DE102014221703B3

DE102014221703B3 - Kupplungsgetriebe für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE102014221703B3
Application number: DE102014221703.2A
Authority: DE
Inventors: Johann Kirchhoffer
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2014-10-24
Filing date: 2014-10-24
Publication date: 2015-09-10
Anticipated expiration: 2034-10-25

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kupplungsgetriebe für Kraftfahrzeuge mit einer trockenen Einzelkupplung bzw. einer trockenen Doppelkupplung (1), die jeweils das Drehmoment vom Motor auf das Getriebe bzw. wahlweise auf eines von zwei Teilgetrieben überträgt, sowie einem Kühlsystem mit einem Lüfterradsystem zur aktiven Luftkühlung der Einzelkupplung bzw. der Doppelkupplung (1), wobei die jeweilige Kupplung eine Zentralscheibe (3) und auf mindestens einer Seite eine Anpressplatte (4, 5) aufweist, die mit der Zentralscheibe (3) wahlweise kuppelbar ist, und wobei die Zentralscheibe (3) und/oder zumindest eine der Anpressplatten (4, 5) mit Durchlässen für den Kühlluftstrom versehen ist, die radial verlaufen bzw. eine Radialkomponente aufweisen. Um den Kühleffekt, insbesondere im Bereich der Zentralscheibe (3) un der Anpressplatten (4, 5) noch weiter zu verbessern, ist gemäß der Erfindung vorgesehen, dass die Zentralscheibe (3) und/oder mindestens eine der Anpressplatten (4, 5) aus zwei Teilplatten (13, 14) zusammengesetzt ist, dass die einander zugewandten Innenflächen (15, 16) der Teilplatten (13, 14) mit ineinandergreifenden Flügeln (17, 18) versehen sind und dass die ineinandergreifenden Flügel (17, 18) der beiden Teilplatten (13, 14) einen Innenraum (19) mit Durchgangskanälen (20) bilden, die eine Strömung in radialer Richtung bzw. in einer Richtung mit einer Radialkomponente bewirkt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kupplungsgetriebe für Kraftfahrzeuge mit einer trockenen Einzelkupplung bzw. einer trockenen Doppelkupplung, die jeweils das Drehmoment vom Motor auf das Getriebe bzw. wahlweise auf eines von zwei Teilgetrieben überträgt, sowie einem Kühlsystem mit einem Lüfterradsystem zur aktiven Luftkühlung der Einzelkupplung bzw. der Doppelkupplung, wobei die jeweilige Kupplung eine Zentralscheibe und auf mindestens einer Seite eine Anpressplatte aufweist, die mit der Zentralscheibe wahlweise kuppelbar ist, und wobei die Zentralscheibe und/oder zumindest eine der Anpressplatten mit Durchlässen für den Kühlluftstrom versehen ist, die radial verlaufen bzw. eine Radialkomponente aufweisen.
Einzelkupplungen weisen in der Regel neben der Zentralscheibe nur eine einzelne Anpressplatte auf, die direkt oder wahlweise mit der Zentralscheibe kuppelbar ist, während bei Doppelkupplungen neben der Zentralscheibe zu beiden Seiten je eine Anpressplatte angeordnet ist, die wahlweise abwechselnd mit der Zentralscheibe kuppelbar sind, um das Drehmoment jeweils auf eines der beiden Teilgetriebe zu übertragen.
Gemäß einer älteren, nicht vorveröffentlichten Patentanmeldung DE 10 2013 209 011 A1 sind die Durchlässe durch in der Zentralscheibe und/oder den Anpressplatten vorgesehene Rippen und/oder Nuten gebildet. Die Rippen und Nuten sind dabei an den Außenseiten der Zentralscheibe und gegebenenfalls der Anpressplatten ausgebildet. Mit einer solchen Konstruktion ist bereits eine sehr gute Kühlung der einzelnen Bestandteile der Kupplung möglich.
Aus der gattungsbildenden WO 2014/118228 A1 ist ein integriertes Kühlsystem für eine trockene Doppelkupplung eines Doppelkupplungsgetriebes bekannt, bei dem die Zentralscheibe und/oder zumindest eine Anpressplatte als Lüfterrad ausgebildet sind.
In der DE 198 58 260 C2 wird eine Zwischenscheibe für eine Kupplung eines Kraftfahrzeuges beschrieben, welche in einem mittleren Bereich zwischen den Reibflächen Ausnehmungen hat. Die Zwischenscheibe weist zwei miteinander verbundene, jeweils an die Ausnehmungen angrenzende, Scheibenteile auf.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde den Kühlungseffekt für die einzelnen Teile der Kupplung, insbesondere der Zentralscheibe und der Anpressplatten, und der gesamten Kupplung noch weiter zu verbessern.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Zentralscheibe und/oder mindestens eine der Anpressplatten aus zwei Teilplatten zusammengesetzt ist, dass die einander zugewandten Innenflächen der Teilplatten mit ineinandergreifenden Flügeln versehen sind und dass die ineinandergreifenden Flügel der beiden Teilplatten einen Innenraum mit Durchgangskanälen bilden, die eine Strömung der Kühlluft in radialer Richtung bzw. in einer Richtung mit einer Radialkomponente bewirkt.
Die erfindungsgemäße Konstruktion eignet sich besonders für die Zentralscheibe von Doppelkupplungen, die je nach Betriebszustand auf unterschiedlichen Seiten beansprucht wird. Aufgrund der im Innenraum der Kupplungsscheibe angeordneten Strömungskanäle ist eine intensive Kühlung gewährleistet. Durch den zweiteiligen Aufbau und die großräumigen Strömungskanäle wird zwar die thermische Masse etwas reduziert, jedoch wird dieser Nachteil durch die intensive Durchströmung mit Kühlluft kompensiert, wobei der Kühleffekt die Wirkung einer größeren thermischen Masse noch weit übertrifft.
Vorzugsweise sind die Flügel beider Teilplatten gekrümmt, wobei die Krümmung der Flügel beider Teilplatten in dieselbe Umfangsrichtung weist und die Flügel auf Lücke ineinandergreifen. Dadurch werden gekrümmte Durchlasskanäle geschaffen, die eine gute Kühlung der beiden Teilplatten gewährleisten.
Die ineinandergreifenden Flügel der Teilplatten sind zweckmäßig entgegen der Umlaufrichtung der Zentralscheibe gekrümmt. Dadurch wird erreicht, dass eine Strömung der Kühlluft von innen nach außen unterstützt wird.
Die beiden Teilplatten können mittels Nieten miteinander verbunden sein, die in Abständen über den Umfang der Platten verteilt angeordnet sind.
Die radial außen liegenden Auslässe der zur Führung der Kühlluftströme vorgesehenen Durchgangskanäle liegen dabei in den Bereichen zwischen den Nietverbindungen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Einlässe für den Kühlluftstrom im radial innenliegenden Bereich der Teilplatten auf gegenüberliegenden Seiten ausgebildet, sodass die Kühlluft auf beiden Seiten in die jeweilige Zentralscheibe oder Anpressplatte eindringen und im Umfangsbereich wieder austreten kann.
Um eine optimale Kühlung und eine gute Verteilung der Kühlluft zwischen den Teilplatten zu gewährleisten, und um die Wärmeübertragung zwischen den beiden Teilplatten zu reduzieren, kann ein Abstand zwischen den Spitzen der Flügel und den Innenflächen der jeweils gegenüberliegenden Teilplatte vorgesehen sein.
Wenn die Zentralscheibe aus den beiden Teilplatten zusammengesetzt ist, kann die Konstruktion derart gestaltet sein, dass mindestens eine der beiden Teilplatten mittels eines Wälzlagers auf einer der Ausgangswellen gelagert ist.
Dabei ist zweckmäßig zwischen dem Wälzlager und der jeweiligen Teilplatte ein kardanisches Gelenk (25) vorgesehen.
Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielhaft veranschaulicht und im Nachstehenden im Einzelnen anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen:
1: einen Schnitt durch den oberen Teil einer trockenen Doppelkupplung,
2: einen perspektivischen Ausschnitt aus dem linken Teil der Teilplatte einer Zentralscheibe,
3: eine perspektivische Darstellung eines Ausschnitts des rechten Teils der Teilplatte der Zentralscheibe und
4: einen Schnitt durch die aus den beiden Teilplatten zusammengesetzte Zentralscheibe.
In 1 ist eine Doppelkupplung 1 dargestellt, an deren Beispiel die Erfindung im Einzelnen erläutert werden soll. Die Doppelkupplung 1 gehört zu einem Doppelkupplungsgetriebe für Kraftfahrzeuge mit zwei in der Zeichnung nicht dargestellten Teilgetrieben. Die Doppelkupplung 1 überträgt das Drehmoment vom Motor wahlweise auf eines der beiden Teilgetriebe. Bei der Doppelkupplung handelt es sich um eine trockene Doppelkupplung, die mit einem Kühlsystem zur aktiven Luftkühlung der Doppelkupplung ausgerüstet ist.
Die Doppelkupplung 1 besteht im Wesentlichen aus einer Antriebsscheibe 2, einer mit dieser verbundenen Zentralscheibe 3, beidseitig der Zentralscheibe 3 angeordneten Anpressplatten 4 und 5 sowie zwischen der Zentralscheibe 3 und den Anpressplatten 4 und 5 angeordneten Reibscheiben 6 und 7.
Die Antriebsscheibe 2 sitzt fest der Eingangswelle 8 der Doppelkupplung 1 und rotiert mit dieser mit gleicher Drehzahl. Die Eingangswelle 8 ist normalerweise die Ausgangswelle bzw. die Kurbelwelle eines in der Zeichnung nicht dargestellten Motors.
Die Antriebsscheibe 2 kann über ein Federsystem 9 mit der Zentralscheibe 3 verbunden sein.
Die Zentralscheibe 3, die mittels der Anpressplatten 4 und 5 wahlweise mit einer der beiden Reibscheiben 6 bzw. 7 kuppelbar ist, überträgt das Drehmoment des Motors dann entweder auf eine Vollwelle 10 oder auf eine diese umgebende Hohlwelle 11, wobei die beiden Wellen 10 und 11 jeweils mit einem der beiden in der Zeichnung nicht dargestellten Teilgetriebe verbunden sind. Zwischen den Reibscheiben 6 und 7 und den Wellen 10 und 11 können beispielsweise Dämpfersysteme 12 vorgesehen sein.
Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel soll die Zentralscheibe 3 mit Durchlässen für in 4 veranschaulichte Kühlluftströme 22 ausgerüstet sein.
Zu diesem Zweck ist die Zentralscheibe 3 aus zwei in 2 und 3 dargestellten Teilplatten 13 und 14 zusammengesetzt.
Wie aus den 2 bis 4 hervorgeht, sind die einander zugewandten Flächen 15 und 16 der Teilplatten 13 und 14 mit ineinandergreifenden Flügeln 17 und 18 versehen, wobei die ineinandergreifenden Flügel 17, 18 der beiden Teilplatten 13, 14 einen Innenraum 19 mit Durchgangskanälen 20 innerhalb der Zentralscheibe 3 bilden.
Die Durchgangskanäle 20 ermöglichen eine Kühlluftströmung, die eine Radialkomponente aufweist.
Die Einlässe 21 für die Kühlluftströme 22 liegen im radial innenliegenden Bereich der Teilplatten 13 und 14 auf axial gegenüberliegenden Seiten. Von dort aus gelangen die Kühlluftströme 22 durch den Innenraum 19 der aus den beiden Teilplatten 13 und 14 zusammengesetzten Zentralscheibe 3 und treten in dem radial außenliegenden Bereich aus der Zentralscheibe 3 aus.
Die Flügel 17 und 18 der beiden Teilplatten 13 und 14 sind gekrümmt ausgebildet, wobei die Krümmung der Flügel beider Teilplatten 13 und 14 in dieselbe Umfangsrichtung weist und die Flügel 17 und 18 auf Lücke ineinandergreifen, wie insbesondere aus 4 hervorgeht.
Die ineinandergreifenden Flügel 17 und 18 der Teilplatten 13 und 14 sind entgegen der Umlaufrichtung der Zentralscheibe 3 gekrümmt, sodass die Strömung der Kühlluft von innen nach außen beschleunigend unterstützt wird.
Die beiden Teilplatten 13 und 14 sind mittels Nieten 23 miteinander verbunden, wobei die Nieten 23 in Abständen über den Umfang der Teilplatten 13 und 14 verteilt angeordnet sind.
Die radial außenliegenden Auslässe der durch die Flügel 17 und 18 gebildeten Durchgangskanäle 20 liegen dabei zwischen den Nietverbindungen.
Wie insbesondere aus 4 zu erkennen ist, ist zwischen den Spitzen der Flügel 17 und 18 und den Innenflächen 15 und 16 der jeweils gegenüberliegenden Teilplatte 13 bzw. 14 ein Abstand vorgesehen, wobei dieser als zusätzlicher Luftdurchtritt zur Verwirbelung der Kühlluft dient und dieser den Wärmeaustausch zwischen den beiden Teilplatten reduziert.
Gemäß dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel soll nur die Zentralscheibe 3 aus den beiden Teilplatten 13 und 14 zusammengesetzt sein. Bei einer solchen Konstruktion ist mindestens eine der beiden Teilplatten, im vorliegenden Fall die Teilplatte 13, mittels eines Wälzlagers 24 auf der Hohlwelle 11 gelagert, die eine der beiden Ausgangswellen aus der Doppelkupplung darstellt. Die Teilplatte 13 ist dabei über ein kardanisches Gelenk 25 auf dem Wälzlager 24 abgestützt.
Die erfindungsgemäße Methode sichert eine ausgezeichnete Kühlung der Zentralscheibe, wobei der verstärkte Kühleffekt die bei der vorliegenden Konstruktion vorgesehene geringere thermische Masse kompensiert.
Die Aufteilung der Zentralscheibe 3 in zwei Teilplatten 13 und 14 wirkt sich besonders vorteilhaft auf die Lebensdauer der Zentralscheibe 3 aus, da die zum Teil unterschiedlichen thermischen Belastungen der beiden Seiten der Zentralscheibe 3 zuverlässig voneinander getrennt werden, ohne dass es dadurch zu einem Verzug der Zentralscheibe 3 kommt.
Die Wärmeübertragung von einer Teilplatte auf die Andere ist durch einen Abstand verhindert. Dies verhindert wiederum auch eine Überhitzung einer Teilplatte durch Energieeinträge von beiden Seiten dieser Teilplatte.
Obgleich in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel nur die Zentralscheibe in zwei Teilplatten 13 und 14 aufgeteilt sein soll, ist es selbstverständlich auch möglich, die Anpressplatten 4 und 5 in entsprechender Weise zu gestalten.
Bezugszeichenliste

1: Doppelkupplung
2: Antriebsscheibe
3: Zentralscheibe
4: Anpressplatte
5: Anpressplatte
6: Reibscheibe
7: Reibscheibe
8: Eingangswelle
9: Federsystem
10: Vollwelle (Ausgangswelle)
11: Hohlwelle (Ausgangswelle)
12: Dämpfersysteme
13: Teilplatte
14: Teilplatte
15: Innenfläche der Teilplatte 13
16: Innenfläche der Teilplatte 14
17: Flügel
18: Flügel
19: Innenraum der Zentralscheibe 3
20: Durchgangskanäle
21: Einlässe für Kühlluft
22: Kühlluftströme
23: Nieten
24: Wälzlager
25: kardanisches Gelenk

Claims

Kupplungsgetriebe für Kraftfahrzeuge mit einer trockenen Einzelkupplung bzw. einer trockenen Doppelkupplung (1), die jeweils das Drehmoment vom Motor auf das Getriebe bzw. wahlweise auf eines von zwei Teilgetrieben überträgt, sowie einem Kühlsystem mit einem Lüfterradsystem zur aktiven Luftkühlung der Einzelkupplung bzw. der Doppelkupplung (1), wobei die jeweilige Kupplung eine Zentralscheibe (3) und auf mindestens einer Seite eine Anpressplatte (4, 5) aufweist, die mit der Zentralscheibe (3) wahlweise kuppelbar ist, und wobei die Zentralscheibe (3) und/oder zumindest eine der Anpressplatten (4, 5) mit Durchlässen für den Kühlluftstrom versehen ist, die radial verlaufen bzw. eine Radialkomponente aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentralscheibe (3) und/oder mindestens eine der Anpressplatten (4, 5) aus zwei Teilplatten (13, 14) zusammengesetzt ist, die einander zugewandten Innenflächen (15, 16) der Teilplatten (13, 14) mit ineinandergreifenden Flügeln (17, 18) versehen sind und die ineinandergreifenden Flügel (17, 18) der beiden Teilplatten (13, 14) einen Innenraum (19) mit Durchgangskanälen (20) bilden, die eine Strömung der Kühlluft in radialer Richtung bzw. in einer Richtung mit einer Radialkomponente bewirkt, wobei zwischen den Spitzen der Flügel (17, 18) und den Innenflächen (15, 16) der jeweils gegenüberliegenden Teilplatte (13 bzw. 14) ein Abstand vorgesehen ist.
Kupplungsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Flügel (17, 18) der beiden Teilplatten (13, 14) gekrümmt sind, wobei die Krümmung der Flügel (17, 18) in dieselbe Umfangsrichtung weist und die Flügel (17, 18) auf Lücke ineinandergreifen.
Kupplungsgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die ineinandergreifenden Flügel (17, 18) der Teilplatten (13, 14) entgegen der Umlaufrichtung der Zentralscheibe (3) gekrümmt sind.
Kupplungsgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Teilplatten (13, 14) mittels Nieten (23) miteinander verbunden sind, die in Abständen über den Umfang der Teilplatten (13, 14) verteilt angeordnet sind.
Kupplungsgetriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die radial außen liegenden Auslässe der zur Führung der Kühlluftströme (22) vorgesehenen Durchgangskanäle (20) in den Bereichen zwischen den Nietverbindungen (Nieten 23) liegen.
Kupplungsgetriebe nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlässe (21) für die Kühlluftströme (22) im radial innenliegenden Bereich der Teilplatten (13, 14) auf gegenüberliegenden Seiten ausgebildet sind.
Kupplungsgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nur die Zentralscheibe (3) aus den beiden Teilplatten (13, 14) zusammengesetzt ist.
Kupplungsgetriebe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Teilplatten (13, 14) mittels eines Wälzlagers (24) auf einer der Ausgangswellen (Hohlwelle 11) gelagert ist.
Kupplungsgetriebe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Wälzlager (24) und der jeweiligen Teilplatte (13 bzw. 14) ein kardanisches Gelenk (25) vorgesehen ist.