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Die Erfindung betrifft eine Mehrfachkupplung mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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In modernen Automobilen gelangen in weiter Verbreitung Mehrfachkupplungen, konkret häufig Doppelkupplungen zum Einsatz, welche gestatten, das von einem Antriebsaggregat erzeugte Drehmoment einer Kupplungseingangswelle auf eine erste Antriebswelle eines nachgeordneten Getriebes oder auf eine zweite Antriebswelle eines nachgeordneten Getriebes insbesondere wechselweise durch kraftschlüssige Verbindung von Reibkupplungsanordnungen, insbesondere Lamellenkupplungen, zu schalten. In einer Gruppe von besonders häufig realisierten Ausführungsformen werden die einzelnen Kupplungen über mitdrehende Kolben betätigt. Alternativ dazu kann die Kraftwirkung eines gehäusefest angebrachten Kolbens auf eine mit der Kupplung mitdrehende Betätigungsvorrichtung übertragen werden.
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Zwecks Unterbrechung der Drehmoment übertragenden Verbindung ist in geläufiger Weise vorgesehen, dass mittels eines elastischen Rückstellelements die Lamellen in der Reibkupplung getrennt und der Kolben in eine Ruheposition bewegt werden. Konkret sind elastische Rückstellelemente verbreitet als Schraubenfederpakete oder Tellerfedern ausgeführt. Bei geringem Bauraum oder bei gleichzeitiger Anforderung, dass einzelne Lamellen getrennt werden sollen, können ringförmige Wellfedern zum Einsatz gelangen. Damit keine Deformation der Lamellen durch die Wellenberge der Wellfedern stattfindet und daraus keine Änderung der Steifigkeit des Systems resultiert, müssen die Wellenberge aufeinander winkelpositioniert werden. Im Betrieb auftretende Drehschwingungen können aber zu einer Verdrehung der Wellfedern führen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine kostengünstige und/oder robuste Betätigungsvorrichtung für eine Kupplung in einer Mehrfachkupplung zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Mehrfachkupplung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen charakterisiert.
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Erfindungsgemäß umfasst die Mehrfachkupplung, insbesondere Doppelkupplung, für ein Fahrzeug, wenigstens die folgenden Merkmale: Eine erste Reibkupplungsanordnung, welche zur Drehmomentübertragung von einer Kupplungseingangswelle auf eine erste Antriebswelle schaltbar ist, eine zweite Reibkupplungsanordnung, welche zur Drehmomentübertragung von der Kupplungseingangswelle auf eine zweite Antriebswelle schaltbar ist, und
wenigstens einen Wälzlager zur Drehlagerung der Mehrfachkupplung drehbar um die Kupplungseingangswelle, mit einer äußeren Lagerschale und einer inneren Lagerschale. Die Mehrfachkupplung weist ein in Wirkverbindung mit der äußeren Lagerschale des Wälzlagers stehendes Kraftbeaufschlagungselement,
eine in Wirkverbindung mit der inneren Lagerschale des Wälzlagers stehende Betätigungsvorrichtung der ersten Reibkupplung
und ein elastisches Rückstellelement der ersten Reibkupplung auf. Mittels des Kraftbeaufschlagungselements ist über das Wälzlager durch die Betätigungsvorrichtung entgegen der Kraftwirkung des Rückstellelements die erste Reibkupplung schließbar. Mittels des elastischen Rückstellelements wird ohne Krafteinwirkung des Kraftbeaufschlagungselements die erste Reibkupplung geöffnet.
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Die erfindungsgemäße Konstruktion stellt in einer einfachen Gestaltung eine zuverlässig betreibbare Mehrfachkupplung dar. Für die zweite Reibkupplung kann in analoger Weise eine Kraftbeaufschlagung mit einem weiteren Kraftbeaufschlagungselement über ein weiteres Wälzlager durch eine weitere Betätigungsvorrichtung gegen die Rückstellwirkung eines weiteren elastischen Rückstellelements realisiert sein.
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Bevorzugt ist die Mehrfachkupplung für ein schienenloses Landfahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, ein Radfahrzeug, bevorzugt ein Personenkraftfahrzeug oder ein Nutzfahrzeug, ausgelegt oder dimensioniert. Die Mehrfachkupplung kann Teil eines Handschaltgetriebes oder eines Automatikgetriebes sein. Der Mehrfachkupplung kann ein Getriebe, insbesondere ein Mehrfachgetriebe, konkret ein Doppelgetriebe im Antriebsstrang nachgeordnet sein.
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Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren einer Doppelkupplung dargestellt. Es zeigt im Einzelnen:
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1 eine Schnittansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Doppelkupplung,
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2 einen Detailausschnitt des Kraftbeaufschlagungskolbens für die erste Reibkupplung der in der 1 gezeigten Doppelkupplung in der geöffneten Stellung der Reibkupplung,
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3 einen Detailausschnitt des Kraftbeaufschlagungskolbens für die erste Reibkupplung der in der 1 gezeigten Doppelkupplung in der geschlossen Stellung der Reibkupplung,
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4 eine Ausführungsform einer in der erfindungsgemäßen Doppelkupplung eingesetzten verdrehgesicherten Wellfeder,
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5 eine alternative Ausführungsform einer in der erfindungsgemäßen Doppelkupplung eingesetzten verdrehgesicherten Wellfeder, und
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6 ein Detailausschnitt der ersten Reibkupplung der in der 1 gezeigten Doppelkupplung.
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Die 1 zeigt in einer Schnittansicht eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Doppelkupplung 10. Die Doppelkupplung 10 weist eine erste Reibkupplung 12 und eine zweite Reibkupplung 14 auf, die im Wesentlichen parallel zueinander in einem bestimmten Abstand von der gemeinsamen Achse hier nicht im Detail gezeigter Antriebswellen angeordnet sind. Mittels beider Reibkupplungen 12, 14 ist ein Drehmoment einer Motorwelle über eine Kupplungseingangswelle jeweils auf eine der betreffenden Reibkupplung zugeordnete Antriebswelle übertragbar, indem die jeweilige Kupplung geschlossen wird. Vorzugsweise wird die Doppelkupplung 10 für ein Getriebe eines nicht dargestellten schienenlosen Kraftfahrzeugs verwendet, insbesondere für ein automatisiertes oder automatisches Getriebe. Beispielsweise kann mit der ersten Antriebswelle Drehmoment zu einer erste Gruppe von Gängen, konkret den ungeraden Gängen und dem Rückwärtsgang, und mit der zweiten Antriebswelle Drehmoment zu einer zweiten Gruppe von Gängen, konkret den geraden Gängen, geleitet werden.
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Die Reibkupplungen 12, 14 sind als nasslaufende Reibkupplungen ausgeführt, das heißt, sie sind von einem Kupplungsfluid, beispielsweise einem Öl, umgeben. Sie weisen jeweils Lamellenpakete aus Innenlamellen und Außenlamellen auf, wobei die Innenlamellen und Außenlamellen abwechselnd ineinander geschichtet sind oder ineinander greifen. In dieser Ausführungsform existiert ein nicht zeichnerisch dargestellter gemeinsamer Außenlamellenträger für die Außenlamellen der zwei Kupplungen. Dieser gemeinsame Außenlamellenträger ist drehfest mit der Kupplungseingangswelle verbunden, insbesondere ist der Lamellenträger mit der Kupplungseingangswelle verschweißt. Ferner weist die Mehrfachkupplung 10 ein Kupplungsgehäuse 16 auf. In der 1 ist zum Zweck der vereinfachten Darstellung nur dessen motorseitige Teil angedeutet gezeigt.
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Zur Betätigung der beiden Reibkupplungen 12, 14 umfasst die Doppelkupplung 10 jeweils ein Kraftbeaufschlagungselement, hier in Form eines ersten und zweiten hydraulischen Kolbens 18, 20. Die hydraulischen Kolben 18, 20 wirken jeweils über ein Wälzlager 22, 24 durch eine Betätigungsvorrichtung 26, 28 auf die erste Reibkupplung 12 beziehungsweise die zweite Reibkupplung 14 derart ein, dass die jeweilige Reibkupplung schließbar ist, indem im abgedichteten, über eine jeweilige Druckleitung mit einem Druckmittel beaufschlagbaren Arbeitsraum 30, 32 (auch als Druckraum bezeichnet) des jeweiligen hydraulischen Kolbens 18, 20 eine hydraulische Druckänderung erfolgt, wodurch der jeweilige hydraulischen Kolben 18, 20 in axialer Richtung verschiebbar ist. Es gelangt bevorzugt ein Hydrauliköl zum Einsatz. In dieser in der 1 gezeigten Ausführungsform sind die hydraulischen Kolben 18, 20 drehfest relativ zum Kupplungsgehäuse 16 angeordnet.
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In der ersten Reibkupplung 12 sind die einzelnen Kupplungslamellen im Stapel abwechselnd angeordnet: Zwischen zwei Außenlamellen 42 befindet sich jeweils eine Innenlamelle 44. Als elastisches Rückstellelement zum Öffnen der Kupplung, sobald die Kraftbeaufschlagung durch den hydraulischen Kolben 18 entfällt, umfasst die erste Reibkupplung 12 einen Stapel von Wellfedern 46. Die Wellfedern 46 sind ringförmig und von einzelnen Kupplungslamellen einzeln separiert.
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Alternativ zur gezeigten Ausführung kann der hydraulische Kolben 18 auch in einem Kupplungsdeckel geführt sein. Der Kolben 18 kann aus Kunststoff, einem metallischen Werkstoff oder einem Werkstoffverbund aus zwei oder mehr Werkstoffen gefertigt sein. Die Lagerauflage kann direkt ohne Fixierung oder verspannt mit einem oder mehreren Halteclips erfolgen. Die Dichtung des Kolbens 18 kann eingelegt oder anvulkanisiert sein. Die Befestigung kann durch einen Sicherungsring, durch Schrauben oder durch Klebung erfolgen. Entsprechendes gilt auch für den anderen hydraulischen Kolben 20.
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Das Wälzlager kann beispielsweise als Axialnadellager, als Kugellager (wie in den Figuren gezeigt), als Schrägkugellager oder als Axialkugellager ausgeführt sein. Die Lagervorspannung kann zum Beispiel über eine oder mehrere interne Federn im Arbeitsraum, über eine externe Feder oder direkt über Rückstellfedern der Kupplung erfolgen.
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Die 2 ist ein Detailausschnitt des Kraftbeaufschlagungskolbens 18 für die erste Reibkupplung 12 der in der 1 gezeigten Doppelkupplung 10 in der geöffneten Stellung der Reibkupplung 12. In dieser Situation befindet sich der hydraulische Kolben 18 in seiner Ruheposition, in welcher der Arbeitsraum 30 ein niedriges Volumen aufweist. Der hydraulische Kolben 18 steht in direktem Kontakt mit der äußeren Lagerschale 34 des ersten Wälzlagers 20. Die innere Lagerschale 36 des ersten Wälzlagers 20 steht in direktem Kontakt mit der ersten Betätigungsvorrichtung 26, welche auf die erste Reibkupplung 12 einwirkt. Zwischen der äußeren Lagerschale 34 und der inneren Lagerschale 36 befinden sich Wälzkörper 38.
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Die 3 zeigt einen Detailausschnitt des Kraftbeaufschlagungskolbens 18 für die erste Reibkupplung 12 der in der 1 gezeigten Doppelkupplung 10 in der geschlossen Stellung der Reibkupplung 12. In dieser Situation befindet sich der hydraulische Kolben 18 in seiner Arbeitsposition, in welcher der Arbeitsraum 30 hydraulisch beaufschlagt ist, so dass der hydraulische Kolben 18 über das Wälzlager 20 eine Kraft auf die Reibkupplung 12 derart ausübt, dass diese geschlossen wird, das heißt, die Lamellen der Reibkupplung 12 aneinander gepresst werden, um eine Drehmomentübertragung zu bewirken.
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Es existiert des Weiteren ein Überdruckventil 40 mit Siphonfunktion, das in Fluidverbindung mit dem Arbeitsraum 30 steht. In alternativen Ausführungsformen kann auch keine Entlüftung vorgesehen sein, kann eine Entlüftung über ein eingesetztes Ventil, über ein integriertes Ventil oder über geformte Dichtungen mit Blowby-Nuten erfolgen.
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Die elastischen Rückstellelemente sind bevorzugt Stapel von Wellfedern 46 (siehe auch 1), welche verdrehgesichert ausgeführt sind, so dass die einzelnen Wellfedern korrekt separiert und zueinander ausgerichtet sind. Wellfedern können gezielt geschichtet werden, sich durch ihre Drehträgheit aber zueinander verdrehen. Die Unterbindung der Verdrehneigung durch eine Sicherung ist insbesondere bedeutsam, weil ein aus einem Stapel von Federelementen aufgebautes elastisches Rückstellelement bei gestörter Ausrichtung der einzelnen Elemente zueinander unter anderem zu einer fehlerhaften Systemsteifigkeit, zu einer Bauteilüberlastung mit Überhitzungsfolge oder zu einer schlechten Regelbarkeit führen. Die Verdrehsicherung wirkt zum einen gegen eine Verdrehung einzelner Wellfedern im Stapel relativ zueinander als auch zum anderen gegen eine Verdrehung der Wellfedern relativ zum Kupplungsgehäuse. Der Einfluss der Unebenheit der Auflageflächen der Feder wird konstant gehalten, so dass eine Gleichförmigkeit der Momente erreicht wird. Dieses führt zu einem erhöhten Kupplungskomfort und einer verbesserten Kupplungsregelqualität über die Lebensdauer der Kupplung.
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Die 4 ist eine Darstellung einer Ausführungsform einer in der erfindungsgemäßen Doppelkupplung 10 eingesetzten verdrehgesicherten Wellfeder 46. Grundsätzlich sind für Verdrehsicherungen sowohl in geometrischer als auch in herstellungstechnischer Hinsicht einige Formen vorteilhaft einsetzbar. Neben der hier nicht zeichnerisch dargestellten Variante, eine Wellfeder mit einem oder mehreren Außenzähnen (oder einer Ausbuchtung) auszustatten, ist es erfindungsgemäß bevorzugt, eine Wellfeder mit einer Ausklinkung (oder einer Einbuchtung) zu versehen. Die in der 4 gezeigte Ausführungsform einer Wellfeder 46 weist an ihrem äußeren Rand eine Ausklinkung 48, eine Vertiefung in der Außenumfangskontur, auf. Diese dient im Zusammenbau der Reibkupplung dem Eingriff eines im Wesentlichen komplementären Vorsprungs (oder einer Ausbuchtung) eines Lamellenträgers zur Realisierung eines Formschlusses.
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In der 5 ist eine alternative Ausführungsform einer in der erfindungsgemäßen Doppelkupplung 10 eingesetzten verdrehgesicherten Wellfeder 46 dargestellt. Diese Ausführungsform weist neben einer ersten Ausklinkung 48 zwei weitere Ausklinkungen 50 auf. Die Ausklinkungen 48, 50 sind im wesentlichen gleichmäßig winkelbeabstandet, das heißt, sie liegen in etwa 120 Winkelgrad auseinander, so dass eine möglichst gleichverteilte Krafteinleitung zur Verdrehsicherung der Wellfeder 46 aufgebracht wird.
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Die 6 zeigt einen Detailausschnitt der ersten Reibkupplung 12 der in der 1 gezeigten Doppelkupplung 10. In dieser Darstellung ist erkennbar, dass eine als Vorsprung ausgeprägte Formgebung 54 des Lamellenträgers 52 in die Ausklinkung 48 der Wellfeder 46 formschlüssig eingreift. Dadurch kann sich die Wellfeder 46 nicht relativ zum Lamellenträger 52 verdrehen.
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Erfindungsgemäß gelangen derartige Wellfedern 46 mit Verdrehsicherung zusammen mit hydraulischen Kraftbeaufschlagungselementen, insbesondere hydraulischen Kolben, zum Einsatz. Die Rückstellung des Kolbens erfolgt in einer derartigen Konstruktion nicht direkt über ein Federnpaket, sondern indirekt über die Spreizung des Lamellenpakets durch die Wellfedern, so dass über ein Rückverschieben der Druckplatte auch der Kolben in seine Ruhelage gelangt.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Doppelkupplung
- 12
- erste Reibkupplung
- 14
- zweite Reibkupplung
- 16
- Kupplungsgehäuse
- 18
- erster hydraulischer Kolben
- 20
- zweiter hydraulischer Kolben
- 22
- erstes Wälzlager
- 24
- zweites Wälzlager
- 26
- erste Betätigungsvorrichtung
- 28
- zweite Betätigungsvorrichtung
- 30
- erster Arbeitsraum
- 32
- zweiter Arbeitsraum
- 34
- innere Lagerschale
- 36
- äußere Lagerschale
- 38
- Wälzkörper
- 40
- Überdruckventil
- 42
- Außenlamelle
- 44
- Innenlamelle
- 46
- Wellfeder
- 48
- Ausklinkung
- 50
- weitere Ausklinkung
- 52
- Lamellenträger
- 54
- Formgebung
