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Die Erfindung betrifft eine Doppelkupplung. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Doppelkupplung zum Einsatz in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs.
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Eine Doppelkupplung kann in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs eingesetzt werden, um ein Drehmoment, das von einem Antriebsmotor bereitgestellt ist, selektiv auf eine erste oder eine zweite Eingangswelle eines Getriebes durchzuleiten. In einer Ausführungsform sind die Kupplungen radial versetzt um eine Drehachse, um die auch die Eingangswelle und die beiden Ausgangswellen drehbar sind. Jeder Kupplung ist eine hydraulische Betätigungseinrichtung zugeordnet, die einen Zylinder und einen darin axial beweglich aufgenommenen Kolben umfasst. Dabei sind Querschnitte der Kolben kreisringförmig und die beiden Kolben sind konzentrisch um die Drehachse angeordnet. Die Zylinder sind an einem Gehäusebauteil angebracht, das üblicherweise mittels eines Wälzlagers gegenüber der Eingangsseite gelagert ist.
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Üblicherweise liegt die Eingangsseite der Doppelkupplung auf einer ersten axialen Seite und die beiden Ausgangsseiten liegen auf einer gegenüberliegenden, zweiten axialen Seite. Dabei liegt die Eingangsseite den beiden Ausgangsseiten üblicherweise axial bezüglich der Doppelkupplung gegenüber. In einer Ausführungsform sind die Betätigungseinrichtungen dazu eingerichtet, Betätigungskräfte auf die Lamellenpakete axial von der Eingangsseite in Richtung der Ausgangsseiten auszuüben. Man spricht dann von einer motorseitigen CSC (Circular Slave Cylinder: kreisringförmiger Nehmerzylinder). Dabei besteht jedoch die Gefahr des Verkippens der Doppelkupplung gegenüber der Drehachse. Außerdem können dynamische Instabilitäten zwischen der Doppelkupplung und dem Gehäusebauteil entstehen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Doppelkupplung anzugeben. Die Erfindung löst diese Aufgabe mittels einer Doppelkupplung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs. Unteransprüche geben bevorzugte Ausführungsformen wieder.
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Eine Doppelkupplung umfasst eine Eingangsseite, eine erste Ausgangsseite und eine zweite Ausgangsseite, die um eine Drehachse drehbar gelagert sind. Die Eingangsseite liegt an einer ersten axialen Seite und die Ausgangsseiten an einer gegenüberliegenden zweiten axialen Seite der Doppelkupplung. Ferner sind eine erste Kupplung mit einem ersten Lamellenpaket zur drehmomentschlüssigen Verbindung der Eingangsseite mit einer ersten Ausgangsseite und eine zweite Kupplung mit einem zweiten Lamellenpaket zur drehmomentschlüssigen Verbindung der Eingangsseite mit der zweiten Ausgangsseite vorgesehen. An einem Stützelement sind zwei konzentrische Zylinder mit kreisringförmigen Querschnitten angeordnet und in den Zylindern sind Kolben aufgenommen, die dazu eingerichtet sind, axiale Betätigungskräfte auf die Kupplungen auszuüben, wobei die Betätigungskräfte von der ersten axialen Seite zur zweiten gerichtet sind. Zur Abstützung des Stützelements bezüglich der Eingangsseite ist außerdem ein Wälzlager vorgesehen, das in einem axialen Bereich eines der Lamellenpakete liegt.
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Durch diese axiale Lage des Wälzlagers kann sichergestellt werden, dass die Doppelkupplung ein optimiertes dynamisches Verhalten beispielsweise bezüglich eines Verkippens gegenüber der Drehachse aufweist. Ein Kraftfluss vom Kolben durch das Lamellenpaket und das Stützelement zu den Zylindern kann vorteilhaft kurz sein und vollständig innerhalb der Doppelkupplung liegen. Das Wälzlager kann radial innerhalb der Zylinder angeordnet sein, wodurch der Lagerdurchmesser vorteilhaft gering sein kann. Radien der kreisringförmigen Zylinder können ebenfalls vorteilhaft klein ausfallen. In einer Ausführungsform kann eine fliegende Lagerung mit nur einem Wälzlager erfolgen.
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Bevorzugterweise ist eine axiale Position des Wälzlagers vorteilhaft in Abhängigkeit eines Schwerpunkts der Doppelkupplung gewählt. Dabei wird davon ausgegangen, dass der Schwerpunkt in radialer Richtung im Wesentlichen auf der Drehachse liegt, sodass hier nur die axiale Position des Wälzlagers näher betrachtet wird.
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In einer Ausführungsform ist ein axialer Abstand zwischen dem Wälzlager und einem Schwerpunkt der Doppelkupplung kleiner als jeder der Innenradien der Kolben, bezogen auf die Drehachse. Dadurch wird ein leichter axialer Versatz zwischen dem Wälzlager und dem Schwerpunkt erlaubt, der die konstruktiven Freiräume bei der Gestaltung der Doppelkupplung nicht zu sehr einschränkt. Trotzdem kann das dynamische Verhalten der Doppelkupplung signifikant verbessert sein.
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In einer weiteren Ausführungsform liegt der Schwerpunkt in einem axialen Bereich, der sich vom Wälzlager zu einem Schnittpunkt der Drehachse mit einer Kraftflusslinie durch das Wälzlager erstreckt. Die dynamischen Eigenschaften der Doppelkupplung können dadurch weiter verbessert sein.
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In noch einer weiteren Ausführungsform liegt der Schwerpunkt der Doppelkupplung im axialen Bereich des Wälzlagers. Anders ausgedrückt liegt der Schwerpunkt der Doppelkupplung in dieser Ausführungsform zwischen axialen Begrenzungen des Wälzlagers, die üblicherweise durch einen Innenring oder einen Außenring des Wälzlagers definiert sind.
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Es ist allgemein bevorzugt, dass das Wälzlager ein einreihiges Kugellager umfasst. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst das Wälzlager ein Schulterkugellager.
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In einer Variante der Erfindung ist ein weiteres Wälzlager zwischen der Eingangsseite und einer der Ausgangsseiten vorgesehen, wobei die Wälzlager axial beabstandet sind. Ein axialer Abstand der Kraftflusslinien durch die Wälzlager ist bevorzugterweise möglichst groß, wenigstens so groß wie ein maximaler axialer Abstand von axialen Begrenzungslinien der beiden Wälzlager. Dadurch kann eine breite Lagerbasis geschaffen sein, die eine große dynamische Stabilität bewirken kann. Insbesondere ein Verkippen der Doppelkupplung um eine senkrecht zur Drehachse verlaufende Achse kann dadurch vermieden werden.
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Es ist weiterhin bevorzugt, dass der Schwerpunkt der Doppelkupplung axial zwischen den beiden Wälzlagern liegt. Vorteile der beiden genannten Ausführungsformen können dadurch miteinander kombiniert sein.
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Allgemein ist weiterhin bevorzugt, dass das weitere Wälzlager ein Nadellager umfasst. Dadurch kann das weitere Wälzlager insbesondere zur Aufnahme radialer Kräfte zwischen dem Stützelement und einer der Ausgangsseiten beansprucht werden.
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Die beschriebenen Anordnungen sind sowohl für eine radiale als auch für eine axiale Doppelkupplung anwendbar.
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Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren genauer beschrieben, in denen:
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1 eine Doppelkupplung in einer ersten Ausführungsform; und
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2 eine Doppelkupplung in einer zweiten Ausführungsform
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1 zeigt eine Doppelkupplung 100, insbesondere zum Einsatz an einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs. Um eine Drehachse 105 sind eine Eingangsseite 110, eine erste Ausgangsseite 115 und eine zweite Ausgangsseite 120 drehbar angeordnet. In der dargestellten Ausführungsform ist mit der Eingangsseite 110 ein optionaler Schwingungsdämpfer 125 verbunden, der beispielsweise als Zweimassenschwungrad ausgebildet sein kann.
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Die Doppelkupplung 100 umfasst eine erste Kupplung 130 und eine zweite Kupplung 140, die in der vorliegenden Ausführungsform radial versetzt angeordnet sind. Die beiden Kupplungen 130, 140 sind im Wesentlichen gleich aufgebaut, wobei im Folgenden stellvertretend nur auf die erste Kupplung 130 eingegangen wird. Dabei tragen Bezugszeichen von Elementen der Kupplungen 130, 140 vorangestellt das Bezugszeichen der jeweiligen Kupplung 130, 140.
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Die erste Kupplung 130 umfasst ein erstes Lamellenpaket 130.1 zur Übertragung von Drehmoment zwischen der Eingangsseite 110 und der ersten Ausgangsseite 115. Um einen Drehmomentschluss herzustellen, wird das erste Lamellenpaket 130.1 mittels einer ersten Betätigungseinrichtung 130.2 axial komprimiert. Die erste Betätigungseinrichtung 130.2 umfasst einen ersten Zylinder 130.3 und einen ersten Kolben 130.4, der axial beweglich im ersten Zylinder 130.3 aufgenommen ist. Mittels eines optionalen Lagers 130.5 und einer ebenfalls optionalen Umlenkung 130.6 wird eine axial von der Eingangsseite 110 zu den beiden Ausgangsseiten 115, 120 gerichtete Betätigungskraft vom ersten Kolben 130.4 zum ersten Lamellenpaket 130.1 umgelenkt. Bevorzugterweise ist ein erstes elastisches Element 130.7 vorgesehen, um der Betätigungskraft entgegenzuwirken und die erste Umlenkung 130.6 axial vom ersten Lamellenpaket 130.1 zu entfernen, wenn die Betätigungskraft nachlässt.
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Der Aufbau der zweiten Kupplung 140 entspricht im Wesentlichen dem der ersten Kupplung 130.
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Die Kolben 130.4 und 140.4 haben jeweils einen kreisringförmigen Querschnitt und erstrecken sich radialsymmetrisch zur Drehachse 105. Die Betätigungseinrichtungen 130.2, 140.2 werden daher auch CSC genannt. Die dargestellte Ausführungsform, bei der die Kolben 130.4 und 140.4 zueinander konzentrisch ausgeführt sind, wird auch Doppel-CSC genannt. Die Zylinder 130.3, 140.3 sind bevorzugterweise in einem gemeinsamen Element vorgesehen, das in der Darstellung von 1 durch ein Stützelement 145 repräsentiert wird, das insbesondere Teil eines Gehäuses der Doppelkupplung 100 sein kann. Das Stützelement 145 ist mittels eines ersten Wälzlagers 150 gegenüber der Eingangsseite 110 drehbar abgestützt. Das erste Wälzlager 150 umfasst bevorzugterweise ein Kugellager, insbesondere ein Schulterkugellager, das bevorzugterweise einreihig ausgeführt ist. Eine Kraftflusslinie 155 durch das Wälzlager 150 schneidet die Drehachse 105 in einem Schnittpunkt 160. Das Wälzlager 150 liegt bevorzugterweise radial innerhalb der Betätigungseinrichtungen 130.2 und 140.2. Die axiale Position des ersten Wälzlagers 150 ist von besonderer Bedeutung. In einer ersten Variante wird die axiale Position mit Bezug auf die Lamellenpakete 130.1, 140.1 gewählt.
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Es ist besonders bevorzugt, dass das erste Wälzlager 150 innerhalb axialer Begrenzungen der Lamellenpakete 130.1, 140.1 liegt. In einer zweiten Variante bestimmt sich die axiale Position des ersten Wälzlagers 150 mit Bezug auf einen Schwerpunkt 165 der Doppelkupplung 100. Der Schwerpunkt 165 wird bevorzugterweise ohne den Schwingungsdämpfer 125 oder andere, in 1 nicht dargestellte Elemente bestimmt. Es ist zu beachten, dass in weiteren Ausführungsformen dargestellte, optionale Elemente der Doppelkupplung 100, wie beispielsweise ein Fliehkraftpendel 170, entfallen oder zusätzliche Elemente vorgesehen sein können. Die Lage des Schwerpunkts 165 kann dadurch beeinflusst sein. Es ist bevorzugt, dass ein axialer Abstand zwischen dem ersten Wälzlager 150 und dem Schwerpunkt 165 kleiner als jeder der Innenradien der Kolben 130.4, 140.4 ist. Insbesondere ist bevorzugt, dass der Schwerpunkt 165 vom Wälzlager 150 aus in Richtung der Eingangsseite 110 zu finden ist. In einer weiteren Ausführungsform liegt der Schwerpunkt 165 auf einem axialen Abschnitt der Drehachse 105, der sich zwischen dem ersten Wälzlager 150 und dem Schnittpunkt 160 erstreckt. In noch einer weiteren Ausführungsform liegt der Schwerpunkt 165 zwischen axialen Begrenzungslinien des ersten Wälzlagers 150.
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2 zeigt die Doppelkupplung 100 von 1 in einer weiteren Ausführungsform. Im Unterschied zu der in 1 dargestellten Doppelkupplung 100 ist hier ein zweites Wälzlager 205 vorgesehen, das dazu eingerichtet ist, das Stützelement 145 bezüglich der ersten Ausgangsseite 115 oder der zweiten Ausgangsseite 120 zu lagern. Insbesondere ist das zweite Wälzlager 205 dazu eingerichtet, radiale Kräfte des Stützelements 145 an ein Element weiterzugeben, das drehmomentschlüssig mit der ersten oder der zweiten Ausgangsseite 115, 120 verbunden ist. In der dargestellten Ausführungsform ist die erste Ausgangsseite 115 dazu eingerichtet, mittels einer Verzahnung drehmomentschlüssig in eine erste Eingangswelle eines Doppelgetriebes einzugreifen. Eine zweite Eingangswelle liegt konzentrisch auf der Außenseite der ersten Eingangswelle und kann mittels einer weiteren Verzahnung in Drehmomentschluss mit der zweiten Ausgangsseite 120 gebracht werden. Die erste Getriebeeingangswelle kann einen axialen Fortsatz aufweisen, an dem sich das zweite Wälzlager 205 radial abstützt. In einer anderen Ausführungsform ist die erste Getriebeeingangswelle hohlgebohrt und auf ihrer radialen Innenseite befindet sich eine weitere Achse oder Welle, gegenüber der das weitere Wälzlager 205 das Stützelement 145 abstützt.
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Wie oben mit Bezug auf 1 bereits beschrieben wurde, ist die Doppelkupplung 100 bevorzugterweise so ausgeführt, dass ihr Schwerpunkt 165 eine vorbestimmte axiale Lage aufweist. In der dargestellten Ausführungsform kann der Schwerpunkt 165 in axialer Richtung insbesondere zwischen dem ersten Wälzlager 150 und dem zweiten Wälzlager 205 liegen. In einer weiteren Ausführungsform kann der Schwerpunkt 165 axial zwischen dem Schnittpunkt 160 der Kraftflusslinie 155 durch das erste Wälzlager 150 und einem weiteren Schnittpunkt 215 einer Kraftflusslinie 210 durch das zweite Wälzlager 205 mit der Drehachse 105 liegen.
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Das zweite Wälzlager 205 umfasst bevorzugterweise ein Nadellager. In anderen Ausführungsformen kann auch ein anderer Wälzlagertyp verwendet werden, der beispielsweise auch axiale Kräfte übertragen kann.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Doppelkupplung
- 105
- Drehachse
- 110
- Eingangsseite
- 115
- erste Ausgangsseite
- 120
- zweite Ausgangsseite
- 125
- Schwingungsdämpfer
- 130
- erste Kupplung
- 130.1
- erstes Lamellenpaket
- 130.2
- erste Betätigungseinrichtung
- 130.3
- erster Zylinder
- 130.4
- erster Kolben
- 130.5
- erstes Lager
- 130.6
- erste Umlenkung
- 130.7
- erstes elastisches Element
- 140
- zweite Kupplung
- 140.1
- zweites Lamellenpaket
- 140.2
- zweite Betätigungseinrichtung
- 140.3
- zweiter Zylinder
- 140.4
- zweiter Kolben
- 140.5
- zweites Lager
- 140.6
- zweite Umlenkung
- 140.7
- zweites elastisches Element
- 145
- Stützelement
- 150
- erstes Wälzlager
- 155
- Kraftflusslinie
- 160
- Schnittpunkt
- 165
- Schwerpunkt
- 170
- Fliehkraftpendel
- 205
- zweites Wälzlager
- 210
- Kraftflusslinie
- 215
- Schnittpunkt
