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Die Erfindung betrifft eine Doppelkupplung des axialen Typs zum Einsatz in einem Antriebsstrang in einem Kraftfahrzeug. Insbesondere betrifft die Erfindung einen Antriebssteg, der axial zwischen den beiden Kupplungen der Doppelkupplung angeordnet ist.
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Ein Doppelkupplungsgetriebe umfasst eine erste und eine zweite Eingangswelle, die zu Gangradpaaren führen, die auf eine gemeinsame Ausgangswelle wirken. Um ein Drehmoment eines Antriebsmotors in das Doppelkupplungsgetriebe einzukoppeln, ist eine Doppelkupplung erforderlich, die das Herstellen beziehungsweise Trennen eines Drehmomentschlusses zwischen dem Antriebsmotor und den beiden Eingangswellen unabhängig voneinander ermöglicht. Eine Abtriebswelle des Antriebsmotors und Eingangswellen des Doppelkupplungsgetriebes sind üblicherweise koaxial zueinander gelagert, sodass es sich anbietet, die beiden Kupplungen der Doppelkupplung koaxial anzuordnen und entweder radial oder axial gegeneinander zu versetzen.
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Bei einer Doppelkupplung des axialen Typs sind die beiden Kupplungen axial zueinander versetzt. Es wird nach einer Lösung gesucht, um die beiden Kupplungen bezüglich einer Welle radial abzustützen und eine Einkupplung von Drehmoment in beide Kupplungen zu erleichtern. Die vorliegende Erfindung löst diese Aufgabe mittels eines Antriebsstegs und einer axialen Doppelkupplung mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Unteransprüche geben bevorzugte Ausführungsformen wieder.
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Eine axiale Doppelkupplung umfasst eine erste Kupplung mit einer ersten Eingangsseite und eine zweite Kupplung mit einer zweiten Eingangsseite, wobei die Eingangsseiten der Kupplungen einander axial zugewandt sind. Ein erfindungsgemäßer Antriebssteg zur drehmomentschlüssigen Verbindung mit den Eingangsseiten umfasst einen Lagersitz zur Aufnahme eines Radiallagers sowie ein am Lagersitz angeordnetes Radiallager zur radialen Abstützung des Antriebsstegs gegenüber einer Welle.
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In einer Ausführungsform kann ein Drehmoment, insbesondere von einem Antriebsmotor, unmittelbar durch den Antriebssteg in beide Kupplungen eingeleitet werden. In einer anderen Ausführungsform kann der Antriebssteg ein Drehmoment, das in die Eingangsseite der ersten Kupplung eingekoppelt ist, an die Eingangsseite der zweiten Kupplung weiterleiten. In beiden Fällen kann der Antriebssteg zusätzlich dazu dienen, beide Kupplungen radial und axial aneinander zu halten und auszurichten. Das Radiallager stützt dabei beide Kupplungen bezüglich der Welle ab. Die Welle kann eine Eingangswelle zur Einkopplung eines von einem Antriebsmotor bereitgestellten Drehmoments, eine erste Ausgangswelle, deren Drehmomentschluss mit der ersten Eingangsseite mittels der ersten Kupplung steuerbar ist, oder eine zweite Ausgangswelle, deren Drehmomentschluss mit der zweiten Eingangsseite mittels der zweiten Kupplung steuerbar ist, umfassen. Die Eingangswelle und beide Ausgangswellen sind bevorzugterweise konzentrisch zueinander angeordnet. Durch den erfindungsgemäßen Antriebssteg können entscheidende Teile der axialen Doppelkupplung fest miteinander verbunden werden, sodass eine Montage oder ein Betrieb der axialen Doppelkupplung erleichtert durchgeführt werden kann.
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In einer ersten Variante ist der Lagersitz einstückig mit dem Antriebssteg ausgebildet. Dadurch kann der Antriebssteg einfach und kostengünstig herstellbar sein. Der Antriebssteg ist hierbei bevorzugterweise aus einem Blech gefertigt, wobei der Lagersitz beispielsweise durch Pressen oder Tiefziehen ausgebildet sein kann. In einer Ausführungsform ist in einem Bereich radial um den Lagersitz herum eine axiale Sicke ausgebildet, um den Antriebssteg in diesem Bereich zu versteifen. Um eine präzise Lage des Lagersitzes am Antriebssteg sicherzustellen, kann der Lagersitz vor dem Einbauen des Radiallagers ausgefräst oder abgedreht werden.
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In einer anderen Variante umfasst der Lagersitz eine Hülse, die drehmomentschlüssig mit dem Antriebssteg verbunden ist. Die Hülse kann insbesondere als Nabe ausgebildet sein. Die Nabe kann aus einem anderen Material oder in einem anderen Prozess als der Antriebssteg hergestellt sein. Beispielsweise kann der Antriebssteg aus einem Stahl und die Hülse wahlweise ebenfalls aus einem Stahl oder aus einem Leichtmetall hergestellt sein. Während der Antriebssteg bevorzugterweise geprägt oder tiefgezogen ist, kann die Hülse beispielsweise gegossen und spanend nachbearbeitet sein. So können spezifische Material- und Bearbeitungsmerkmale zur optimalen Lagerung des Antriebsstegs bezüglich der Welle ausgenützt werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Hülse in eine Aussparung des Antriebsstegs eingepresst. Das Einpressen kann eine kostengünstige und rasche Montage der Hülse am Antriebssteg erlauben. In Umfangsrichtung wirkende Kräfte zwischen dem Antriebssteg und dem Lager sind gering, daher kann das Einpressen eine ausreichend belastbare Verbindung darstellen. In einer Alternative kann die Hülse in die Aussparung auch eingeschrumpft sein.
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Bevorzugterweise ist die Hülse zusätzlich mit dem Antriebssteg verstemmt. Durch das Verstemmen kann die Hülse in axialer Richtung am Antriebssteg fixiert sein.
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In beiden beschriebenen Alternativen ist bevorzugt, dass der Lagersitz eine axiale Anlage für das Radiallager aufweist. So kann sichergestellt sein, dass das Radiallager verkantungsfrei an einer vorgesehenen Position bezüglich des Antriebsstegs angebracht wird.
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Darüber ist bevorzugt, dass der Lagersitz an einer der Anlage abgewandten Seite des Radiallagers eine Nut trägt und in der Nut ein Sicherungsring angeordnet ist, um das Radiallager axial zu sichern. Dadurch kann eine beidseitige axiale Befestigung des Radiallagers im Lagersitz erzielt sein. Das Radiallager kann erforderlichenfalls nach Entfernen des Sicherungsrings wieder demontiert werden.
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In einer weiter bevorzugten Ausführungsform umfasst der Antriebssteg ferner eine in der Drehebene verschiebbare Pendelmasse zur Tilgung einer Drehschwingung. Dadurch kann der Antriebssteg als Pendelflansch eines Fliehkraftpendels verwendet werden. Da der Antriebssteg mit den Eingangsseiten der Kupplungen verbunden ist, können Drehungleichförmigkeiten, die von dem Antriebsmotor herrühren, auch dann getilgt werden, wenn beide Kupplungen trennen und kein Drehmomentschluss zu einer der Ausgangswellen besteht. Durch die Kombination des Antriebsstegs mit einem Fliehkraftpendel kann ein kompakter und einfacher Aufbau der Doppelkupplung unterstützt werden.
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Eine erfindungsgemäße axiale Doppelkupplung umfasst eine erste Kupplung mit einer ersten Eingangsseite und eine zweite Kupplung mit einer zweiten Eingangsseite, wobei die Eingangsseiten der Kupplungen einander axial zugewandt sind. Ferner ist ein mit den Eingangsseiten drehmomentschlüssig verbundener Antriebssteg des oben beschriebenen Typs vorgesehen.
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Die axiale Doppelkupplung kann insbesondere zur Übermittlung kleiner oder mittlerer Leistungen verwendet werden. Beispielsweise kann die Doppelkupplung in einem Kleinwagen oder einem Motorrad im Antriebsstrang eingesetzt werden. Durch den beschriebenen Aufbau kann die Doppelkupplung leicht und kompakt gestaltet sein. Außerdem kann die Doppelkupplung montagefreundlich und gegebenenfalls auch demontagefreundlich sein.
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Es ist weiter bevorzugt, dass die axiale Doppelkupplung vom nasslaufenden Typ ist. Dabei laufen die beiden Kupplungen in einem Ölbad, wobei bevorzugterweise das Öl für eine hydraulische Betätigung zum Öffnen oder Schließen der Kupplungen als Fluid verwendet wird.
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Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Figuren genauer beschrieben, wobei:
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1 eine axiale Doppelkupplung in einem Halbschnitt;
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2 die Doppelkupplung von 1 in einer perspektivischen Ansicht;
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3 eine erste Variante eines Antriebsstegs für die Doppelkupplung von 1;
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4 eine Hülse als Lagersitz für den Antriebssteg von 3;
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5 eine zweite Variante eines Antriebsstegs für die Doppelkupplung von 1, und
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6 Details des Antriebsstegs von 5
darstellt.
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1 zeigt eine axiale Doppelkupplung 100 in einem Halbschnitt. Die Doppelkupplung 100 ist zur Übermittlung von Drehmoment um eine Drehachse 102 eingerichtet. Insbesondere kann die Doppelkupplung 100 in einem Antriebsstrang in Verbindung mit einem Doppelkupplungsgetriebe verwendet werden. Dabei umfasst die Doppelkupplung 100 eine erste Aufnahme 104 zur drehmomentschlüssigen Verbindung mit einer Abtriebswelle eines Antriebsmotors, eine zweite Aufnahme 106 zur drehmomentschlüssigen Verbindung mit einer ersten Getriebewelle und eine dritte Aufnahme 108 zur drehmomentschlüssigen Verbindung mit einer zweiten Getriebewelle. In der dargestellten Ausführungsform sind alle drei Aufnahmen 104 bis 108 durch Innenverzahnungen realisiert. In anderen Ausführungsformen können eine oder mehrere der Aufnahmen 104 bis 108 auch andere Elemente wie einen Flansch, eine Außenverzahnung oder ein sonstiges Element zur Drehmomentübertragung umfassen.
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Die Doppelkupplung 100 umfasst eine erste Kupplung 110 mit einer ersten Eingangsseite 112 und einer ersten Ausgangsseite 114 sowie eine zweite Kupplung 120 mit einer zweiten Eingangsseite 122 und einer zweiten Ausgangsseite 124. Dabei sind die Kupplungen 110, 120 entlang der Drehachse 102 axial zueinander versetzt. Die erste Eingangsseite ist drehmomentschlüssig mit der ersten Aufnahme 104 verbunden. Beispielhafterweise ist hierfür ein Flansch 130 verwendet, der sich radial zwischen der ersten Aufnahme 104 und einem radial äußeren Bereich der ersten Eingangsseite 112 erstreckt. Die erste Ausgangsseite 114 ist drehmomentschlüssig mit der zweiten Aufnahme 106 und die zweite Ausgangsseite 124 mit der dritten Aufnahme 108 verbunden.
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Bevorzugterweise handelt es sich bei den Kupplungen 110, 120 um Mehrscheibenkupplungen. An der ersten Kupplung 110 sind hierfür in einem radialen Bereich zwischen der ersten Eingangsseite 112 und der ersten Ausgangsseite 114 eine Anzahl erster Reibpartner 132 und zweiter Reibpartner 134 bereitgestellt, die in axialer Richtung alternierend angeordnet sind. Die ersten Reibpartner 132 sind drehmomentschlüssig mit der ersten Eingangsseite 112 und die zweiten Reibpartner 134 mit der ersten Ausgangsseite 114 verbunden. Um ein Drehmoment zwischen der ersten Eingangsseite 112 und der ersten Ausgangsseite 114 zu übermitteln, werden die Reibpartner 132, 134 in axialer Richtung komprimiert. Dazu ist in der dargestellten, exemplarischen Ausführungsform eine Betätigungseinrichtung 136 bereitgestellt. Die Betätigungseinrichtung 136 umfasst einen hydraulischen Zylinder 138, in dem ein hydraulischer Kolben 140 in axialer Richtung verschiebbar aufgenommen ist. Wird ein Fluid in den Zylinder 138 gepresst, so verfährt der Kolben 140 in einer axialen Richtung und betätigt die erste Kupplung 110. In der dargestellten Ausführungsform wird die axial wirkende Kraft mittels eines Flanschs 142 auf die Reibpartner 132 und 134 übertragen. Zur Entkopplung des Zylinders 138 von dem sich mit der ersten Eingangsseite 112 der ersten Kupplung 110 drehenden Flanschs 142 ist bevorzugterweise ein Axiallager 144 zwischen dem Flansch 142 und dem Kolben 140 angeordnet. Das Axiallager 144 ist in exemplarischer Weise als Schulterkugellager ausgeführt.
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Die zweite Kupplung 120 ist bevorzugterweise entsprechend der ersten Kupplung 110 aufgebaut und verfügt in der dargestellten, bevorzugten Ausführungsform über entsprechende Einrichtungen wie die erste Kupplung 110, insbesondere einen Flansch zur Übertragung von Drehmoment und eine hydraulische Betätigungseinrichtung. Die korrespondierenden Elemente werden daher an dieser Stelle nicht gesondert diskutiert. Die hydraulische Betätigung der Kupplungen 110, 120 kann insbesondere mit einem Fluid erfolgen, das im Bereich der Kupplungen 110, 120 und insbesondere im Bereich der Reibpartner 132, 134 verfügbar ist. Insbesondere kann das Fluid ein Öl umfassen. Das Öl kann zur Schmierung, Kühlung und zum Austrag von Partikeln und Fremdkörpern aus den Kupplungen 110, 120 dienen. Man spricht dabei von einer nasslaufenden Doppelkupplung 100.
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Die in axialer Richtung einander zugewandten Eingangsseiten 112 und 122 der Kupplungen 110 und 120 liegen auf unterschiedlichen axialen Seiten eines Antriebsstegs 146. Der Antriebssteg 146 ist drehmomentschlüssig mit den beiden Eingangsseiten 112 und 122 verbunden, sodass das Drehmoment von der ersten Aufnahme 104 durch die erste Eingangsseite 112 und durch den Antriebssteg 146 zur zweiten Eingangsseite 122 übertragen wird. Eine Befestigung der Eingangsseiten 112, 122 mit dem Antriebssteg 146 erfolgt bevorzugterweise mittels Nieten 148. In einem radial inneren Bereich ist am Antriebssteg 146 ein Lagersitz 150 ausgebildet, in dem ein Radiallager 152 zur radialen Abstützung des Antriebsstegs 146 bezüglich einer Welle angeordnet ist. Die Welle kann insbesondere eine Eingangswelle eines der Doppelkupplung 100 nachgeschalteten Doppelkupplungsgetriebes umfassen. In der dargestellten Ausführungsform ist das Radiallager 152 dazu eingerichtet, eine axiale Abstützung bezüglich einer Welle zu ermöglichen, die in die zweite Aufnahme 106 eingeführt ist.
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Bevorzugterweise ist die Position des Radiallagers 152 in einer ersten axialen Richtung durch eine axiale Anlage 154 begrenzt. Es ist weiter bevorzugt, dass in der anderen axialen Richtung eine Begrenzung der Position des Radiallagers 152 mittels eines Sicherungsrings 156 erfolgt, der an der entgegengesetzten axialen Seite des Radiallagers 152 angeordnet ist. Der Sicherungsring 156 liegt in einer radialen Nut 158.
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In der dargestellten Ausführungsform ist eine Hülse 160 radial zwischen dem Radiallager 152 und dem Antriebssteg 146 vorgesehen. Die Hülse 160 kann insbesondere als Nabe ausgeführt sein. In anderen Ausführungsformen kann die Hülse 160 jedoch auch entfallen, wie unten noch genauer ausgeführt wird.
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Optional kann der Antriebssteg 146 in axialer Richtung ebenfalls gelagert sein. In der in 1 dargestellten Ausführungsform sind hierfür ein erstes Axiallager 162 und ein zweites Axiallager 164 vorgesehen, die auf unterschiedlichen axialen Seiten des Antriebsstegs 146 liegen. In exemplarischer Weise stützt sich das erste Axiallager 162 gegenüber der ersten Aufnahme 106 und das zweite Axiallager 164 gegenüber der dritten Aufnahme 108 axial ab.
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Es ist weiter bevorzugt, dass in einem radial äußeren Bereich am Antriebssteg 146 eine in der Drehebene verschiebbare Pendelmasse 170 angebracht ist. Der Antriebssteg 146 wirkt zusammen mit der Pendelmasse 170 als Fliehkraftpendel, wobei der Antriebssteg 146 in bekannter Weise wie ein Pendelflansch wirkt. In der dargestellten, bevorzugten Ausführungsform ist die Pendelmasse 170 aus zwei Pendelelementen 172 gebildet, die auf unterschiedlichen axialen Seiten des Antriebsstegs 146 miteinander verbunden sind. Dabei verläuft ein Verbindungselement 174 durch eine axiale Aussparung im Antriebssteg 146. Die Aussparung wirkt zusammen mit dem Verbindungselement 174 als Kulissenführung, die den Bewegungsspielraum der Pendelmasse 170 auf eine vorbestimmte Pendelbahn beschränkt. Optional kann das Verbindungselement 174 wie dargestellt von einer Rolle 178 umgeben sein, um verbessert gegenüber der Aussparung im Antriebssteg 146 abzurollen.
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2 zeigt die Doppelkupplung 100 von 1 in einer perspektivischen Ansicht. Der Übersichtlichkeit halber sind nur Elemente in unmittelbarem Zusammenhang mit dem Antriebssteg 146 mit Bezugszeichen versehen.
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3 zeigt eine erste Variante eines Antriebsstegs 146 für die Doppelkupplung 100 der 1 und 2. In der dargestellten Ausführungsform sind in optionaler, exemplarischer Weise drei Pendelmassen 170 über einen Umfang des Antriebsstegs 146 verteilt angeordnet. Im linken Bereich von 3 ist ein Halbschnitt und im rechten Bereich eine perspektivische Ansicht auf den Antriebssteg 146 dargestellt. Der dargestellte Antriebssteg 146 entspricht der in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsform. Dabei ist zwischen dem Radiallager 152 und dem Antriebssteg 146 eine Hülse 160 vorgesehen. Die Hülse 160 kann insbesondere mittels Pressen oder Schrumpfen mit dem Antriebssteg 146 verbunden sein. Bevorzugterweise trägt die Hülse 160 einen radialen Steg, der als axialer Anschlag für den Antriebssteg 146 dient. Auf der anderen Seite kann die Hülse 160 mit dem Antriebssteg 146 verstemmt sein, um die axiale Position der Hülse 160 bezüglich des Antriebsstegs 146 zu fixieren.
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4 zeigt eine Hülse 160 als Lagersitz 150 für den Antriebssteg 146 von 3. Von oben links beginnend sind im Uhrzeigersinn in einer ersten Darstellung ein Halbschnitt der Hülse 160, in einer zweiten Darstellung die Hülse 160 in einer perspektivischen Ansicht, in einer dritten Darstellung die Hülse 160 im eingebauten Zustand von einer ersten teilaxialen Blickrichtung und in einer vierten Darstellung die Hülse 160 im eingebauten Zustand in einer zweiten axialen Blickrichtung dargestellt.
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Es ist bevorzugt, dass die Anlage 154, die sich an der Hülse 160 radial nach innen erstreckt, und ein sich radial nach außen erstreckender Steg zur axialen Anlage des Antriebsstegs 146 an unterschiedlichen axialen Seiten der Hülse 160 befinden. Die Hülse 160 ist im Bereich der Anlage 154 zum Verstemmen eingerichtet, um die Hülse 160 axial am Antriebssteg 146 zu befestigen.
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5 zeigt eine zweite Variante des Antriebsstegs 146 für die Doppelkupplung 100 der 1 und 2. Im Unterschied zu den zuvor dargestellten Ausführungsformen ist hier der Lagersitz 150 einstückig am Antriebssteg 146 ausgebildet. Im linken Bereich ist ein Halbschnitt durch den Antriebssteg 146 und im rechten Bereich eine perspektivische Darstellung des Antriebsstegs 146 gezeigt. Die Perspektiven entsprechen den Darstellungen von 3.
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Bevorzugterweise ist im Bereich des Lagersitzes 150 eine axiale Sicke 505 in den Antriebssteg 146 eingebracht. Die Sicke 505 läuft konzentrisch zur Drehachse 102 um den Lagersitz 150. Der Lagersitz 150 kann gebildet sein, indem der Antriebssteg 146 zunächst relativ grob ausgeformt und anschließend im Bereich von Anlageflächen des Radiallagers 152 nachbearbeitet wird. Das Nachbearbeiten kann insbesondere mittels Drehen oder Fräsen erfolgen. Im Übrigen ist das Radiallager 152 bevorzugterweise so gegenüber dem Antriebssteg 146 befestigt, wie oben mit Bezug auf die 1 bis 4 bezüglich der Befestigung des Radiallagers 152 an der Hülse 160 beschrieben ist.
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6 zeigt Details des Antriebsstegs 146 von 5. In einem oberen Bereich ist ein Halbschnitt durch einen Bereich dargestellt, der das Radiallager 152 umfasst und in einem unteren Bereich sind teilaxiale Ansichten auf den Bereich des Radiallagers 152 in einem am Antriebssteg 146 verbauten Zustand gemäß der Ausführungsform von 5 dargestellt.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Doppelkupplung
- 102
- Drehachse
- 104
- erste Aufnahme für Eingangswelle
- 106
- zweite Aufnahme für erste Getriebewelle
- 108
- dritte Aufnahme für zweite Getriebewelle
- 110
- erste Kupplung
- 112
- erste Eingangsseite
- 114
- erste Ausgangsseite
- 120
- zweite Kupplung
- 122
- zweite Eingangsseite
- 124
- zweite Ausgangsseite
- 130
- Flansch
- 132
- erster Reibpartner
- 134
- zweite Reibpartner
- 136
- hydraulische Betätigungseinrichtung
- 138
- hydraulischer Zylinder
- 140
- hydraulischer Kolben
- 142
- Flansch
- 144
- Axiallager
- 146
- Antriebssteg
- 148
- Niete
- 150
- Lagersitz
- 152
- Radiallager
- 154
- Anlage
- 156
- Sicherungsring
- 158
- Nut
- 160
- Hülse
- 162
- erstes Axiallager
- 164
- zweites Axiallager
- 170
- Pendelmasse
- 172
- Pendelelement
- 174
- Verbindungselement
- 178
- Rolle
- 505
- Sicke
