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Die vorliegende Erfindung betrifft eine radiale Doppelkupplungsanordnung für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, mit der zwei autarke Teilgetriebe eines Doppelkupplungsgetriebes bedienbar sind.
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Bekannte Doppelkupplungen für Antriebsstränge von Kraftfahrzeugen weisen zwei unabhängig voneinander betätigbare Kupplungen auf, die jeweils eines von zwei autarken Teilgetrieben eines Doppelkupplungsgetriebes bedienen und somit zugkraftunterbrechungsfreie Schaltungen ermöglichen. Die Gänge werden im jeweils lastenfreien Teilgetriebe vorgewählt. Der Wechsel der Gangstufen erfolgt unter voller Last zugkraftunterbrechungsfrei durch gesteuerte Drehmomentübergabe von der ersten Kupplung des ersten Teilgetriebes zu der zweiten Kupplung des zweiten Teilgetriebes. Bei Doppelkupplungen unterscheidet man trockenlaufende Doppelkupplungen und nasslaufende Doppelkupplungen. Bei einer nasslaufenden Doppelkupplung ist ein Kupplungsgehäuse mit einem Fluid, beispielsweise (Getriebe-)Öl, durchströmbar ist, so dass durch Reibarbeit in die Doppelkupplung eingebrachte Energie durch das Fluid abführbar ist. Mit einer nasslaufenden Doppelkupplung sind im Vergleich zu einer trockenlaufenden Doppelkupplung deutlich höhere Drehmomente, beispielsweise größer als 250 Nm (Newtonmeter), übertragbar. Darüber hinaus werden radiale Doppelkupplungen und axiale Doppelkupplungen unterschieden. Bei radialen Doppelkupplungen sind Lamellenpakete der ersten Kupplung und der zweiten Kupplung radial geschaltet (auch „konzentrisch“ genannt), wohingegen bei axialen Doppelkupplungen die Lamellenpakete der ersten Kupplung und der zweiten Kupplung axial gestaffelt sind. Radiale Doppelkupplungen sind insbesondere für kurze Bauräume geeignet und eignen sich aufgrund ihrer höheren thermischen Leistungsfähigkeit insbesondere als Anfahrkupplungen. Nachteilig an den bekannten radialen Doppelkupplungen sind ihr komplexes Kupplungsgehäuse und ihre vergleichsweise großen radialen Abmessungen.
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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 radiale Doppelkupplungsanordnung für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs anzugeben, die einen einfachen und kompakten Aufbau aufweist. Darüber hinaus soll auch ein Kraftfahrzeug angegeben werden, dessen radiale Doppelkupplungsanordnung einen einfachen und kompakten Aufbau aufweist.
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Diese Aufgaben werden gelöst mit einer radialen Doppelkupplungsanordnung und einem Kraftfahrzeug 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 Ausgestaltung der Erfindung dargestellt werden.
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Die erfindungsgemäße radiale Doppelkupplungsanordnung für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs weist eine äußere erste Kupplung mit einem ersten Lamellenpaket und eine innere zweite Kupplung mit einem zweiten Lamellenpaket auf, wobei die erste Kupplung mit einem ersten Betätigungssystem betätigbar ist und die zweite Kupplung mit einem zweiten Betätigungssystem betätigbar ist und wobei das erste Betätigungssystem und das zweite Betätigungssystem in einer radialen Richtung außerhalb eines von dem zweiten Lamellenpaket umschlossenen Bereichs angeordnet sind.
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Antriebsmotoren von Kraftfahrzeugen weisen regelmäßig eine Mindestdrehzahl (Leerlaufdrehzahl) auf. Bei Kraftfahrzeugen mit Doppelkupplungsgetriebe muss zum Anfahren aus dem Fahrzeugstillstand eine Drehzahllücke zwischen einer niedrigsten Motorbetriebsdrehzahl und einer stillstehenden ersten oder zweiten Getriebeeingangswelle durch eine Doppelkupplung geschlossen werden. Die Doppelkupplung dient weiterhin während Schaltvorgängen der Unterbrechung einer Drehmomentübertragung von dem Antriebsmotor auf zumindest eines von zwei Teilgetrieben des Doppelkupplungsgetriebes. Bei der hier vorgeschlagenen radialen Doppelkupplungsanordnung handelt es sich insbesondere um eine nasslaufende radiale Doppelkupplung, bei der ein Kupplungsgehäuse mit einem Fluid, beispielsweise (Getriebe-)Öl, durchströmbar ist, so dass durch Reibarbeit in die radiale Doppelkupplungsanordnung eingebrachte Energie durch das Fluid abführbar ist. Die radiale Doppelkupplungsanordnung weist eine äußere erste Kupplung mit einem ersten Lamellenpaket und eine innere zweite Kupplung mit einem zweiten Lamellenpaket auf. Die erste Kupplung und die zweite Kupplung sind radial beziehungsweise konzentrisch geschaltet und koaxial um eine (gemeinsame) Drehachse drehbar. Das erste Lamellenpaket besteht aus an einem ersten Außenlamellenträger angeordneten Stahllamellen und an einem ersten Innenlamellenträger angeordneten Reiblamellen. Dementsprechend besteht das zweite Lamellenpaket aus an einem zweiten Außenlamellenträger angeordneten Stahllamellen und an einem zweiten Innenlamellenträger angeordneten Reiblamellen.
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Die erste Kupplung ist mit einem ersten Betätigungssystem betätigbar und die zweite Kupplung mit einem zweiten Betätigungssystem betätigbar. Das erste Betätigungssystem und/oder das zweite Betätigungssystem wirken entweder mechanisch (insbesondere elektro-mechanisch oder elektro-hydraulisch) oder (direkt) hydraulisch. Bei radialen Doppelkupplungsanordnungen werden im Wesentlichen zwei Arten von Doppelkupplungsanordnungen unterschieden, nämlich Doppelkupplungsanordnungen, die bei Ausfall einer Betätigungsenergie geschlossen sind („normally closed“) und Doppelkupplungsanordnung, die ohne eine Betätigungsenergie offen sind („normally open“). Bei Doppelkupplungsanordnungen, die bei Ausfall der Betätigungsenergie geschlossen sind, wird die erste Kupplung bei Betätigung mit dem ersten Betätigungssystem geöffnet und/oder die zweite Kupplung bei Betätigung mit dem zweiten Betätigungssystem geöffnet. Bei Doppelkupplungsanordnungen, die ohne eine Betätigungsenergie offen sind, wird die erste Kupplung bei Betätigung mit dem ersten Betätigungssystem geschlossen und/oder die zweite Kupplung bei Betätigung mit dem zweiten Betätigungssystem geschlossen. Hierzu weist das erste Betätigungssystem und das zweite Betätigungssystem insbesondere jeweils zumindest einen Kolben auf, die gegen eine Rückstellfeder in Richtung des ersten Lamellenpakets und des zweiten Lamellenpakets verstellbar sind. Darüber hinaus sind das erste Betätigungssystem und das zweite Betätigungssystem fliehölkompensiert.
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Zudem sind das erste Betätigungssystem und das zweite Betätigungssystem in einer radialen Richtung außerhalb eines von dem zweiten Lamellenpaket umschlossenen Bereichs angeordnet. Bei der radialen Richtung handelt es sich insbesondere um eine zu der Drehachse der ersten Kupplung und der zweiten Kupplung orthogonale Richtung. Bei dem von dem zweiten Lamellenpaket umschlossenen Bereich handelt es sich insbesondere um einen Bereich, dessen Querschnitt sich von einer radialen Innenkante des zweiten Lamellenpakets in der radialen Richtung nach innen erstreckt. Der durch das zweite Lamellenpaket umschlossene Bereich ist daher insbesondere zylinderförmig und/oder weist in einer axialen Richtung, das heißt parallel zu der Drehachse, insbesondere eine unendliche Erstreckung auf. Mit anderen Worten sind das erste Betätigungssystem und das zweite Betätigungssystem in der radialen Richtung nicht innerhalb des zweiten Lamellenpakets angeordnet. Diese Anordnung des ersten Betätigungssystems und des zweiten Betätigungssystems erlaubt eine radiale Abmessung der Kupplung zu reduzieren, da das erste Betätigungssystem und das zweite Betätigungssystem nicht, wie bei bekannten radialen Doppelkupplungsanordnungen, innerhalb des zweiten Lamellenpakets der inneren zweiten Kupplung angeordnet sind. Darüber hinaus können hierdurch abtriebsseitige Massenträgheitsmomente reduziert werden.
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Ebenfalls vorteilhaft ist es wenn das erste Betätigungssystem in der radialen Richtung außerhalb des zweiten Betätigungssystems angeordnet ist. Dies bedeutet insbesondere, dass sich das erste Betätigungssystem und das zweite Betätigungssystem in der axialen Richtung nicht überschneiden beziehungsweise nicht überlappen.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn ein erster Druckraum des ersten Betätigungssystems in der radialen Richtung außerhalb eines zweiten Druckraums des zweiten Betätigungssystems angeordnet ist. Auch dies bedeutet, dass sich der erste Druckraum des ersten Betätigungssystems und der zweite Druckraum des zweiten Betätigungssystems in der axialen Richtung nicht überschneiden beziehungsweise nicht überlappen. Bei dem ersten Druckraum und dem zweiten Druckraum handelt es sich insbesondere um Räume über die ein erster Kolben des ersten Betätigungssystems und ein zweiter Kolben des zweiten Betätigungssystems mit einer Hydraulikflüssigkeit verstellbar sind.
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Ferner ist es vorteilhaft, wenn das erste Betätigungssystem in einer axialen Richtung neben dem ersten Lamellenpaket und das zweite Betätigungssystem in der axialen Richtung neben dem zweiten Lamellenpaket angeordnet sind. Dies bedeutet insbesondere, dass das erste Betätigungssystem (vollständig) in einer axialen Richtung direkt neben dem ersten Lamellenpaket und das zweite Betätigungssystem (vollständig) in der axialen Richtung direkt neben dem zweiten Lamellenpaket angeordnet sind, so dass insbesondere zwischen dem ersten Lamellenpaket und dem ersten Betätigungssystem beziehungsweise dem zweiten Lamellenpaket und dem zweiten Betätigungssystem in der axialen Richtung keine weiteren Bauteile angeordnet sind. Diese Anordnung hat den Vorteil, dass das erste Betätigungssystem und das zweite Betätigungssystem extrem kurze Kraftflüsse aufweisen, wodurch eine hohe Steifigkeit und eine geringe Verformung erzielbar sind.
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Vorzugsweise ist das erste Betätigungssystem auf einem ersten mittleren Reibradius des ersten Lamellenpaket angeordnet und das zweite Betätigungssystem auf einem zweiten mittleren Reibradius des zweiten Lamellenpakets angeordnet. Bei dem ersten mittleren Reibradius des ersten Lamellenpakets handelt es sich insbesondere um ein arithmetisches Mittel aus einem Außenradius des ersten Lamellenpakets und einem Innenradius des ersten Lamellenpakets. Bei dem zweiten mittleren Reibradius des zweiten Lamellenpakets handelt es sich insbesondere um ein arithmetisches Mittel aus einem Außenradius des zweiten Lamellenpakets und einem Innenradius des zweiten Lamellenpakets. Mit anderen Worten bedeutet dies auch, dass ein erster Zentrumsradius des ersten Betätigungssystems, bei dem es sich um ein arithmetisches Mittel eines Außenradius und eines Innenradius des ersten Betätigungssystems handelt, mit dem ersten mittleren Reibradius (im Wesentlichen) identisch ist. Zudem bedeutet dies auch, dass ein zweiter Zentrumsradius des zweiten Betätigungssystems, bei dem es sich um ein arithmetisches Mittel eines Außenradius und eines Innenradius des zweiten Betätigungssystems handelt, mit dem zweiten mittleren Reibradius (im Wesentlichen) identisch ist.
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Ebenfalls vorteilhaft ist es wenn eine erste Betätigungskraft des ersten Betätigungssystems und eine zweite Betätigungskraft des zweiten Betätigungssystems über ein Kupplungsgehäuse abstützbar sind. Dies bedeutet insbesondere, dass das erste Betätigungssystem und das zweite Betätigungssystem direkt durch das Kupplungsgehäuse gelagert sind, so dass keine zusätzlichen Bauteile zur (axialen) Lagerung des ersten Betätigungssystems und des zweiten Betätigungssystems erforderlich sind. Hierdurch ist ein besonders einfacher Aufbau der radialen Doppelkupplungsanordnungen erzielbar.
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Zudem ist es auch vorteilhaft, wenn dem ersten Betätigungssystem und dem zweiten Betätigungssystem über ein Kupplungsgehäuse eine Hydraulikflüssigkeit zuführbar ist. Bei der Hydraulikflüssigkeit handelt es sich insbesondere um ein (Getriebe-)Öl.
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Einem weiteren Aspekt der Erfindung folgend wird auch ein Kraftfahrzeug mit einem Antriebsmotor, einem Getriebe und einer erfindungsgemäßen radialen Doppelkupplungsanordnung 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 eine besonders bevorzugte Ausführungsvariante 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 radialen Kupplungsanordnung;
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2: die radiale Kupplungsanordnung in einer Schnittdarstellung;
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3: eine Detailansicht eines ersten Betätigungssystems; und
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4: eine Detailansicht eines zweiten Betätigungssystems.
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Die 1 zeigt ein Kraftfahrzeug 2 mit einem Antriebsmotor 17, einer radialen Doppelkupplungsanordnung 1 und einem Getriebe 18. Die 2 zeigt die radiale Doppelkupplungsanordnung 1 mit einer ersten Kupplung 3 und einer zweiten Kupplung 5. Die erste Kupplung 3 weist ein an einem ersten Außenlamellenträger 30 und einem ersten Innenlamellenträger 31 angeordnetes erstes Lamellenpaket 4 auf. Die zweite Kupplung 5 weist ein an einem zweiten Außenlamellenträger 32 und einem zweiten Innenlamellenträger 33 angeordnetes zweites Lamellenpaket 6 auf. Die erste Kupplung 3 und die zweite Kupplung 5 sind um eine gemeinsame Drehachse 19 drehbar. Darüber hinaus verbindet die erste Kupplung 3 eine Antriebswelle 35 mit einer ersten Getriebeeingangswelle 20 und die zweite Kupplung 5 die Antriebswelle 35 mit einer zweiten Getriebeeingangswelle 21. Die erste Kupplung 3 ist durch ein erstes Betätigungssystem 7 und die zweite Kupplung 5 durch ein zweites Betätigungssystem 8 betätigbar. Das erste Betätigungssystem 7 und das zweite Betätigungssystem 8 sind in einer radialen Richtung 9 außerhalb eines von dem zweiten Lamellenpaket 6 umschlossenen Bereichs 10 angeordnet. Zudem ist das erste Betätigungssystem 7 in einer axialen Richtung 13 direkt neben dem ersten Lamellenpaket 4 und das zweite Betätigungssystem 8 in der axialen Richtung 13 direkt neben dem zweiten Lamellenpaket 6 angeordnet. Weiterhin weist das erste Betätigungssystem 7 einen ersten Zentrumsradius 36 auf, der einem ersten mittleren Reibradius 14 des ersten Lamellenpakets 4 entspricht. Des Weiteren weist das zweite Betätigungssystem 8 einen zweiten Zentrumsradius 37 auf, der einem zweiten mittleren Reibradius 15 des zweiten Lamellenpakets 6 entspricht. Das erste Betätigungssystem 7 und das zweite Betätigungssystem 8 werden zudem durch ein Kupplungsgehäuse 16 verschlossen.
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Die 3 zeigt eine Detailansicht des ersten Betätigungssystems 7 der radialen Doppelkupplungsanordnungen 1. Das erste Betätigungssystem 7 weist einen ersten Kolben 22 auf, der in einem durch eine erste (innere und äußere) Betätigungshaube 26 gebildeten Raum in der axialen Richtung 13 gegen das erste Lamellenpaket 4 der ersten Kupplung 3 und gegen eine erste Rückstellfeder 24 verstellbar ist. Dieser Raum ist gegenüber der ersten Betätigungshaube 26 mit Dichtungen 34 (flüssigkeitsdicht) abgedichtet. Auf der zu dem ersten Lamellenpaket 4 in der axialen Richtung 13 gegenüberliegenden Seite des ersten Kolbens 22 befindet sich ein erster Druckraum 11 für eine Hydraulikflüssigkeit zum Verstellen des ersten Kolbens 22. Der erste Druckraum 11 ist durch das Kupplungsgehäuse 16 verschlossen. Die Hydraulikflüssigkeit ist dem ersten Druckraum 11 durch eine erste Zufügung 38 über das Kupplungsgehäuse 16 zuführbar. Weiterhin weist die (innere) erste Betätigungshaube 26 eine erste Bohrung 28 zur Zuführung eines Fliehöls auf.
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Die 4 zeigt eine Detailansicht des zweiten Betätigungssystems 8 der radialen Doppelkupplungsanordnungen 1. Das zweite Betätigungssystem 8 weist einen zweiten Kolben 23 auf, der in einem durch eine zweite (innere und äußere) Betätigungshaube 27 gebildeten Raum in der axialen Richtung 13 gegen das zweite Lamellenpaket 6 der zweiten Kupplung 5 und gegen eine zweite Rückstellfeder 25 verstellbar ist. Dieser Raum ist gegenüber der zweiten Betätigungshaube 27 mit Dichtungen 34 (flüssigkeitsdicht) abgedichtet. Auf der zu dem zweiten Lamellenpaket 6 in der axialen Richtung 13 gegenüberliegenden Seite des zweiten Kolbens 23 befindet sich ein zweiter Druckraum 12 für eine Hydraulikflüssigkeit zum Verstellen des zweiten Kolbens 23. Der zweite Druckraum 12 ist durch das Kupplungsgehäuse 16 verschlossen. Die Hydraulikflüssigkeit ist dem zweiten Druckraum 12 durch eine zweite Zufügung 39 über das Kupplungsgehäuse 16 zuführbar. Weiterhin weist die (innere) zweite Betätigungshaube 27 eine zweite Bohrung 29 zur Zuführung eines Fliehöls auf.
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Die vorgeschlagene radiale Doppelkupplungsanordnung zeichnet sich durch einen einfachen und kompakten Aufbau aus.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- radiale Doppelkupplungsanordnung
- 2
- Kraftfahrzeug
- 3
- erste Kupplung
- 4
- erstes Lamellenpaket
- 5
- zweite Kupplung
- 6
- zweites Lamellenpaket
- 7
- erstes Betätigungssystem
- 8
- zweites Betätigungssystem
- 9
- radiale Richtung
- 10
- Bereich
- 11
- erster Druckraum
- 12
- zweiter Druckraum
- 13
- axiale Richtung
- 14
- erster mittlerer Reibradius
- 15
- zweiter mittlerer Reibradius
- 16
- Kupplungsgehäuse
- 17
- Antriebsmotor
- 18
- Getriebe
- 19
- Drehachse
- 20
- erste Getriebeeingangswelle
- 21
- zweite Getriebeeingangswelle
- 22
- erster Kolben
- 23
- zweiter Kolben
- 24
- erste Rückstellfeder
- 25
- zweite Rückstellfeder
- 26
- erste Betätigungshaube
- 27
- zweite Betätigungshaube
- 28
- erste Bohrung
- 29
- zweite Bohrung
- 30
- erster Außenlamellenträger
- 31
- erster Innenlamellenträger
- 32
- zweiter Außenlamellenträger
- 33
- zweiter Innenlamellenträger
- 34
- Dichtungen
- 35
- Antriebswelle
- 36
- erster Zentrumsradius
- 37
- zweiter Zentrumsradius
- 38
- erste Zuführung
- 39
- zweite Zuführung
