift mit einer drehfesten Verbindung in eine äußere Welle 15, welche als Hohlwelle ausgebildet und in deren Innenraum die innere Welle 14 positioniert ist.
Im Betrieb wird das über den ersten Lamellenträger 6 eingeleitete Drehmoment wahlweise über die erste oder die zweite Lamellenkupplung 4 bzw. 5 an den zweiten Lamellenträger 12 bzw. dem dritten Lamellenträger 13 und somit an die innere Welle 14 bzw. die äußere Welle 15 übertragen.
Die Lamellenträger 6, 12 und 13 sind üblicherweise in axialer Richtung über eine nicht dargestellte Federvorrichtung oder dergleichen vorgespannt und benötigen zur axialen Abstützung Axiallager 16, 17 und 18 oder eine Auswahl davon. Das Axiallager 16 ist zwischen dem ersten Lamellenträger 6 und einem gehäusefesten Deckel 19 angeordnet. Das zweite Axiallager 17 stützt den zweiten Lamellenträger 12 gegen den ersten Lamellenträger 6 ab. Das dritte Axiallager 18 ist zur axialen Abstützung zwischen dem zweiten Lamellenträger 12 und dem dritten Lamellenträger 13 angeordnet. Wie sich aus der in der 1 dargestellten Doppelkupplungsvorrichtung 1 gemäß dem Stand der Technik ergibt, wird für die Axiallager 16, 17 und 18 ein relativ breiter axialer Bauraum benötigt, wodurch die gesamte axiale Länge der Doppelkupplungsvorrichtung 1 vergrößert ist.
Die äußere Welle 15 ist auf der Getriebeseite 3 mittels eines Kugellagers 20 in Form eines Rillenkugellagers sowohl axial als auch radial abgestützt. Insgesamt wird durch die gezeigten Lageranordnungen ein breiter axialer Bauraum verbraucht, der somit für die restliche Konstruktion der Doppelkupplungsvorrichtung 1 und insbesondere für die Ölzuführungen nicht mehr zur Verfügung steht.
Die 2 zeigt als ein erstes Ausführungsbeispiel für eine kompakte Bauweise eine abgewandelte Anordnung der drei Axiallager 16, 17 und 18 in der 1. Die drei Axiallager 16, 17 und 18 sind in radialer Richtung zueinander höhenversetzt angeordnet, so dass diese in einer axialen Projektion überlappungsfrei und/oder mit einem Abstand d1 bzw. d2 zueinander angeordnet sind. Bei einer radialen Projektion überlappen die Axiallager 16, und 17 mit einer Breite b1 und die Axiallager 17 und 18 mit einer Breite b2.
Obwohl die Axiallager 16, 17 und 18 in der 2 schräg verlaufend in Richtung der Lamellenkupplungen 4, 5 angeordnet sind, können diese bei abgewandelten Ausführungsformen auch spiegelbildlich dazu, das heißt in schräg verlaufender Anordnung mit Ausrichtung zu der Motorseite 2 positioniert werden. Die Überlappungsbereiche b1 bzw. b2 sind wie in der 2 gezeigt als positive Überlappungen ausgebildet, bei abgewandelten Ausführungsformen ergeben sich negative Überlappungen, also Freiräume in der radialen Projektion, wobei jedoch die entsprechenden Freiräume b1, b2 jeweils kleiner als die Blechdicke der Lamellenträger 6, 12 und/oder 13 ausgebildet sind.
Die 3 zeigt eine weitere Anordnungsmöglichkeit der Axiallager 16, 17 und 18 als ein zweites Ausführungsbeispiel der Anordnung, wobei die Axiallager 16, 17 und 18 umgedreht v-förmig oder in Dreiecksform angeordnet sind. Auch hier gilt, dass die Anordnung gespiegelt, also stehend v-förmig ausgebildet sein kann. Die geringe Baugröße in axialer Richtung wird dadurch erreicht, dass das mittige Axiallager 17 mit den Axiallagern 16 bzw. 18 in radialer Projektion überlappend und/oder mit einem geringen axialen Abstand, welcher kleiner als die Blechdicke der Lamellenträger 6, 12 und/oder 13 ausgebildet ist, angeordnet ist.
Die 4 zeigt eine dritte Anordnungsmöglichkeit der Axiallager 16, 17 und 18 als ein drittes Ausführungsbeispiel, wobei die Axiallager übereinander bogenförmig und/oder schlangenlinienförmig angeordnet sind. Auch hier wird durch die Überlappung der Axiallager 16, 17, 18 bei radialer Projektion eine geringe axiale Baugröße der Doppelkupplungsvorrichtung 1 erreicht.
Die 5 zeigt in einer stark schematisierten Darstellung eine erste Alternative für eines der Axiallager 16, 17 und/oder 18 in den vorhergehenden 1 bis 4 als eine Weiterbildung, wobei die Axiallager 16, 17, 18 oder eine Auswahl davon als Kugellager ausgebildet sind, welche auf zwei auf bzw. an den Lamellenträgern 6, 12 und/oder 13 angeordneten Axialscheiben 21 bzw. 22 laufen. Durch die Verwendung von Kugellagern statt Nadellagern kann bei geeigneter Dimensionierung ebenfalls axialer Bauraum eingespart werden. Auch erlaubt der Einsatz von Kugellagern eine engere Packungsdichte in radialer Richtung insbesondere bei den Anordnungen gemäß der 2 bis 4.
Die 6 zeigt das Axiallager 16, 17, 18 in der 5 in einer zweiten alternativen Ausführungsform, wobei die Axialscheiben 21 bzw. 22 jeweils eine Rille 23 bzw. 24 aufweisen, in der die Wälzkörper 25 des Axiallagers 16, 17 bzw. 18 laufen. Durch das Einbringen der Rille 23 bzw. 24 werden die Axialscheiben in dem Bereich, der den axialen Bauraum bestimmt in der Breite verkleinert, so dass durch diese Bauform der axial benötigte Bauraum weiter verringert wird. Es ist auch möglich bei nur einer Axialscheibe 21 oder 22 die Rille 23 bzw. 24 einzubringen und die andere Rille 24 bzw. 23 mit einer planen Laufbahn zu belassen.
Statt des Einsatzes einer Axialscheibe 21 bzw. 22 für ein Kugellager wie es in den 5 bzw. 6 gezeigt ist oder für ein Nadellager wie es in den 2 bis 4 gezeigt ist, kann der Lamellenträger 6, 12 bzw. 13 als Laufbahn für den jeweiligen Wälzkörper dienen. In diesem Fall ist die Laufbahn ein integraler und/oder einmaterialiger Bestandteil des Lamellenträgers 6, 12 bzw. 13. Die Vorteile, die sich hieraus ergeben, sind eine Verringerung der benötigten Einzelteile, des Montageaufwands und somit des Fertigungsaufwands sowie die Möglichkeit, die Laufbahnen in dem Umformprozess bei der Herstellung der Lamellenträger 6, 12 bzw. 13 zu erzeugen. Zum einen können diese Laufbahnen als ungehärtete Laufbahnen ausgebildet sein, da die axiale Belastung in der Doppelkupplungsvorrichtung 1 relativ gering ist. Bei alternativen Ausführungsformen sind die Lamellenträger 6, 12 bzw. 13 aus einem gehärteten Ma terial gebildet, nach dem Umformvorgang und/oder durch eine Zusatzschicht entweder gesamt oder nur in den Bereichen der Laufbahn gehärtet. Als gehärtetes, umformbares Material kommt beispielsweise ein sogenanntes H + A-Material (Härten und Anfassen-Material) zum Einsatz. Als ein Verbundmaterial kann beispielsweise ein Sandwichmaterial umgeformt werden, welches eine härtere Werkstoffschicht umfasst. Bei einer nachträglichen Härtung kann diese beispielsweise über eine Blindhärtung oder eine Induktionshärtung erfolgen. Die Erhöhung der Härte der Laufbahnen mittels einer Zusatzschicht erfolgt bevorzugt über eine nachträgliche Beschichtung oder Plattierung des Laufbereichs bei den Lamellenträgern 6, 12 bzw. 13.
Eine dritte Ausführungsform des Axiallagers 16, 17 oder 18 ist in der 7 gezeigt, wobei Kugeln 25 der Axiallagers 16, 17 oder 18 unmittelbar auf einem der Lamellenträger 6, 12 oder 13 bzw. Deckel 19 auf der Motor- oder Getriebeseite abwälzen. Hierdurch wird z. B. die in der 5 gezeigte Axialscheibe 21 eingespart und der axiale Bauraum vermindert.
Wie aus der 8 als eine vierte Ausführungsform zu entnehmen ist, können auch beide Axialscheiben 21 und 22 eingespart werden, wobei die Kugeln 25 beidseitig auf den Lamellenträgern 6, 12, 13 bzw. Deckel 19 unmittelbar abwälzen.
Die 9 zeigt eine fünfte Ausführungsform, welche analog zu der Ausführungsform in der 7 ausgebildet ist, jedoch im Gegensatz dazu eine in den Lamellenträger 6, 12, 13 eingebrachte Rille 24, in der die Kugeln 25 abrollen zur Verminderung des axialen Platzbedarfs zeigt.
Wie sich aus der 10, einer sechsten Ausführungsform ergibt, kann auch auf der der Rille 24 gegenüberliegenden Laufbahn eine Rille 23 entweder wie in der 10 gezeigt in dem anderen Lamellenträger 6, 12 bzw. Deckel oder in einer nicht-gezeigten Axialscheibe 22 eingebracht sein.
Im allgemeinen können statt den Kugeln 25 in den 5 bis 10 auch andere Wälzkörper, insbesondere Nadeln, eingesetzt werden. Die Geometrie der Axialscheiben 21, 22 bzw. der Rillen 23, 24 sind dann entsprechend anzupassen.
Als weitere Möglichkeit zur Reduzierung der Bauteile kann die Anzahl der Wälzkörper in den Wälzkörperlagern gemäß der 2 bis 10 reduziert werden, so kann beispielsweise nur jede n-te Tasche, z. B. jede 5-te Tasche des Wälzkörperlagers mit einem Wälzkörper gefüllt sein.
Eine weitere Maßnahme um weiteren Bauraum in axialer Richtung zu gewinnen ist der Ersatz des Rillenkugellagers 20 in der 1 durch ein Kugelrollenlager (nicht dargestellt) wie es beispielsweise in der Druckschrift WO 2007/076771 A1 bzw. in der DE 10 2005 0145 56.6 vorgestellt ist. Die Offenbarung bezüglich der Kugelrollenlager in den genannten Druckschriften wird via Referenzierung in die vorliegende Offenbarung übernommen.
Eine weitere Ausführungsalternative besteht darin, dass statt Axialnadellagern wie in den 2 bis 4, oder Kugellagern, wie in den 5 bis 10, Gleitscheiben eingesetzt werden, wobei die Gleitscheiben entweder als separate Bauteile oder teilweise oder vollständig durch die Lamellenträgern 6, 12 bzw. 13 gebildet werden.

1: Doppelkupplungsvorrichtung
2: Motorseite
3: Getriebeseite
4, 5: Lamellenkupplungen
6: Lamellenträger
7: Schwungscheibe
8, 9, 10, 11: Lamellenpakete
12: zweiter Lamellenträger
13: dritter Lamellenträger
14: innere Welle
15: äußere Welle
16, 17, 18: Axiallager
19: Deckel
20: (Rillen-)Kugellager
21, 22: Axialscheiben
23, 24: Rille
25: Wälzkörper, Kugel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- US 7255038 B2 [0003]
- WO 2006/048179 A1 [0004]
- WO 2007/076771 A1 [0026]
- WO 2007/076771 A [0062]
- DE 102005014556 [0062]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- DIN EN ISO 6507 [0015]

Claims

Mehrfachkupplungsvorrichtung (1), insbesondere Doppel kupplungsvorrichtung, mit mindestens zwei Reibkupplungsanordnungen (4,5), mit drehmomentübertragenden Reibelementträgern (6, 12, 13), welche jeweils drehfest mit einem Reibelement (8, 9, 10, 11) der Reibkupplungsanordnungen (4,5) verbunden sind, und mit mindestens einem Axialwälzlager (16, 17, 18), wobei das Axialwälzlager (16, 17, 18) zur axialen Abstützung mindestens einer der Reibelementträger (6, 12, 13) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Axialwälzlager (16, 17, 18) als ein Kugellager ausgebildet ist.
Mehrfachkupplungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kugellager (16, 17, 18) zur gegenseitigen Abstützung der Reibelementträger (6, 12, 13) und/oder zur Abstützung eines Reibelementträgers (6, 12, 13) gegenüber einer stationären Fläche (19), insbesondere gegen einen Deckel ausgebildet ist.
Mehrfachkupplungsanordnung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der abgestützte Reibelementträger (6, 12, 13) als eine Laufbahn des Kugellagers (16, 17, 18) ausgebildet ist.
Mehrfachkupplungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder die Laufbahn des Kugellagers (16, 17, 18) auf einer Radialebene zu einer Eingangs- und/oder Ausgangswelle (14, 15) der Mehrfachkupplungsvorrichtung (1) angeordnet ist.
Mehrfachkupplungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibelementträger (6, 12, 13) als ein Blechformteil ausgebildet ist.
Mehrfachkupplungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Laufbahn auf dem Reibelementträger (6, 12, 13) einmaterialig und/oder einstückig ausgebildet ist.
Mehrfachkupplungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufbahn in einem gehärteten Bereich des Reibelementträgers (6, 12, 13) angeordnet ist.
Mehrfachkupplungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibelementträger (6, 12, 13) als ein Verbundwerkstoffteil ausgebildet ist, wobei die Lagerfläche einmaterialig und/oder einstückig in einer Lage des Verbundwerkstoffs ausgebildet ist.
Mehrfachkupplungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibelementträger (6, 12, 13) als Laufbahn einen plattierten und/oder beschichteten Bereich aufweist.
Mehrfachkupplungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufbahn schmiegungsfrei und/oder plan ausgebildet ist.
Mehrfachkupplungsvorrichtung (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufbahn eine Vertiefung, insbesondere eine Laufrille (23, 14) aufweist.
Mehrfachkupplungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens ein weiteres Lager zur Abstützung der Reibelementträger (6, 12, 13), wobei das Kugellager und das mindestens eine weitere Lager in radialer Richtung überlappend und/oder mit einem axialen Abstand kleiner als die Blechdicke des Reibelementträgers (16, 17, 18) zueinander angeordnet sind.
Mehrfachkupplungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kugellager oder das weitere Lager Leerstellen bei der Wälzköperbesetzung zeigt.
Mehrfachkupplungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Eingangswelle, mit der ein Drehmoment in die Mehrfachkupplungsvorrichtung eingeleitet wird, mit mindestens zwei Ausgangswellen (14, 15), mit denen das Drehmoment aus der Mehrfachkupplungsvorrichtung (1) ausgeleitet wird, und mit einer Lageranordnung (20) zur Lagerung der Eingangs- und/oder mindestens einer der Ausgangswellen, wobei die Lageranordnung mindestens ein Kugelrollenlager umfasst.
Mehrfachkupplungsvorrichtung (1) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Kugelrollenlager Wälzkörper in Form von Kugelrollen aufweist, wobei die Kugelrollen in einer ersten Querschnittebene einen kreisrunden Querschnitt und mindestens in einer zweiten Querschnittebene, die senkrecht zu der ersten Querschnittebene angeordnet ist, einen ovalen Querschnitt zeigt.
Mehrfachkupplungsvorrichtung (1) nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Kugelrollenlager einen inneren und einen äußeren Lagerring aufweist, welche konzentrisch zueinander angeordnet sind.
Mehrfachkupplungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Kugelrollenlager zur Aufnahme von Kräften mit einem Kraftvektor, welcher einen Zwischenwinkel zu einer senkrecht zu seiner Drehachse angeordneten Radialebene von mindestens 5°, insbesondere mindestens 10°, vorzugsweise mindestens 15° und/oder maximal 60°, vorzugsweise maximal 45° und insbesondere maximal 30° ausgebildet ist.
Mehrfachkupplungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass zwei der Ausgangswellen in einer gemeinsamen Hohlwellenanordnung angeordnet sind, wobei durch das Kugelrollenlager die radial äußere Ausgangswelle gelagert wird.