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Die Erfindung betrifft eine Kupplungsanordnung für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, wie eines Pkws, Lkws, Busses oder sonstigen Nutzfahrzeuges, mit drei Kupplungen. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Antriebseinheit mit dieser Kupplungsanordnung sowie einem Getriebe.
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Es besteht prinzipiell die Aufgabe, eine Kupplungsanordnung zur Verfügung zu stellen, die besonders platzsparend ausgebildet und in bestehende Antriebsstränge einfach integrierbar ist. Die Kupplungsanordnung soll zudem möglichst langlebig ausgebildet sein.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Genauer gesagt ist eine Kupplungsanordnung für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, mit einem Gehäuse, einem drehbar relativ zu dem Gehäuse um eine Drehachse gelagerten Hauptträger, einer ebenfalls relativ zu dem Gehäuse drehbar um die Drehachse gelagerten Eingangswelle sowie drei Kupplungen versehen, wobei ein erster Kupplungsbestandteil einer ersten Kupplung drehfest mit der Eingangswelle verbunden ist und ein wahlweise mit dem ersten Kupplungsbestandteil drehverbindbarer, zweiter Kupplungsbestandteil der ersten Kupplung drehfest mit dem Hauptträger verbunden ist und eine zweite Kupplung sowie eine dritte Kupplung jeweils mit einem ihrer beiden wahlweise miteinander drehverbindbaren Kupplungsbestandteile drehfest an dem Hauptträger angebracht sind, und wobei der erste Kupplungsbestandteil der ersten Kupplung weiterhin ein erstes Trägerteil, das direkt eine Gegendruckplatte für mehrere Reibelemente der ersten Kupplung ausbildet, sowie ein, mehrere der Reibelemente (erste Reibelemente) drehfest aufnehmendes, mit dem ersten Trägerteil verbundenes, zweites Trägerteil aufweist.
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Durch diese Ausführung wird eine besonders kompakte sowie langlebige Kupplungsanordnung zur Verfügung gestellt.
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Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind mit den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.
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Demnach ist es auch von Vorteil, wenn die beiden Trägerteile so miteinander verbunden sind, dass sie gemeinsam einen Innenträger der ersten Kupplung ausbilden, wobei die (ersten) Reibelemente von dem zweiten Trägerteil aus in einer radialen Richtung (der Drehachse) nach außen abstehen. Dadurch ist ein Innenträger (Innenlamellenträger) besonders kompakt ausgebildet.
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Sind die beiden Trägerteile miteinander stoffschlüssig verbunden, vorzugsweise miteinander verschweißt, ist ein Zusammenbau der Trägerteile besonders einfach automatisierbar.
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Besonders bevorzugt sind die beiden Trägerteile über eine kraft- und/oder formschlüssig wirkende Verbindung miteinander verbunden, wodurch der Herstellaufwand der Trägerteile deutlich gesenkt wird.
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In diesem Zusammenhang ist es besonders zweckmäßig, wenn die beiden Trägerteile über eine Nietverbindung miteinander verbunden sind. Entsprechende Behandlungsschritte der Trägerteile werden dann in der Durchführung deutlich effizienter.
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Von Vorteil ist es dabei, wenn zumindest ein Trägerteil, vorzugsweise das zweite Trägerteil, oder beide Trägerteile wärmebehandelt, wie (vorzugsweise durch Gasnitrocarburieren) gehärtet, sind.
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Jedes Trägerteil ist bevorzugt aus einem Metallblech, weiter bevorzugt einem Stahlblech, ausgeformt.
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Weisen die beiden Trägerteile jeweils radial innerhalb mehrerer Reibelemente der ersten Kupplung einen Scheibenbereich auf, wobei die Scheibenbereiche (beider Trägerteile) flach aufeinander aufliegen und miteinander vernietet sind, ist die Nietverbindung besonders einfach umsetzbar.
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Von Vorteil ist es zudem, wenn das erste Trägerteil direkt an der Eingangswelle befestigt, besonders bevorzugt an der Eingangswelle angeschweißt ist. Dadurch ist der erste Kupplungsbestandteil der ersten Kupplung besonders stabil an der Eingangswelle angebracht.
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Gemäß einer weiteren alternativen Ausführung ist es auch von Vorteil, wenn das zweite Trägerteil direkt an der Eingangswelle befestigt, besonders bevorzugt an der Eingangswelle angeschweißt ist.
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Für eine bauraumsparende Anordnung hat es sich als besonders zuträglich herausgestellt, wenn die zweite Kupplung mit mehreren Reibelementen in einer radialen Richtung der Drehachse außerhalb der Reibelemente der ersten Kupplung angeordnet ist und/oder die dritte Kupplung mit mehreren Reibelementen in einer axialen Richtung der Drehachse versetzt zu den Reibelementen der ersten Kupplung angeordnet ist.
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In diesem Zusammenhang ist es auch vorteilhaft, wenn die zweite Kupplung mit ihren Reibelementen radial außerhalb der Reibelemente der dritten Kupplung sowie zumindest teilweise in axialer Richtung auf Höhe mehrerer Reibelemente der dritten Kupplung angeordnet ist. Die zweite Kupplung und dritte Kupplung sind somit radial miteinander kompakt verschachtelt angeordnet.
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Sind die zweite Kupplung sowie die dritte Kupplung nasslaufend ausgebildet, sind diese noch leistungsfähiger umgesetzt. Auch die erste Kupplung ist daher zweckmäßigerweise nasslaufend ausgebildet.
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Die Kupplungsanordnung weist vorzugsweise einen achsparallel angeordneten Elektromotor zusätzlich auf, wobei ein Rotor somit mit einer Drehachse parallel / beabstandet zu der Drehachse der Kupplungsanordnung / des Hauptträgers angeordnet ist.
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Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Antriebseinheit für ein Kraftfahrzeug, mit einer erfindungsgemäßen Kupplungsanordnung nach zumindest eine der zuvor beschriebenen Ausführungen und einem Getriebe, wobei die zweite Kupplung zwischen dem Hauptträger und einer ersten Getriebeeingangswelle des Getriebes und die dritte Kupplung zwischen dem Hauptträger und einer zweiten Getriebeeingangswelle des Getriebes wirkend eingesetzt sind.
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In anderen Worten ausgedrückt, ist somit eine achsparallele Dreifachkupplung mit vollhydraulischer Betätigung realisiert. Ein Innenlamellenträger (Innenträger) weist ein erstes Teil (erstes Trägerteil), das mit einer Eingangs- / Antriebswelle verbunden ist, und ein (separat zu dem ersten Teil ausgebildetes) zweites Teil (zweites Trägerteil), das zumindest eine Reibscheibe (erstes Reibelement) der Trennkupplung (erste Kupplung) trägt, auf. Das erste Teil und das zweite Teil sind drehfest miteinander verbunden (vorzugsweise durch eine Verschweißung oder weiter Bevorzugt über eine Nietverbindung). Besonders bevorzugt ist es, die Lamellenkupplung (erste Kupplung) mit einem angenieteten Innenlamellenträger (Innenträger) vorzusehen. Das erste Teil dient zur axialen Abstützung der Trennkupplung und das zweite Teil dient als radiale Aufnahme der Trennkupplung.
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Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Figuren erläutert, wobei auch verschieden Ausführungsbeispiele gezeigt sind.
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Es zeigen:
- 1 eine Längsschnittdarstellung eines relevanten Bereichs einer Kupplungsanordnung nach einem ersten Ausführungsbeispiel, wie sie in einer Antriebseinheit eines Antriebsstranges eines Kraftfahrzeuges einsetzbar ist, und
- 2 eine detaillierte Längsschnittdarstellung einer Kupplungsanordnung nach einem zweiten Ausführungsbeispiel in einem Bereich einer ersten Kupplung der Kupplungsanordnung, sodass ein in der ersten Kupplung eingesetzter Innenträger besonders gut erkennbar ist.
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Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Auch können die unterschiedlichen Merkmale der verschiedenen Ausführungsbeispiele frei miteinander kombiniert werden.
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Die Kupplungsanordnung 1 ist hinsichtlich ihres prinzipiellen Aufbaus in 1 besonders gut zu erkennen. Die Kupplungsanordnung 1 ist hierin bereits in einer Antriebseinheit 30 eingesetzt. Die Antriebseinheit 30 bildet eine Einheit aus der Kupplungsanordnung 1 sowie einem Getriebe 25 aus. Das Getriebe 25 ist der Übersichtlichkeit halber lediglich abschnittsweise, insbesondere seitens seiner zwei (koaxial zueinander in Bezug auf eine Drehachse 3 angeordneten) Getriebeeingangswellen 26a und 26b, veranschaulicht. Eine erste Getriebeeingangswelle 26a ist radial innerhalb einer zweiten Getriebeeingangswelle 26b angeordnet. Die zweite Getriebeeingangswelle 26b ist folglich als eine Hohlwelle ausgeführt. Die Antriebseinheit 30 ist im Betrieb auf typische Weise Bestandteil eines Hybridantriebsstranges eines (hybriden) Kraftfahrzeuges. Wie nachfolgend näher beschrieben, ist die Kupplungsanordnung 1 als ein Hybridmodul realisiert.
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Die Kupplungsanordnung 1 weist insgesamt drei Kupplungen 6, 7, 8 auf. Die Kupplungsanordnung 1 ist daher auch als Dreifachkupplung bezeichnet. Eine erste Kupplung 6 ist in Form einer Trennkupplung seitens eines Eingangs der Kupplungsanordnung 1 angeordnet. Der Eingang der Kupplungsanordnung 1 ist jener Bereich, der im Betrieb mit einer der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellten Verbrennungskraftmaschine rotatorisch gekoppelt ist. Eine zweite Kupplung 7 sowie eine dritte Kupplung 8 bilden gemeinsam eine Doppelkupplung aus, die mit den beiden Getriebeeingangswellen 26a, 26b zusammenwirkt.
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Eine (den Eingang ausbildende) Eingangswelle 5 der Kupplungsanordnung 1 ist im Betrieb unmittelbar oder mittelbar mit einer Ausgangswelle der Verbrennungskraftmaschine drehfest verbunden. Die Eingangswelle 5 ist verdrehbar (um die Drehachse 3) an einem Gehäuse 2 der Kupplungsanordnung 1 gelagert. Zur radialen Abstützung relativ zu dem Gehäuse 2 nimmt die Eingangswelle 5 ein Nadellager 31 auf, das hier als Radialnadellager realisiert ist. Das Gehäuse 2 ist der Übersichtlichkeit halber lediglich hinsichtlich seines Zwischenwandbereichs veranschaulicht, der im Wesentlichen in radialer Richtung verläuft. Die Eingangswelle 5 ragt von einer axialen Außenseite des Gehäuses 2 entlang der Drehachse 3 der Kupplungsanordnung 1 in einen Innenraum 32 des Gehäuses 2 hinein.
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Axial innerhalb des Innenraums 32 ist ein nachfolgend näher beschriebenes erstes Kupplungsbestandteil 9a der ersten Kupplung 6 an der Eingangswelle 5 angebracht / drehfest aufgenommen. Insbesondere ist ein in einer radialen Richtung nach außen abstehender Flanschbereich 18 der Eingangswelle 5 mit einem (ersten) Reibelementeträger 19a der ersten Kupplung 6 drehfest verbunden, wie hier verschweißt. Der erste Reibelementeträger 19a bildet einen Innenträger (Innenlamellenträger) aus. An dem ersten Reibelementeträger 19a sind mehrere erste Reibelemente 14 der ersten Kupplung 6 drehfest sowie in axialer Richtung zueinander relativverschieblich aufgenom m en.
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Ein Hauptlager 35 ist als ein Rillenkugellager umgesetzt. Das Hauptlager 35 dient zur Lagerung eines nachfolgend näher beschriebenen Hauptträgers 4 relativ zu dem Gehäuse 2. Der Lagerinnenring 34 ist an dem Gehäuse 2 fest aufgenommen, wohingegen ein relativ zu dem Lagerinnenring 34 wälzgelagerter Lageraußenring 36 des Hauptlagers 35 an dem Hauptträger 4 drehfest aufgenommen ist. Somit ist die Eingangswelle 5 in axialer Richtung gehäusefest abgestützt. Das Hauptlager 35 überträgt im Wesentlichen nur Radialkräfte. Die Betätigungskräfte werden innerhalb der Teilkupplungen 7, 8 abgestützt. Nadellager sind einzusetzen, da die Kupplungsanordnung 1 zwischen Gehäuse 2 und zweiter Getriebeeingangswelle 26b eingebaut ist und je nach Belastung aus den Getriebeeingangswellen 26a, 26b vorgespannt sein kann.
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Ein zweites Kupplungsbestandteil 10a der ersten Kupplung 6 ist an dem Hauptträger 4 der Kupplungsanordnung 1 angebracht. Der Hauptträger 4 ist um die Drehachse 3 verdrehbar angeordnet. Der Hauptträger 4 weist einen topfförmig ausgebildeten ersten Stützabschnitt 37 auf, der an seiner radialen Innenseite über das Hauptlager 35 an dem Gehäuse 2 abgestützt ist. Das zweite Kupplungsbestandteil 10a ist an einem in axialer Richtung verlaufenden Wandungsbereich 38 des ersten Stützabschnittes 37 unmittelbar ausgebildet. Mehrere zweite Reibelemente 15 der ersten Kupplung 6 sind an einer radialen Innenseite dieses Wandungsbereiches 38 drehfest sowie in axialer Richtung zueinander relativverschieblich aufgenommen. Der erste Stützabschnitt 37 / Hauptträger 4 bildet folglich einen Außenträger (Außenlamellenträger) der ersten Kupplung 6 aus. Die zweiten Reibelemente 15 der ersten Kupplung 6 sind als (einen Reibbelag aufweisende) Belaglamellen umgesetzt. Insgesamt sind drei zweite Reibelemente 15 in der ersten Kupplung 6 vorgesehen. In einer weiteren Ausführung sind vier zweite Reibelemente 15 in der ersten Kupplung 6 vorgesehen, um auch Momentenüberhöhungen zu übertragen. Es sind somit je nach Auslegung drei oder vier zweite Reibelemente 15 in der ersten Kupplung 6 denkbar. Die ersten Reibelemente 14 und die zweiten Reibelemente 15 der ersten Kupplung 6 sind in radialer Richtung auf gleicher Höhe angeordnet und wechseln sich in axialer Richtung gegenseitig ab.
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Die eine erste Teilkupplung der Doppelkupplung bildende zweite Kupplung 7 ist mit ihren Reibelementen 14, 15 radial außerhalb der Reibelemente 14, 15 der ersten Kupplung 6 angeordnet. An dem Hauptträger 4 ist ein erster Kupplungsbestandteil 9b der zweiten Kupplung 7 angebracht. Der erste Kupplungsbestandteil 9b der zweiten Kupplung 7 ist an einem topfförmig ausgebildeten zweiten Stützabschnitt 39 des Hauptträgers 4 angeordnet. Der zweite Stützabschnitt 39 ist fest mit dem ersten Stützabschnitt 37 verbunden. Der zweite Stützabschnitt 39 ist über eine Art Steckverzahnung formschlüssig mit dem ersten Stützabschnitt 37 verbunden. Die beiden Stützabschnitte 37, 39 sind relativ zueinander über einen Sicherungsring 40 axial abgestützt. Der zweite Stützabschnitt 39 bildet einen hülsenförmigen Aufnahmebereich 41 aus, zu dessen radialer Innenseite mehrere erste Reibelemente 14 der zweiten Kupplung 7 drehfest sowie in axialer Richtung zueinander relativverschieblich aufgenommen sind. Der zweite Stützabschnitt 39 / Hauptträger 4 bildet folglich einen Außenträger (Außenlamellenträger) der zweiten Kupplung 7 aus.
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Ein zweites Kupplungsbestandteil 10b der zweiten Kupplung 7 ist drehfest mit der ersten Getriebeeingangswelle 26a weiterverbunden. Das zweite Kupplungsbestandteil 10b weist einen (zweiten) Reibelementeträger 19b auf, der unmittelbar an der ersten Getriebeeingangswelle 26a drehfest angebracht ist. Der zweite Reibelementeträger 19b ist als Innenträger (Innenlamellenträger) der zweiten Kupplung 7 ausgestaltet. An einer radialen Außenseite des zweiten Reibelementeträgers 19b sind mehrere zweite Reibelemente 15 der zweiten Kupplung 7 drehfest sowie in axialer Richtung zueinander relativverschieblich aufgenommen. In dieser Ausführung sind die zweiten Reibelemente 15 der zweiten Kupplung 7 als Belaglamellen realisiert und weisen entsprechende Reibbeläge auf. Insgesamt sind drei zweite Reibelemente 15 in der zweiten Kupplung 7 vorgesehen. Die ersten Reibelemente 14 und die zweiten Reibelemente 15 der zweiten Kupplung 7 sind in radialer Richtung auf gleicher Höhe angeordnet und wechseln sich in axialer Richtung gegenseitig ab.
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Die eine zweite Teilkupplung der Doppelkupplung bildende dritte Kupplung 8 ist mit ihren Reibelementen 14, 15 radial innerhalb der Reibelemente 14, 15 der zweiten Kupplung 7 angeordnet. Die ersten und zweiten Reibelemente 14, 15 der dritten Kupplung 8 sind zudem in axialer Richtung versetzt zu den ersten und zweiten Reibelementen 14, 15 der ersten Kupplung 6 angeordnet. Die ersten und zweiten Reibelemente 14, 15 der dritten Kupplung 8 sind teilweise mit mehreren ersten und zweiten Reibelementen 14, 15 der zweiten Kupplung 7 in axialer Richtung auf gleicher Höhe angeordnet.
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Ein erstes Kupplungsbestandteil 9c der dritten Kupplung 8 weist einen drehfest mit dem Hauptträger 4, nämlich dem zweiten Stützabschnitt 39, verbundenen Tragbestandteil 42 sowie mehrere erste Reibelemente 14 auf. Das Tragbestandteil 42 ist mit dem zweiten Stützabschnitt 39 über eine Art Steckverzahnung formschlüssig in Drehrichtung verbunden und über einen Sicherungsring 40 axial zu diesem abgestützt. Die ersten Reibelemente 14 sind an einer radialen Innenseite des Tragbestandteils 42 drehfest sowie in axialer Richtung zueinander relativverschieblich aufgenommen. Das Tragbestandteil 42 bildet somit einen Außenträger (Außenlamellenträger) der dritten Kupplung 8 aus. Das Tragbestandteil 42 ist ebenfalls Teil des Hauptträgers 4.
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Ein zweites Kupplungsbestandteil 10c der dritten Kupplung 8 ist drehfest mit der zweiten Getriebeeingangswelle 26b weiterverbunden. Das zweite Kupplungsbestandteil 10c weist einen (dritten) Reibelementeträger 19c auf, der unmittelbar an der zweiten Getriebeeingangswelle 26b drehfest angebracht ist. Der dritte Reibelementeträger 19c ist als Innenträger (Innenlamellenträger) der dritten Kupplung 8 ausgestaltet. An einer radialen Außenseite des dritten Reibelementeträgers 19c sind mehrere zweite Reibelemente 15 der dritten Kupplung 8 drehfest sowie in axialer Richtung zueinander relativverschieblich aufgenommen. In dieser Ausführung sind die zweiten Reibelemente 15 der dritten Kupplung 8 als Belaglamellen realisiert und weisen entsprechende Reibbeläge auf. Insgesamt sind vier zweite Reibelemente 15 in der dritten Kupplung 8 vorgesehen. Die ersten Reibelemente 14 und die zweiten Reibelemente 15 der dritten Kupplung 8 sind in radialer Richtung auf gleicher Höhe angeordnet und wechseln sich in axialer Richtung gegenseitig ab.
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Alle drei Kupplungen 6, 7, 8 sind auf typische Weise als Reiblamellenkupplungen ausgebildet. Alle drei Kupplungen 6, 7, 8 sind als nasslaufende Kupplungen 6, 7, 8 ausgebildet. In einer geschlossenen Stellung der jeweiligen Kupplung 6, 7, 8 sind deren Reibelemente 14, 15 in axialer Richtung reibkraftschlüssig aneinander angedrückt, sodass es zu einem drehfesten Verbund des jeweiligen ersten Kupplungsbestandteils 9a, 9b, 9c mit dem zweiten Kupplungsbestandteil 10a, 10b, 10c der gleichen Kupplung 6, 7, 8 kommt. In einer geöffneten Stellung der jeweiligen Kupplung 6, 7, 8 sind deren Reibelemente 14, 15 so relativ zueinander beabstandet angeordnet, dass das jeweilige erste Kupplungsbestandteil 9a, 9b, 9c von dem zweiten Kupplungsbestandteil 10a, 10b, 10c rotatorisch entkoppelt ist.
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In 1 ist weiterhin der Aufbau des ersten Kupplungsbestandteils 9a der ersten Kupplung 6 zu erkennen. Das erste Kupplungsbestandteil 9a / der erste Reibelementeträger 19a der ersten Kupplung 6 weist ein direkt an der Eingangswelle 5 befestigtes erstes Trägerteil 11 und ein separat zu dem ersten Trägerteil 11 ausgeformtes, die ersten Reibelemente 14 drehfest aufnehmendes sowie mit dem ersten Trägerteil 11 verbundenes, zweites Trägerteil 12 auf. Die beiden Trägerteile 11 und 12 bilden zusammen den ersten Reibelementeträger 19a aus. Das erste Trägerteil 11 ist an seiner radialen Innenseite unmittelbar an der Eingangswelle 5 (radial von außen an den Flanschbereich 18) angeschweißt.
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Das erste Trägerteil 11 bildet zu seiner radialen Außenseite, die das zweite Trägerteil 12 nach außen hin überragt, eine Gegendruckplatte 13 für die mehreren Reibelemente 14, 15 der ersten Kupplung 6 aus. Die Gegendruckplatte 13 liegt auf einer einem Drucktopfbereich 29 der ersten Kupplung 6 axial abgewandten Seite der ersten und zweiten Reibelemente 14, 15 an einem der Reibelemente, hier einem ersten Reibelement 14, an und dient folglich als Gegenhalter zu der im Betrieb durch den Drucktopfbereich 29 aufgebrachten Anpresskraft (in der geschlossenen Stellung). Die ersten Reibelemente 14 der ersten Kupplung 6 sind an einer radialen Außenseite des zweiten Trägerteils 12 aufgenommen / angeordnet und stehen folglich von dem zweiten Trägerteil 12 aus in einer radialen Richtung nach außen ab. Zur drehfesten Aufnahme der ersten Reibelemente 14 weist das zweite Trägerteil 12 eine Außenverzahnung auf. Auf dieser Außenverzahnung sind die ersten Reibelemente 14 mit einer zu der Außenverzahnung gegensinnig ausgebildeten Gegenverzahnung aufgeschoben und somit drehfest, jedoch axial relativverschieblich an dem zweiten Trägerteil 12 aufgenommen.
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Die beiden Trägerteile 11, 12 sind in dieser Ausführung stoffschlüssig miteinander verbunden. Die beiden Trägerteile 11, 12 sind miteinander verschweißt, wobei eine entsprechende Verschweißung 53 in 1 im Schnitt erkennbar ist. Die beiden Trägerteile 11, 12 bilden jeweils radial innerhalb der Reibelemente 14, 15 der ersten Kupplung 6 einen Scheibenbereich 16a, 16b auf, wobei die Scheibenbereiche 16a, 16b (in axialer Richtung) flach aufeinander aufliegen. Ein erster Scheibenbereich 16a (des ersten Trägerteils 11) liegt somit flach an einem zweiten Scheibenbereich 16b (des zweiten Trägerteils 12) an und ist mit diesem verschweißt. Das zweite Trägerteil 12 ist in dieser Ausführung als ein gehärtetes Stahlblech umgesetzt. Das erste Trägerteil 11 ist bevorzugt ein nicht gehärtetes Stahlblech (d.h. nicht mit einem separaten Härteschritt wärmebehandeltes Stahlblech), in weiteren Ausführungen ist jedoch auch das erste Trägerteil 11 als ein gehärtetes Stahlblech umgesetzt.
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Zudem sei darauf hingewiesen, dass in einer weiteren Ausführung das zweite Trägerteil das erste Trägerteil 11 in radialer Richtung nach innen überragt und das zweite Trägerteil direkt mit der Eingangswelle 5 direkt verbunden / verschweißt ist.
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In diesem Zusammenhang sei auch auf die Kupplungsanordnung 1 des zweiten Ausführungsbeispiels nach 2 verwiesen, wobei die Kupplungsanordnung 1 des zweiten Ausführungsbeispiels prinzipiell gleich der Kupplungsanordnung 1 des ersten Ausführungsbeispiels aufgebaut ist und funktioniert. Der Kürze wegen sind nachfolgend lediglich die Unterschiede zwischen diesen Ausführungsbeispielen kurz beschrieben.
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Wie in 2 gezeigt, sind die beiden Trägerteile 11, 12 hier über eine kraft- und formschlüssig wirkende Verbindung in Form einer Nietverbindung 17 miteinander verbunden. Zu diesem Zwecke sind die Scheibenbereiche 16a, 16b jeweils mit einem Durchgangsloch 54 (in Form einer Bohrung) versehen, in welche Durchgangslöcher 54 ein Niet 55 hineinragt und axial versetzt auf typische Weise vernietet / verformt ist. Insgesamt weist die Nietverbindung 17 mehrere in Umfangsrichtung verteilt angeordnete Niete 55 auf, die mit den entsprechenden über den Umfang verteilten Durchgangslöchern 54 der Trägerteile 11, 12 vernietet sind.
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Zurückkommend auf 1 ist in Bezug auf das erste Ausführungsbeispiel auch zu erkennen, dass zur Betätigung der jeweiligen Kupplung 6, 7, 8 jede Kupplung 6, 7, 8 eine Betätigungseinheit 20a, 20b, 20c aufweist. Die jeweilige Betätigungseinheit 20a, 20b, 20c dient auf typische Weise zum Verstellen der jeweiligen Kupplung 6, 7, 8 zwischen ihrer geschlossenen und geöffneten Stellung. Alle Betätigungseinheiten 20a, 20b, 20c sind als hydraulische Betätigungseinheiten 20a, 20b, 20c realisiert. Jede Betätigungseinheit 20a, 20b, 20c weist einen hydraulischen Nehmerzylinder 21 auf. Die Betätigungseinheiten 20a, 20b, 20c sind prinzipiell gleich aufgebaut, sodass nachfolgend zunächst der prinzipielle Aufbau dieser Betätigungseinheiten 20a, 20b, 20c anhand der ersten Betätigungseinheit 20a der ersten Kupplung 6 repräsentativ beschrieben ist.
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Radial innerhalb der Reibelemente 14, 15 der ersten Kupplung 6 ist ein Druckraum 22 der ersten Betätigungseinheit 20a ausgebildet. Der Druckraum 22 ist jener Raum, der im Betrieb gezielt mit einem bestimmten Hydraulikdruck beaufschlagt wird, um eine Stellbewegung eines Kolbens 23 zu bewirken. Der Kolben 23 ist relativ zu einem Gehäusebestandteil 24 der ersten Betätigungseinheit 20a (axial) verschiebbar. Der Kolben 23 der ersten Betätigungseinheit 20a ist an einer radialen Außenseite der Eingangswelle 5 verschiebbar geführt. Der Druckraum 22 ist auf typische Weise zwischen dem Gehäusebestandteil 24 und dem Kolben 23 ausgebildet. Der Gehäusebestandteil 24 der ersten Betätigungseinheit 20a ist axial fest an der Eingangswelle 5 befestigt. In Bezug auf die zweite Betätigungseinheit 20b und die dritte Betätigungseinheit 20c sei darauf hingewiesen, dass die Gehäusebestandteile 24 der zweiten und dritten Betätigungseinheiten 20b, 20c hingegen axial fest an einem Versorgungsbestandteil 27 des Hauptträgers 4 befestigt sind. Die Kolben 23 der zweiten und dritten Betätigungseinheiten 20b, 20c sind an einer radialen Außenseite dieses Versorgungsbestandteils 27 verschiebbar geführt.
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Der Kolben 23 der ersten Betätigungseinheit 20a bildet radial außerhalb des Druckraumes 22 unmittelbar einen Drucktopfbereich 29 aus, der an einem endseitig angeordneten Reibelement in Form eines der ersten Reibelemente 14 der ersten Kupplung 6 axial anliegt. Zur Abdichtung des Druckraums 22 ist an einer radialen Innenseite des aus einem Metallblech gebildeten Kolbens 23, eine erste Dichtung 45a und an einer radialen Außenseite des Gehäusebestandteils 24 eine zweite Dichtung 45b angespritzt. Die beiden ersten und zweiten Dichtungen 45a, 45b dichten den Druckraum 22 zu seiner Umgebung hin ab. Die erste Dichtung 45a liegt dicht an der radialen Außenseite der Eingangswelle 5 an; die zweite Dichtung 45b liegt dicht an dem Kolben 23 an.
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Der Kolben 23 ist mittels eines Druckfederpaketes 43 in axialer Richtung (in eine Ausgangsstellung) relativ zu einem axialfesten Bereich vorgespannt. Das Druckfederpaket 43 besteht bevorzugt aus mehreren Schraubendruckfedern. Das Druckfederpaket 43 ist axial zwischen einem axialfest an der Eingangswelle 5 abgestützten Zusatzelement 44 und dem Kolben 23 eingespannt. An seiner radialen Innenseite ist das Zusatzelement 44 axial an dem Flanschbereich 18 abgestützt, an seiner radialen Außenseite ist das Zusatzelement 44 axial an dem ersten Reibelementeträger 19a abgestützt. Axial zwischen dem Zusatzelement 44 und dem Kolben 23 ist auch ein (erster) Fliehfluidraum 46a ausgebildet, der zur Kompensation der im Betrieb fliehkraftbedingt auftretenden Druckschwankungen im Druckraum 22 eingesetzt ist. Um den ersten Fliehfluidraum 46a radial nach außen geschlossen zu halten, ist an dem Kolben 23 radial außerhalb der ersten Dichtung 45a eine weitere (dritte) Dichtung 45c angespritzt, die dicht an dem Zusatzelement 44 anliegt.
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Die zweiten und dritten Betätigungseinheiten 20b, 20c / die Nehmerzylinder 21 der zweiten und dritten Betätigungseinheit 20b, 20c sind auf einer axial der ersten Kupplung 6 abgewandten Seite der zweiten und dritten Reibelementeträger 19b, 19c angeordnet. Zur Aufnahme der beiden zweiten und dritten Betätigungseinheiten 20b, 20c weist der Hauptträger 4 das hülsenförmige Versorgungsbestandteil 27 auf. Das Versorgungsbestandteil 27 ist radial innerhalb des zweiten Stützabschnittes 39 angeordnet und mit diesem zweiten Stützabschnitt 39 drehfest (über eine Verschweißung) verbunden. Das Versorgungsbestandteil 27 nimmt die Nehmerzylinder 21 der zweiten und dritten Betätigungseinheiten 20b, 20c auf und dient zugleich im Betrieb zur Versorgung dieser Nehmerzylinder 21 mit einem Fluid.
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Zudem fällt auf, dass die beiden zweiten und dritten Betätigungseinheiten 20b, 20c teilweise ineinander integriert sind. So ist das Zusatzelement 44 der zweiten Betätigungseinheit 20b zugleich der Gehäusebestandteil 24 der dritten Betätigungseinheit 20c. Außerdem ist der Gehäusebestandteil 24 der zweiten Betätigungseinheit 20b unmittelbar durch den Hauptträger 4, nämlich seitens seines zweiten Stützabschnittes 39 und seines Versorgungsbestandteils 27, ausgebildet. Das Zusatzelement 44 der dritten Betätigungseinheit 20c ist wiederum axial an dem Versorgungsbestandteil 27 abgestützt.
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Die den Druckraum 22 radial nach innen abdichtenden (ersten) Dichtungen 45a der beiden zweiten und dritten Betätigungseinheiten 20b, 20c sind, im Unterschied zu der ersten Betätigungseinheit 20a, nicht am Kolben 23, sondern an dem Versorgungsbestandteil 27 (vorzugsweise in Form von O-Ringen oder weiter bevorzugt Lippendichtringe (da hystereseärmer)) angebracht und an dem Kolben 23 dichtend in Anlage. Die beiden zweiten und dritten Betätigungseinheiten 20b, 20c sind mit ihren Druckräumen 22 und Fliehfluidräumen 46b, 46c radial innerhalb der Reibelemente 14, 15 der dritten Kupplung 8 angeordnet. Der übrige Aufbau der Betätigungseinheiten 20b, 20c entspricht im Wesentlichen dem der ersten Betätigungseinheit 20a. Somit sind auch die Kolben 23 der zweiten und dritten Betätigungseinheit 20b, 20c, wie bereits der Kolben 23 der ersten Betätigungseinheit 20a, an einer radialen Außenseite unmittelbar mit einem (stoffeinteiligen) Drucktopfbereich 29 ausgeformt und an einem endseitig angeordneten Reibelement, wie hier dem ersten Reibelement 14 der jeweiligen Kupplung 7, 8 axial abgestützt.
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Bezüglich der Fluidzufuhr in den ersten Fliehfluidraum 46a sowie in den Druckraum 22 der ersten Betätigungseinheit 20a ist zu erkennen, dass die erste Getriebeeingangswelle 26a einen Teil einer (ersten) Fluidzuführung 47 der ersten Kupplung 6 ausbildet. Eine die beiden zweiten und dritten Betätigungseinheiten 20b, 20c versorgende zweite Fluidzuführung 48 ist teilweise in dem Versorgungsbestandteil 27 mit ausgebildet. Folglich dient der Versorgungsbestandteil 27 auch zur Leitung eines entsprechenden Fluids hin zu dem Druckraum 22 der zweiten Betätigungseinheit 20b bzw. der dritten Betätigungseinheit 20c. Der Versorgungsbestandteil 27 dient als Drehdurchführung. Der Hauptträger 4 ist seitens seines Versorgungsbestandteils 27 auch relativ zu der zweiten Getriebeeingangswelle 26b gelagert. Hierzu ist das Versorgungsbestandteil 27 über ein Radialnadellager 49 an der radialen Außenseite der zweiten Getriebeeingangswelle 26b abgestützt.
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Ein Rotor einer elektrischen Maschine ist vorzugsweise über ein Endloszugmittel, wie eine Kette, mit einem Antriebsabschnitt rotatorisch gekoppelt; alternativ ist auch eine rotative Koppelung des Rotors mit dem Antriebsabschnitt über ein Zahnradgetriebe umgesetzt. In jedem Fall ist die elektrische Maschine folglich achsparallel, d.h. mit einer Rotationsachse des Rotors parallel zu der Drehachse 3 beabstandet angeordnet.
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Auch sei darauf hingewiesen, dass ein als Nadellager (Radialnadellager) ausgebildetes Pilotlager 52 zur zusätzlichen Abstützung der Eingangswelle 5 zur ersten Getriebeeingangswelle 26a dient. Die axiale Positionierung der gesamten Kupplungsanordnung 1 erfolgt über einen Sicherungsring an der zweiten Getriebeeingangswelle 26b.
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In anderen Worten ausgedrückt, ist eine Dreifachkupplung (Kupplungsanordnung 1) mit Kettenanbindung zu einem achsparallelen E-Motor (elektrische Maschine) umgesetzt. Die vollhydraulische Dreifachkupplung 1 besteht aus einer ersten Kupplung (K0; 6), einer zweiten Kupplung (K2; 7) und einer dritten Kupplung (K1; 8), wobei K1 mit der Hohlwelle (zweite Getriebeeingangswelle 26b) verbunden und als Anfahrkupplung ausgeführt ist. Die Kupplungen K1 und K2 sind radial geschachtelt, wobei K2 radial außerhalb K1 sitzt. Die Kühlung erfolgt über einen gemeinsamen Beölungspfad (Versorgungsbestandteil 27). Die Kupplung K1 umfasst vier Belaglamellen, Kupplung K0 vier oder drei Belaglamellen und K2 drei Belaglamellen. Der gesamte Aufbau wird über ein Nadellager (Radialnadellager) 49 auf der Hohlwelle 26b sowie einem Rillenkugellager 35 und einem weiteren Nadellager 31 am Kupplungsdeckel (Hauptträger 4) radial gelagert. Zwischen Vollwelle (erste Getriebeeingangswelle 26a) und der K0-Antriebswelle (Eingangswelle 5) ist ein Pilotlager 52 vorgesehen. Die Lager sind so ausgestaltet, dass sie die zusätzlich durch den E-Motor über das den Antriebsabschnitt eingeleiteten Radialkräfte abstützen.
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Das Drucköl / Hydraulikmittel der Kupplungen K1 und K2 wird radial über Dreheinführungen an den Rotor (Versorgungsbestandteil 27) und weiter in die Druckräume (Druckräume 22) geleitet. Das Drucköl der K0 wird über die hohlgebohrte Vollwelle 26a an den Druckraum K0 22 übergeben. Das Kühlöl der Kupplungen K1 und K2 wird axial in den Rotor 27 eingeleitet und durch Längsbohrungen 58 durch diesen hindurch in die Kupplung 7, 8 eingebracht. Das Kühlöl der Kupplung K0 wird durch eine in die hohlgebohrte Vollwelle 26a eingepresste Ölleitung 59 zur Verfügung gestellt. Die Druck- und Fliehölräume K1 und K2 22; 46b, 46c sind getriebeseitig von den beiden Innenlamellenträgern K1 und K2 (zweite und dritte Reibelementeträger 19b, 19c) angeordnet, der Druck- und Fliehölraum 22; 46a der K0 motorseitig. Die Druck- und Fliehölräume von K1 und K2 22; 46b, 46c sind verschachtelt und befinden sich radial unterhalb des Innenlamellenträgers K1 19c. Am Innendurchmesser werden O- bzw. A-Ringe (bzw. Lippendichtringe) (Dichtungen 45a) zum Dichten verwendet, am Außendurchmesser hingegen sind angespritzte Dichtungen (45b, 45c) vorgesehen. Die Druck- sowie Fliehölräume 22; 46a der K0-Kupplung 6 sind radial unterhalb des antriebseitigen Innenlamellenträgers K0 (erster Reibelementeträger 19a) angeordnet und sowohl am Innen- wie auch am Außendurchmesser durch angespritzte Dichtungen (45a, 45b, 45c) abgedichtet. Der Außenlamellenträger K2 (zweiter Stützabschnitt 39) ist am Rotor 27 angeschweißt. Weiterhin weist der Außenlamellenträger K2 getriebeseitig Fenster auf, durch die der Außenlamellenträger K1 (Tragbestandteil 42) hindurchgreift und mittels eines Sicherungsrings 40 axial fixiert ist. Der Außenlamellenträger K0 (erster Stützabschnitt 37) wird über Fenster auf den Außenlamellenträger K2 aufgesteckt und axial über einen Sicherungsring 40 fixiert. Ein radial überstehender Kragen des Außenlamellenträgers K0 dient hierbei zusätzlich der Drehzahlsicherung des Außenlamellenträgers K2. Radial wird der Außenlamellenträger K0 dabei zusätzlich über das Rillenkugellager 35 gehalten. Der Drucktopf K1 (Drucktopfbereich 29 des Kolbens 23 der zweiten Betätigungseinheit 20b) weist Fenster auf, durch die der Außenlamellenträger K1 hindurch greift. Die axiale Positionierung der Gesamtkupplung 1 erfolgt über einen Sicherungsring an der Hohlwelle 26b.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführung, wie sie mit 2 dargestellt ist, ist die Verbindung der Teile (Trägerteile 11, 12) durch eine Nietverbindung 17 umgesetzt. Der Innenlamellenträger (zweites Trägerteil 12) wird mit dem Stützblech (erstes Trägerteil 11) verbunden. Das Stützblech 11 stützt die Betätigungskraft ab und wird daher vorwiegend auf Biegung in axialer Richtung belastet. Der Innenlamellenträger 12 weist eine Verzahnung auf, über die das Drehmoment übertragen wird. Anstelle der Schweißverbindung 53 (1) sind somit über den Umfang verteilt mehrere Niete 55 eingesetzt. Dies hat zum Vorteil, dass eine Wärmebehandlung am Innenlamellenträger 12 ohne zusätzliche Maßnahmen erfolgen kann. Stattdessen sind lediglich sowohl im Innenlamellenträger 12 als auch im Stützblech 11 Bohrungen 54 für die Niete 55 vorzusehen. Denkbar wäre es grundsätzlich auch, dass der Innenlamellenträger 12 einteilig ausgeführt ist und an die Antriebsnabe (Eingangswelle 5) angeschweißt ist und das Stützblech 11 angenietet wird, also Stützblech 11 und Innenlamellenträger 12 getauscht werden. Im dargestellten Fall geht die Biegebelastung durch die Betätigungskraft direkt ins Stützblech 11, wohingegen der Niet 55 fast ausschließlich durch das Drehmoment auf Scherung belastet wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kupplungsanordnung
- 2
- Gehäuse
- 3
- Drehachse
- 4
- Hauptträger
- 5
- Eingangswelle
- 6
- erste Kupplung
- 7
- zweite Kupplung
- 8
- dritte Kupplung
- 9a
- erstes Kupplungsbestandteil der ersten Kupplung
- 9b
- erstes Kupplungsbestandteil der zweiten Kupplung
- 9c
- erstes Kupplungsbestandteil der dritten Kupplung
- 10a
- zweites Kupplungsbestandteil der ersten Kupplung
- 10b
- zweites Kupplungsbestandteil der zweiten Kupplung
- 10c
- zweites Kupplungsbestandteil der dritten Kupplung
- 11
- erstes Trägerteil
- 12
- zweites Trägerteil
- 13
- Gegendruckplatte
- 14
- erstes Reibelement
- 15
- zweites Reibelement
- 16a
- erster Scheibenbereich
- 16b
- zweiter Scheibenbereich
- 17
- Nietverbindung
- 18
- Flanschbereich
- 19a
- erster Reibelementeträger
- 19b
- zweiter Reibelementeträger
- 19c
- dritter Reibelementeträger
- 20a
- erste Betätigungseinheit
- 20b
- zweite Betätigungseinheit
- 20c
- dritte Betätigungseinheit
- 21
- Nehmerzylinder
- 22
- Druckraum
- 23
- Kolben
- 24
- Gehäusebestandteil
- 25
- Getriebe
- 26a
- erste Getriebeeingangswelle
- 26b
- zweite Getriebeeingangswelle
- 27
- Versorgungsbestandteil
- 29
- Drucktopfbereich
- 30
- Antriebseinheit
- 31
- Nadellager
- 32
- Innenraum
- 34
- Lagerinnenring
- 35
- Hauptlager
- 36
- Lageraußenring
- 37
- erster Stützabschnitt
- 38
- Wandungsbereich
- 39
- zweiter Stützabschnitt
- 40
- Sicherungsring
- 41
- Aufnahmebereich
- 42
- Tragbestandteil
- 43
- Druckfederpaket
- 44
- Zusatzelement
- 45a
- erste Dichtung
- 45b
- zweite Dichtung
- 45c
- dritte Dichtung
- 46a
- erster Fliehfluidraum
- 46b
- zweiter Fliehfluidraum
- 46c
- dritter Fliehfluidraum
- 47
- erste Fluidzuführung
- 48
- zweite Fluidzuführung
- 49
- Radialnadellager
- 52
- Pilotlager
- 53
- Verschweißung
- 54
- Durchgangsloch
- 55
- Niet
- 58
- Längsbohrung
- 59
- Leitung
