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Die Erfindung betrifft eine Doppelkupplung zum lösbaren Verbinden einer Eingangswelle mit zwei Ausgangswellen, insbesondere für ein Kraftfahrzeug.
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Im Stand der Technik sind Doppelkupplungen bekannt, bei denen jeweils zwei Teilkupplungen vorgesehen sind, die jeweils mit einer separaten Ausgangswelle verbunden sind. Die Ausgangswellen sind in der Regel jeweils mit einem Teil eines Doppelschaltgetriebes verbunden, so dass ein jeweiliges erwünschtes Übersetzungsverhältnis (Gang) bereits eingelegt sein kann, wenn von einem vorigen Übersetzungsverhältnis gewechselt werden soll. Hierdurch kann mittels einer solchen Doppelkupplung die Schaltzeit besonders gering gestaltet werden und ein Momentenabfall an der Abtriebswelle der Antriebseinheit vermieden werden. Doppelkupplungen des Stands der Technik kennzeichnen sich dadurch, dass sie einen Zentralsteg aufweisen, welcher eine Ringscheibe ist, die zwischen den jeweiligen Teilkupplungen angeordnet ist und die Anpresskräfte jeweils aufnimmt. Zur Lösung dieser Aufgabe muss der Zentralsteg sehr massiv ausgebildet sein und wird nahe dem Rotationszentrum, bei den Ausgangswellen, durch Nadellager gegen die Lamellenträger der Teilkupplungen abgestützt, durch die die Anpresskraft auf die festen Bauteile übertragen wird. Durch ein Verbiegen des Zentralstegs infolge der Anpresskräfte kann es zu einem Verkippen der Nadellager kommen, beziehungsweise zu einer einseitigen Übertragung der Kräfte, so dass ein Kantentragen der Nadellager auftreten kann, welches die Lebensdauer eines solchen Nadellagers drastisch reduziert.
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Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zumindest teilweise zu überwinden. Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
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Die Erfindung betrifft eine Doppelkupplung zum lösbaren Verbinden einer Eingangswelle mit zwei Ausgangswellen, welche eine erste Teilkupplung zum Verbinden mit einer ersten Ausgangswelle und eine zweite Teilkupplung zum Verbinden mit einer zweiten Ausgangswelle aufweist, wobei die beiden Teilkupplungen in einem rotierenden Außengehäuse angeordnet sind und eine Anpresskraft in einer Teilkupplung über das Außengehäuse aufnehmbar ist.
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Die Doppelkupplung ist wie oben beschrieben dazu eingerichtet, über zwei Teilkupplungen mit einem Doppelschaltgetriebe ein möglichst schnelles Schalten ohne Reibungsverlust und ohne Abfall eines zu übertragenden Drehmoments zu schalten. Die Teilkupplungen weisen dabei jeweils Reibscheiben auf, wobei die außenseitigen als Mitnehmerscheiben in einem Außengehäuse rotatorisch gelagert sind und die innenseitigen auf einem Lamellenträger angeordnet sind, welcher mit einer jeweiligen Ausgangswelle verbunden ist. Die hier vorgeschlagene Doppelkupplung weist keinen Zentralsteg auf sondern zum Beispiel eine Zentralplatte, welche die Anpresskraft nicht auf die Lamellenträger beziehungsweise über die Lamellenträger überträgt, sondern wobei die Anpresskraft über das rotierende Außengehäuse übertragbar ist. Dies hat zudem den Vorteil, dass in der Nähe der Ausgangswellen nicht zusätzlich der Zentralsteg vorgesehen ist und somit die Lamellenträger näher aneinander gerückt werden können und somit die Baugröße beziehungsweise axiale Länge der Doppelkupplung gegenüber den bekannten Doppelkupplungen reduziert werden kann. Zudem entfallen die Nadellager im Kupplungszentrum, welche ungünstigen Belastungen unterliegen und zusätzliche Verschleißteile darstellen. Darüber hinaus werden die Masse und insbesondere die rotierende Masse der Doppelkupplung reduziert, wodurch die Effizienz der Doppelkupplung gesteigert wird.
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Gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform der Doppelkupplung ist das Außengehäuse zwischen der ersten Teilkupplung und der zweiten Teilkupplung zum Rotationszentrum der Doppelkupplung zu einem Flansch eingefaltet.
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In dieser vorteilhaften Ausführungsform ist der Ersatz für den Zentralsteg durch einen Flansch gebildet, welcher durch das Außengehäuse selbst gebildet wird, wodurch ein zusätzliches Bauteil eingespart wird. Zudem kann über die Bildung des Flanschs aus dem Außengehäuse eine zusätzliche Stabilisierung des Außengehäuses erreicht werden und auch der Flansch selbst kann durch entsprechende Verstärkungsrippen äußerst stabil ausgeführt werden. Darüber hinaus hat diese Ausführungsform den Vorteil, dass die Einleitung der Anpresskraft über den Flansch direkt in das Außengehäuse geführt wird, ohne dass dabei Zwischenelemente vorgesehen sein müssen, welche Schwachstellen darstellen können.
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Gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform der Doppelkupplung ist der Flansch mehrteilig und durch spielfreies Nieten verbunden.
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Durch die Ausbildung eines mehrteiligen Flanschs ist die Montage besonders einfach, weil die Teilkupplungen einzeln für sich montiert werden können, und besonders bevorzugt symmetrisch aufgebaut werden können. Hierdurch wird der Montageaufwand der Doppelkupplung insgesamt reduziert, weil die Montagevorgänge der Teilkupplungen zumindest ähnlich sind und/oder gleiche Bauteile verwendet werden können, die mit gleichen Montageschritten gefügt werden. Bevorzugter Weise werden die Flanschteile durch spielfreies Nieten verbunden, welches ein besonders einfaches Fertigungsverfahren ist und hohen Belastungen standhält, und zugleich eine lange Lebensdauer ermöglicht. Es sind aber auch andere Verbindungsverfahren denkbar, zum Beispiel Löten, Punktschweißen oder axiales Verstemmen der Flanschelemente.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Doppelkupplung umfasst die Doppelkupplung weiterhin ein Fliehkraftpendel, welches radial außenseitig an dem Außengehäuse anordbar ist.
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Vorteilhafter Weise werden in modernen Kupplungen insbesondere in Doppelkupplungen Fliehkraftpendel vorgesehen, die für bestimmte Resonanzbereiche Vibrationen durch Gegenschwingungen auslöschen. Vorteilhafterweise wird dieses Fliehkraftpendel außenseitig am Außengehäuse angeordnet, so dass durch den großen Radius des Fliehkraftpendels eine gute Wirksamkeit des Fliehkraftpendels erreicht wird und zudem die axiale Baulänge einer solchen Doppelkupplung sehr kurz gestaltet werden kann.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Doppelkupplung ist die Doppelkupplung nass, wobei bevorzugt die erste Teilkupplung und die zweite Teilkupplung in getrennten Kühlkammern anordbar sind.
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Gerade bei modernen Doppelkupplungen ist die Leistungsdichte besonders hoch, so dass infolge der auftretenden Reibung an den Reibpartnern der Teilkupplungen eine hohe Wärmeleistung vorliegt, die vorteilhafterweise durch eine nasse Ausführung der Doppelkupplung effizient abgeführt werden kann. Bei einer solchen nassen Doppelkupplung befinden sich die Reibpartner der Teilkupplungen bevorzugt in einem Ölbad, welches ständig durchgepumpt beziehungsweise ausgetauscht wird. Durch die neue Anordnung eines Flanschs zur Aufnahme der Anpresskraft am Außengehäuse entsteht die Möglichkeit, die Kammern der ersten Teilkupplung und der zweiten Teilkupplung voneinander derart zu trennen, dass je nach Schaltzustand eine geeignete und getrennte Kühlung der jeweiligen Teilkupplung vorgenommen werden kann, wodurch die Pumpleistung zum Austauschen der Kühlflüssigkeit gegenüber einer nassen Doppelkupplung des Stands der Technik deutlich reduziert werden kann. Zudem fällt keine Wärmeleistung durch zentrale Nadellager am Zentralsteg an, so dass eine reduzierte Kühlleistung gegenüber Doppelkupplungen des Stands der Technik vonnöten ist.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Doppelkupplung weisen die Teilkupplungen jeweils einen Innenlamellenträger auf, mittels derer ausschließlich ein Drehmoment auf die jeweiligen Ausgangswellen übertragbar ist.
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Die Innenlamellenträger sind dazu eingerichtet, dass auf die Innenlamellen, das heißt die ausgangswellenseitigen Reibpartner übertragene Drehmoment auf die Ausgangswellen zu übertragen. Bei Doppelkupplungen des Stands der Technik muss über die Innenlamellenträger zudem eine axiale Kraftübertragung ermöglicht werden, die die Anpresskraft von dem Zentralsteg auf die Umbauteile weiterleitet. Weil dabei die Kraftleitung je nach Schaltung der ersten Teilkupplung oder zweiten Teilkupplung jeweils in unterschiedlichen Richtungen stattfinden muss, musste die Verbindung spielfrei ausgeführt werden, also eine entsprechende Vorspannung vorgesehen werden. Eine solche Vorspannung hatte aber zur Folge, dass die Reibung an den Nadellagern erhöht ist und somit nicht nur die Lebensdauer der Nagellager verkürzt wird, sondern ebenfalls die Effizienz der Doppelkupplung reduziert ist.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Doppelkupplung ist das Außengehäuse axial gegen ein Getriebebauteil lagerbar.
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Indem in dieser vorgeschlagenen Konfiguration der Doppelkupplung das Außengehäuse die Axialkräfte der Anpressung übernimmt, ist es nicht mehr ausreichend, das Außengehäuse allein auf der Motorseite axial zu lagern, sondern es wird eine weitere Ablagerung des Außengehäuses benötigt. Vorteilhafterweise kann das Außengehäuse gegen ein Getriebebauteil abgestützt werden, insbesondere gegen einen Einrückmechanismus zur Betätigung der Teilkupplungen beziehungsweise einer der Teilkupplungen. Obwohl also ein massives Bauteil, der Zentralsteg, in dieser Konfiguration eingespart wird, ist dies nicht notwendig,
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Doppelkupplung ist das Außengehäuse radial gegen eine Ausgangswelle lagerbar.
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Aufgrund der Kraftumlenkung in dem Außengehäuse, welches die Teilkupplungen umschließt, ist es notwendig, das Außengehäuse ebenfalls radial abzustützen. Dabei ist es vorteilhaft, das Außengehäuse gegen zumindest eine der Ausgangswellen zu lagern, insbesondere mittels des Einrückmechanismus, welcher ebenfalls im Stand der Technik häufig gegen eine der Ausgangswellen abgestützt ist. Somit ist auch hier wiederum kein zusätzliches Bauteil notwendig, welches den neuartigen Kraftverlauf ermöglicht und die Konfiguration ist in bekannte Systeme einbindbar.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, welches eine Antriebseinheit mit einer Abtriebswelle, einen Antriebsstrang und eine Doppelkupplung zum lösbaren Verbinden der Abtriebswelle mit dem Antriebsstrang umfasst.
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Ein solches Kraftfahrzeug ist besonders bevorzugt mit einer Verbrennungskraftmaschine oder einem Elektromotor als Antriebseinheit ausgestattet. Um eine möglichst effiziente Leistungsabgabe zu erreichen, ist daher der Einsatz einer Doppelkupplung vorteilhaft. Diese haben jedoch den Nachteil träger, das heißt ineffizienter, als Einfachkupplungen zu sein. Hinzu kommt, dass der zur Verfügung stehende Bauraum nicht größer ist als für eine Einfachkupplung, wodurch die Leistungsdichte einer Doppelkupplung höher sein muss und eine nasse Konfiguration verwendet werden muss. Mit der hier vorgeschlagenen Doppelkupplung können viele dieser Nachteile überwunden werden, weil sie leichter und kleiner ist und effizienter kühlbar ist.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Kraftfahrzeugs ist die Antriebseinheit im Kraftfahrzeug vor einer Fahrerkabine und quer zu einer Längsachse des Kraftfahrzeugs angeordnet.
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Die meisten Kraftfahrzeuge weisen heutzutage einen Frontantrieb auf und ordnen daher bevorzugt die Antriebseinheit, beispielsweise eine Verbrennungskraftmaschine oder ein Elektromotor, vor der Fahrerkabine und quer zur Hauptfahrrichtung an. Der Bauraum ist gerade bei einer solchen Anordnung besonders gering und es ist daher besonders vorteilhaft, eine Kupplung kleiner Baugröße zu verwenden.
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Verschärft wird die Bauraumsituation bei Personenkraftwagen der Kleinwagenklasse nach europäischer Klassifizierung. Die verwendeten Aggregate in einem Personenkraftwagen der Kleinwagenklasse sind gegenüber Personenkraftwagen größerer Wagenklassen nicht wesentlich verkleinert. Dennoch ist der zur Verfügung stehende Bauraum bei Kleinwagen wesentlich kleiner. Die oben beschriebene Doppelkupplung ist also insbesondere für solche Kraftfahrzeuge besonders geeignet, weil sie axial kurz ausführbar ist und einen hohen Komfort bietet, zum Beispiel durch das integrierte Fliehkraftpendel. Personenkraftwagen werden einer Fahrzeugklasse nach beispielsweise Größe, Preis, Gewicht, Leistung eingeordnet, wobei diese Definition einem steten Wandel nach den Bedürfnissen des Marktes unterliegt. Im US-Markt werden Fahrzeuge der Klasse Kleinwagen und Kleinstwagen nach europäischer Klassifizierung der Klasse der Subcompact Car und im Britischen Markt entsprechen sie der Klasse Supermini beispielsweise der Klasse City Car. Beispiele der Kleinstwagenklasse sind ein Volkswagen Fox oder ein Renault Twingo. Beispiele der Kleinwagenklasse sind ein Alfa Romeo Mito, Volkswagen Polo, Ford Fiesta oder Renault Clio.
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Die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in beliebiger, technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können durch erläuternde Sachverhalte aus der Beschreibung und Details aus den Figuren ergänzt werden, wobei weitere Ausführungsvarianten der Erfindung aufgezeigt werden.
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Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Die Figuren zeigen besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele, auf die die Erfindung jedoch nicht beschränkt ist. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Es zeigen:
- 1: eine Doppelkupplung ohne Zentralsteg
- 2: Kraftflussverlauf bei eingerückter zweiter Teilkupplung
- 3: Kraftflussverlauf bei eingerückter erster Teilkupplung
- 4: ein Kraftfahrzeug mit Doppelkupplung
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1 zeigt eine Doppelkupplung 1 bei der ein Zentralsteg durch die Ausbildung eines Flansches 9 ersetzt ist, so dass eine Anpresskraft von einem mitrotierenden Außengehäuse 7 übertragen wird. Über eine Eingangswelle 2 wird ein Drehmoment auf das Außengehäuse 7 übertragen und durch Einrücken einer ersten Teilkupplung 5 wird das Drehmoment über einen ersten Lamellenträger 12 auf eine erste Ausgangswelle 3 übertragen. Durch Einrücken einer zweiten Teilkupplung 6 wird das Drehmoment über einen zweiten Lamellenträger 13 auf eine zweite Ausgangswelle 4 übertragen. Der Flansch 9 ist hier durch ein mehrteiliges Außengehäuse 7 gebildet, welches mittels einer Niete 10 spielfrei verbunden ist. Die Doppelkupplung rotiert um das Rotationszentrum 8 und ein Fliehkraftpendel 11 ist an einem radial außen an dem Außengehäuse 7 angeordnet und befindet sich in einem Nassraum 24. Das Außengehäuse 7 ist getriebeseitig axial gegen ein Getriebebauteil 14, welches hier nur rein schematisch dargestellt ist, und radial gegen die erste Ausgangswelle 3 abgestützt. Die erste Teilkupplung 5 und die zweite Teilkupplung 6 sind jeweils in einer ersten Kühlkammer 25 und zweiten Kühlkammer 26 angeordnet, die besonders bevorzugt getrennt voneinander beströmbar sind.
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In 2 ist ein Ausschnitt der Doppelkupplung 1 wie in 1 gezeigt, wobei hier die zweite Teilkupplung 6 entsprechend der Einrückrichtung 23 eingerückt ist. Demzufolge ist der Kraftflussverlauf 22 wie durch die gestrichelte Linie angedeutet durch das Außengehäuse 7 am Flansch 9 und durch die nur teilweise dargestellten drehfesten Umbauteile.
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In 3 ist der gleiche Ausschnitt der Doppelkupplung 1 gezeigt, wobei hier entsprechend der Einrückrichtung 23 die erste Teilkupplung 5 eingerückt ist und einen entsprechend veränderten Kraftflussverlauf durch das Außengehäuse 7 bewirkt.
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In 4 ist ein Kraftfahrzeug 15 mit einer Antriebseinheit 16 gezeigt, die hier als Verbrennungskraftmaschine dargestellt ist. Die Antriebseinheit 16 ist über ihre Abtriebswelle 17 mittels einer Doppelkupplung 1 mit einem rein schematisch dargestellten Antriebsstrang 18 verbindbar. Die Antriebseinheit 16 und Doppelkupplung 1 befinden sich vor einer Fahrerkabine 19 und mit ihrer Motorachse 21 quer zu einer Längsachse 20 des Kraftfahrzeugs 15.
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Mit der hier vorgeschlagenen Doppelkupplung wird der träge Zentralsteg eingespart, wodurch die Konstruktion vereinfacht wird, die Effizienz der Doppelkupplung erhöht wird und stakr beanspruchte und verschleißende Nadellager eingespart werden können.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Doppelkupplung
- 2
- Eingangswelle
- 3
- erste Ausgangswelle
- 4
- zweite Ausgangswelle
- 5
- erste Teilkupplung
- 6
- zweite Teilkupplung
- 7
- Außengehäuse
- 8
- Rotationszentrum
- 9
- Flansch
- 10
- Niete
- 11
- Fliehkraftpendel
- 12
- erster Lamellenträger
- 13
- zweiter Lamellenträger
- 14
- Getriebebauteil
- 15
- Kraftfahrzeug
- 16
- Antriebseinheit
- 17
- Abtriebswelle
- 18
- Antriebsstrang
- 19
- Fahrerkabine
- 20
- Längsachse
- 21
- Motorachse
- 22
- Kraftflussverlauf
- 23
- Einrückrichtung
- 24
- Nassraum
- 25
- erste Kühlkammer
- 26
- zweite Kühlkammer
