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Die Erfindung betrifft eine Doppelkupplung mit einer ersten Kupplungseinrichtung und einer zweiten Kupplungseinrichtung, die jeweils ein Innenlamellen und Außenlamellen aufweisendes Lamellenpaket mit einem Lamellenträger umfassen, der als Innenlamellenträger oder Außenlamellenträger ausgebildet ist und eine Verzahnung aufweist, die mit Innenlamellen oder Außenlamellen eines Lamellenpakets im Eingriff ist.
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Doppelkupplungen werden eingesetzt, um Schaltvorgänge eines Wechselgetriebes ohne Zugkraftunterbrechung zu ermöglichen. Eine Doppelkupplung koppelt eine mit einem Antriebsaggregat verbundene Antriebswelle mit zwei Teilgetriebewellen eines in zwei Teilgetriebe unterteilten Schaltgetriebes. Jedem dieser Teilgetriebe ist eine als Reibkupplung ausgebildete Kupplungseinrichtung zugeordnet. Bei sogenannten nassen Doppelkupplungen wird ein Fluid wie ein Öl in einem Kreislauf gefördert, um reibungsbedingt erwärmte Komponenten der Doppelkupplung zu kühlen.
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In bestimmten Betriebssituationen weisen die Antriebsseite und die Abtriebsseite der Doppelkupplung unterschiedliche Drehzahlen auf. Dieser Drehzahlunterschied erzeugt aufgrund eines auftretenden Schleppmoments Kräfte, die auf die geführten Lamellen (Innenlamellen oder Außenlamellen) wirken, wodurch die Lamellen praktisch entlang ihrer Bewegungsbahn gezogen werden. Diese Schleppmomente können unter ungünstigen Umständen, beispielsweise bei besonders niedrigen Temperaturen, dazu führen, dass Schaltvorgänge erschwert werden.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Doppelkupplung anzugeben, bei deren Lamellen ein verringertes Schleppmoment auftritt.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einer Doppelkupplung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Verzahnung als Schrägverzahnung ausgebildet ist.
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Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Schrägverzahnung des Lamellenträgers, der mit den Lamellen in Eingriff ist, bewirken auftretende Schleppmomente eine Kraftkomponente, durch die die Doppelkupplung gelüftet wird. Dadurch wird das Lüftspiel schneller im Vergleich zu einer geraden Verzahnung vergrößert bzw. zwangsgelüftet. Die erfindungsgemäße Doppelkupplung kann somit aufgrund der Schrägverzahnung schneller gelüftet bzw. bei auftretendem Schleppmoment zwangsgelüftet werden, wodurch Schleppmomente verringert oder nahezu eliminiert werden, wodurch in der Folge Schaltvorgänge erleichtert werden.
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Daneben kann der durch die Schrägverzahnung hervorgerufene Effekt auch in umgekehrter Drehrichtung genutzt werden, das heißt bei einer umgekehrten Orientierung der Schrägverzahnung kann diese so wirken, dass das Lüftspiel der Kupplung verringert wird. Allerdings erhöhen sich dadurch die Schleppmomente. Eine derart orientierte Schrägverzahnung kann genutzt werden, um z. B. beim Beschleunigen eines Motors, wenn der Antrieb schneller als der Abtrieb dreht, die Anpressung der aktiven Kupplungseinrichtung zu erhöhen bzw. um die nicht aktive Kupplungseinrichtung zu lüften. Diese Effekte, das heißt das Erhöhen der Anpressung der aktiven Kupplung und das Lüften der nicht aktiven Kupplung sind allerdings Alternativen, die sich gegenseitig ausschließen.
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Bei der erfindungsgemäßen Doppelkupplung ist die Schrägverzahnung vorzugsweise so orientiert, dass in dem Fall, wenn der Antrieb schneller als der Abtrieb dreht, das Lüftspiel vergrößert wird. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass bei ungünstigen Umgebungsbedingungen, beispielsweise bei sehr niedrigen Temperaturen, aufgrund des vergrößerten Lüftspiels Schleppmomente verringert werden, wodurch das Einlegen eines Gangs vereinfacht wird. Bei dieser Ausgestaltung, das heißt bei dieser Orientierung der Schrägverzahnung, wird allerdings dann, wenn der Abtrieb schneller als der Antrieb dreht, eine Erhöhung des Schleppmoments bewirkt. Dieser Begleiteffekt ist nicht notwendigerweise nachteilig, da er beispielsweise zur Bremsunterstützung mit einem entsprechend vorgewählten Gang einer sich nicht im Kraftfluss befindlichen Kupplung genutzt werden kann.
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In einem stationären Zustand, wenn Antrieb und Abtrieb der erfindungsgemäßen Doppelkupplung dieselbe Drehzahl aufweisen, treten keine Schleppmomente und dadurch hervorgerufene Kräfte auf. Dasselbe gilt für eine Fahrt mit konstanter Geschwindigkeit und geschlossener Kupplung.
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Wie bereits erläutert wurde, kann durch die Orientierung der Schrägverzahnung festgelegt werden, ob entweder die nicht aktive Kupplungseinrichtung gelüftet oder die aktive Kupplung stärker angepresst werden soll.
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Dementsprechend kann die erfindungsgemäße Doppelkupplung so ausgebildet sein, dass jeweils eine der beiden Kupplungseinrichtungen aktiv ist und die Schrägverzahnung so ausgebildet ist, dass dann, wenn die Antriebsseite eine größere Drehzahl als die Abtriebsseite aufweist, Schleppmomente reduziert werden. Bei dieser Ausgestaltung wird eine Unterstützung beim Lüften bewirkt. Der Begriff „aktiv“ bedeutet in diesem Zusammenhang, dass eine Kupplungseinrichtung geschlossen ist und ein Drehmoment überträgt. Die jeweils andere Kupplungseinrichtung ist gleichzeitig geöffnet.
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Vorzugsweise ist die erfindungsgemäße Doppelkupplung so ausgebildet, dass jeweils eine der beiden Kupplungseinrichtungen aktiv ist und die Schrägverzahnung so ausgebildet ist, dass dann, wenn die Antriebsseite eine größere Drehzahl als die Abtriebsseite aufweist, die Anpressung des Lamellenpakets erhöht wird.
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Eine Weiterbildung der erfindungsgemäßen Doppelkupplung kann vorsehen, dass der Lamellenträger eine reibungsreduzierende Beschichtung aufweist. Die reibungsreduzierende Beschichtung erleichtert das Lüften der einzelnen Lamellen eines Lamellenpakets.
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Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, dass der Lamellenträger, das heißt, der Innenlamellenträger und/oder der Außenlamellenträger, Ausnehmungen für ein Fluid wie ein Öl aufweist. Auf diese Weise kann eine gezielte Beölung erfolgen, beispielsweise durch entsprechend geformte Zähne des Lamellenträgers, wodurch ein Ölreservoir gebildet wird.
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Mit besonderem Vorteil ist es bei der erfindungsgemäßen Doppelkupplung vorgesehen, dass die Schrägverzahnung ein sich in Axialrichtung änderndes Profil aufweist. Dadurch können unterschiedliche Lamellen während des Lüftvorgangs unterschiedlich beeinflusst werden. Insbesondere kann die Schrägverzahnung so gestaltet sein, dass das Lüftverhalten, das heißt die Axialbewegung einer Lamelle, beim Öffnen der Kupplungseinrichtung gezielt festgelegt und beeinflusst werden kann.
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In diesem Zusammenhang kann es bei der erfindungsgemäßen Doppelkupplung vorgesehen sein, dass die Schrägverzahnung des Lamellenträgers Einzelschrägen aufweist, wobei eine Einzelschräge jeweils für eine Lamelle vorgesehen ist. Da eine einzelne Lamelle lediglich innerhalb eines bestimmten axialen Bereichs bewegbar ist, ist es möglich, für einzelne Lamellen ein bestimmtes Profil, beispielsweise eine Einzelschräge, vorzusehen, wodurch beim Auftreten eines Schleppmoments eine bestimmte axiale Führung dieser Lamelle und somit eine bestimmte die Lamelle lüftende Bewegung bewirkt wird.
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Alternativ kann es bei der erfindungsgemäßen Doppelkupplung auch vorgesehen sein, dass die Schrägverzahnung des Lamellenträgers ein elliptisches Profil aufweist. Vorzugsweise kann das elliptische Profil geprägt sein. Das elliptische Profil bildet somit eine kurvenförmige Bahn für die einzelnen Lamellen.
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Eine bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Doppelkupplung sieht vor, dass ein für eine äußere Lamelle des Lamellenpakets vorgesehener Bereich keine Schrägverzahnung aufweist und Bereiche, die für die zweite und die weiteren Lamellen des Lamellenpakets vorgesehen sind, die Schrägverzahnung aufweisen. Dabei wird berücksichtigt, dass die Axialbewegung der äußeren (ersten) Lamelle sehr gering ist, so dass eine Schrägverzahnung für die äußere Lamelle entfallen kann. Für die zweite und die weiteren Lamellen ist jedoch die Schrägverzahnung vorgesehen.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen sind schematische Darstellungen und zeigen:
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1 ein Detail eines herkömmlichen Außenlamellenträgers, der in Eingriff mit einer Lamelle ist;
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2 ein Detail eines herkömmlichen Außenlamellenträgers, der mit mehreren Lamellen in Eingriff ist;
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3 ein Ausführungsbeispiel einer Schrägverzahnung einer erfindungsgemäßen Doppelkupplung;
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4 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Schrägverzahnung; und
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5 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Schrägverzahnung.
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Doppelkupplungen sind so aufgebaut, dass sie eine erste Kupplungseinrichtung und eine zweite Kupplungseinrichtung umfassen, die entweder radial oder axial zueinander angeordnet sein können. Jede Kupplungseinrichtung umfasst ein Lamellenpaket, das aus Außenlamellen und Innenlamellen besteht, die an einem Außenlamellenträger bzw. einem Innenlamellenträger angeordnet sind. Die beiden Kupplungseinrichtungen werden so betätigt, dass abwechselnd eine Kupplungseinrichtung geöffnet und die jeweilige andere Kupplungseinrichtung geschlossen ist. Auf diese Weise kann ein Schaltvorgang ohne Zugkraftunterbrechung durchgeführt werden. Das Lamellenpaket wird durch Reiblamellen (Belaglamellen) und Stahllamellen gebildet. Die Lamellen sind ringförmig ausgebildet und weisen an ihrer Außenseite Zähne auf. 1 zeigt ein Detail einer herkömmlichen ringförmigen Lamelle 1, die an ihrer Außenseite Zähne 2 aufweist. Die Zähne 2 sind in Umfangsrichtung verteilt und erstrecken sich radial nach außen. Zusätzlich ist in 1 ein Detail eines Lamellenträgers 3 dargestellt, der als Außenlamellenträger ausgebildet ist und eine Verzahnung 4 aufweist. Die Verzahnung 4 ist gegengleich zu der durch die Zähne 2 der Lamelle 1 gebildeten Außenverzahnung ausgebildet. In 1 erkennt man, dass die Lamelle 1 mit dem Lamellenträger 3 in Eingriff ist. Insgesamt umfasst der Lamellenträger 3 mehrere derartige in Axialrichtung nebeneinander angeordnete Lamellen 1. Jeder Lamelle 1 ist ein bestimmter axialer Bewegungsbereich zugeordnet. Zum Schließen der Kupplungseinrichtung werden die Lamellen, das heißt die Belaglamellen und die Stahllamellen durch ein Betätigungselement, beispielsweise einen Drucktopf, mit einer Axialkraft beaufschlagt und zusammengedrückt, wodurch sich ein Reibschluss ergibt, wodurch die Kupplungseinrichtung geschlossen wird, so dass sie ein Drehmoment überträgt. Wenn die axiale Betätigungskraft entfällt, lüftet die Kupplungseinrichtung, das heißt die Belaglamellen und die Stahllamellen bewegen sich axial auseinander. Allerdings kann durch Adhäsion der sich berührenden Oberflächen Reibung in Form von Schleppmomenten auftreten. Derartige Schleppmomente sind grundsätzlich unerwünscht, da sie den Wirkungsgrad der Doppelkupplung verringern und Schaltkräfte erhöhen.
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2 zeigt schematisch einen Ausschnitt des als Außenlamellenträger ausgebildeten herkömmlichen Lamellenträgers 3 von 1. Ein Pfeil 5 gibt die Axialrichtung an. Ein weiterer Pfeil 6 gibt die Umfangsrichtung an. In dem Lamellenträger 3 sind drei Lamellen 7, 8, 9 aufgenommen, die in Axialrichtung voneinander beabstandet sind. Jede Lamelle 7, 8, 9 entspricht der in 1 gezeigten Lamelle 1, das heißt jede Lamelle weist an ihrer Außenseite Zähne 2 auf, die in entsprechende Ausnehmungen 10 des Lamellenträgers 3 eingreifen.
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In 2 erkennt man, dass die Verzahnung des herkömmlichen Lamellenträgers 3 gerade, das heißt parallel zur Axialrichtung ausgebildet ist. Zwischen den Lamellen 7, 8 befindet sich eine Gegenlamelle 12 (Reiblamelle), analog befindet sich zwischen den Lamellen 8, 9 eine weitere Gegenlamelle 13.
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3 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Doppelkupplung mit einem Innenlamellenträger 11, dessen Verzahnung als Schrägverzahnung 22 ausgebildet ist. Während der herkömmliche Lamellenträger 3, der in 2 gezeigt ist, eine gerade Verzahnung aufweist, ist die Verzahnung 14 als Schrägverzahnung 22 ausgebildet, die zwei schräge Abschnitte, die als Einzelschrägen 15, 16 ausgebildet sind, umfasst. Die Einzelschräge 15 ist einer ersten Lamelle zugeordnet, die Einzelschräge 16 ist einer zweiten Lamelle zugeordnet. Der besseren Übersichtlichkeit halber sind die beiden Lamellen in 3 nicht dargestellt. Dasselbe gilt für Gegenlamellen, die den Gegenlamellen 12, 13 von 2 entsprechen. Der ersten, in 3 linken Lamelle ist keine Einzelschräge zugeordnet, da diese in Axialrichtung gesehen erste Lamelle weniger lüftet. Der Innenlamellenträger 11 ist dementsprechend so ausgebildet, dass sein die Schrägverzahnung 22 aufweisendes Prägeprofil sich in Axialrichtung ändert. Die Einzelschrägen 15, 16 bewirken, dass sich in Axialrichtung, das heißt über die gesamte Breite des Lamellenpakets, ein gleichmäßiges Lüftspiel zwischen den Lamellen einstellen kann. Die Einzelschrägen 15, 16 können durch ein Prägeverfahren hergestellt sein, daneben ist es grundsätzlich auch möglich, das Profil in dem Innenlamellenträger 11 durch ein spanendes Verfahren einzubringen. Die durch die Einzelschrägen 15, 16 gebildete Schrägverzahnung 22 bewirkt ein gleichmäßiges Lüftspiel zwischen den Lamellen.
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4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel mit einem Innenlamellenträger 17, der ein elliptisches Profil 19 aufweist. In Übereinstimmung mit dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel ist der Innenlamellenträger 17 an der linken Seite 18, die für eine erste Lamelle vorgesehen ist, nicht schräg ausgebildet. In 4 erkennt man, dass die Verzahnung in diesem Bereich gerade ist. Daran schließt sich das elliptische Profil 19 an, das bezogen auf die durch den Pfeil 5 angegebene Axialrichtung schräg verläuft. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Schrägverzahnung 22, das heißt die Krümmung des elliptischen Profils 19 so gewählt, dass das Lüftspiel vergrößert wird, wenn der Antrieb schneller als der Abtrieb dreht.
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5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel mit einem Innenlamellenträger 20, der eine Schrägverzahnung 22 aufweist, die als schräges Profil 21 ausgebildet ist, das ab der zweiten Lamelle beginnt. In Übereinstimmung mit dem vorangehenden Ausführungsbeispiel ist der Innenlamellenträger 20 im Bereich seiner linken Seite 18 nicht schräg ausgebildet. Dieser Bereich ist für eine äußere Lamelle des Innenlamellenträgers 20 vorgesehen. Das schräge Profil 21 bewirkt die gewünschte Verringerung des Schleppmoments zwischen den Lamellen und den Gegenlamellen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Lamelle
- 2
- Zähne
- 3
- Lamellenträger
- 4
- Verzahnung
- 5
- Pfeil
- 6
- Pfeil
- 7
- Lamelle
- 8
- Lamelle
- 9
- Lamelle
- 10
- Ausnehmung
- 11
- Innenlamellenträger
- 12
- Gegenlamelle
- 13
- Gegenlamelle
- 14
- Verzahnung
- 15
- Einzelschräge
- 16
- Einzelschräge
- 17
- Innenlamellenträger
- 18
- linke Seite
- 19
- elliptisches Profil
- 20
- Innenlamellenträger
- 21
- schräges Profil
- 22
- Schrägverzahnung
