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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Doppelkupplung eines Getriebes, sowie einer Doppelkupplung mit einer Rotationsachse für ein Kraftfahrzeug.
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Aus dem Stand der Technik sind Doppelkupplungen bekannt, bei denen zwei Teilkupplungen vorgesehen sind, welche jeweils zumindest ein Reibpaket umfassen. Diese Teilkupplungen sind jeweils mit einer Eingangswelle, zum Beispiel mit einer Abtriebswelle einer Antriebseinheit, zum Beispiel eine Verbrennungskraftmaschine oder ein Elektromotor, drehmomentübertragend fest verbindbar und mit einer jeweiligen Ausgangswelle, zum Beispiel mit den Getriebeeingangswellen eines Doppelgetriebes, drehmomentübertragend verbindbar. Die Drehmomentübertragung zwischen der Eingangswelle und der jeweiligen Ausgangswelle ist mittels des jeweils zumindest einen Reibpakets trennbar beziehungsweise reibschlüssig verbindbar. Hiermit ist ein Doppelgetriebe derart zuschaltbar und lösbar in einen Antriebstrang einbindbar, dass die Drehmomentabgabe an einer Antriebseinheit und die Drehmomentabgabe an dem Doppelgetriebe (nahezu) konstant bleibt. Hierzu wird bei einem bereits eingelegten Getriebegang zum Beispiel an der ersten Ausgangswelle und noch einem eingelegten anderen Getriebegang an der zweiten Ausgangswelle die jeweils zugehörigen Reibpakete, derart eingerückt und ausgerückt, dass die Summe der übertragenen Drehmomentanteile das übertragbare Drehmoment der Antriebseinheit ergeben. Somit wird die Effizienz der Drehmomentübertragung gesteigert. Nachteilig bei den bekannten Doppelkupplungen ist, dass der Bauraumbedarf sehr groß ist, weil eine Vielzahl an Komponenten doppelt vorgehalten werden müssen.
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In einer besonders bauraumsparenden Konfiguration werden einseitig, bevorzugt getriebeseitig, pro Reibpaket eine Betätigungs(-hebel-)einheit vorgesehen, die als Hebel ausgebildet sind, bevorzugt als Tellerfedern. Diese Betätigungshebeleinheiten, welche auch aus einer Mehrzahl von einzelnen Hebeln bestehen können, weisen eine Verpressauflage, eine Hebelauflage und eine Anpressauflage auf. Die Anpressauflage ist zum direkten oder zum mittelbaren (unter Verwendung zum Beispiel eines Zugtopfs) Verpressen eines Reibpakets eingerichtet. Die Betätigungsauflage ist für eine axiale Betätigungskrafteingabe mittels einer Betätigungseinrichtung eingerichtet. Die Betätigungseinrichtung ist zum Beispiel mittels eines Nehmerkolbens, zum Beispiel eines Zentralrückers (CSC: Concentric Slave Cylinder), betätigbar. Die Hebelauflage bildet ein Gegenlager für die Betätigungskrafteinleitung und die Verpresskrafteinleitung. Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind diese Hebelauflagen an einem Kupplungsdeckel angeordnet, welcher zwischen den Betätigungshebeleinheiten angeordnet ist. Dabei sind die Hebelauflagen axial miteinander in Deckung, also auf einem zumindest überlappenden Radius zur Rotationsachse der Doppelkupplung angeordnet. Nachteilig ist hierbei, dass die aufbringbare Anpresskraft begrenzt ist.
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Hiervon ausgehend stellt sich die vorliegende Erfindung der Aufgabe, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zumindest teilweise zu überwinden. Die erfindungsgemäßen Merkmale ergeben sich aus den unabhängigen Ansprüchen, zu denen vorteilhafte Ausführungsformen in den abhängigen Ansprüchen aufgezeigt werden. Die Merkmale der Ansprüche können in jeglicher technisch sinnvollen Art und Weise kombiniert werden, wobei hierzu auch die Erläuterungen aus der nachfolgenden Beschreibung sowie Merkmale aus den Figuren hinzugezogen werden können, die ergänzende Ausgestaltungen der Erfindung umfassen.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Doppelkupplung und eines Getriebes, wobei das Verfahren zumindest die folgenden Schritte umfasst:
Betätigen oder betätigt Halten der ersten Betätigungshebeleinheit zum Anpressen des zumindest einen ersten Reibpakets und gleichzeitig Betätigen oder betätigt Halten der zweiten Betätigungshebeleinheit zum Anpressen des zumindest einen zweiten Reibpakets, wobei hierdurch der gemeinsame Auflagerbereich verschoben wird, und wobei
- – entweder das erste zumindest eine Reibpaket mit einem Getriebegang des Getriebes verbunden ist, während das zweite zumindest eine Reibpaket mit einem Leerlauf des Getriebes verbunden ist;
- – oder das zweite zumindest eine Reibpaket mit einem Getriebegang des Getriebes verbunden ist, während das erste zumindest eine Reibpaket mit einem Leerlauf des Getriebes verbunden ist.
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Weiterhin betrifft die Erfindung eine Doppelkupplung mit einem weichen gemeinsamen Auflagerbereich für die jeweiligen Betätigungshebeleinheiten. Dies wird im Nachfolgenden näher erläutert.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Doppelkupplung und eines Getriebes, wobei das Getriebe zumindest einen Leerlauf und zumindest einen drehmomentübertragenden Getriebegang aufweist, und wobei die Doppelkupplung zumindest die folgenden Komponenten umfasst:
- – zumindest ein erstes Reibpaket, über welches im verpressten Zustand ein Drehmoment auf das Getriebe übertragbar ist;
- – zumindest ein zweites Reibpaket, über welches im verpressten Zustand ein Drehmoment auf das Getriebe übertragbar ist;
- – eine erste Betätigungshebeleinheit mit zumindest einer ersten Hebelauflage, mit zumindest einer ersten Betätigungsauflage und mit zumindest einer ersten Verpressauflage zum Verpressen des zumindest einen ersten Reibpakets;
- – eine zweite Betätigungshebeleinheit mit zumindest einer zweiten Hebelauflage, mit zumindest einer zweiten Betätigungsauflage und mit zumindest einer zweiten Verpressauflage zum Verpressen des zumindest einen zweiten Reibpakets,
- – zumindest ein gemeinsamer Auflagerbereich für die zumindest eine erste Hebelauflage und für die zumindest eine zweite Hebelauflage, wobei der zumindest eine gemeinsame Auflagerbereich mittels zumindest einer der Betätigungshebeleinheiten verschiebbar ist;
wobei das Verfahren zumindest die folgenden Schritte umfasst:
Betätigen oder betätigt Halten der ersten Betätigungshebeleinheit zum Anpressen des zumindest einen ersten Reibpakets und gleichzeitig Betätigen oder betätigt Halten derzweiten Betätigungshebeleinheit zum Anpressen des zumindest einen zweiten Reibpakets, wobei hierdurch der gemeinsame Auflagerbereich verschoben wird, und wobei - – entweder das erste zumindest eine Reibpaket mit einem Getriebegang des Getriebes verbunden ist, während das zweite zumindest eine Reibpaket mit einem Leerlauf des Getriebes verbunden ist;
- – oder das zweite zumindest eine Reibpaket mit einem Getriebegang des Getriebes verbunden ist, während das erste zumindest eine Reibpaket mit einem Leerlauf des Getriebes verbunden ist.
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Eine Doppelkupplung weist zwei Teilkupplungen auf, die jeweils eine Mehrzahl von Reibpaketen aufweisen können. Zur besseren Darstellbarkeit wird im Folgenden vereinfacht von jeweils einem einzigen Reibpaket gesprochen. Hieraus ist keine Einschränkung zu entnehmen.
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Das hier vorgeschlagene Verfahren erlaubt eine effiziente Betriebsweise einer bauraumsparenden Doppelkupplung wie sie zum Beispiel bereits eingangs beschrieben worden ist. Hierbei wird der Effekt genutzt, dass der gemeinsame Auflagerbereich eine Übertragung der Betätigungskraft von der einen Betätigungshebeleinheit auf das jeweils andere Reibpaket erlaubt. Das hier beschriebene Betätigen beziehungsweise -betätigt Halten ist dabei als Gegensatz zum Lösen beziehungsweise zur gelösten Position zu verstehen. In der gelösten Position ist eine Drehmomentübertragung unterbrochen. Das Lösen ist der Übergang von einem reibschlüssig drehmomentübertragenden Zustand eines betreffenden Reibpakets in den gelösten Zustand.
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Im Gegensatz zum Stand der Technik werden hier beide Betätigungshebeleinheiten betätigt. Das heißt also, dass nicht gleichzeitig eine Betätigungshebeleinheit gelöst wird, während die jeweils andere Betätigungshebeleinheit eingerückt wird. Vielmehr werden beide Betätigungshebeleinheiten beim Betätigen aus der Richtung der gelösten Position in die Richtung der vollbetätigten, also verpressten, Position bewegt. Es wird also die ausgeübte Anpresskraft auf das zugehörige Reibpaket erhöht. Eines der beiden Reibpakete ist hierbei mit einem Getriebegang verbunden, sodass eine Drehmomentübertragung von einer Antriebseinheit auf einen Abtrieb beziehungsweise einen Verbraucher übertragbar ist. Das jeweils andere Reibpaket ist mit einem Leerlauf verbunden. Somit kommt mittels eines Betätigens beziehungsweise mittels eines betätigt Haltens beider Betätigungshebeleinheiten nicht zu einer Verspannung des Getriebes. Hierbei wird erreicht, dass die Gesamtanpresskraft auf das Reibpaket, welches mit einem Getriebegang verbunden ist, durch die Betätigungskraft auf die nicht zugehörige Betätigungshebeleinheit steigerbar ist. Somit kann mit diesem Verfahren das maximal übertragbare Drehmoment gesteigert werden.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ist die von der zugehörigen Betätigungshebeleinheit übertragene Anpresskraft auf das mit einem Getriebegang verbundene zumindest eine Reibpaket maximal, wenn die jeweils andere Betätigungshebeleinheit des jeweils anderen zumindest einen Reibpakets, welches mit einem Leerlauf verbunden ist, betätigt wird.
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Bei dieser bevorzugten Ausführungsform wird zunächst das mit dem Getriebegang (mittels welchem gerade eine Drehmomentübertragung erwünscht ist) verbundene (zum Beispiel das erste) Reibpaket eine maximale mögliche Anpresskraft, zum Beispiel von einer Betätigungseinrichtung, zum Beispiel einem hydraulischen Aktor, aufgebracht. Anschließend wird festgestellt, oder als Standard angenommen, dass die nun anliegende Anpresskraft für das zu übertragende Drehmoment nicht ausreichend ist, und das andere (zum Beispiel das zweite) Reibpaket wird, oder ist bereits, mit einem Leerlauf verbunden. Nun wird die jeweils andere Betätigungshebeleinheit (zum Beispiel die zweite Betätigungshebeleinheit) betätigt. Das heißt, es wird eine Betätigungskraft auf die Betätigungsauflage der Betätigungshebeleinheit aufgebracht und dabei mittels des gemeinsamen Auflagerbereichs (mittelbar) auf das eine Reibpaket (zum Beispiel das erste Reibpaket) übertragen. Somit ist eine Gesamtanpresskraft auf das Reibpaket übertragbar, die größer als die maximale Anpresskraft ist, welche über die zugehörige Betätigungshebeleinheit (zum Beispiel die erste Betätigungshebeleinheit) auf das zugehörige Reibpaket übertragbar ist.
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In einer alternativen Anordnung werden jeweils nach dem Einlegen des Leerlaufs für das jeweils andere Reibpaket (zum Beispiel das zweite Reibpaket) beide Betätigungshebeleinheiten betätigt, wobei insgesamt eine Gesamtanpresskraft erzeugt wird, welche bevorzugt größer ist als die mittels der jeweils zugehörigen Betätigungshebeleinheit (zum Beispiel die erste Betätigungshebeleinheit) mögliche erzeugbare Anpresskraft (zum Beispiel die erste Anpresskraft).
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Besonders bevorzugt ist der Auflagerbereich dabei zumindest so steif ausgeführt, dass eine ausreichende Anpresskraft auf das zugehörige Reibpaket übertragbar ist und sich nicht als Schadeffekt auf das jeweils andere Reibpaket anpressend auswirkt.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Doppelkupplung mit einer Rotationsachse für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, welche zumindest die folgenden Komponenten aufweist:
- – eine Eingangswelle;
- – eine erste Ausgangswelle;
- – eine zweite Ausgangswelle;
- – zumindest ein erstes Reibpaket, über welches im verpressten Zustand ein Drehmoment zwischen der Eingangswelle und der ersten Ausgangswelle übertragbar ist;
- – zumindest ein zweites Reibpaket, über welches im verpressten Zustand ein Drehmoment zwischen der Eingangswelle und der zweiten Ausgangswelle übertragbar ist;
- – eine erste Betätigungshebeleinheit mit zumindest einer ersten Hebelauflage, mit zumindest einer ersten Betätigungsauflage und mit zumindest einer ersten Verpressauflage zum Verpressen des zumindest einen ersten Reibpakets;
- – eine zweite Betätigungshebeleinheit mit zumindest einer zweiten Hebelauflage, mit zumindest einer zweiten Betätigungsauflage und mit zumindest einer zweiten Verpressauflage zum Verpressen des zumindest einen zweiten Reibpakets;
- – zumindest ein gemeinsamer Auflagerbereich für die zumindest eine erste Hebelauflage und die zumindest eine zweite Hebelauflage;
- – zumindest eine erste Betätigungseinrichtung zum Einwirken auf die zumindest eine erste Betätigungsauflage mit einer maximalen ersten Betätigungskraft, mittels welcher über die zumindest eine erste Verpressauflage eine maximale erste Anpresskraft auf das zumindest eine erste Reibpaket ausübbar ist; und
- – zumindest eine zweite Betätigungseinrichtung zum Einwirken auf die zumindest eine zweite Betätigungsauflage mit einer maximalen zweiten Betätigungskraft, mittels welcher über die zumindest eine zweite Verpressauflage eine maximale zweite Anpresskraft auf das zumindest eine zweite Reibpaket ausübbar ist. Die Doppelkupplung kennzeichnet sich vor allem dadurch, dass der zumindest eine gemeinsame Auflagerbereich derart vorbestimmt axial bewegbar ausgeführt ist, dass mittels beider betätigter Betätigungshebeleinheiten:
- – die zweite Betätigungskraft über die zumindest eine zweite Hebelauflage in den gemeinsamen Auflagerbereich einleitbar ist und dadurch auf das zumindest eine erste Reibpaket übertragbar ist, sodass eine erste Gesamtanpresskraft auf das zumindest eine erste Reibpaket größer als die maximale erste Anpresskraft ist; und/oder
- – die erste Betätigungskraft über die zumindest eine erste Hebelauflage in den gemeinsamen Auflagerbereich einleitbar ist und dadurch auf das zumindest eine zweite Reibpaket übertragbar ist, sodass eine zweite Gesamtanpresskraft auf das zumindest eine zweite Reibpaket größer als die maximale zweite Anpresskraft ist,
wobei die jeweilige Gesamtanpresskraft um mehr als 20%, bevorzugt abhängig von der Einbaulage des Gegenreibpakets mehr als 30%, als die jeweilige maximale Anpresskraft von allein der jeweiligen Betätigungseinrichtung ist.
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Die hier vorgeschlagene Doppelkupplung weist eine Eingangswelle auf, die üblicherweise mit einer Antriebseinheit, zum Beispiel einer Verbrennungskraftmaschine oder einem Elektromotor, verbunden ist. Weiterhin weist die Doppelkupplung eine erste Ausgangswelle auf, welche zum Beispiel mit einem ersten Getriebeeingang verbindbar ist. Ebenso weist die Doppelkupplung eine zweite Ausgangswelle auf, welche zum Beispiel mit einer zweiten Getriebewelle verbindbar ist. Hierbei sind bevorzugt die erste Ausgangswelle und die zweite Ausgangswelle mit einem Doppelgetriebe verbunden und besonders bevorzugt konzentrisch ausgeführt.
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Eine Drehmomentübertragung ist lösbar und zuschaltbar mittels jeweils (zumindest) eines Reibpakets von der Eingangswelle auf eine Ausgangswelle übertragbar, wobei in einem gelösten Zustand eines Reibpakets die jeweils betreffende Ausgangswelle eine Schaltung eines Getriebegangs eines Doppelgetriebes erlaubt. Jedem Reibpaket ist eine Betätigungshebeleinheit zugeordnet, welche bevorzugt als Tellerfeder ausgeführt ist. Mit dieser Betätigungshebeleinheit ist eine axiale Betätigungskraft in eine axiale Anpresskraft übersetzbar, wobei die Hebelauflage hierbei das Widerlager für die beiden Kräfte bildet. Die beiden Hebelauflagen der beiden Betätigungshebeleinheiten sind dabei bevorzugt gegenüberliegend, an einem gemeinsamen Auflagerbereich angeordnet, wobei dieser Auflagerbereich in vorbestimmter, das heißt durch Versuch oder Berechnung definierter und daher bekannter, Weise axial bewegbar ist. Hierbei wird besonders bevorzugt das oben beschriebene Verfahren angewendet, wobei hier speziell der Auflagerbereich für eine Krafterhöhung eingerichtet ist, also nicht eine Krafteinleitung von einer Betätigungshebeleinheit auf das jeweils andere (nicht zugehörige) Reibpaket abschirmt. Vielmehr unterstützt der Auflagerbereich eine Übertragung von der jeweils anderen Betätigungshebeleinheit, beziehungsweise lässt dies zumindest zu.
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Hierbei wird eine Erhöhung der maximalen Anpresskraft auf das jeweilige Reibpaket um 20% bis 30% oder mehr erreicht. Diese erhöhte Gesamtanpresskraft muss sich dabei nicht aus der maximalen Anpresskraft für das jeweilige Reibpaket und der zusätzlichen Kraft aus der Hebelauflage der jeweils anderen Betätigungshebeleinheit zusammensetzen, sondern kann sich auch aus einem Anteil der maximalen zugehörigen Anpresskraft und einem Anteil der möglichen Übertragung der Betätigungskraft von der anderen (nicht zugehörigen) Betätigungshebeleinheit zusammensetzen.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Doppelkupplung ist der gemeinsame Auflagerbereich mittels der über die zumindest eine Hebelauflage übertragene maximale Betätigungskraft der zumindest einen Betätigungshebeleinheit bei anliegender maximaler Anpresskraft an dem jeweils anderen Reibpaket um zumindest 0,2 mm [Millimeter] bis 0,3 mm, oder mehr, axial verschiebbar.
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Die hier mögliche Einrückung nimmt Einfluss auf die Form und Lage der jeweils anderen Betätigungshebeleinheit sowie eine Einrückposition der jeweils anderen Anpressplatte. Ohne die Betätigung der jeweils anderen Betätigungshebeleinheit, welche zum Einrücken des Reibpakets vorgesehen ist, sind durchaus größere Verformungswerte erreichbar. Dabei ist berücksichtigt, dass auf den gemeinsamen Auflagerbereich zugleich die Gegenlagerkraft von der Hebelauflage des betätigten Reibpakets eingeleitet wird, welche Gegenlagerkraft bei der konventionellen Übertragung eines Drehmoments, zum Beispiel auf einen Getriebegang eines Getriebes, auftritt. In konventionellen Reibkupplungen treten als Schadeffekt axiale Verformungen von maximal 0,15 mm an dem Auflagerbereich auf, wenn eine übliche Betätigungskraft von etwa 2700 N zur Betätigung eines Reibpakets aufgebracht wird. Diese axiale Verformung wird gemäß der Lehre des Stands der Technik nicht überschritten, weil eine Verspannung eines angeschlossenen Doppelgetriebes vermieden werden soll.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Doppelkupplung ist der zumindest eine gemeinsame Auflagerbereich mittels eines Kupplungsdeckels gebildet, und wobei bevorzugt der zumindest eine gemeinsame Auflagerbereich zumindest eine Nachstelleinrichtung umfasst.
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Bei dieser bevorzugten Ausführungsform ist der gemeinsame Auflagerbereich von einem Kupplungsdeckel, besonders bevorzugt von einem innenliegenden beziehungsweise zwischen den beiden Betätigungshebeleinheiten angeordneten Kupplungsdeckel, gebildet. Der Kupplungsdeckel erstreckt sich bezogen auf die Rotationsachse von einem Außenradius zu einem Innenradius und bildet so einen (zum Zentrum) kragenden Hebel. Die Steifigkeit dieses Hebels ist einstellbar, sodass der gemeinsame Auflagerbereich durch die Steifigkeit des Kupplungsdeckels indirekt vorbestimmt einstellbar ist und/oder der Auflagerbereich selbst ist geschwächt eingerichtet. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Auflagerbereich zugleich der Auflagerbereich für eine Nachstelleinrichtung beziehungsweise eine Rampenpaarung einer Nachstelleinrichtung. Ganz besonders bevorzugt sind hierbei die Rampen einstückig mit dem Kupplungsdeckel gebildet und die Gegenrampen durch einen entsprechenden Ring (Nachstellring) gebildet, wobei bevorzugt die Rampen des Kupplungsdeckels bereits besonders ausgestaltet sind. Diese besonders ausgestalten Rampen können dabei als Materialschwächung ausgebildet sein, sodass der Auflagerbereich weicher als die umliegenden Komponenten des Kupplungsdeckels ist. Auch hierdurch kann eine Übertragung von der einen Betätigungshebeleinheit auf die andere Betätigungshebeleinheit definiert unterstützt werden.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Doppelkupplung ist der zumindest eine gemeinsame Auflagerbereich axial fixierbar, um eine maximale Anpresskraft auf ein zugeordnetes Reibpaket zu übertragen, indem die jeweils andere Betätigungshebeleinheit des jeweils anderen zumindest einen Reibpakets betätigt wird.
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Bei dieser bevorzugten Ausführungsform wird ein Betriebsverfahren angewendet, bei dem der gemeinsame Auflagerbereich durch die Betätigung der jeweils anderen Betätigungshebeleinheit derart axial fixiert wird, dass die Anpresskraft der zugeordneten Betätigungshebeleinheit voll zur Wirkung kommt und nicht (anteilig) in einer Verformung des gemeinsamen Auflagerbereichs verloren geht.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Doppelkupplung mit einer Rotationsachse für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, welche zumindest die folgenden Komponenten aufweist:
- – eine Eingangswelle;
- – eine erste Ausgangswelle;
- – eine zweite Ausgangswelle;
- – zumindest ein erstes Reibpaket, über welches im verpressten Zustand ein Drehmoment zwischen der Eingangswelle und der ersten Ausgangswelle übertragbar ist;
- – zumindest ein zweites Reibpaket, über welches im verpressten Zustand ein Drehmoment zwischen der Eingangswelle und der zweiten Ausgangswelle übertragbar ist;
- – eine erste Betätigungshebeleinheit mit zumindest einer ersten Hebelauflage, mit zumindest einer ersten Betätigungsauflage und mit zumindest einer ersten Verpressauflage zum Verpressen des zumindest einen ersten Reibpakets;
- – eine zweite Betätigungshebeleinheit mit zumindest einer zweiten Hebelauflage, mit zumindest einer zweiten Betätigungsauflage und mit zumindest einer zweiten Verpressauflage zum Verpressen des zumindest einen zweiten Reibpakets;
- – zumindest ein gemeinsamer Auflagerbereich für die zumindest eine erste Hebelauflage und die zumindest eine zweite Hebelauflage. Die Doppelkupplung kennzeichnet sich vor allem dadurch, dass der zumindest eine gemeinsame Auflagerbereich vorbestimmt axial bewegbar ausgeführt ist, wobei die vorbestimmte axiale Bewegbarkeit des zumindest einen gemeinsamen Auflagerbereichs mittels zumindest einer der folgenden Merkmale erzeugt ist:
- – Verringerung der Materialdicke in einem Hebelbereich für den zumindest einen Auflagerbereich;
- – zumindest ein Durchbruch in einem Hebelbereich für den zumindest einen Auflagerbereich; und
- – zumindest eine Einkerbung im zumindest einen Auflagerbereich.
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Die hier vorgeschlagene Doppelkupplung weist eine Eingangswelle auf, die üblicherweise mit einer Antriebseinheit, zum Beispiel einer Verbrennungskraftmaschine oder einem Elektromotor, verbunden ist. Weiterhin weist die Doppelkupplung eine erste Ausgangswelle auf, welche zum Beispiel mit einem ersten Getriebeeingang verbindbar ist. Ebenso weist die Doppelkupplung eine zweite Ausgangswelle auf, welche zum Beispiel mit einer zweiten Getriebewelle verbindbar ist. Hierbei sind bevorzugt die erste Ausgangswelle und die zweite Ausgangswelle mit einem Doppelgetriebe verbunden und besonders bevorzugt konzentrisch ausgeführt.
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Eine Drehmomentübertragung ist lösbar und zuschaltbar mittels jeweils (zumindest) eines Reibpakets von der Eingangswelle auf eine Ausgangswelle übertragbar, wobei in einem gelösten Zustand eines Reibpakets die jeweils betreffende Ausgangswelle eine Schaltung eines Getriebegangs eines Doppelgetriebes erlaubt. Jedem Reibpaket ist eine Betätigungshebeleinheit zugeordnet, welche bevorzugt als Tellerfeder ausgeführt ist. Mit dieser Betätigungshebeleinheit ist eine axiale Betätigungskraft in eine axiale Anpresskraft übersetzbar, wobei die Hebelauflage hierbei das Widerlager für die beiden Kräfte bildet. Die beiden Hebelauflagen der beiden Betätigungshebeleinheiten sind dabei bevorzugt gegenüberliegend, an einem gemeinsamen Auflagerbereich angeordnet, wobei dieser Auflagerbereich in vorbestimmter, das heißt durch Versuch oder Berechnung definierter und daher bekannter, Weise axial bewegbar ist. Hierbei wird besonders bevorzugt das oben beschriebene Verfahren angewendet, wobei hier speziell der Auflagerbereich für eine Krafterhöhung eingerichtet ist, also nicht eine Krafteinleitung von einer Betätigungshebeleinheit auf das jeweils andere (nicht zugehörige) Reibpaket abschirmt. Vielmehr unterstützt der Auflagerbereich eine Übertragung von der jeweils anderen Betätigungshebeleinheit, beziehungsweise lässt dies zumindest zu.
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Hierbei wird eine Erhöhung der maximalen Anpresskraft auf das jeweilige Reibpaket, zum Beispiel um 20% bis 30% oder mehr, erreicht. Diese erhöhte Gesamtanpresskraft muss sich dabei nicht aus der maximalen Anpresskraft für das jeweilige Reibpaket und der zusätzlichen Kraft aus der Hebelauflage der jeweils anderen Betätigungshebeleinheit zusammensetzen, sondern kann sich auch aus einem Anteil der maximalen zugehörigen Anpresskraft und einem Anteil der möglichen Übertragung der Betätigungskraft von der anderen (nicht zugehörigen) Betätigungshebeleinheit zusammensetzen.
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Mittels einer Verringerung der Materialdicke in einem Hebelbereich des zumindest einen Auflagerbereichs wird die Steifigkeit verringert und zumindest ein Teilbereich des Hebelbereichs wird eine Verkippung oder Durchbiegung erreicht, sodass eine axiale Verschiebung des Hebelauflagers stattfindet. Besonders bevorzugt ist eine Verringerung der Materialdicke durch Prägen, zum Beispiel Prägen von Rampen für eine Nachstelleinrichtung, erzeugt.
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In einer weiteren Variante ist im Hebelbereich zumindest ein Durchbruch vorgesehen, wodurch die Steifigkeit des Auflagerbereichs reduziert wird. Ein Durchbruch ist dabei zum Beispiel ein, bevorzugt beim Prägen erzeugter, Schlitz oder eine Bohrung.
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In einer weiteren Variante ist zumindest eine Einkerbung, besonders bevorzugt beidseitig eines zum Beispiel ringförmigen Auflagerbereichs, also radial außerhalb und radial innerhalb, vorgesehen, wodurch das Material bereichsweise geschwächt wird und eine Verformbarkeit des Auflagerbereichs erhöht wird. Eine solche Einkerbung ist bevorzugt beim Umformprozess des Hebelbereichs erzeugt.
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Besonders bevorzugt ist der Hebelbereich mittels eines Kupplungsdeckels, bevorzugt eines zwischen den Betätigungshebeleinheiten abgeordneten Kupplungsdeckels gebildet.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Doppelkupplung gemäß der oben genannten Ausführungsformen ausgeführt.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Antriebsstrang vorgeschlagen, welcher eine Antriebseinheit mit einer Abtriebswelle und eine Doppelkupplung gemäß der obigen Beschreibung aufweist, wobei die Abtriebswelle zur Drehmomentübertragung mittels der Doppelkupplung schaltbar mit zumindest einem Verbraucher verbindbar ist.
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Der Antriebsstrang ist dazu eingerichtet, ein von einer Antriebseinheit, zum Beispiel einer Energiewandlungsmaschine, bevorzugt einer Verbrennungskraftmaschine oder einem Elektromotor, bereitgestelltes und über ihre Abtriebswelle abgegebenes Drehmoment für zumindest einen Verbraucher lösbar, also zuschaltbar und abschaltbar, zu übertragen. Ein beispielhafter Verbraucher ist zumindest ein Antriebsrad eines Kraftfahrzeugs und/oder ein elektrischer Generator zur Bereitstellung von elektrischer Energie. Um das Drehmoment gezielt und/oder mittels eines Schaltgetriebes mit unterschiedlichen Übersetzungen zu übertragen beziehungsweise eine Übertragung zu trennen, ist die Verwendung der oben beschriebenen Doppelkupplung besonders vorteilhaft, weil ein hohes Drehmoment mit geringen Einrückkräften auf geringem Raum übertragbar ist. Umgekehrt ist auch eine Aufnahme einer von zum Beispiel einem Antriebsrad eingebrachte Trägheitsenergie umsetzbar. Das zumindest eine Antriebsrad bildet dann die Antriebseinheit, wobei dessen Trägheitsenergie mittels der Doppelkupplung auf einen elektrischen Generator zur Rekuperation, also zur elektrischen Speicherung der Bremsenergie, mit einem entsprechend eingerichteten Antriebsstrang übertragbar ist. Weiterhin sind in einer bevorzugten Ausführungsform eine Mehrzahl von Antriebseinheiten vorgesehen, die mittels der Doppelkupplung in Reihe oder parallel geschaltet beziehungsweise voneinander entkoppelt betreibbar sind, beziehungsweise deren Drehmoment jeweils lösbar zur Nutzung zur Verfügung stellbar ist. Beispiele sind Hybridantriebe aus Elektromotor und Verbrennungskraftmaschine, aber auch Mehrzylindermotoren, bei denen einzelne Zylinder(-gruppen) zuschaltbar sind.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, welches zumindest ein Antriebsrad aufweist, welches mittels eines Antriebsstrangs gemäß der obigen Beschreibung antreibbar ist.
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Die meisten Kraftfahrzeuge weisen heutzutage einen Frontantrieb auf und ordnen daher bevorzugt die Antriebseinheit, beispielsweise eine Verbrennungskraftmaschine oder einen 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 Reibkupplung kleiner Baugröße zu verwenden. Ähnlich gestaltet sich der Einsatz einer Reibkupplung in motorisierten Zweirädern, für welche eine deutlich gesteigerte Leistung bei gleichbleibendem Bauraum gefordert wird.
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Verschärft wird diese Problematik 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. Der oben beschriebene Antriebsstrang weist eine Doppelkupplung besonders geringer Baugröße auf. Zugleich sind die Einrückkräfte relativ gering, sodass weiterhin ein Betätigungssystem kleiner Baugröße eingesetzt werden kann. Somit wird insgesamt ein System geringer Baugröße möglich.
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Personenkraftwagen werden einer Fahrzeugklasse nach beispielsweise Größe, Preis, Gewicht und Leistung zugeordnet, 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 zugeordnet und im Britischen Markt entsprechen sie der Klasse Supermini beziehungsweise der Klasse City Car. Beispiele der Kleinstwagenklasse sind ein Volkswagen up! oder ein Renault Twingo. Beispiele der Kleinwagenklasse sind ein Alfa Romeo Mito, Volkswagen Polo, Ford Fiesta oder Renault Clio.
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Die oben beschriebene Erfindung wird nachfolgend vor dem betreffenden technischen Hintergrund unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen, die bevorzugte Ausgestaltungen zeigen, detailliert erläutert. Die Erfindung wird durch die rein schematischen Zeichnungen in keiner Weise beschränkt, wobei anzumerken ist, dass die Zeichnungen nicht maßhaltig sind und zur Definition von Größenverhältnissen nicht geeignet sind. Es wird dargestellt in
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1: eine Doppelkupplung mit weichem Deckel, bei der die erste Betätigungseinrichtung zum Anpressen des zweiten Reibpakets genutzt wird;
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2: eine Doppelkupplung mit weichem Deckel, bei der die zweite Betätigungseinrichtung zum Anpressen des ersten Reibpakets genutzt wird;
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3: eine Doppelkupplung mit einem durch einen Durchbruch geschwächten Kupplungsdeckel; und
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4: eine Doppelkupplung mit einem bereichsweise durch Einkerbungen geschwächten Kupplungsdeckel;
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5: ein Antriebsstrang in einem Kraftfahrzeug mit Reibkupplung.
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In 1 ist eine mögliche Ausführungsform einer Doppelkupplung 1 gezeigt, deren Komponenten um die Rotationsachse 14 rotierbar sind. Es sind ein erstes Reibpaket 3 mit einer ersten Anpressplatte 42 einer ersten Reibscheibe 43 und hier einem gemeinsamen Zentralsteg 44, sowie ein zweites Reibpaket 4 mit einer zweiten Anpressplatte 45 und einer zweiten Reibscheibe 46 sowie dem gemeinsamen Zentralsteg 44 vorgesehen. Für jedes der Reibpakete 3 und 4 ist jeweils eine Betätigungshebeleinheit 5 beziehungsweise 9 vorgesehen, welche beispielsweise jeweils als Tellerfeder ausgebildet ist. Die erste Betätigungshebeleinheit 5 liegt dabei mit der ersten Hebelauflage 6 auf einer ersten Nachstelleinrichtung 28, von der hier der Nachstellring auf einer einstückig mit einem Kupplungsdeckel 27 gebildeten Rampe aufliegt, auf und leitet die über die erste Betätigungsauflage 7 eingeleitete erste Betätigungskraft 20 über eine erste Anpressauflage 8 und einen Zugtopf 41 auf die erste Anpressplatte 42. Die erste Betätigungseinheit 5 ist hier also als Wipphebel konfiguriert. Die zweite Betätigungshebeleinrichtung 9 liegt mit ihrer äußeren Kante, welche eine zweite Hebelauflage 10 bildet, an einer zweiten Nachstelleinrichtung 29 (hier auch der Nachstellring) auf und leitet die zweite Betätigungskraft 23 der zweiten Betätigungseinrichtung 22 über die zweite Anpressauflage 12 auf die zweite Anpressplatte 45. Die zweite Betätigungseinrichtung 9 ist hier also als gleichseitiger Hebel ausgebildet.
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Mit den gestrichelten Kraftpfeilen, nämlich der zweiten Betätigungskraft 23 und der zweiten Anpresskraft 24 ist eine konventionelle Betriebsweise des zweiten Reibpakets 4 gezeigt. In der Darstellung ist nun gleichzeitig über die erste Betätigungseinrichtung 19 eine erste Betätigungskraft 20 eingeleitet, welche mit dem Zugtopf 41, und letztendlich mit dem ersten Reibpaket 3, als Gegenlager eine erste Anpressgegenkraft 48 und somit eine erste Auflagerkraft 47 über den Kupplungsdeckel 27 beziehungsweise den Hebelbereich 30, und die erste Nachstelleinrichtung 28 und zweite Nachstelleinrichtung 29, in Form einer ersten Übertragungskraft 49 mit der konventionellen zweiten Anpresskraft 24 superponiert die zweite Gesamtanpresskraft 26 erzeugt. Somit ist ein höheres Drehmoment von einer Eingangswelle 16 (hier ist nur der mit dem Zentralsteg drehmomentfest verbundene Kupplungstopf gezeigt) auf die zweite Ausgangswelle 18 übertragbar als dies rein konventionell mit einer begrenzten maximalen (zweiten) Anpresskraft 24 von der zweiten Betätigungseinrichtung 22 auf das zweite Reibpaket 4 möglich ist, bevorzugt um mindestens 20% bis 30% höher. Die hier dargestellte Doppelkupplung 1 ist entweder konventionell aufgebaut oder die Steifigkeit des Hebelbereichs 30 ist entsprechend der Übertragung der ersten Betätigungskraft (vorbestimmt beziehungsweise definiert) weicher ausgeführt. In der hier dargestellten Betriebsweise der Doppelkupplung 1 ist die erste Ausgangswelle 17 mit einem Leerlauf und die zweite Ausgangswelle 18 mit einem drehmomentübertragenden Getriebegang verbunden.
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In 2 ist beispielsweise eine gleich aufgebaute Doppelkupplung 1 wie in 1 gezeigt, wobei hier die konventionelle Betätigung des ersten Reibpakets 3 mittels der gestrichelten Kraftpfeiledargestellt ist; nämlich mittels der ersten Betätigungskraft 20 von der ersten Betätigungseinrichtung 19 und der ersten Anpresskraft 21 hier an der ersten Anpressauflage 8 beim Zugtopf 41 dargestellt. Nun ist hier weiterhin die zweite Betätigungseinrichtung 22 eingerückt, sodass über eine zweite Betätigungsauflage 11 eine zweite Betätigungskraft 23 auf die zweite Betätigungshebeleinrichtung 9 ausgeübt wird, wobei hier nun die zweite Anpressauflage 12 ein Gegenlager bildet und die Hebelauflage 10 eine zweite Auflagerkraft 50 in den gemeinsamen Auflagerbereich 13 einleitet. Diese wird als zweite Übertragungskraft 51 auf den Zugtopf 41 geleitet, sodass sich eine superponierte erste Gesamtanpresskraft 25 ergibt. Somit ist mit dieser Beschaltung der Betätigungseinrichtungen 19 und 22 ein größeres Drehmoment von der Eingangswelle 16 auf die erste Ausgangswelle 17 übertragbar als dies allein mit der ersten Betätigungseinrichtung 19 und einer maximalen ersten Betätigungskraft 20 über das erste Reibpaket 3 möglich wäre. In der hier dargestellten Betriebsweise der Doppelkupplung 1 ist die zweite Ausgangswelle 18 mit einem Leerlauf und die erste Ausgangswelle 17 mit einem drehmomentübertragenden Getriebegang verbunden.
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In 3 ist eine ähnliche Konfiguration einer Doppelkupplung 1 wie in den vorhergehenden 1 und 2 gezeigt, wobei hier im Hebelbereich 30 des Kupplungsdeckels 27 eine verringerte Steifigkeit mittels zumindest eines Durchbruch 31 erreicht wird. Hierdurch wird eine axiale Verschiebung 52 des Hebelbereichs 30 und insbesondere des gemeinsamen Auflagerbereichs 13 des Kupplungsdeckels 27 erreicht, sodass eine Übertragung der Kräfte, wie sie in den 1 und 2 dargestellt sind, unterstützt wird.
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In 4 ist eine weitere ähnliche Ausführungsform wie in den vorhergehenden 1, 2 und 3 gezeigt, wobei hier der umgrenzte gemeinsame Auflagerbereich 13 mit jeweils radial innerhalb und außerhalb angeordneten Einkerbungen 32 versehen sind, sodass eine lokale axiale Verschiebung 52 in vorbestimmter Weise unterstützt wird. Bevorzugt werden diese Einkerbungen bei einem (Kalt-)Umformprozess, bevorzugt bei der Erzeugung von Rampen für die Nachstelleinrichtungen 28 und 29, erzeugt.
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In 5 ist ein Antriebsstrang 33, umfassend eine Antriebseinheit 34, hier als Verbrennungskraftmaschine dargestellt, eine Abtriebswelle 35, eine Doppelkupplung 1 und ein über ein Getriebe 2 drehmomentübertragend verbundenes linkes Antriebsrad 36 und rechtes Antriebsrad 37, schematisch dargestellt. Der Antriebsstrang 33 ist hier in einem Kraftfahrzeug 15 angeordnet, wobei die Antriebseinheit 34 mit ihrer Motorachse 40 quer zur Längsachse 39 vor der Fahrerkabine 38 angeordnet ist.
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Mit dem hier vorgeschlagenen Verfahren und der hier vorgeschlagenen Doppelkupplung ist es möglich, ein größeres Drehmoment mit beschränkter Anpresskraft auf eine Ausgangswelle zu übertragen.
