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Die Erfindung betrifft eine Koppelanordnung mit einer Kupplungseinrichtung, die eine Mehrzahl an Kupplungselementen aufweist, von denen ein erster Kupplungselemententeil über einen radial äußeren Kupplungselemententräger mit einem antriebsseitigen Übertragungselement und ein zweiter Kupplungselemententeil über einen radial inneren Kupplungselemententräger mit einem abtriebsseitigen Übertragungselement wenigstens in Drehrichtung in Wirkverbindung steht. Des Weiteren ist eine Anpresseinrichtung vorhanden, durch welche eine Wirkverbindung zwischen dem ersten Kupplungselemententeil und dem zweiten Kupplungselemententeil herstell- oder aufhebbar ist, wobei der radial innere Kupplungselemententräger axial zwischen dem antriebsseitigen Übertragungselement und der Anpresseinrichtung angeordnet und durch eine Axialfedereinrichtung mit der Anpresseinrichtung verbunden ist.
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Eine derartige Koppelanordnung ist beispielsweise aus der
DE 10 2004 012 145 A1 bekannt. Die dort gezeigte Koppelanordnung wird durch einen hydrodynamischen Drehmomentwandler gebildet, dessen Gehäuse als antriebsseitiges Übertragungselement wirksam ist, während eine mit einer Getriebeeingangswelle drehverbundene Nabe eines Torsionsschwingungsdämpfers den Ausgang des Torsionsschwingungsdämpfers bildet, und als abtriebsseitiges Übertragungselement dient. Wie
2 im Einzelnen erkennen lässt, sind radial äußere Kupplungselemente, die gemeinsam als erster Kupplungselemententeil dienen, drehfest an einem Eingang des Torsionsschwingungsdämpfers (vgl.
1) aufgenommen, während ein axial zwischen den beiden radial äußeren Kupplungselementen angeordnetes radial inneres Kupplungselement als zweiter Kupplungselemententeil dient, und mit einem radial inneren Kupplungselemententräger drehfest verbunden ist. Während ein Anbindungsbereich des radial inneren Kupplungselemententrägers am Gehäuse der Koppelanordnung befestigt ist, weist ein Trägerbereich des radial inneren Kupplungselemententrägers eine Profilierung auf, die zur Aufnahme einer Gegenprofilierung am radial inneren Kupplungselement vorgesehen ist, und damit die Herstellung einer drehfesten Verbindung bewirkt. Die beiden Kupplungselemententeile können mittels einer im Gehäuse der Koppelanordnung axial verlagerbaren Anpresseinrichtung in Form eines Kupplungskolbens in Anlage aneinander gebracht werden, um ein am antriebsseitigen Übertragungselement anliegendes Drehmoment auf das abtriebsseitige Übertragungselement zu leiten, oder aber die Kupplungselemententeile können relativ zu einander bewegbar sein, wenn die Anpresseinrichtung von den Kupplungselemententeilen abgehoben ist. Im letztgenannten Fall wird selbstverständlich kein Drehmoment vom antriebsseitigen Übertragungselement auf das abtriebsseitige Übertragungselement geleitet. An der Anpresseinrichtung ist eine Federabstützung befestigt, an welcher sich ein Ende einer Axialfedereinrichtung abstützt, deren entgegengesetztes Ende eine Anpressfläche am radial inneren Kupplungselemententräger belastet. Je nach Auslegung einer derartigen Axialfedereinrichtung wird die Anpresseinrichtung entweder in Richtung zu den Kupplungselementen belastet, um das Einrücken der Kupplungseinrichtung zu unterstützen, oder aber die Anpresseinrichtung wird in Gegenrichtung belastet, um das Ausrücken der Anpresseinrichtung zu unterstützen. Auf jeden Fall lässt sich mit der Axialfedereinrichtung der Ein- oder Ausrückvorgang beeinflussen.
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Nachteilig ist, dass die Axialfedereinrichtung in eine käfigartige Kammerung eingesetzt ist, die mittels der an der Anpresseinrichtung befestigten Federabstützung einerseits und mittels der am radial inneren Kupplungselemententräger vorgesehenen Anpressfläche andererseits gebildet ist. Die Ausbildung einer derartigen Kammerung nimmt allerdings Bauraum in Anspruch, und erhöht zudem den technischen Aufwand sowie die Anzahl der benötigten Bauteile.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Koppelanordnung, die über eine Kupplungseinrichtung mit mehreren Kupplungselemententeilen sowie über eine mit einer Axialfedereinrichtung zusammenwirkende Anpresseinrichtung verfügt, derart auszubilden, dass die Unterbringung der Axialfedereinrichtung nachteilsfrei möglich ist.
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Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß dem vorliegenden Anspruch 1. Demnach ist eine Koppelanordnung mit einer Kupplungseinrichtung versehen, die eine Mehrzahl an Kupplungselementen aufweist, von denen ein erster Kupplungselemententeil über einen radial äußeren Kupplungselemententräger mit einem antriebsseitigen Übertragungselement und ein zweiter Kupplungselemententeil über einen radial inneren Kupplungselemententräger mit einem abtriebsseitigen Übertragungselement wenigstens in Drehrichtung in Wirkverbindung steht. Des Weiteren ist eine Anpresseinrichtung vorgesehen, durch welche eine Wirkverbindung zwischen dem ersten Kupplungselemententeil und dem zweiten Kupplungselemententeil herstellbar oder aufhebbar ist, wobei der radial innere Kupplungselemententräger axial zwischen dem antriebsseitigen Übertragungselement und der Anpresseinrichtung angeordnet und durch eine Axialfedereinrichtung mit der Anpresseinrichtung verbunden ist.
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Zur Axialfedereinrichtung ist anzumerken, dass diese einerends an einer der Anpresseinrichtung zugewandten Seite des radial inneren Kupplungselemententrägers und anderenends an der dem radial inneren Kupplungselemententräger zugewandten Seite der Anpresseinrichtung befestigt ist.
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Bei dieser Lösung ist demnach die Axialfedereinrichtung nicht nur zwischen dem radial inneren Kupplungselemententräger und der Anpresseinrichtung wirksam, sie ist vielmehr auch unmittelbar zwischen diesen Bauteilen vorgesehen und auch unmittelbar an diesen Bauteilen befestigt. Dadurch kommt die Axialfedereinrichtung ihrer Funktion auf direktem Wege nach. Die Axialfedereinrichtung kann entweder so ausgebildet sein, dass die Anpresseinrichtung, die beispielsweise in Form eines Kupplungskolbens vorliegen kann, in einer zu den Kupplungselementen gewandten Richtung unterstützt wird, oder aber die Axialfedereinrichtung wirkt in Gegenrichtung auf die Anpresseinrichtung. Im letztgenannten Fall wird die Freigabe der Kupplungselemente und damit das Ausrücken der Kupplungseinrichtung unterstützt, wobei der Vorteil darin liegt, Schleppverluste weitgehend zu vermeiden. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn die Anpresseinrichtung einen Anschlag vorfindet, um den zur Freigabe der Kupplungselemente zurückgelegten Weg zu begrenzen.
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Die erfindungsgemäße Anordnung der Axialfedereinrichtung bietet weiterhin den Vorteil, zumindest den überwiegenden Teil der Kupplungselemente gemeinsam mit dem radial inneren Kupplungselemententräger und der Anpresseinrichtung als vorgefertigtes Modul herzustellen, das auf einfache Weise im Gehäuse der Koppelanordnung montiert werden kann. Es genügt dann, ein Kupplungselement, vorzugsweise das der Antriebsseite des Gehäuses zugewandte radial äußere Kupplungselement, in das Gehäuse einzulegen, um anschließend das vorgefertigte Modul zu ergänzen. Ist hierbei die Anpresseinrichtung in einem Anbindungsbereich des radial inneren Kupplungselemententrägers mit Montageöffnungen versehen, so kann über diese Montageöffnungen ein Werkzeug eingeführt werden, das zur Befestigung des radial inneren Kupplungselemententrägers über seinen Anbindungsbereich am Gehäuse der Koppelanordnung und damit am antriebsseitigen Übertragungselement dient. Ist dieser Befestigungsvorgang abgeschlossen, können die Montageöffnungen zugunsten einer Druckisolierung der beidseits der Anpresseinrichtung vorgesehenen Druckbereiche mittels Abdeckungen verschlossen werden. Der entsprechende Fertigungsvorgang ist demnach auf besonders einfache Weise und mit wenigen Arbeitsschritten vollziehbar. Zwischen den beiden durch die Axialfedereinrichtung miteinander in Wirkverbindung stehenden Bauteilen, also zwischen radial innerem Kupplungselemententräger und Anpresseinrichtung, sind dann Kupplungselemente aufgenommen, und zwar sowohl zumindest ein radial äußeres als auch zumindest ein radial inneres. Das zumindest eine radial innere Kupplungselement ist hierbei drehfest mit dem radial inneren Kupplungselemententräger verbunden, der hierfür in einem Trägerbereich über eine Profilierung verfügt, die mit einer Gegenprofilierung des zumindest einen radial inneren Kupplungselementes in Eingriff steht. In besonders bevorzugter Ausführungsform ist die Profilierung am radial inneren Kupplungselemententräger an ihrer der Anpresseinrichtung zugewandten Seite offen, so dass das zumindest eine radial innere Kupplungselement mittels einer Axialbewegung mit dem radial inneren Kupplungselemententräger in Eingriff gebracht werden kann. Eine derartige Ausführung ist insbesondere deshalb von Vorteil, weil dann, wenn eine Mehrzahl radial innerer Kupplungselemente vorhanden sein sollte, es einfach genügt, den Trägerbereich des radial inneren Kupplungselementes soweit zu verlängern, dass seine Profilierung mit den Gegenprofilierungen beider radial innerer Kupplungselemente in Eingriff gelangen kann. Aufgrund dieser Konstruktion ist es möglich, den restlichen radial inneren Kupplungselemententräger so auszubilden, dass dieser – unabhängig von der jeweiligen Anzahl radial innerer Kupplungselemente – zumindest in seinem die Axialfedereinrichtung aufnehmenden Erstreckungsbereich stets über den gleichen Abstand gegenüber der Anpresseinrichtung verfügt. Es kann demnach unabhängig von der Anzahl an Kupplungselementen in der Kupplungseinrichtung stets die gleiche Axialfedereinrichtung Verwendung finden.
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Nachfolgend ist die Koppelanordnung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt:
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1 einen Schnitt durch eine Koppelanordnung in Form eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers mit einer Kupplungseinrichtung, die über drei Kupplungselemente verfügt, und
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2 wie 1, aber mit einer Kupplungseinrichtung, die über fünf Kupplungselemente verfügt.
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Gemäß
1 ist eine Koppelanordnung
1 zeichnerisch dargestellt, die über ein Gehäuse
46 verfügt, das mittels einer durch eine Befestigungsanordnung
44 angebrachte Anbindung
42 mit einem nicht gezeigten Antrieb, wie beispielsweise der Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine, verbunden werden kann. Die
DE 32 22 119 C1 zeigt in
1 beispielhaft, wie eine derartige Verbindung hergestellt sein kann.
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Das Gehäuse 46 umschließt einen hydrodynamischen Kreis 54, gebildet durch ein Pumpenrad 48, ein Turbinenrad 50 und ein Leitrad 52. Das Turbinenrad 50 steht mittels einer Befestigungsanordnung 70 in Form von Nieten in drehfester Verbindung mit einem Ausgang 56 eines Torsionsschwingungsdämpfers 58, wobei dieser Ausgang 56 als abtriebsseitiges Übertragungselement 19 der Koppelanordnung 1 wirksam ist. Dieser Ausgang 56 des Torsionsschwingungsdämpfers 58 steht mittels einer zeichnerisch dargestellten Innenverzahnung 72 mit einer nicht gezeigten Getriebeeingangswelle in Drehverbindung. Der Ausgang 56 des Torsionsschwingungsdämpfers 58 stützt sich axial einerends über einen das Leitrad 52 aufnehmenden Freilauf 74 an einer Nabenseite 94 des Gehäuse 46 ab, andererseits dagegen über ein Distanzelement 76 an einem Gehäusedeckel 82 des Gehäuses 46. Das Distanzelement 76 nimmt über eine Abdichtung 78 an seiner radialen Außenseite einen Kupplungskolben 22 einer Anpresseinrichtung 21 auf, die gegenüber dem Distanzelement 76 und damit gegenüber dem Gehäuse 46 in Achsrichtung verlagerbar ist. Axial zwischen dem Gehäusedeckel 82 und der Anpresseinrichtung 21 ist ein radial innerer Kupplungselemententräger 17 vorgesehen, der an einem radial innen liegenden Anbindungsbereich 29 unter Verwendung von Befestigungsmitteln 35 am Gehäusedeckel 82 befestigt ist. Radial weiter außen ist der radial innere Kupplungselemententräger 17 mittels einer Axialfedereinrichtung 23 fest mit der Anpresseinrichtung 21 verbunden. Die Axialfedereinrichtung 23 ist mit Vorzug durch eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung verlaufenden Axialblattfedern ausgebildet, wobei diese Axialblattfedern einerseits am radial inneren Kupplungselemententräger 17 und andererseits an der Anpresseinrichtung 21 befestigt sind, beispielsweise durch Nieten. Noch weiter radial außen am radial inneren Kupplungselemententräger 17 ist eine zur Anpresseinrichtung 21 gerichtete Umbiegung 96 vorgesehen, die nachfolgend als Trägerbereich 27 des radial inneren Kupplungselemententrägers 17 bezeichnet ist. Dieser Trägerbereich 27 ist mit einer Profilierung 31 ausgebildet, die in Form einer Verzahnung auf die Anpresseinrichtung 21 zuweist, und an ihrem der Anpresseinrichtung 21 zugewandten Ende offen ist. Auf diese Weise kann ein radial inneres Kupplungselement 7 mittels einer Axialbewegung auf den Trägerbereich 27 des radial inneren Kupplungselemententrägers 17 aufgeschoben werden, wobei eine am radial inneren Kupplungselement 7 vorgesehene Gegenprofilierung 33 mit der Profilierung 31 am Trägerbereich 27 des radial inneren Kupplungselemententrägers 17 in Eingriff kommt. Das radial innere Kupplungselement 7 sitzt axial mittig zwischen zwei radial äußeren Kupplungselementen 5, die mittels Verzahnungen 68 mit einem Zahnkranz 66 in Drehverbindung stehen. Der Zahnkranz 66 bildet einen Eingang 60 des Torsionsschwingungsdämpfers 58. Während die radial äußeren Kupplungselemente 5 als erster Kupplungselemententeil 9 einer Kupplungseinrichtung 3 wirksam sind, dient das radial innere Kupplungselement 7 als zweiter Kupplungselemententeil 15 der Kupplungseinrichtung 3. Zur bereits erwähnten Axialfedereinrichtung 23 ist anzumerken, dass diese die Anpresseinrichtung 21 in einer von den Kupplungselementen 5 und 7 fortweisenden Richtung beaufschlagt, so dass, Druckfreiheit im Gehäuse 46 vorausgesetzt, die Anpresseinrichtung 21 an einem Anschlag 80 in Anlage gelangt, der sich axial am Torsionsschwingungsdämpfer 58 abstützt, und raidal das Distanzelement 76 umschließt. In dieser Position der Anpresseinrichtung 21 übt diese zumindest im Wesentlichen keine Axialkraft auf die Kupplungselemente 5 und 7 aus, so dass die Kupplungseinrichtung 3 ausgerückt ist. Zum Einrücken wird der Druck im hydrodynamischen Kreis 54 gegenüber einem Druck, der in einem Druckraum 84 axial zwischen dem Gehäusedeckel 82 und der Anpresseinrichtung 21 anliegt, erhöht, so dass sich die Anpresseinrichtung 21 unter der Wirkung dieser Druckdifferenz und gegen die Wirkung der Axialfedereinrichtung 23 in Richtung zu den Kupplungselementen 5 und 7 bewegt, um diese axial derart zu beaufschlagen, dass die Kupplungselemente 5 und 7 ein Drehmoment zu übertragen vermögen. Wenn dieses Drehmoment am antriebsseitigen Übertragungselement 13, also am Gehäuse 46 anliegt, wird es über die Kupplungseinrichtung 3 und den Torsionsschwingungsdämpfer 58 auf den Ausgang 56 des Torsionsschwingungsdämpfers 58 und damit auf das abtriebseitige Übertragungselement 19 geleitet. Zum Ausrücken der Kupplungseinrichtung 3 wird im Druckraum 84 ein gegenüber dem hydrodynamischen Kreis 54 erhöhter Druck aufgebaut, so dass die Anpresseinrichtung 21 mit Unterstützung der Axialfedereinrichtung 23 in ihre bereits beschriebene Ausgangsposition am Anschlag 80 zurückkehrt.
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Es bleibt zu ergänzen, dass der Torsionsschwingungsdämpfer 58 zwischen seinem Eingang 60 und seinem Ausgang 56 über Energiespeicher 62 und 64 verfügt, die über ein Zwischen-Übertragungselement 86 miteinander in Wirkverbindung stehen. Dieses Zwischen-Übertragungselement 86 nimmt ein Tilgersystem 88 auf, bei welchem Tilgermassen 90 axial zwischen Tilgermassenträgern 92 aufgenommen und gegenüber diesen relativ bewegbar sind. Die Koppelanordnung 1 und damit das Gehäuse 46 vermögen eine Drehbewegung um eine Drehachse 37 auszuführen.
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Zur Montage der Kupplungseinrichtung 3 im Gehäuse 46 wird zunächst ein Modul 100 hergestellt, bestehend aus dem radial inneren Kupplungselemententräger 17, der Axialfedereinrichtung 23, der Anpresseinrichtung 21 sowie dem radial inneren Kupplungselement 7 sowie einem axial zwischen dem radial inneren Kupplungselement 7 und der Anpresseinrichtung 21 befindlichen radial äußeren Kupplungselement 5. Nachdem das in 1 benachbart zum Gehäusedeckel 82 eingezeichnete radial äußere Kupplungselement 5 in den Gehäusedeckel 82 eingelegt ist, wird das Modul 100 axial eingelegt, um dieses anschließend über Montageöffnungen 39, die im radial inneren Bereich der Anpresseinrichtung 21 vorgesehen sind, über Befestigungsmittel 35 mit dem Gehäusedeckel 82 verbinden zu können. Hierbei wird von der einem Antrieb zugewandten Außenseite des Gehäusedeckels 82 jeweils eine Materialverdrängung vorgenommen, welche an der Innenseite des Gehäusedeckels 82, also an dessen der Anpresseinrichtung 21 zugewandten Seite, einen Materialvorsprung entstehen lässt, welcher eine Öffnung 97 im Anbindungsbereich 29 des radial inneren Kupplungselemententrägers 17 durchdringt. Eine Gegenbewegung eines durch die Montageöffnung 39 von der Seite des Torsionsschwingungsdämpfers 58 aus eingebrachten Werkzeuges führt zu einer Stauchung des Materialvorsprunges und damit zur Bildung des in 1 gezeigten Befestigungsmittels 35. Aufgrund des in dieser Weise am Gehäusedeckel 82 befestigten radial inneren Kupplungselemententrägers 17 ist, wegen dessen Verbindung mit der Anpresseinrichtung 21 über die Axialfedereinrichtung 23, das gesamte Modul 100 im Gehäusedeckel 82 befestigt. Abschließend wird die Montageöffnung 39 durch eine Abdeckung 40 verschlossen und damit eine Druckdichtheit zwischen dem Druckraum 84 und dem hydrodynamischen Kreis 54 erzeugt.
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Selbstverständlich kann das Befestigungsmittel 35 auch auf andere Weise erzeugt werden. Denkbar ist beispielsweise eine Schweißnaht zur Anbindung des Kupplungselemententrägers 17 an den Gehäusedeckel 82.
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Die 2 unterscheidet sich von 1 durch die Anzahl von der Kupplungseinrichtung 3 zugeordneten Kupplungselementen 5, 7. Wie sich aus 2 erkennen lässt, genügt die Verlängerung des Trägerbereichs 27 des radial inneren Kupplungselemententrägers 17 in Richtung zur Anpresseinrichtung 21, um in der nun verlängerten Profilierung 31 ein zweites radial inneres Kupplungselement 7 aufnehmen zu können. Wenn ergänzend hierzu der radial innere Kupplungselemententräger 17 durch entsprechende Ausformung radial innerhalb des Trägerbereichs 27 eine axiale Annäherung an die Anpresseinrichtung 21 erfährt, kann trotz der verlängerten Profilierung 31 und damit der höheren Anzahl an Kupplungselementen 5, 7 die gleiche Axialfedereinrichtung 23 wie bei 1 Verwendung finden. Selbstverständlich wird beim radial äußeren Kupplungselemententräger 11 vergleichbar vorgegangen, der im Vergleich zu 1 zur Aufnahme eines weiteren radial äußeren Kupplungselementes 5 verlängert ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Koppelanordnung
- 3
- Kupplungseinrichtung
- 5
- radial äußere Kupplungselemente
- 7
- radial innere Kupplungselemente
- 9
- erster Kupplungselemententeil
- 11
- radial äußerer Kupplungselemententräger
- 13
- antriebsseitiges Übertragungselement
- 15
- zweiter Kupplungselemententeil
- 17
- radial innerer Kupplungselemententräger
- 19
- abtriebsseitiges Übertragungselement
- 21
- Anpresseinrichtung
- 22
- Kupplungskolben
- 23
- Axialfedereinrichtung
- 27
- Trägerbereich des radial inneren Kupplungselemententrägers
- 29
- Anbindungsbereich des radial inneren Kupplungselemententrägers
- 31
- Profilierung
- 33
- Gegenprofilierung
- 35
- Befestigungsmittel
- 37
- Drehachse
- 39
- Montageöffnungen
- 40
- Abdeckungen
- 42
- Anbindung
- 44
- Befestigungsanordnung
- 46
- Gehäuse
- 48
- Pumpenrad
- 50
- Turbinenrad
- 52
- Leitrad
- 54
- hydrodynamischer Kreis
- 56
- Ausgang eines Torsionsschwingungsdämpfers
- 58
- Torsionsschwingungsdämpfers
- 60
- Eingang eines Torsionsschwingungsdämpfers
- 62
- Energiespeicher
- 64
- Energiespeicher
- 66
- Zahnkranz
- 68
- Verzahnung
- 70
- Befestigungsanordnung
- 72
- Innenverzahnung
- 74
- Freilauf
- 76
- Distanzelement
- 78
- Abdichtung
- 80
- Anschlag
- 82
- Gehäusedeckel
- 84
- Druckraum
- 86
- Zwischen-Übertragungselement
- 88
- Tilgersystem
- 90
- Tilgermassen
- 92
- Tilgermassenträger
- 94
- Nabenseite
- 96
- Umbiegung
- 97
- Öffnung
- 100
- Modul
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102004012145 A1 [0002]
- DE 3222119 C1 [0012]
