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Die Erfindung betrifft eine Kupplungseinrichtung mit wenigstens zwei Teilkupplungen, wobei ein erstes Lamellenpaket einer ersten Teilkupplung und ein zweites Lamellenpaket einer zweiten Teilkupplung axial benachbart angeordnet und mittels einer Einleitung einer Betätigungskraft betätigbar sind, wobei die erste Teilkupplung durch eine erste Betätigungseinrichtung und die zweite Teilkupplung durch eine zweite Betätigungseinrichtung betätigbar ist.
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Derartige Kupplungseinrichtungen sind aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt. Diese umfassen beispielsweise zwei Teilkupplungen, die axial angeordnet sind, wobei jede der beiden Teilkupplungen mittels einer Betätigungseinrichtung betätigbar ist, so dass die beiden Teilkupplungen unabhängig voneinander geöffnet bzw. geschlossen werden können. Derartige Kupplungseinrichtungen werden zumeist von einer Seite betätigt, wobei die Betätigungseinrichtungen zur Erzeugung der Betätigungskraft auf die Lamellenpakete definiert an einer Struktur der Kupplungseinrichtung abgestützt werden müssen, so dass die Betätigungskraft in die Lamellenpakete eingeleitet werden kann. Üblicherweise werden die beiden Betätigungseinrichtungen dabei an separaten Bauteilen abgestützt.
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Eine derartige Anordnung der Betätigungseinrichtungen erfordert bekanntermaßen Bauraum und erhöht die Bauteilanzahl, da für jede der Betätigungseinrichtungen eine Abstützung vorgesehen sein muss. Aufgrund der erhöhten Bauteilzahl und der erhöhten Anforderung an den Bauraum erhöht sich ebenfalls das Massenträgheitsmoment der Kupplungseinrichtung, was sich negativ auf die Schaltzeiten und die Dynamik der Kupplungseinrichtung auswirkt.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde eine Kupplungseinrichtung anzugeben, bei der die Bauteilanzahl und der Bauraumbedarf sowie das Massenträgheitsmoment reduziert sind.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einer Kupplungseinrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass in Axialrichtung zwischen den beiden Lamellenpaketen eine Abstützeinrichtung angeordnet ist, an der die beiden Betätigungseinrichtungen an gegenüberliegenden Seiten der Abstützeinrichtung angeordnet sind.
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Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass die beiden Betätigungseinrichtungen nicht, wie im Stand der Technik üblich, den beiden Teilkupplungen in Axialrichtung vor- oder nachgeschaltet angeordnet sein müssen, sondern zwischen den beiden Teilkupplungen angeordnet sein können. Ferner sind die beiden Betätigungseinrichtungen an einer gemeinsamen Abstützeinrichtung angeordnet und weisen in entgegengesetzte Richtungen. Die beiden Betätigungseinrichtungen können sonach eine Betätigungskraft im Wesentlichen in Axialrichtung in entgegengesetzte Richtungen bewirken, so dass das Lamellenpaket der Teilkupplung, denen die jeweilige Betätigungseinrichtung zugeordnet ist, geschlossen bzw. geöffnet werden kann. Durch die Anordnung an derselben Abstützeinrichtung werden die Bauteilanzahl und der Bauraumbedarf und somit auch das Massenträgheitsmoment der Kupplungseinrichtung reduziert. Aufgrund der zentralen Anordnung der Abstützeinrichtung in der Kupplungseinrichtung, wobei die beiden Betätigungseinrichtungen in unterschiedliche Richtungen in Axialrichtung weisend angeordnet sind, kann die Abstützeinrichtung auch als „Zentralplatte“ bezeichnet werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kupplungseinrichtung kann vorgesehen sein, dass die beiden Betätigungseinrichtungen jeweils eine Druckkammer und einen Druckkolben aufweisen, wobei der Druckkolben durch eine Druckänderung eines Arbeitsfluids in der Druckkammer in Axialrichtung relativ zu der Abstützeinrichtung bewegbar ist. Gemäß dieser Weiterbildung der Erfindung sind die beiden Betätigungseinrichtungen bevorzugt als hydraulische Betätigungseinrichtungen ausgebildet, wobei diese eine Druckkammer und einen Druckkolben aufweisen. Durch entsprechendes Fördern eines Arbeitsfluids in die Druckkammer einer der beiden Betätigungseinrichtungen oder aus dieser heraus ist der ihr zugeordnete Druckkolben relativ zu der Abstützeinrichtung bewegbar. Mit anderen Worten kann der Druckkolben von der Abstützeinrichtung weg in Richtung des Lamellenpakets der Teilkupplung, der die Betätigungseinrichtung zugeordnet ist, bewegt werden. Sonach kann mittels des Drucks des Arbeitsfluids in der Druckkammer die Position des Druckkolbens und somit der Öffnungs- bzw. Schließzustand der entsprechenden Teilkupplung festgelegt werden. Als Arbeitsfluid kann besonders bevorzugt eine Flüssigkeit, beispielsweise Öl, verwendet werden.
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Besonders bevorzugt kann bei der erfindungsgemäßen Kupplungseinrichtung vorgesehen sein, dass die beiden Betätigungseinrichtungen zumindest abschnittsweise in Ringräumen, die in der Abstützeinrichtung ausgebildet sind, aufgenommen sind. Selbstverständlich sind auch anderweitige Anordnung in der Betätigungseinrichtung möglich, wie beispielsweise das Vorsehen mehrerer Betätigungseinrichtungen, die in Umfangsrichtung verteilt an der Abstützeinrichtung angeordnet sind. Aufgrund der radialsymmetrischen Ausgestaltung von Kupplungseinrichtungen ist jedoch das Vorsehen von Ringräumen bzw. Räumen mit Ringsegmentform und eine ringförmige Ausbildung der Betätigungseinrichtungen besonders bevorzugt.
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Die Abstützeinrichtung weist gemäß dieser Ausgestaltung entsprechende Ringräume auf, in der die Betätigungseinrichtungen zumindest abschnittsweise aufgenommen sind. Aufgrund der zumindest abschnittsweisen Aufnahme der Betätigungseinrichtungen in der Abstützeinrichtung kann in Axialrichtung Bauraum eingespart werden, so dass sich der insgesamt benötigte Bauraum der Kupplungseinrichtung in Axialrichtung reduziert.
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Die erfindungsgemäße Kupplungseinrichtung kann ferner dahingehend weitergebildet werden, dass die Ringräume in der Abstützeinrichtung drei Wände der Druckkammern ausbilden. Demnach ist insbesondere vorgesehen, dass die Betätigungseinrichtungen nicht nur in den in der Abstützeinrichtung ausgebildeten Ringräumen aufgenommen sind, sondern dass die Ringräume selbst die drei Wände, die die Druckkammer abgesehen von dem Druckkolben begrenzen, ausbilden. Letztlich bilden die Ringräume sonach die Druckkammern der Betätigungseinrichtungen aus, in die das Arbeitsfluid leitbar ist. Vorteilhafter Weise ist es somit nicht nötig, Betätigungseinrichtungen vorzusehen, die in Ausnehmungen in der Abstützeinrichtung eingesetzt werden, sondern die Abstützeinrichtung wird derart ausgebildet, dass diese bereits die Druckkammern aufweist, in die ein entsprechender Druckkolben eingesetzt werden kann. Dadurch reduziert sich die Bauteilanzahl weiter.
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Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kupplungseinrichtung sieht vor, dass die Abstützeinrichtung Führungsflächen aufweist, an denen die Druckkolben anliegen und bei einer Bewegung in Axialrichtung geführt sind. Demnach können die Ringräume, die besonders bevorzugt die Druckkammern der Betätigungseinrichtungen ausbilden, an den radial innenliegenden und außenliegenden Wänden Führungsflächen aufweisen, an denen die Druckkolben der Betätigungseinrichtungen anliegen und entlang dieser bewegt werden können. Bei einer Druckänderung des Arbeitsfluids in der Druckkammer können die Druckkolben sonach entlang dieser Führungsflächen gleiten, um relativ zu der Abstützeinrichtung bewegt zu werden. Die Abstützeinrichtung übernimmt demnach zusätzlich die Funktion der radialen Positionierung und axialen Führung der Druckkolben bei der Betätigungsbewegung.
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Die erfindungsgemäße Kupplungseinrichtung kann bevorzugt vorsehen, dass die Abstützeinrichtung wenigstens einen Axialanschlag aufweist, der dazu ausgebildet ist, die Bewegung eines Druckkolbens in Axialrichtung zu begrenzen. Der Axialanschlag kann dabei insbesondere dazu dienen, die Bewegung eines der Druckkolben in Richtung des Lamellenpakets zu begrenzen. Dabei begrenzt der Anschlag den Bewegungsraum des Druckkolbens in Axialrichtung derart, dass dieser eine Hubbewegung bis zu einem bestimmten Abstand von der Abstützeinrichtung ausführen kann. Anschließend kann der Druckkolben in Abhängigkeit des Arbeitsfluids bzw. dessen Drucks wieder in die Offenstellung, also in die Stellung, in der das zugeordnete Lamellenpaket geöffnet ist, bewegt werden. Besonders bevorzugt ist bei dieser Ausgestaltung eine federbeaufschlagte Abstützung des Druckkolbens an dem Axialanschlag vorgesehen, so dass sich eine Rückstellkraft bei der Bewegung des Druckkolbens weg von der Abstützeinrichtung aufbaut.
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Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kupplungseinrichtung kann darin bestehen, dass die Abstützeinrichtung wenigstens einen Fluidkanal aufweist, durch den ein Arbeitsfluid in die Druckkammern der Betätigungseinrichtungen leitbar ist. In der Abstützeinrichtung sind gemäß dieser Ausgestaltung wenigstens ein, bevorzugt mehrere Fluidkanäle vorgesehen, die dazu dienen, das Arbeitsfluid in die Druckkammern der Betätigungseinrichtungen zu leiten. Die Fluidkanäle erstrecken sich dabei besonders bevorzugt von einer Abstützung der Abstützeinrichtung an einer der Getriebeeingangswellen, durch die das Arbeitsfluid gefördert wird, zu einer Öffnung in der entsprechenden Druckkammer. Das Arbeitsfluid kann sonach durch die Fluidkanäle in die Druckkammern der Betätigungseinrichtung geleitet werden und dort entsprechend der Druckänderung eine Relativbewegung zwischen Druckkolben und Abstützeinrichtung bewirken. Die Fluidkanäle sind dabei insbesondere in Umfangsrichtung verteilt angeordnet, wobei sich jeweils ein Fluidkanal, der der einen Betätigungseinrichtung zugeordnet ist, mit einem Fluidkanal, der der anderen Betätigungseinrichtung zugeordnet ist, abwechselt. Dadurch kann eine besonders gleichmäßige Verteilung des Arbeitsfluids in den insbesondere ringförmigen Druckkammern oder bei Vorsehen einzelner in Umfangsrichtung verteilt angeordneter Betätigungseinrichtungen erreicht werden.
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Die erfindungsgemäße Kupplungseinrichtung sieht in einer Weiterbildung bevorzugt vor, dass die Kupplungseinrichtung wenigstens zwei Getriebeeingangswellen aufweist, wobei eine Getriebeeingangswelle als Vollwelle und die andere Getriebeeingangswelle als Hohlwelle ausgebildet ist und die Abstützeinrichtung an der als Vollwelle ausgebildeten Getriebeeingangswelle abgestützt ist. Zum einen kann dadurch erreicht werden, dass durch eine Getriebeeingangswelle, beispielsweise die als Hohlwelle ausgebildete Getriebeeingangswelle, das Arbeitsfluid geleitet wird, das für die Betätigung der Betätigungseinrichtungen bzw. die Druckänderung in den Druckkammern der Betätigungseinrichtungen verwendet wird. Zum anderen kann die Betätigungseinrichtung abgestützt werden, so dass auf die Betätigungseinrichtung wirkende Kräfte auf die als Vollwelle ausgebildete Getriebeeingangswelle abgeleitet werden können.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. Die einzige Zeichnung ist eine schematische Darstellung und zeigt einen Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Kupplungseinrichtung.
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Die einzige Figur zeigt einen Ausschnitt einer Kupplungseinrichtung 1 mit einer ersten Teilkupplung 2 und einer zweiten Teilkupplung 3, wobei die erste Teilkupplung 2 ein erstes Lamellenpaket 4 und die zweite Teilkupplung 3 ein zweites Lamellenpaket 5 aufweist. Zwischen den beiden Teilkupplungen 2, 3 ist eine Abstützeinrichtung 6 angeordnet, die auch als „Zentralplatte“ bezeichnet werden kann. An der Abstützeinrichtung 6 sind zwei Betätigungseinrichtungen 7, 8 angeordnet, die an gegenüberliegenden Seiten der Abstützeinrichtung 6 angeordnet sind.
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Die Betätigungseinrichtung 7 ist dabei dem ersten Lamellenpaket 4 der ersten Teilkupplung 2 und die Betätigungseinrichtung 8 ist dem zweiten Lamellenpaket 5 der zweiten Teilkupplung 3 zugeordnet. Die Betätigungseinrichtung 7 weist eine Druckkammer 9, einen Druckkolben 10 und ein elastisches Element 11, beispielsweise eine Membran, auf. Bei einer Druckerhöhung des Arbeitsfluids, beispielsweise Öl, in der Druckkammer 9 ist der Druckkolben 10 relativ zu der Abstützeinrichtung 6 in Richtung des ersten Lamellenpakets 4 bewegbar, wobei der Druckkolben 10 an einer Führungsfläche 25 entlang bewegt wird, die den Druckkolben 10 in Radialrichtung positioniert. Durch die Bewegung kann mittels des Druckkolbens 10 eine Betätigungskraft in das erste Lamellenpaket 4 eingeleitet werden, die an der Abstützeinrichtung 6 abgestützt werden kann. Dadurch können die Außenlamellen und die Innenlamellen des Lamellenpakets 4 in Axialrichtung zusammengeschoben werden, so dass ein Reibschluss hergestellt und die Teilkupplung 2 geschlossen werden kann. Zum Öffnen der Teilkupplung 2 ist eine entsprechende Druckänderung des Arbeitsfluids in der Druckkammer 9 nötig, so dass der Druckkolben 10 wieder in die in der Figur dargestellte Situation bewegt wird und die Lamellen des ersten Lamellenpakets 4 getrennt bzw. gelüftet werden können.
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Zum Zurückstellen des Druckkolbens 10 ist der Betätigungseinrichtung 7 ferner ein Axialanschlag 12 zugeordnet, mittels dem der Druckkolben 10 in einer maximalen Betätigungsstellung über ein Umlenkelement 13 in Wirkverbindung steht. Mit anderen Worten kann bei maximalem Druck in der Druckkammer 9 der Druckkolben 10 auf das erste Lamellenpaket 4 zu bewegt werden und nimmt dabei das Umlenkelement 13 in Axialrichtung mit. In der maximal ausgefahrenen Stellung des Druckkolbens 10 liegt dabei das Umlenkelement 13 zum einen an dem Druckkolben 10 und zum anderen an dem Axialanschlag 12 an. Bei der Bewegung des Umlenkelements 13 in Axialrichtung von der Abstützeinrichtung 6 weg, wird durch ein elastisches Element 14, das das Umlenkelement 13 gegenüber der Abstützeinrichtung 6 abstützt, eine Rückstellkraft aufgebaut, die bei Reduzierung des Drucks in der Druckkammer 9 eine Rückstellung des Druckkolbens 10 bewirkt. Das elastische Element 11 der Betätigungseinrichtung 7 unterstützt dabei die Rückstellung des Druckkolbens 10 und bewirkt eine Abdichtung der Druckkammer 9 in Radialrichtung. Die Rückstellung des Druckkolbens 10 wird ferner durch eine Druckänderung des Arbeitsfluids in dem an den Axialanschlag 12 angrenzenden Druckraum bewirkt. Der Druckraum ist durch den Axialanschlag 12, das Umlenkelement 13 und das elastische Element 14 begrenzt, so dass bei entsprechendem Fördern von Arbeitsfluid, beispielsweise Kühlöl oder Leckageöl, in den Druckraum die Rückstellung des Druckkolbens 10 unterstützt werden kann.
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Die Betätigungseinrichtung 8 ist im Wesentlichen analog zu der Betätigungseinrichtung 7 aufgebaut, diese weist eine Druckkammer 15, ein elastisches Element 16 und einen Druckkolben 17 auf. Bei einer Erhöhung des Drucks des Arbeitsfluids in der Druckkammer 15 wird der Druckkolben 17 in Richtung des zweiten Lamellenpakets 5 der zweiten Teilkupplung 3 bewegt, so dass diese geschlossen werden kann. Bei einer entsprechenden Reduzierung des Drucks in der Druckkammer 15 wird der Druckkolben 17 aufgrund des elastischen Elements 16 zurückstellt. Selbstverständlich ist den beiden Betätigungseinrichtungen 7, 8 jeweils ein elastisches Element 11, 16 am Außenumfang und am Innenumfang der Druckkammer 9, 15 zugeordnet. Aufgrund der radialsymmetrischen Ausgestaltung der Kupplungseinrichtung 1 sind die Druckkammern 9, 15 als Ringräume ausgebildet.
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Die Abstützeinrichtung 6 weist ferner einen Fluidkanal 18 und einen Fluidkanal 19 auf, durch die ein Arbeitsfluid leitbar ist. Der Fluidkanal 18 verbindet eine Öffnung 20 in einer Getriebeeingangswelle 21 mit einer Öffnung 22 in der Abstützeinrichtung 6, so dass eine Fluidkommunikation zwischen der Öffnung 20 und der Druckkammer 9 der Betätigungseinrichtung 7 hergestellt ist. Somit kann ein Arbeitsfluid durch die Getriebeeingangswelle 21 geleitet werden und durch die Öffnung 20 über den Fluidkanal 18 aus der Öffnung 22 in die Druckkammer 9 strömen und umgekehrt. Analog weist die Abstützeinrichtung 6 für die Betätigungseinrichtung 8 den Fluidkanal 19 auf, der eine Öffnung 23 in der Getriebeeingangswelle 21 mit einer Öffnung 24 in der Abstützeinrichtung 6 verbindet, so dass ein Arbeitsfluid durch die Getriebeeingangswelle 21 in die Öffnung 23 geleitet werden kann und somit durch den Fluidkanal 19 aus der Öffnung 24 in die Druckkammer 15 strömen kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kupplungseinrichtung
- 2
- erste Teilkupplung
- 3
- zweite Teilkupplung
- 4
- erstes Lamellenpaket
- 5
- zweites Lamellenpaket
- 6
- Abstützeinrichtung
- 7
- Betätigungseinrichtung
- 8
- Betätigungseinrichtung
- 9
- Druckkammer
- 10
- Druckkolben
- 11
- elastisches Element
- 12
- Axialanschlag
- 13
- Umlenkelement
- 14
- elastisches Element
- 15
- Druckkammer
- 16
- elastisches Element
- 17
- Druckkolben
- 18
- Fluidkanal
- 19
- Fluidkanal
- 20
- Öffnung
- 21
- Getriebeeingangswellen
- 22
- Öffnung
- 23
- Öffnung
- 24
- Öffnung
- 25
- Führungsfläche
