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Die Erfindung betrifft eine Kupplungseinrichtung, insbesondere eine Doppelkupplungseinrichtung für die Anordnung in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs zwischen einer Antriebseinheit und einem Getriebe zur Übertragung eines Drehmoments von der Antriebseinheit auf das Getriebe, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Aus der
EP 1 780 435 A2 ist eine Doppelkupplungseinrichtung in radialer Bauart bekannt, die für die Anordnung in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs zwischen einer Antriebseinheit und einem Getriebe vorgesehen ist. Die Kupplungseinrichtung weist eine, einer ersten Getriebeeingangswelle des Getriebes zugeordnete erste Kupplungsanordnung und eine, einer zweiten Getriebeeingangswelle des Getriebes zugeordnete zweite Kupplungsanordnung auf, durch die die Momentübertragung zwischen Antriebseinheit und dem Getriebe erfolgt. Dabei ist die erste Getriebeeingangswelle als Hohlwelle und die zweite Getriebeeingangswelle von der ersten Getriebewelle umgeben ausgebildet. Den beiden Kupplungsanordnungen sind Lamellenpakete zugeordnet, die mittels hydraulisch aktivierbarer Betätigungskolben betätigbar sind, wobei den Betätigungskolben jeweils ein Druckausgleichsraum zugeordnet ist. Das Lamellenpaket umfasst jeweils einen Innenlamellenträger sowie einen Außenlamellenträger, zur drehfesten Anordnung der Innen- bzw. Außenlamellen. Die Kupplungslamellen werden zur Kühlung mit Kühlöl durchströmt, wobei das Kühlöl über den Druckausgleichsraum zu den Kupplungslamellen gelangt. Die ölführenden Druckausgleichsräume sind durch Dichtungselemente gegen Ölverlust gesichert.
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Nachteilig an diesem Stand der Technik ist jedoch, dass die bekannten Dichtungselemente im Zuge der Betätigung der Kupplung Leckagen bilden können, wodurch der der Lamellenkühlung dienende Öldruck abnimmt. Eine Verringerung des Öldrucks im Druckausgleichsraum jedoch erhöht das Schleppmoment beim Lösen der Kupplung, da der im Druckausgleichsraum anliegende Öldruck dem Öldruck entgegenwirkt, mit dem der Druckraum beaufschlagt ist und der der Verschiebung des Betätigungskolbens dient. Die bisher zur Abdichtung der Druckausgleichsräume verwendeten Dichtungen sind zudem technisch aufwendig zu montieren und somit teuer in der Fertigung.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, eine Dichtungsanordnung bereitzustellen, die konstruktiv einfacher in der Herstellung ist und den Druckausgleichsraum zudem beständig gegen Leckagen abdichtet.
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Die Aufgabe wird durch eine Kupplungseinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Die Erfindung basiert auf der Idee, statt der bisher verwendeten anvulkanisierten Dichtungen, eine Dichtungsanordnung für eine Kupplungseinrichtung bereitzustellen, die einen Dichtungsträger umfasst, der zumindest bereichsweise in Form und Umfang der Innenkontur eines Druckausgleichsraums entspricht und der den Druckausgleichsraum zumindest bereichsweise nach außen abdichtet. Erfindungsgemäß ist in dem Dichtungsträger eine erste Nut vorgesehen, in die eine Dichtung einlegbar ist, die den Dichtungsträger gegenüber einer, den Druckausgleichsraum einfassenden Wandung leckagesicher abdichtet.
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Vorzugsweise sind, im Hinblick auf ihre Elastizität, der Dichtungsträger und die in die erste Nut des Dichtungsträgers eingelegte Dichtung derart ausgebildet, dass der Dichtungsträger zusammen mit der Dichtung gegenüber der Wandung des Druckausgleichsraumes axial verschiebbar ist. Aufgrund der in die erste Nut einlegbaren Dichtung ist der Druckausgleichsraum gegenüber der Wandung leckagesicher abgedichtet.
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Weiterhin kann es sich als vorteilhaft erweisen, sowohl den Dichtungsträger als auch die in die erste Nut einlegbare Dichtung derart auszubilden, dass ihre Dichtungsfähigkeit unabhängig von der Temperatur des im Druckausgleichsraum befindlichen Öls ist. Ein weiterer Vorteil der Dichtungsanordnung besteht darin, dass auf eine technisch aufwendige Anvulkanisierung der Dichtung an einen Betätigungskolben verzichtet werden kann und die Innenführung des Dichtungsträgers im Druckausgleichsraum deutlich verbessert ist.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Dichtungsträger eine, einer zweiten Wirkfläche des Betätigungskolbens entsprechende Anlagefläche auf und ist vorzugsweise dazu ausgebildet, auf einen Kolbenhals des Betätigungskolbens aufgeklemmt zu werden. Der Dichtungsträger ist auf diese Weise verliersicher an einem Kolbenhals des Betätigungskolbens befestigt, wodurch das Innenvolumen des Druckausgleichsraums maximierbar ist.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die erste Nut mit der ersten darin eingelegten Dichtung eine Dichtung bezüglich der Wandung des Druckausgleichsraums bereitstellt und der Dichtungsträger eine zweite Nut aufweist, die an der, einer Ölzuführnabe zugewandten Seite des Dichtungsträgers ausgebildet ist und in die eine weitere Dichtung einlegbar ist, die gegenüber dem mit der Ölzuführnabe verbunden Kolbenhals eine zusätzliche Dichtung bereitstellt. Die erste und die zweite Nut sind so ausgebildet, dass sie die jeweils zugehörige Dichtung auch bei axialer Bewegung des Dichtungsträgers in Bezug zur Ölzuführnabe verliersicher halten, wobei dennoch eine leckagesichere Dichtung gewährleistet ist.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass im Druckausgleichsraum ein Rückstellelement angeordnet ist, das den Betätigungskolben bei Nichtbetätigung oder beim Lösen der Kupplung in seine Ausgangslage zurückführt und dass der Dichtungsträger dazu ausgebildet ist, das Rückstellelement an seinem Außenumfang radial zu umgreifen. Das Rückstellelement kann beispielsweise als Federpaket ausgebildet sein. Der Vorteil dieser Konstruktionsweise besteht darin, dass die Kupplungseinrichtung gegenüber der Ölzuführnabe radial (und vorzugsweise auch axial) enger gebaut werden kann, da der Dichtungsträger und das Rückstellelement in einander angeordnet sind und gegenüber der Ölzuführnabe radial gleich beabstandet sind. Der Dichtungsträger ist vorzugsweise so ausgebildet, dass er unter Beibehaltung seiner Dichtungsfähigkeit der axialen Längenänderung des Rückstellelements folgen kann.
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Zu diesem Zweck sieht eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung vor, dass das Rückstellelement als Schraubenfederpaket ausgebildet ist und der Dichtungsträger eine, das Schraubenfederpaket abstützende Aufnahme aufweist.
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Zusätzlich ist vorgesehen, dass die Aufnahme in dem Dichtungsträger als eine im Wesentlichen ringförmige Aussparung ausgebildet ist. Die Form der Aussparung kann dabei an den Außenumfang der Schraubenfeder angepasst sein. Die Ringform der Aussparung ist jedoch nur beispielhaft und in keiner Weise ausschließlich gemeint. Anstatt eines Schraubenfederpakets ist auch jede andere technische Lösung für ein Rückstellelement denkbar, an deren Außenkontur die Aussparung anpassbar ist.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Aufnahme im Dichtungsträger als Tasche ausgebildet ist, die jeweils eine Schraubenfeder des Schraubenfederpakets aufnimmt. Je nach Größe und Umfang der Antriebseinheit sowie des Getriebes kann die Kupplungseinrichtung verstärkt werden, indem weitere Taschen für zusätzliche Schraubenfederpakete eingebaut werden.
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Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass sich das wenigstens eine Schraubenfederpaket auf der dem Dichtungsträger abgewandten Seite an der Wandung abstützt. Sowohl die Wandung als auch der Dichtungsträger sind dabei so ausgebildet, dass sie dem Schraubenfederpaket bei Kompression und bei Expansion der Schraubenfeder, beim Schließen und beim Lösen der Kupplung axial jeweils eine ausreichende Abstützfläche bereitstellen.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann der Druckraum von einer ersten Wirkfläche des Betätigungskolbens und einem getriebeseitigen Lamellenträger begrenzt sein, wobei zwischen Betätigungskolben und Lamellenträger eine auf den Lamellenträger klemmbare Dichtungsanordnung vorgesehen ist, die einen zweiten Dichtungsträger und eine mit dem zweiten Dichtungsträger verbundene Dichtung aufweist, wobei die Dichtung vorzugsweise aufgeklebt ist.
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Der Dichtungsträger selbst kann aus Kunststoff oder jedem anderen geeigneten Material gefertigt sein.
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Die Ausführungsformen der Erfindung erweisen sich als vorteilhaft, da der Druckraum der Kupplungseinrichtung zusätzlich gegen Ölverlust und somit gegen ein unerwünschtes Schleppen der Kupplungseinrichtung sicherbar ist, was die Lebensdauer und den Bedienungskomfort der Kupplungseinrichtung wesentlich erhöht.
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Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen definiert.
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Im Folgenden soll die Erfindung beispielhaft, ohne Beschränkung der Allgemeinheit anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.
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Es zeigen:
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1: Eine schematische Schnittansicht durch ein erstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Doppelkupplungseinrichtung mit der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung und
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2: eine vergrößerte Darstellung der in 1 gezeigten erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung.
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In den folgenden Figuren sind funktionell gleichwirkende Elemente jeweils mit gleichen Bezugszeichen beziffert.
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1 und ausschnittweise 2 zeigen eine Doppelkupplung 1 mit einer inneren Kupplungsanordnung 2 und einer äußeren Kupplungsanordnung 3. 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 9, 11, und 10, 12 ineinander greifen und jeweils Lamellenpakete ausbilden.
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Der Außenlamellenträger 7 ist verdrehfest 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 mittels beispielsweise einer 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 als Hohlwelle ausgebildete Getriebeeingangswelle 15 umgibt eine zweite Getriebeeingangswelle 14, die wiederum mit dem Innenlamellenträger 5 der äußeren Kupplungseinrichtung 2 drehfest verbunden ist. Wird die Kupplung in Reibschluss gebracht, wird das Drehmoment der Antriebseinheit entweder über die erste Kupplungsanordnung 2 oder die zweite Kupplungsanordnung 3 übertragen, indem die entsprechenden Lamellen 10, 12, bzw. 9, 11 in Reibschluss gebracht werden.
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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 11 zugeführt. Vorteilhafterweise dient das Druckfluid gleichzeitig als Kühlöl für die Lamellenkupplung, wobei der Kühlölstrom die Doppelkupplung 1 in im Wesentlichen radialer Richtung von innen nach außen durchströmt. Zusätzlich oder alternativ kann das Kühlöl 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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Der Druckraum 25 des Betätigungskolbens 17 ist durch den Betätigungskolbens 17, dessen Kolbenhals 18 und einen Kupplungsgehäusedeckel 30 abgegrenzt, der den Nassraum der Kupplungsanordnung 3 abschließt. An seinem vom Kolbenhals 18 abgewandten Ende ist der Druckraum 25 über ein Dichtungselement 31 nach oben hin abgedichtet. Zwischen dem Betätigungskolbens 17 und der getriebeseitigen Außenseite des getriebeseitigen Lamellenträgers 7 ist ein Druckausgleichsraum 28 angeordnet, der durch ein weiteres Dichtungselement 33 nach radial außen abgedichtet ist. Der Druckraum 24 des Betätigungskolbens 16 wird vom Außenlamellenträger 7 sowie dem Betätigungskolben 16 begrenzt. Radial innen endet der Druckraum 24 an der Ölzuführnabe 4. Ein zugehöriger Druckausgleichsraum 27 wird nach radial außen über einen Dichtungsträger 42 abgedichtet und von dem Betätigungskolben 16, der Ölzuführnabe 4 und einer mit der Ölzuführnabe 4 verbundenen, sich im Wesentlichen radial erstreckenden Wandung 40 begrenzt.
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Alle oder auch nur einzelne der hier dargestellten Dichtungselemente 31, 33, 35, 36, 42, 43 können als erfindungsgemäße Dichtungen ausgebildet sein. Im Folgenden wird aber exemplarisch das innovative Dichtungskonzept im Hinblick auf die Dichtungselemente der inneren Lamellenkupplungsanordnung 2 beschrieben. Dabei zeigt 2 zum verbesserten Verständnis eine vergrößerte Ansicht der relevanten Bauteile.
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Wie in 2 erkennbar, sind zwischen dem Betätigungskolben 16 und dem Außenlamellenträger 7 und zur Abdichtung des Druckausgleichsraums 27 exemplarisch Ausführungsbeispiele des neuartigen Dichtkonzepts dargestellt.
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Innerhalb des Druckausgleichsraums 27 ist eine Dichtungsanordnung dargestellt, die einen ersten Dichtungsträger 42 und eine Dichtung 43 aufweist, welche in eine, in dem Dichtungsträger 42 ausgebildete erste Nut 44 eingelegt ist. Der Dichtungsträger 42 ist in Form und Umfang dem Betätigungskolben 16 nachempfunden. Des Weiteren weist der Dichtungsträger 42 an seinem radial inneren Ende eine Aussparung 47 auf, in die eine Dichtung 46 eingebracht ist, die eine Abdichtung zwischen dem Betätigungskolben 16 und dem Dichtungsträger 42 schafft und den Druckausgleichsraum 27 abdichtet. Das im Druckausgleichsraum 27 angeordnete Rückstellelement 22, das den Betätigungskolben 16 der Lamellenkupplungsanordnung 2 bei Nichtbetätigung der Kupplungseinrichtung 1 in eine Ausgangslage zurückführt, ist in den 1 und 2 als ein Schraubenfederpaket ausgebildet. In der Schnittansicht der 1 und 2 ist darstellungsbedingt jedoch nur eine einzelne Schraubenfeder sichtbar.
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Wie 2 weiterhin zu entnehmen ist, umgreift der Dichtungsträger 42 das Rückstellelement 22 radial an dessen Außenumfang, so dass das Rückstellelement 22 radial nach außen abgestützt ist. Dazu kann der Dichtungsträger 42 eine ringförmige Aussparung aufweisen. Zudem kann der Dichtungsträger 42 auch einzelne Taschen aufweisen, die jeweils der Aufnahme einer Schraubenfeder eines Schraubenfederpakets dienen. Bzgl. der Vorteile der Verwendung einer Schraubenfeder sei auf die parallele Anmeldung 003719 verweisen, die hiermit vollumfänglich in diese Anmeldung aufgenommen ist.
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Zur Abdichtung des Druckraums 24 ist ein zweiter Dichtungsträger 35 vorgesehen, der den Druckraum 24 auf der von der Ölzuführnabe 4 abwandten Seite abdichtet. An dem Ende des zweiten Dichtungsträgers 35, der dem Druckraum 24 zugewandt ist, ist am Dichtungsträger 35 zusätzlich eine Dichtung 36 angebracht, die beispielsweise angeklebt sein kann. Die Dichtungen 35, 36 können auf den Außenlamellenträger 7 aufgeklemmt sein. Die Dichtung 36 ist in 2 als Dichtring ausgebildet, der mit einer umlaufenden Nase 37 in eine Nut 38 des Betätigungskolbens 16 eingreift.
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Besonders vorteilhaft an dem hier beschriebenen erfindungsgemäßem Dichtungskonzept ist, dass die Dichtungselemente nicht mehr in einem zusätzlichen zeitaufwändigen Schritt anvulkanisiert werden müssen, sondern zeitsparend auf die Dichtungsträger aufgeschoben werden können, so dass der Fertigungsprozess beschleunigt werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Doppelkupplungseinrichtung
- 2
- Lamellenkupplungsanordnung
- 3
- Lamellenkupplungsanordnung
- 4
- Ölzuführnabe
- 5
- Innenlamellenträger
- 6
- Innenlamellenträger
- 7
- Außenlamellenträger
- 8
- Außenlamellenträger
- 9
- Kupplungslamellen antriebsseitig
- 10
- Kupplungslamellen antriebsseitig
- 11
- Kupplungslamellen getriebeseitig
- 12
- Kupplungslamellen getriebeseitig
- 13
- Mitnehmer
- 14
- Getriebeeingangswelle
- 15
- Getriebeeingangswelle
- 16
- Betätigungskolben
- 17
- Betätigungskolben
- 18
- Kolbenhals
- 19
- Kolbenhals
- 20
- Rückstellelement
- 22
- Rückstellelement
- 24
- Druckraum
- 25
- Druckraum
- 27
- Fliehkraftausgleichsraum
- 28
- Fliehkraftausgleichsraum
- 30
- Kupplungsgehäusedeckel
- 31
- Dichtungselement
- 33
- Dichtungselement
- 35
- zweiter Dichtungsträger
- 36
- Dichtung
- 37
- Nase
- 38
- Nut
- 40
- Wandung
- 42
- Dichtungsträger
- 43
- Dichtung
- 44
- Nut
- 46
- Umlaufende Dichtung
- 47
- Aussparung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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