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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kupplung für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, mit deren Hilfe eine Drehmomentübertragung von einer Verbrennungskraftmaschine zu einem Getriebe bedarfsweise unterbrochen werden kann.
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Aus dem Stand der Technik sind Kupplungen, insbesondere nasse Doppelkupplungen, bekannt, die zumindest einen Außenlamellenträger mit mindestens einer Außenlamelle und zumindest einen Innenlamellenträger mit mindestens einer Innenlamelle aufweisen. Solche Kupplungen werden geschlossen, indem die mindestens eine Innenlamelle auf die mindestens eine Außenlamelle mit Hilfe einer Betätigungskraft zur Herstellung einer kraftschlüssigen Verbindung zwischen der mindestens einen Innenlamelle und der mindestens einen Außenlamelle gepresst wird. Die Betätigungskraft wird regelmäßig durch einen Kolben bereitgestellt, der sich gegenüber der Kupplung abstützt. Die Abstützung des Kolbens benötigt teilweise einen großen Bauraum und verursacht einen hohen Montageaufwand.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten Probleme zumindest teilweise zu lösen und insbesondere eine Kupplung für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs anzugeben, die eine Abstützung einer Betätigungskraft platzsparend und mit geringem Montageaufwand ermöglicht. Darüber hinaus soll auch ein Kraftfahrzeug angegeben werden, dessen Kupplung eine Abstützung einer Betätigungskraft platzsparend und mit geringem Montageaufwand ermöglicht.
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Diese Aufgaben werden gelöst mit einer Vorrichtung gemäß den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängig formulierten Patentansprüchen angegeben. Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den abhängig formulierten Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus werden die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt werden.
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Die erfindungsgemäße Kupplung für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs weist zumindest einen Außenlamellenträger mit mindestens einer Außenlamelle und zumindest einen Innenlamellenträger mit mindestens einer Innenlamelle auf, wobei der zumindest eine Außenlamellenträger eine Nut aufweist, in die ein Druckring zur Abstützung einer Betätigungskraft mit einem Bajonettverschluss befestigbar ist.
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Antriebsmotoren von Fahrzeugen weisen regelmäßig eine Mindestdrehzahl (Leerlaufdrehzahl) auf. Zum Anfahren aus dem Fahrzeugstillstand muss eine Drehzahllücke zwischen einer niedrigsten Motorbetriebsdrehzahl und einer stillstehenden Getriebeeingangswelle durch eine Kupplung geschlossen werden. Die Kupplung dient weiterhin während Schaltvorgängen der Unterbrechung einer Drehmomentübertragung von einem Schwungrad des Antriebsmotors auf ein Getriebe. Bei der hier vorgeschlagenen Kupplung handelt es sich insbesondere um eine nasslaufende Kupplung beziehungsweise nasslaufende Doppelkupplung. Unter nasslaufend ist hier zu verstehen, dass ein Gehäuse der Kupplung mit (Getriebe-)Öl durchströmbar ist, so dass durch Reibarbeit in die Kupplung eingebrachte Energie durch das (Getriebe-)Öl abführbar ist. Doppelkupplungen sind zwei unabhängig voneinander betätigbare Kupplungen, die jeweils eines von zwei autarken Teilgetrieben eines Doppelkupplungsgetriebes bedienen und somit zugkraftunterbrechungsfreie Schaltungen ermöglichen. Die Kupplung wird bevorzugt für einen Personenkraftwagen oder einen Lastkraftwagen verwendet.
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Weiterhin umfasst die Kupplung zumindest einen Außenlamellenträger mit mindestens einer Außenlamelle und zumindest einen Innenlamellenträger mit mindestens einer Innenlamelle. Der zumindest eine Außenlamellenträger ist bevorzugt mit einer Eingangsnarbe für den Verbrennungsmotor verbunden. Der zumindest eine Innenlamellenträger ist bevorzugt mit einer Getriebeeingangswelle verbunden. Die Kupplung ist durch eine Betätigungskraft betätigbar, durch die die mindestens eine Innenlamelle und die mindestens eine Außenlamelle in einer axialen Richtung aufeinander pressbar sind, so dass zwischen der mindestens einen Innenlamelle und der mindestens einen Außenlamelle eine kraftschlüssige Verbindung herstellbar ist. Über diese kraftschlüssige Verbindung ist ein Drehmoment von dem Antriebsmotor auf das Getriebe übertragbar. Die Betätigungskraft wird durch einen Betätigungskrafterzeuger, beispielsweise einen Kolben, aufgebracht, der sich gegenüber der Kupplung abstützt. Bei der Abstützung handelt es sich daher insbesondere um ein Lager für den Betätigungskrafterzeuger. Der zumindest eine Außenlamellenträger weist eine Nut auf, in die ein Druckring zur Abstützung einer Betätigungskraft mit einem Bajonettverschluss befestigbar ist. Bei dem Druckring handelt es sich um ein ringförmiges Bauteil aus Metall, insbesondere aus einem Flachstahl. Der Druckring weist in einer axialen Richtung eine Dicke von bevorzugt 2 mm–20 mm (Millimeter), und einen Durchmesser von 100 mm–400 mm (Millimeter) auf. Weiterhin weist der Druckring in einer radialen Richtung eine Umfangsfläche auf, die bevorzugt mit einer Außenverzahnung versehen ist. Bei dem Außenlamellenträger handelt es sich insbesondere um ein zumindest teilweise holzylindrisches Bauteil mit einer Innenfläche, wobei die Innenfläche bevorzugt mit einer Innenverzahnung ausgeführt ist. Bei dem Bajonettverschluss handelt es sich um eine lösbare mechanische Verbindung zwischen dem Druckring und dem zumindest einen Außenlamellenträger. Hierzu werden der Druckring und der zumindest eine Außenlamellenträger ineinander gesteckt und durch entgegengesetztes Drehen miteinander verbunden. Bei dem Drehen greift insbesondere eine Umfangsfläche des Druckrings in die Nut des zumindest einen Außenlamellenträger ein, so dass der Druckring und der zumindest eine Außenlamellenträger in der axialen Richtung formschlüssig miteinander verbunden sind. Der Druckring dient als Abstützung der Betätigungskraft und zeichnet sich durch einen besonders geringen Bauchraumbedarf und eine leichte Montierbarkeit aus.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Bajonettverschluss eine Verdrehsicherung aufweist. Die Verdrehsicherung verhindert, dass sich der Druckring durch ein selbstständiges Verdrehen von dem zumindest einen Außenlamellenträger lösen kann. Weiterhin verhindert die Verdrehsicherung, dass der Druckring andere bewegliche Bauteile in der Kupplung berührt, was zu Reibung und somit zu einer Hysterese in einer Kupplungskennlinie der Kupplung führen würde. Insbesondere kann der Bajonettverschluss eine Mehrzahl von Verdrehsicherungen aufweisen, die in einer Umfangsrichtung des Druckrings und/oder des zumindest einen Außenlamellenträgers bevorzugt gleichmäßig verteilt sind.
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Vorzugsweise ist die Verdrehsicherung als Niet ausgebildet. Der Niet erstreckt sich hierbei bevorzugt in einer axialen Richtung durch den Druckring und den zumindest einen Außenlamellenträger oder eine andere mit dem zumindest einen Außenlamellenträger drehfest verbundene Komponente.
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Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Verdrehsicherung als Sicherungselement zwischen einer Umfangsfläche des Druckrings und einer Innenfläche des zumindest einen Außenlamellenträgers ausgebildet ist. Bei dem Sicherungselement handelt es sich insbesondere um ein Metallstück, dass in eine Aussparung zwischen der Umfangsfläche des Druckrings und der Innenfläche des zumindest einen Außenlamellenträger eingefügt wird, wenn der Bajonettverschluss geschlossen ist. Das Sicherungselement blockiert eine Drehbewegung des Druckrings in dem zumindest einen Außenlamellenträger.
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Ebenfalls vorteilhaft ist es, wenn das Sicherungselement als Klammer ausgebildet ist. Unter einer Klammer ist hier ein hohlzylindrisches Bauteil zu verstehen, dass bevorzugt in seiner Längserstreckung geschlitzt ist. Die Klammer wird bevorzugt in die Aussparung gepresst und ist somit selbstsichernd in der Aussparung angeordnet.
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Zudem ist es vorteilhaft, wenn die Verdrehsicherung als Prägung in dem Druckring ausgebildet ist. Bei der Prägung handelt es sich insbesondere um einen Überstand, der in der axialen Richtung von dem Druckring hervorsteht. Weiterhin kann es sich bei der Prägung um eine Verformung des Druckrings handeln, die bevorzugt durch ein Umformwerkzeug mit Druck auf eine Oberfläche des Druckrings erzeugt wird. Wenn die Verdrehsicherung als Prägung ausgeführt ist, weist die Nut in dem zumindest einen Außenlamellenträger in der axialen Richtung bevorzugt eine Breite auf, die mindestens der Dicke des Druckrings zuzüglich einer Höhe der Prägung entspricht. Bei der Höhe der Prägung handelt es sich insbesondere um eine Länge, mit der die Prägung aus der Oberfläche des Druckrings in der axialen Richtung hervorsteht. Die Sicherung des Druckrings in dem zumindest einen Außenlamellenträger erfolgt bevorzugt durch eine axiale Verstellung des Druckrings in dem zumindest einen Außenlamellenträger, wodurch die Prägung in einer Umfangsrichtung des Druckrings durch die Innenverzahnung des zumindest einen Außenlamellenträger gegen Verdrehen blockiert wird.
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Einem weiteren Aspekt der Erfindung folgend wird auch ein Kraftfahrzeug mit einem Antriebsmotor und einer erfindungsgemäßen Kupplung vorgeschlagen.
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Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren besonders bevorzugte Ausführungsvarianten der Erfindung zeigen, diese jedoch nicht darauf beschränkt ist. Dabei sind gleiche Bauteile in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen. Es zeigen schematisch:
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1: ein Kraftfahrzeug mit einer Kupplung;
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2: eine Kupplung;
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3: ein erstes Beispiel eines Außenlamellenträgers und eines Druckrings;
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4: eine Detailansicht des Außenlamellenträgers und des Druckrings gemäß der 3;
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5: ein zweites Beispiel eines Außenlamellenträgers und eines Druckrings;
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6: eine Detailansicht des Außenlamellenträgers und des Druckrings gemäß der 5;
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7: ein drittes Beispiel eines Außenlamellenträgers und eines Druckrings;
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8: eine Detailansicht des Außenlamellenträgers und des Druckrings gemäß der 7;
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9: ein viertes Beispiel eines Außenlamellenträgers und eines Druckrings;
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10: ein fünftes Beispiel eines Außenlamellenträgers und eines Druckrings;
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11: ein sechstes Beispiel eines Druckrings;
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12: das sechste Beispiel des Druckrings gemäß der 11 mit einem sechsten Beispiel eines Außenlamellenträgers in einer ersten Detailansicht;
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13: das sechste Beispiel des Außenlamellenträgers und des Druckrings in einer zweiten Detailansicht; und
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14: das sechste Beispiel des Außenlamellenträgers und des Druckrings in einer dritten Detailansicht.
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Die 1 zeigt ein Kraftfahrzeug 2 mit einem Antriebsmotor 18, einer Kupplung 1 und einem Getriebe 19. In der 2 wird eine Schnittdarstellung der Kupplung 1 der 1 gezeigt. Bei der hier gezeigten Kupplung 1 handelt es sich um eine nasslaufende Doppelkupplung. Die Kupplung 1 weist ein Gehäuse 32 auf, in dem eine erste Teilkupplung 20 und eine zweite Teilkupplung 21 angeordnet sind. Die erste Teilkupplung 20 weist einen ersten Außenlamellenträger 3 mit einer Mehrzahl von Außenlamellen 4 und einen ersten Innenlamellenträger 5 mit einer Mehrzahl von ersten Innenlamellen 6 auf. Die zweite Teilkupplung 21 weist einem zweiten Außenlamellenträger 22 mit einer Mehrzahl von zweiten Außenlamellen 23 und einen zweiten Innenlamellenträger 24 mit einer Mehrzahl von zweiten Innenlamellen 25 auf. In den nachfolgenden Figuren werden mehrere Beispiele des zweiten Außenlamellenträgers 22 gezeigt. Klarzustellen ist an dieser Stelle, dass die nachfolgenden Beispiele des zweiten Außenlamellenträgers 22 ohne weiteres auf den ersten Außenlamellenträger 3 übertragen werden können.
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Die 3 zeigt ein erstes Beispiel des zweiten Außenlamellenträgers 22 der an einer Innenfläche 14 eine Innenverzahnung 30 aufweist. Weiterhin zeigt die 3 einen Druckring 8 mit einer Umfangsfläche 13 mit einer Außenverzahnung 29. Der Druckring 8 wurde in einer axialen Richtung 33 in den zweiten Außenlamellenträger 22 gesteckt und auf Höhe einer Nut 7 in der Innenverzahnung 13 relativ zu dem zweiten Außenlamellenträger 22 verdreht, so dass die Außenverzahnung 29 in die Nut 7 der Innenverzahnung 30 eingreift. Die Außenverzahnung 29 und die Innenverzahnung 30 mit der Nut 7 bilden daher einen Bajonettverschluss 9. Der Druckring 8 ist in dem zweiten Außenlamellenträger 22 durch den Bajonettverschluss 9 in der axialen Richtung 33 durch einen Formschluss befestigt. Die 4 zeigt eine Detailansicht des Druckrings 8 in der Nut 7 des zweiten Außenlamellenträgers 22 gemäß der 3.
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Die 5 zeigt ein zweites Beispiel des zweiten Außenlamellenträgers 22, wobei der Druckring 8 durch den Bajonettverschluss 9 mit dem zweiten Außenlamellenträger 22 verbunden ist. Der Bajonettverschluss 9 weist eine Verdrehsicherung 10 auf, die in diesem Beispiel durch einen Niet 11 gebildet wird. Der Niet 11 erstreckt sich in der axialen Richtung 33 durch den Druckring 8 und einen drehfest mit dem zweiten Außenlamellenträger 22 verbundenen Sicherungsring 26. Die 6 zeigt eine Detailansicht des zweiten Beispiels in einer Schnittdarstellung, wobei insbesondere der Niet 11 in dem Druckring 8 und dem Sicherungsring 26 zu erkennen ist.
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Die 7 zeigt ein drittes Beispiel des zweiten Außenlamellenträgers 22, wobei der Druckring 8 durch den Bajonettverschluss 9 mit dem zweiten Außenlamellenträger 22 verbunden ist. In dem zweiten Beispiel ist die Verdrehsicherung 10 als Sicherungselement 12 ausgebildet, wobei das Sicherungselement 12 in eine Aussparung 27 zwischen der Innenfläche 14 des zweiten Außenlamellenträgers 22 und der Umfangsfläche 13 des Druckrings 8 eingefügt ist. Die 8 zeigt das dritte Beispiel in einer Detailansicht, wobei hier besonders gut zu erkennen ist, dass das Sicherungselement 12 in der Aussparung 27 zwischen der Innenfläche 14 des zweiten Außenlamellenträgers 22 und der Umfangsfläche 13 des Druckrings 8 angeordnet ist.
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Die 9 zeigt ein viertes Beispiel, bei dem das Sicherungselement 12 als Klammer 15 ausgebildet ist.
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Die 10 zeigt ein fünftes Beispiel, bei dem das Sicherungselement 12 in Form der Klammer 15 durch einen Stift 16 gesichert ist. Hierzu weist der Druckring 8 eine Öffnung 28 auf, die sich bis in die Aussparung 27 erstreckt.
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Die 11 zeigt ein sechstes Beispiel des Druckrings 8, wobei der Druckring 8 im Bereich der Umfangsfläche 13 eine Prägung 17 aufweist. Die 12 zeigt eine Schnittdarstellung durch den Druckring 8 im Bereich der Prägung 17. In der hier gezeigten Stellung des Druckrings 8 ist der Druckring 8 in die Nut 7 des zweiten Außenlamellenträgers 22 eingedreht, jedoch noch nicht gegen Verdrehen gesichert. Die 13 zeigt eine weitere Schnittdarstellung durch den Druckring 8 im Bereich der Prägung 17. In der in der 13 gezeigten Stellung ist der Druckring 8 in die axiale Richtung 33 verstellt, so dass ein Überstand 31 der Prägung 17 zumindest teilweise in einer Umfangsrichtung des Druckrings 8 mit der Innenverzahnung 30 des zweiten Außenlamellenträgers 22 fluchtet. Hierdurch ist der Druckring 8 gegenüber dem zweiten Außenlamellenträger 22 gegen Verdrehen gesichert. Die gleiche Stellung wie in der 13 wird nochmals in der 14 in einer perspektivischen Darstellung gezeigt.
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Mit der vorgeschlagenen Kupplung wird eine Abstützung einer Betätigungskraft platzsparend und mit geringem Montageaufwand ermöglicht.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kupplung
- 2
- Kraftfahrzeug
- 3
- erste Außenlamellenträger
- 4
- erste Außenlamelle
- 5
- erster Innenlamellenträger
- 6
- erste Innenlamelle
- 7
- Nut
- 8
- Druckring
- 9
- Bajonettverschluss
- 10
- Verdrehsicherung
- 11
- Niet
- 12
- Sicherungselement
- 13
- Umfangsfläche
- 14
- Innenfläche
- 15
- Klammer
- 16
- Stift
- 17
- Prägung
- 18
- Antriebsmotor
- 19
- Getriebe
- 20
- erste Teilkupplung
- 21
- zweite Teilkupplung
- 22
- zweiter Außenlamellenträger
- 23
- zweite Außenlamelle
- 24
- zweiter Innenlamellenträger
- 25
- zweite Innenlamelle
- 26
- Sicherungsring
- 27
- Aussparungen
- 28
- Öffnung
- 29
- Außenverzahnung
- 30
- Innenverzahnung
- 31
- Überstand
- 32
- Gehäuse
- 33
- axiale Richtung
