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Vorliegende Erfindung betrifft eine Kupplungsanordnung insbesondere Doppelkupplungsanordnung, für die Anordnung in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs zwischen einer Antriebseinheit und einem Getriebe zur Übertragung eines Drehmoments von Antriebseinheit auf Getriebe, mit mindestens einer ersten Lamellenkupplungsanordnung, die einen antriebseitigen Außenlamellenträger und einen getriebeseitigen Innenlamellenträger aufweist, wobei der Außenlamellenträger drehfest, insbesondere durch Verzahnung mit einem Mitnehmer verbunden ist, der dazu ausgelegt ist, ein Drehmoment von der Antriebseinheit auf den Außenlamellenträger zu übertragen, wobei der Mitnehmer axial im Außenlamellenträger mittels eines Sicherungselements gesichert ist.
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Üblicherweise bestehen die Kupplungseinrichtungen aus mehreren Bauteilen, die zusammengefügt werden. Um die Fügbarkeit der verschiedenen Bauteile auch bei in der Praxis auftretenden Fertigungstoleranzen sicherzustellen, sind Fügespiele nötig. Durch dynamische Effekte können jedoch die spielbehaftete Bauteile aufeinander schlagen und Geräusche verursachen.
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Die Geräusche entstehen beispielsweise dadurch, dass im Rahmen des Fügespiels aufgrund von Drehschwingungen der Antriebseinheit (ggf. Brennkraftmaschine) Anlageflächen aneinander anschlagen. Derartige Drehschwingungen können unter Umständen durch einen im Antriebsstrang vorgesehenen Torsionsschwingungsdämpfer nicht komplett eliminiert werden. Ferner können auch Radialschwingungen, insbesondere auch auf einen Achsversatz zurückgehende Radialschwingungen, auftreten, die aufgrund des Fügespiels ebenfalls Geräusche verursachen und überdies die vorgesehenen Radiallager stark belasten können.
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Im Hinblick darauf, derartige Geräusche bzw. Lagerbelastungen zu vermeiden oder die Geräuschentwicklung bzw. Lagerbelastung zumindest deutlich zu reduzieren, ist aus dem Stand der Technik, beispielsweise der
DE 10205768 , bekannt, dass der Lamellenträger und Mitnehmer einander zugeordnete Eingriffsflächen aufweisen, die spielfrei in gegenseitige Anlage gebracht und in dieser haltbar sind.
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Dazu können beispielsweise der Lamellenträger und der Mitnehmer mittels eines Spannrings in axialer Richtung vorgespannt sein, wobei der Spannring Federelemente aufweist, die in axialer Richtung eine Kraft auf den Mitnehmer ausüben und so die Spielfreiheit von Mitnehmer und Außenlamellenträger begrenzen.
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Aus der
DE 102005007384 ist ein als Sprengring ausgebildetes Sicherungselement bekannt, das ebenfalls eine axiale Kraft auf den Mitnehmer ausübt. Dabei besteht das Sicherungselement aus einem Sicherungselement und einem Sprengring. Das Sicherungselement weist dabei wieder axial ausgerichteten Federelemente auf, die eine axiale Kraft auf den Mitnehmer ausüben, während der Sprengring eine rein axiale Sicherung bereitstellt.
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Des Weiteren ist aus der
DE 102 05 768 eine Vorspannvorrichtung bekannt, die zwei Rampenringe und eine dazwischen wirkende Zugfederanordnung aufweist, die die beiden Rampenringe derart in Umfangsrichtung vorspannt, dass zu einer Axialrichtung schräg verlaufende Rampen die Federkräfte in in axialer Richtung wirkende Vorspannkräfte umsetzen.
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Nachteilig bei den bekannten Sicherungselementen ist jedoch, dass die bekannten Sicherungselemente nicht gegen Fliehkraft gesichert sind, so dass insbesondere bei hohen Drehmomenten eine Geräuschentwicklung nicht zuverlässig begrenzt werden kann. Zudem müssen die bekannten Sicherungselemente mit großem Aufwand und Sorgfalt montiert werden.
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Aufgabe vorliegender Erfindung ist es deshalb, ein Sicherungselement für eine Kupplungsanordnung bereitzustellen, das eine optimale axiale Vorspannung auch bei hohen Drehmomenten bereitstellt und einfach, schnell und fehlerfrei montiert werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch eine Kupplung gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
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Erfindungsgemäß wird als Sicherungselement für die axiale Befestigung zwischen Mitnehmer und Außenlamellenträger ein Sprengringelement verwendet, das dazu ausgelegt ist, eine axiale Kraft auf den Mitnehmer auszuüben, aber nicht wie aus dem Stand der Technik bekannt mittels Federelemente, sondern mittels mindestens einer in radialer Richtung abgeschrägten Anlagefläche. Dabei ist die Abschrägung derart gewählt, dass das Sprengringelement eine sich nach radial außen verjüngende Keilform aufweist. Das Sprengringelement wird vorzugsweise in eine radial innen am Außenlamellenträger bereitgestellte Nut eingespannt, die auch dazu ausgelegt ist, den Mitnehmer aufzunehmen. Aufgrund der nach radial außen gerichteten Vorspannungskraft des Sprengringelements, wird das Sprengringelement in die Nut gedrückt, wobei wiederum die abgeschrägt Anlagefläche dafür sorgt, dass eine axiale Kraft von dem Sprengringelement auf den Mitnehmer ausgeübt wird.
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Vorteilhafterweise wird gerade bei hohen Drehmomenten die radial nach außen gerichtete Vorspannkraft des Sprengringelements durch die radial nach außen gerichtete Fliehkraft unterstützt, so dass das Sprengringelement weiter in die Nut gedrückt wird, was wiederum die axiale Kraft auf den Mitnehmer erhöht. Dadurch ist auch bei hohen Drehmomenten sichergestellt, dass Mitnehmer und Außenlamellenträger möglichst wenig Spielfreiheit aufweisen, wodurch wiederum eine Geräuschentwicklung vermindert werden kann.
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Des Weiteren bewirkt die nach radial außen gerichtete Selbstvorspannung des Sprengringelements und die in radialer Richtung abgeschrägte Anlagefläche, dass Verschleiß am Sprengringelement oder Mitnehmer ausgeglichen werden kann, so dass über die Lebensdauer der Kupplung eine im wesentlichen gleichbleibende hohe axiale Kraft auf den Mitnehmer ausgeübt werden kann.
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Gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel, besteht das Sprengringelement nicht aus einem einzigen Element sondern ist aus mindestens zwei aneinander anliegenden Sprengringen zusammengesetzt. Vorzugsweise weisen der erste und der zweite Sprengring jeweils eine abgeschrägte Anlagefläche auf, so dass die nach außen weisenden Flächen des Sprengringelements eben ausgebildet sind, während die Anlageflächen der Sprengringe zueinander die erfindungsgemäße Schräge aufweisen. Diese Ausbildung stellt eine große plane Außenanlagefläche des Sprengringelements an dem Mitnehmer bzw. der Wandung der Nut im Außenlamellenträger bereit, so dass eine optimierte axiale Kraftübertragung ermöglicht ist.
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Dabei ist vorteilhaft, wenn der zuerst in die Nut einzuspannende erste Sprengring eine nach radial innen verjüngte Keilform aufweist, während der nachfolgend in die Nut einzuspannende zweite Sprengring eine sich nach radial außen verjüngende Keilform aufweist. Dadurch können die Sprengringe optimal positioniert werden.
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Um einer Fehlmontage vorzubeugen, insbesondere einer Fehlmontage bei der eine plane Fläche des einen Sprengrings an einer abgeschrägten Fläche des anderen Sprengrings zum liegen kommt, weist, wie ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel zeigt, zumindest einer der Sprengringe eine Fehlmontagesicherung auf.
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Eine derartige Fehlmontagesicherung kann vorzugsweise dadurch bereitgestellt sein, dass ein Ende des ersten und/oder zweiten Sprengrings hakenförmig umgebogen ist, wobei der so ausgebildete Haken vorzugsweise derart dimensioniert ist, dass er den anderen Sprengring umgreift. Diese Fehlmontagesicherung ermöglicht eine intuitiv verständliche Montageanleitung, so dass fehlerhafte Anordnungen der Sprengringe zueinander vermieden werden können.
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Alternativ oder zusätzlich kann es auch vorteilhaft sein ein Sprengringelement zu verwenden, das wellenförmig ausgebildet ist, wobei die axiale Kraft auf den Mitnehmer durch die durch das Wellenprofil bereitgestellte Federkraft ausgeübt wird. Die wellenförmige Ausbildung des Sprengringelements kann auch in Kombination mit der mindestens einen abgeschrägten Fläche vorteilhaft sein, um die axiale Kraft weiter zu erhöhen.
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Weitere Vorteile und bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen definiert.
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Im folgenden soll die Erfindung anhand in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erklärt werden. Dabei sind die dargestellten Ausführungsbeispiele rein exemplarischer Natur und sollen nicht den Schutzumfang der Anmeldung definieren, der allein durch die anhängigen Patentansprüche definiert ist.
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Es zeigen:
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1a: eine schematische Darstellung einer Doppelkupplung mit einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Sprengringelements.
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1b: eine vergrößerte schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Sprengringelements aus 1a.
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2: eine schematische Darstellung des in 1 dargestellten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Sprengringelements mit einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Fehlmontagesicherung.
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In den folgenden Figuren sind funktionell gleich wirkende Elemente jeweils mit gleichen Bezugszeichen beziffert.
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1 zeigt eine Doppelkupplung 1 mit einer inneren Kupplungsanordnung 3 und einer äußeren Kupplungsanordnung 2. Die Kupplungsanordnungen 2 und 3 sind als Lamellenkupplungen ausgebildet, welche jeweils einen Innenlamellenträger 5, 6 und einen Außenlamellenträger 7, 8 aufweisen, wobei die auf den Lamellenträgern 5, 6 und 7, 8 angeordneten Lamellen ineinander greifen und jeweils Lamellenpakete 10, 12 ausbilden.
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Der Außenlamellenträger 7 ist drehfest mit einem Mitnehmer 13 der Doppelkupplung 1 verbunden, der wiederum drehfest mit einer Abtriebswelle einer nicht dargestellten Antriebseinheit verbunden ist, so dass über den Mitnehmer 13 im Betrieb ein Drehmoment von der Antriebseinheit in die Doppelkupplung 1 eingeleitet wird. Da sowohl der Außenlamellenträger 7 der äußeren Kupplungsanordnung 2 als auch der Außenlamellenträger 8 der inneren Kupplungseinrichtung 3 drehfest mit einer Ölzuführnabe 4 verbunden sind, wird das Drehmoment über den Mitnehmer 13 auch auf die innere Kupplungsanordnung 3 eingeleitet.
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Getriebeseitig sind die Innenlamellenträger 5, 6 drehfest über beispielsweise eine Verzahnung mit jeweils einer Getriebeeingangswelle 14, 15 verbunden, wobei der Innenlamellenträger 6 der inneren Kupplungsanordnung 3 mit der ersten als Hohlwelle ausgebildeten Getriebeeingangswelle 15 verbunden ist. Die also Hohlwelle ausgebildete Getriebeeingangswelle 15 umgibt eine zweite Getriebeeingangswelle 14, die wiederum mit dem Innenlamellenträger 5 der äußeren Kupplungsanordnung 2 drehfest verbunden ist. Um die Kupplung in Reibschluss zu bringen werden die entsprechenden Lamellenpakete 10, bzw. 12 in Reibschluss gebracht, so dass das Drehmoment der Antriebseinheit entweder über die erste Kupplungsanordnung 2 oder die zweite Kupplungsanordnung 3 übertragen wird.
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Auf diese Weise wird durch die Außenlamellenträger 7, 8 ein antriebsseitiger Kupplungsteil und durch die Innenlamellenträger 5, 6 ein getriebeseitiger Kupplungsteil gebildet.
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Um die Lamellen in Reibschluss zu bringen ist jeder Kupplungsanordnung 2, 3 jeweils ein Betätigungskolben 16, 17 zugeordnet, der die Lamellenpakete mit einer in axialer Richtung wirkenden Kraft beaufschlagt. Den Betätigungskolben 16, 17 sind Druckräume 24, 25 zugeordnet, die zum Ausbilden der axialen Kraft auf die Betätigungskolben 16, 17 mit Druckfluid beaufschlagt werden. Dieses Druckfluid wird über Bohrungen in der Ölzuführnabe 4 zugeführt. Vorteilhafterweise dient das Druckfluid gleichzeitig als Kühlmittel für die Lamellenkupplung, wobei der Kühlmittelstrom die Doppelkupplung 1 in im Wesentlichen radialer Richtung von innen nach außen durchströmt. Zusätzlich oder alternativ kann das Kühlmittel auch zwischen der Ölzuführnabe 4 und der äußeren Getriebeeingangswelle 15 zugeführt werden.
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Um die Kupplungsanordnung 2, 3 zu lösen, sind Rückstellelemente 20, 22 vorgesehen, die im hier dargestellten Fall als Tellerfeder 20 und Schraubenfeder 22 ausgebildet sind. Die von den Rückstellelementen 20, 22 ausgehende Kraft wirkt dem von dem Druckraum 24 bzw. 25 auf den Betätigungskolben 16 bzw. 17 einwirkenden Druck entgegen. Wird kein Fluid mehr dem Druckraum 24, 25 zugeführt, also der Druck im Druckraum 24 bzw. 25 vermindert, bewirkt der Druck des jeweiligen Rückstellelements 20, 22 das Lösen der Lamellenkupplungsanordnung 2, 3 durch eine axiale Verschiebung der Betätigungskolben 16, 17 in Richtung des Getriebes (nicht dargestellt).
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Wie oben beschrieben ist der Mitnehmer 13 drehfest an dem Außenlamellenträger 7 der äußeren Kupplungsanordnung 2 angebracht. Dazu weisen der Mitnehmer 13 und der Außenlamellenträger 7 vorzugsweise Verzahnungen 28 auf, die ineinandergreifen. Um den Mitnehmer 13 axial gegen ein Herausrutschen zu sichern und um die durch die Verzahnung ausgebildeten Eingriffsflächen zwischen Mitnehmer 13 und Außenlamellenträger 7 möglichst spielfrei zu halten, ist ein Sprengringelement 30 vorgesehen, das in eine Nut 32 im Außenlamellenträger 7 eingespannt ist.
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Wie der vergrößerten Darstellung aus 1b entnommen werden kann, besteht das Sprengringelement 30 vorzugsweise aus einem ersten Sprengring 30a und einem zweiten Sprengring 30b, die jeweils eine abgeschrägt Anlagefläche 34 aufweisen. Wie in der 1b gezeigt liegen die Sprengringe 30a, 30b vorzugsweise an der abgeschrägten Anlagefläche 34 aneinander, während ihre nach außen gewandten Flächen 36, 38 derart ausgebildet sind, dass sie plan an einer Wandung der Nut 32 bzw. an dem Mitnehmer 13 anliegen.
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Aufgrund der nach radial außen gerichteten Vorspannungskraft des Sprengringe 30a, 30b, werden die Sprengringe 30a, 30b in die Nut 32 gedrückt, wobei wiederum die abgeschrägt Anlagefläche 34 dafür sorgt, dass eine axiale Kraft von den Sprengringen 30a, 30b auf den Mitnehmer 13 ausgeübt wird.
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Dadurch wird gerade bei hohen Drehmomenten die radial nach außen gerichtete Vorspannkraft der Sprengringe 30a, 30b durch die radial nach außen gerichtete Fliehkraft unterstützt, so dass der zweite Sprengring 30b weiter in die Nut 32 gedrückt wird, was wiederum die axiale Kraft auf den Mitnehmer 13 erhöht. Dadurch ist auch bei hohen Drehmomenten sichergestellt, dass Mitnehmer 13 und Außenlamellenträger 7 möglichst wenig Spielfreiheit aufweisen, wodurch wiederum eine Geräuschentwicklung vermindert werden kann.
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Des Weiteren bewirkt die nach radial außen gerichtete Selbstvorspannung des Sprengringelements 30 und die in radialer Richtung abgeschrägte Anlagefläche 34, dass Verschleiß am Sprengringelement 30 oder Mitnehmer 13 ausgeglichen werden kann, so dass über die Lebensdauer der Kupplung eine im wesentlichen gleichbleibende hohe axiale Kraft auf den Mitnehmer 13 ausgeübt werden kann.
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In dem in 1b dargestellten Ausführungsbeispiel, ist der erste Sprengring 30a in axialer Richtung auf der Antriebsseite der Kupplung angeordnet, während der zweite Sprengring 30b zwischen dem ersten Sprengring 30a und dem Mitnehmer 13 angeordnet ist. Dies hat den Vorteil, dass die Tiefe der Nut 32 nur auf den ersten Sprengring 30a ausgelegt werden muss. Sie kann also weniger tief gefertigt werden, da der Sprengring 30a radial außen an der Innenfläche der Nut 32 anliegt. Der zweite Sprengring 30b dagegen ragt nur teilweise in die Nut 32. Dadurch verbleibt zwischen der radialen Außenfläche des Sprengrings 30b und der Innenfläche der Nut 32 ein Spalt, der dazu dient, dass bei Verschleiß der zweite Sprengring 30b tiefer in die Nut 32 eintauchen kann und so weiterhin eine axial gleichbleibende Kraft auf den Mitnehmer 13 ausgeübt werden kann.
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Prinzipiell wäre es auch möglich den zweiten Sprengring 30b axial auf der Antriebsseite und den ersten Sprengring 30a zwischen zweitem Sprengring 30b und dem Mitnehmer 13 zu positionieren. In diesem Ausführungsbeispiel sollte jedoch darauf geachtet werden, dass eine genügend große Anlagefläche zwischen zweitem Sprengring 30b und Nut 32 gegeben ist, damit der Sprengring 30b nicht aus der Nut springt.
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Um eine definierte Einbaulage der Sicherungsringe 30a und 30b zueinander zu gewährleisten ist es vorteilhaft eine Fehlmontagesicherung anzubringen. Ein bevorzugtes Beispiel ist in 2 dargestellt. Bei den hier dargestellten Sprengringen 30a und 30b ist eine einfache Möglichkeit der Fehlmontagesicherung dadurch gegeben, dass jeweils ein Ende 31a bzw. 31b hakenförmig ausgebildet ist, so dass es den jeweils anderen Sprengring 30b, bzw. 30a umfasst. Durch diese einfach zu realisierende Maßnahme wird eine Fehlmontagesicherung bereitgestellt, die eine intuitiv verständliche Montageanleitung beinhaltet, so dass fehlerhafte Anordnungen der Sprengringe zueinander vermieden werden können.
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Insgesamt ist mit dem erfindungsgemäßen Sicherungskonzept eine Möglichkeit bereitgestellt, den Mitnehmer axial derart zu sichern, dass eine optimale axiale Vorspannung auch bei hohen Drehmomenten bereitstellbar ist und die einfach, schnell und fehlerfrei montiert werden kann. Zudem bewirkt die Selbstvorspannung der Sprengringe und die radial abgeschrägte Anlagefläche ein automatisches Nachstellen bei Verschleiß, so dass über die Lebensdauer der Kupplung eine gleichmäßig hohe axiale Kraft auf den Mitnehmer ausübbar ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Doppelkupplungseinrichtung
- 2
- äußere Lamellenkupplungsanordnung
- 3
- innere Lamellenkupplungsanordnung
- 4
- Ölzuführnabe
- 5
- Innenlamellenträger äußere Lamellenkupplungsanordnung
- 6
- Innenlamellenträger innere Lamellenkupplungsanordnung
- 7
- Außenlamellenträger äußere Lamellenkupplungsanordnung
- 8
- Außenlamellenträger innere Lamellenkupplungsanordnung
- 9
- Kupplungslamellen antriebsseitig
- 10
- Kupplungslamellen antriebsseitig
- 11
- Kupplungslamellen getriebeseitig
- 12
- Kupplungslamellen getriebeseitig
- 13
- Mitnehmer
- 14
- innere Getriebeeingangswelle
- 15
- äußere Getriebeeingangswelle
- 16
- Betätigungskolben
- 17
- Betätigungskolben
- 20
- Rückstellelement-Tellerfeder
- 22
- Rückstellelement-Schraubenfeder
- 24
- Druckraum
- 25
- Druckraum
- 28
- Verzahnung
- 30
- Sprengringelement
- 30a
- erster Sprengring
- 30b
- zweiter Sprengring
- 31a
- hakenförmiges Ende – erster Sprengring
- 31b
- hakenförmiges Ende – zweiter Sprengring
- 32
- Nut
- 34
- abgeschrägte Anlagefläche
- 36, 38
- plane Anlagefläche
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10205768 [0004, 0007]
- DE 102005007384 [0006]
