-
Vorliegende Erfindung betrifft eine Lamellenkupplungsanordnung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug zum Übertragen eines Drehmoments von einer Antriebseinheit, insbesondere einem Verbrennungsmotor, auf eine Abtriebseinheit, insbesondere ein Getriebe, mit mindestens einem ersten Lamellenpaket mit einem mindestens eine Außenlamelle tragenden ersten Außenlamellenträger und einem mindestens eine Innenlamelle tragenden ersten Innenlamellenträger, wobei die mindestens eine Außenlamelle und die mindestens eine Innenlamelle mittels einer Einrückvorrichtung in Reibeingriff und mittels eines Rückstellelements aus dem Reibeingriff bringbar sind.
-
Aus dem Stand der Technik, beispielsweise der
DE 101 15 453 sind Lamellenkupplungen, insbesondere Mehrfachkupplungen bekannt, bei denen an einem Außenlamellenträger befestigte Außenlamellen mit an einem Innenlamellenträger befestigten Innenlamellen mittels eines Einrückelements, insbesondere eines hydraulisch oder pneumatisch betätigbaren Betätigungskolbens in Eingriff bringbar sind. In diesem eingerückten Zustand wird ein Drehmoment von einer Antriebseinheit auf eine Abtriebseinheit übertragen. Um den Reibeingriff wieder zu lösen, wird der den Betätigungskolben mit Kraft beaufschlagende Druck wieder verringert, so dass der Betätigungskolben die Lamellen nicht mehr in Reibeingriff hält. Gleichzeitig ist ein Rückstellelement vorgesehen, das insbesondere auf den Betätigungskolben einwirkt und diesen aus einer eingerückten Stellung in eine ausgerückte Stellung bringt. Dieses Rückstellelement ist üblicherweise eine Tellerfeder oder Membranfeder, deren Federzungen bei axialer Kraftbeaufschlagung eine radiale Bewegung ausführen. Diese radiale Bewegung führt zu einer Reibung der Federzungen an ihrer Unterlage, was zu einer Vergrößerung des Widerstands beim Einfedern und damit zu einer Erhöhung der Hysterese der Kupplung führt.
-
Im Stand der Technik wurde deshalb vorgeschlagen, die Auflagefläche zwischen den Federzungen und ihrer Unterlage möglichst gering zu halten, beispielsweise über Abrundung der Zungen an ihrem Innendurchmesser, um so die Reibung und damit die Hysterese zu verringern. Des Weiteren wurde vorgeschlagen, die Feder als Übertotpunktfeder auszuführen, was jedoch zu einer Änderung der kinematischen Einflüsse entlang des Betätigungswegs führt, was wiederum die Kennung der Kupplung beeinflusst.
-
Ein weiterer Nachteil der bekannten Tellerfedern ist, dass aufgrund der Reibung an ihrer Auflage ein erhöhter Verschleiß sowohl der Tellerfeder als auch der Auflage eintritt.
-
Aufgabe vorliegender Erfindung ist es deshalb, eine Lamellenkupplung mit einer geringen Hysterese und einem geringen Verschleiß bereitzustellen.
-
Diese Aufgabe wird durch eine Lamellenkupplung gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
-
Erfindungsgemäß wird eine Lamellenkupplungsanordnung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, zum Übertragen eines Drehmoments von einer Antriebseinheit, insbesondere einem Verbrennungsmotor, auf eine Abtriebseinheit, insbesondere ein Getriebe bereitgestellt. Die Lamellenkupplungsanordnung weist mindestens ein erstes Lamellenpaket mit einem mindestens eine Außenlamelle tragenden ersten Außenlamellenträger und einem mindestens eine Innenlamelle tragenden ersten Innenlamellenträger auf, wobei die mindestens eine Außenlamelle und die mindestens eine Innenlamelle mittels einer Einrückvorrichtung in Reibeingriff und mittels eines Rückstellelements aus dem Reibeingriff bringbar sind.
-
Dabei basiert die Erfindung auf der Idee, die Lamellenkupplung mit mindestens einem ersten radial elastischen Element auszustatten, das dazu ausgelegt ist, das Rückstellelement an seinem radial inneren oder seinem radial äußeren Rand radial elastisch aufzunehmen.
-
Das erfindungsgemäße radial elastische Element sorgt dafür, dass eine Entkopplung des Rückstellelements von einer Reibung infolge seiner radialer Bewegung erreicht wird, ohne jedoch die axiale Steifigkeit des Rückstellelements wesentlich zu beeinflussen. Vorteilhafterweise wird dadurch eine radiale Beweglichkeit des Rückstellelements bereitgestellt, ohne die Kupplungskennung negativ zu beeinflussen. Da eine Reibung zwischen dem Rückstellelement und seiner Auflagefläche vermieden werden kann, ist eine Hystereseerhöhung aufgrund der zu überwindenden Reibung vermeidbar ist.
-
Insgesamt ermöglicht das radial elastische Element zudem, dass ein Verschleiß zwischen dem Rückstellelement und seiner Auflage nicht oder nur im sehr geringen Umfang auftreten kann.
-
Vorzugsweise ist die Kupplungsanordnung als Doppellamellenkupplung ausgebildet mit einem zweiten Lamellenpaket und einem mindestens eine Außenlamelle tragenden zweiten Außenlamellenträger und mindestens einem eine Innenlamelle tragenden zweiten Innenlamellenträger, wobei die mindestens eine Außenlamelle und die mindestens eine Innenlamelle mit einer zweiten Einrückvorrichtung in Reibeingriff bringbar sind und mittels eines zweiten Rückstellelements aus dem Reibeingriff bringbar sind. Da gerade bei Doppelkupplungen der Bauraum sehr begrenzt ist, wird das Rückstellelement oft mit einer relativ großen Reibflächenauflage abgestützt. Durch das erfindungsgemäße radial elastische Element kann insbesondere bei Doppelkupplungen eine Kennungsänderung aufgrund von Reibung verhindert werden.
-
Dabei kann vorzugsweise sowohl für das erste Lamellenpaket als auch für das zweite Lamellenpaket ein entsprechendes erstes und zweites radial elastisches Element vorgesehen werden.
-
Gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist dabei das erste und/oder zweite radial elastische Element als ringförmige Federwippe ausgebildet. Eine derartige Federwippe ermöglicht eine definierte Aufnahme des Rückstellelements bei gleichzeitiger radialer Elastizität, so dass eine Entkopplung von der Reibung infolge radialer Bewegung des Rückstellelements an einem Kupplungselement erreicht ist, ohne jedoch die axiale Steifigkeit des Rückstellelements zu beeinflussen. Zudem beeinflusst eine derartige Federwippe den Federweg des Rückstellelements nicht wesentlich.
-
Gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist das erste und/oder zweite radial elastische Element dazu ausgelegt, dass das Rückstellelement an dem radial elastischen Element eine Rollbewegung ausführt. Über das Zusammenspiel zwischen radial elastischem Element und Rollbewegung, kann wiederum die radiale Bewegung von der Reibung entkoppelt werden, so dass auch in diesem Fall die Reibkräfte eliminierbar und die Hysterese lediglich über die Steifigkeit der Kupplungseinrichtung bestimmbar ist.
-
Die Verwendung eines ersten und/oder zweiten radial elastischen Elements ist insbesondere dann von Vorteil, wenn das Rückstellelement als Tellerfeder oder Membranfeder ausgebildet ist, deren vorzugsweise an ihrem inneren radialen oder äußeren radialen Rand angeordnete Federzungen bei Kraftbeaufschlagung eine radiale Bewegung ausführen. Da die Federzungen üblicherweise eine Anlagefläche kontaktieren, kann durch die radiale Bewegung der Federzungen entlang der Anlagefläche Reibung und Verschleiß auftreten, die wiederum die Kennung der Kupplungsanordnung beeinflussen können.
-
Gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist die erste und/oder zweite Einrückvorrichtung als ein mittels eines Druckfluids betätigbarer axial verschiebbarer Betätigungskolben ausgebildet, wobei vorzugsweise das erste und/oder zweite Rückstellelement sich an der ersten und/oder zweiten Einrückvorrichtung abstützt. Auf seiner anderen Seite stützt sich das Rückstellelement vorzugweise an einem axial feststehenden Teil der Kupplungsanordnung ab. Dadurch kann das Rückstellelement derart auf das Lamellenpaket einwirken, dass sobald die Einrückvorrichtung nicht mehr mit Druck beaufschlagt wird, das Rückstellelement die Lamellen aus dem Reibeingriff drückt.
-
Dabei kann vorzugsweise das radial elastische Element entweder am ersten und/oder zweiten Betätigungskolben angeordnet sein oder am axial feststehenden Teil der Kupplungsanordnung. Dabei ist insbesondere vorteilhaft, wenn das radial elastische Element am axial feststehenden Kupplungsteil angeordnet ist.
-
Als besonders vorteilhaft hat sich dabei ein Ausführungsbeispiel herausgestellt, bei dem das radial elastische Element am Außenlamellenträger des zweiten Lamellenpakets angeordnet ist und sich auf seiner anderen Seite am ersten Betätigungskolben abstützt. Dies ist insbesondere vorteilhaft, da dadurch eine sehr kompakte Doppelkupplungsanordnung bereitgestellt werden kann.
-
Weitere Vorteile und bevorzugte Ausführungsbeispiele sind in den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen definiert.
-
Im Folgenden soll die Erfindung anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben werden. Dabei sind die gezeigten Ausführungsbeispiele rein exemplarischer Natur und sollen nicht den Schutzbereich der Anmeldung festlegen. Dieser wird allein durch die anhängigen Ansprüche definiert.
-
Es zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Doppellamellenkupplungsanordnung;
-
2 ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen radial elastischen Elements; und
-
3 ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen radial elastischen Elements.
-
Im Folgenden werden gleiche oder gleichwirkende Elemente mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.
-
1 zeigt eine in einem Antriebsstrang 10 zwischen einer Antriebseinheit und einem Getriebe angeordnete Doppelkupplung 12. Von der Antriebseinheit, beispielsweise einer Brennkraftmaschine, ist in 1 nur eine Abtriebswelle 14 dargestelt, die mit einem Torsionsschwingungsdämpfer 16 gekoppelt ist. Das Getriebe ist in 1 durch zwei Getriebeeingangswellen 22 und 24 repräsentiert, die beide als Hohlwellen ausgebildet sind, wobei die Getriebeeingangswelle 22 sich im Wesentlichen koaxial zur Getriebeeingangswelle 24 durch diese hindurch erstreckt. Im Inneren der Getriebeeingangswelle 22 ist eine Pumpenantriebswelle 26 angeordnet, die zum Antrieb einer getriebeseitigen, nicht dargestellten Ölpumpe dient.
-
Die Doppelkupplung 12 ist in einer Getriebegehäuseglocke aufgenommen, wobei der Glockeninnenraum in Richtung zur Antriebseinheit durch einen Deckel 28 verschlossen ist.
-
Als Eingangsseite der Doppelkupplung 12 dient eine Kupplungsnabe 34, die sich durch eine zentrale Öffnung des Deckels 28 in Richtung zur Antriebseinheit erstreckt und über eine Außenverzahnung 42 mit dem Torsionsschwingungsdämpfer 16 gekoppelt ist, so dass über diesen eine Momentenübertragungsverbindung zwischen der Kurbelwelle 14 und der Kupplungsnabe 34 besteht.
-
An dem Ringabschnitt der Nabe 34 ist ein Trägerblech 60 drehfest angebracht, das zur Drehmomentübertragung zwischen der Nabe 34 und einem Außenlamellenträger 62 einer ersten Lamellen-Kupplungsanordnung 64 dient. Der Außenlamellenträger 62 erstreckt sich in Richtung zum Getriebe und nach radial innen zu einem Ringteil 66, an dem der Außenlamellenträger 62 drehfest angebracht ist und das mittels einer Axial- und Radial-Lageranordnung 68 an den beiden Getriebeeingangswellen 22 und 24 derart gelagert ist, dass sowohl radiale als auch axiale Kräfte an den Getriebeeingangswellen 22, 24 abgestützt werden. Die Axial- und Radial-Lageranordnung 68 ermöglicht eine Relativverdrehung zwischen dem Ringteil 66 einerseits und sowohl der Getriebeeingangswelle 22 als auch der Getriebeeingangswelle 24 andererseits.
-
Am Ringteil 66 ist axial weiter in Richtung zur Antriebseinheit ein Außenlamellenträger 70 einer zweiten Lamellen-Kupplungsanordnung 72 drehfest angebracht, deren Lamellenpaket 74 vom Lamellenpaket 76 der ersten Lamellen-Kupplungsanordnung 64 ringartig umgeben wird. Die beiden Außenlamellenträger 62 und 70 sind, wie schon angedeutet, durch das Ringteil 66 drehfest miteinander verbunden und stehen gemeinsam über das mittels einer Außenverzahnung mit dem Außenlamellenträger 62 in formschlüssigem Drehmomentübertragungseingriff stehende Trägerblech 60 mit der Kupplungsnabe 34 und über den Torsionsschwingungsdämpfer 16 mit der Kurbelwelle 14 der Antriebseinheit in Momentenübertragungsverbindung. Bezogen auf den normalen Momentenfluss von der Antriebseinheit zum Getriebe dienen die Außenlamellenträger 62 und 70 jeweils als Eingangsseite der Lamellen-Kupplungsanordnung 64 bzw. 72.
-
Auf der Getriebeeingangswelle 22 ist mittels einer Keilnutenverzahnung o. dgl. ein Nabenteil 80 eines Innenlamellenträgers 82 der ersten Lamellen-Kupplungsanordnung 64 drehfest angeordnet. In entsprechender Weise ist auf der radial äußeren Getriebeeingangswelle 24 mittels einer Keilnutenverzahnung o. dgl. ein Nabenteil 84 eines Innenlamellenträger 86 der zweiten Lamellen-Kupplungsanordnung 72 drehfest angeordnet. Bezogen auf den Regel-Momentenfluss von der Antriebseinheit in Richtung zum Getriebe dienen die Innenlamellenträger 82 und 86 als Ausgangsseite der ersten bzw. zweiten Lamellen-Kupplungsanordnung 64 bzw. 72.
-
In die Doppelkupplung 12 sind Betätigungskolben zur Betätigung der Lamellen-Kupplungsanordnungen integriert, im Falle des gezeigten Ausführungsbeispiels zur Betätigung der Lamellen-Kupplungsanordnungen im Sinne eines Einrückens. Ein der ersten Lamellen-Kupplungsanordnung 64 zugeordneter Betätigungskolben 110 ist axial zwischen dem sich radial erstreckenden Abschnitt des Außenlamellenträgers 62 der ersten Lamellen-Kupplungsanordnung 64 und dem sich radial erstreckenden Abschnitt des Außenlamellenträgers 70 der zweiten Lamellen-Kupplungsanordnung 72 angeordnet und an beiden Außenlamellenträgern sowie am Ringteil 66 axial verschiebbar ausgebildet ist. Weiterhin ist eine zwischen dem Außenlamellenträger 62 und dem Betätigungskolben 110 ausgebildete Druckkammer 118 sowie eine zwischen dem Betätigungskolben 110 und dem Außenlamellenträger 70 ausgebildete Fliehkraft-Druckausgleichskammer 120 ausgeführt.
-
Ein der zweiten Lamellen-Kupplungsanordnung 72 zugeordneter Betätigungskolben 130 ist axial zwischen dem Außenlamellenträger 70 der zweiten Lamellen-Kupplungsanordnung 72 und einem sich im Wesentlichen radial erstreckenden und an einem vom Getriebe fernen axialen Endbereich des Ringteils 66 drehfest und fluiddicht angebrachten Wandungsteil 132 angeordnet und am Außenlamellenträger 70, dem Wandungsteil 132 und dem Ringteil 66 axial verschiebbar. Weiterhin ist eine zwischen dem Außenlamellenträger 70 und dem Betätigungskolben 130 ausgebildete Druckkammer 140 sowie eine zwischen dem Betätigungskolben 130 und dem Wandungsteil 132 ausgebildete Fliehkraft-Druckausgleichskammer 142 ausgeführt.
-
Zum Rückstellen, also zum Ausrücken der Kupplungen dienen Membranfedern 146, 148, von denen die dem Betätigungskolben 130 zugeordnete Membranfeder 148 in der Fliehkraft-Druckausgleichskammer 142 aufgenommen ist. Wie man weiterhin 1 entnehmen kann, liegt zumindest die Membranfeder 146 nicht, wie aus dem Stand der Technik bekannt, direkt an dem Außenlamellenträger 70 der zweiten Lamellenkupplung 72 an, sondern wird radial federnd von einem radial elastischen Element 150 aufgenommen. Dieses radial elastische Element 150 sorgt dafür, dass die Zungen 152 der Membranfeder 146 bei Betätigung und der damit einhergehenden radialen Bewegung nicht mehr am Außenlamellenträger 72 entlang reiben, sondern lediglich zu einer Verformung des radial elastischen Elements 150 führen. Dadurch wird eine Entkopplung von der Reibung erreicht, was wiederum dazu führt, dass die Kennlinie der Kupplung nicht verändert wird. Die Reibung hat im Stand der Technik zu einem erhöhten Widerstand und damit zu einer Erhöhung der Hysterese geführt.
-
2 zeigt in vergrößerter Darstellung einen Ausschnitt der in 1 dargestellten Doppelkupplung, der das Rückstellelement 146 für die erste Lamellenkupplungsanordnung 64 und das zugehörige elastische Element 150 zeigt. Wie 2 zu entnehmen ist, ist das Rückstellelement 146 als Membran bzw. Tellerfeder mit radial innenliegenden Zungen 152 ausgestattet und stützt sich an ihrem radial oberen Rand 154 an dem Betätigungskolben 110 der ersten Lamellenkupplung 64 ab. Wie weiterhin 2 zu entnehmen ist, ist am zweiten Außenlamellenträger 70 der zweiten Lamellenkupplung 72 das erfindungsgemäße radial elastische Element 150 angeordnet, das eine Auflagefläche für die Zungen 152 des Rückstellelements 146 bildet. Zudem weist das radial elastische Element 150 Nasen 156 auf, die einen axialen Anschlag für die Zungen 152 der Membranfeder 146 bilden.
-
Wie 2 weiter zu entnehmen ist, ist das radial elastische Element 150 als ringförmige Federwippe ausgebildet. Bei einem Einrücken, also bei einer Kraftbeaufschlagung des Kolbens 110 und einer nachfolgenden axialen Verschiebung des Kolbens 110 in Pfeilrichtung wird das Rückstellelement 146 ebenfalls mit Kraft beaufschlagt, so dass die Federzungen 152 des Rückstellelements 146 eine nach radial innen gerichtete Bewegung ausführen. Da sich die Federzungen 152 an den am radial elastischen Element 150 ausgebildeten Nasen 156 abstützen, wird die radiale Bewegung von dem radial elastischen Element 150 aufgenommen. Da das radial elastische Element 150 der radialen Bewegung der Federzungen 152 des Rückstellelements 146 elastisch nachgibt, ist es möglich, die radiale Bewegung der Federzungen 152 von einer Reibung zu entkoppeln, ohne jedoch die axiale Steifigkeit des Rückstellelements 146 zu beeinflussen. Ebenfalls nicht beeinflusst wird dadurch der Federweg des Rückstellelements 146, da das Rückstellelement 146 axial nicht verschiebbar von dem radial elastischen Element 150 aufgenommen ist.
-
Da bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der 2 das Rückstellelement 146 nicht gegen eine Reibung arbeiten muss, wird die Hysterese der gesamten Kupplungsanordnung lediglich über die Steifigkeit des Rückstellelements 146 bestimmt.
-
3 zeigt ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung, bei dem das radial elastische Element 150 nicht fest mit dem Außenlamellenträger 70 des zweiten Lamellenpakets 72 verbunden ist, sondern als eigenständiges Element zwischen Außenlamellenträger 70 und erstem Betätigungskolben 110 angeordnet ist. Dabei weist das radial elastische Element 150 gemäß 3 eine im Wesentlichen topfförmige Ausgestaltung auf, wobei die Seitenwandungen 158 des Topfes eine radiale Elastizität aufweisen. Analog zu dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel weist auch das in 3 dargestellte Ausführungsbeispiel eine Nase 156 auf, die eine axiale Begrenzung für das Rückstellelement 146 definiert.
-
Wird wiederum der Kolben 110 mit Kraft beaufschlagt, also in Pfeilrichtung bewegt, wird auch das Rückstellelement 146 mit Kraft beaufschlagt, was zu einer radialen Bewegung der Federzungen nach radial innen führt. Aufgrund der radial elastischen Ausgestaltung des Wandungselements 158 des radial elastischen Elements 150 wird diese Bewegung jedoch reibfrei aufgenommen, so dass auch in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel die Hysterese der Kupplungsanordnung lediglich über das Rückstellelement 146 definiert wird.
-
Selbstverständlich kann das radial elastische Element 150 auch andere Ausgestaltungen haben als die in den Figuren dargestellten.
-
Insgesamt bietet jedoch das radial elastische Element 150 eine Entkopplung der Reibung der Federzungen des Rückstellelements 146, ohne jedoch die axiale Steifigkeit des Rückstellelements 146 wesentlich zu beeinflussen. Dadurch ist es möglich, die Reibkräfte im Wesentlichen zu eliminieren und die Hysterese über die Steifigkeit der Einrichtung zu bestimmen. Zudem wird der sonst übliche Verschleiß von Rückstellelement 146 und Außenlamellenträger 70 aufgrund ihrer Reibung verringert.
-
Bezugszeichenliste
-
- 10
- Antriebsstrang
- 12
- Doppelkupplung
- 14
- Abtriebswelle
- 16
- Torsionsdämpfer
- 22
- Getriebeeingangswelle
- 24
- Getriebeeingangswelle
- 26
- Pumpenantriebswelle
- 28
- Deckel
- 34
- Kupplungsnabe
- 42
- Außenverzahnung
- 60
- Trägerblech
- 62
- Außenlamellenträger
- 64
- erste Lamellenkupplungsanordnung
- 66
- Ringteil
- 68
- Radiallageranordnung
- 70
- zweiter Außenlamellenträger
- 72
- zweite Lamellenkupplungsanordnung
- 74
- zweites Lamellenpaket
- 76
- erstes Lamellenpaket
- 80
- Nabenteil
- 82
- erster Innenlamellenträger
- 84
- Nabenteil
- 86
- zweiter Innenlamellenträger
- 110
- erster Betätigungskolben
- 118
- erste Druckkammer
- 120
- Druckausgleichskammer
- 130
- zweite Betätigungskolben
- 132
- Wandungsteil
- 140
- Druckkammer
- 142
- zweite Druckausgleichskammer
- 146, 148
- Rückstellelemente, Membranfedern
- 150
- radial elastisches Element
- 152
- Federzungen
- 154
- radial äußeres Ende der Mambranfeder
- 156
- Nase
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
