DE102020211206B4 - Kupplungsanordnung sowie Achsanordnung mit einer solchen Kupplungsanordnung für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

Kupplungsanordnung sowie Achsanordnung mit einer solchen Kupplungsanordnung für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs Download PDF

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Abstract

Kupplungsanordnung (1) für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs umfassend- ein Gehäuse (2),- ein Eingangselement (3), nämlich eine Welle, die einen Ends antriebswirksam mit einer Kardanwelle, die wiederum antriebswirksam mit einer Antriebseinheit eines Kraftfahrzeugs verbunden ist und- ein Ausgangselement (4), das als Winkeltrieb (4') ausgeführt ist, der mit einem Eingangselement des Differentialgetriebes antriebswirksam verbunden ist, wobei das Eingangselement (3) über eine Lamellenkupplung (5) antriebswirksam mit dem Ausgangselement (4) verbindbar ist, wobei die Lamellenkupplung (5) ein Lamellenpaket aus mehreren Außenlamellen (6) und mehreren Innenlamellen (7) aufweist, wobei die Innenlamellen (7), drehfest jedoch axial bewegbar auf dem Eingangselement (3) angeordnet sind und die Außenlamellen (6) drehfest jedoch axial bewegbar auf einem Außenlamellenträger (8) angeordnet sind, wobei der Außenlamellenträger (8) antriebswirksam mit dem Ausgangselement (4) verbunden ist, wobei der Außenlamellenträger (8) und das Ausgangselement (4) über eine gemeinsame Lageranordnung (9) direkt an dem Gehäuse (2) gelagert sind, wobei die Lageranordnung (9) ein erstes Lager (10), ein zweites Lager (11) und ein drittes Lager (12) aufweist, wobei das erste Lager (10) ein Axiallager ist, das zwischen dem Außenlamellenträger (8) und dem Gehäuse (2) angeordnet ist, das zweite Lager (11) ein Axiallager ist, das zwischen dem Ausgangselement (4) und dem Gehäuse (2) angeordnet ist und das dritte Lager (12) ein Radiallager ist, das zwischen dem Außenlamellenträger (8) und dem Gehäuse (2) angeordnet ist.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kupplungsanordnung für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs umfassend ein Gehäuse, ein Eingangselement und ein Ausgangselement, wobei das Eingangselement über eine Lamellenkupplung antriebswirksam mit dem Ausgangselement verbindbar ist, wobei die Lamellenkupplung ein Lamellenpaket aus mehreren Außenlamellen und mehreren Innenlamellen aufweist, wobei die Innenlamellen, drehfest jedoch axial bewegbar auf dem Eingangselement angeordnet sind und die Außenlamellen drehfest jedoch axial bewegbar auf einem Außenlamellenträger angeordnet sind, wobei der Außenlamellenträger antriebswirksam mit dem Ausgangselement verbunden ist. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung eine Achsanordnung für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einer solchen Kupplungsanordnung.
  • Stand der Technik
  • Kupplungsanordnungen der oben genannten Art werden im Stand der Technik in unterschiedlichen Ausführungsformen offenbart. Bei der Weiterentwicklung solcher Kupplungsanordnungen steht unter anderem deren Vereinfachung im Aufbau, eine stetige Reduzierung von Bauteilen und somit eine montage- und kostenoptimierte Konstruktion im Vordergrund.
  • DE 10 2014 223 968 A1 zeigt eineKupplungsanordnung für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einem Gehäuse, einem Eingangselement und einem Ausgangselement, wobei das Eingangselement über eine Lamellenkupplung antriebswirksam mit dem Ausgangselement verbindbar ist. Die Lamellenkupplung weist ein Lamellenpaket aus mehreren Außenlamellen und mehreren Innenlamellen auf und einen Lamellenkupplungssatz, der aus abwechselnden inneren und äußeren Kupplungsplatten, die zwischen dem ersten Kupplungselement und dem zweiten Kupplungselement angeordnet sind, wobei die Innenlamellen, drehfest jedoch axial bewegbar auf dem Eingangselement angeordnet sind und die Außenlamellen drehfest jedoch axial bewegbar auf einem Außenlamellenträger angeordnet sind.
  • Der Außenlamellenträger ist antriebswirksam mit dem verbunden, wobei der Außenlamellenträger und das Ausgangselement über eine gemeinsame Lageranordnung an dem Gehäuse gelagert sind.
  • WO 2019/233 510 A1 und DE 102 36 607 A1 zeigen eine kompakte Bauteillagerung mit einer Lagerbaugruppe, die durch zwei Axiallager und ein Radiallager ersetzt wird.
  • DE 10 2019 115 309 A1 zeigt ein Axialnadellager mit balligen Axiallagerscheiben für die Ausgestaltung der Lageranordnung.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Es ist eine Aufgabe der Erfindung eine verbesserte Kupplungsanordnung anzugeben, die sich insbesondere durch einen kompakten, bauteilreduzierten Aufbau auszeichnet.
  • Dieser Bedarf kann durch den Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 gedeckt werden. Vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
  • Die erfindungsgemäße Kupplungsanordnung eignet sich insbesondere für den Einsatz in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs.
  • Die erfindungsgemäße Kupplungsanordnung umfasst ein Gehäuse, ein Eingangselement und ein Ausgangselement sowie eine Lamellenkupplung.
  • Das Eingangselement ist erfindungsgemäß über die Lamellenkupplung antriebswirksam mit dem Ausgangselement verbindbar. Entsprechend der vorliegenden Erfindung weist die Lamellenkupplung ein Lamellenpaket aus mehreren Außenlamellen und mehreren Innenlamellen auf, wobei die Innenlamellen, drehfest jedoch axial bewegbar auf dem Eingangselement angeordnet sind und die Außenlamellen drehfest jedoch axial bewegbar auf einem Außenlamellenträger angeordnet sind und wobei der Außenlamellenträger antriebswirksam mit dem Ausgangselement verbunden ist.
  • Erfindungsgemäß sind der Außenlamellenträger und das Ausgangselement über eine gemeinsame Lageranordnung an bzw. in dem Gehäuse gelagert.
  • Die Lageranordnung weist drei Lager, ein erstes Lager, ein zweites Lager und ein drittes Lager auf. Das erste Lager ist als ein Axiallager ausgeführt, das zwischen dem Außenlamellenträger und dem Gehäuse angeordnet ist. Das zweite Lager ist als ein Axiallager ausgeführt das zwischen dem Ausgangselement und dem Gehäuse angeordnet ist. Das dritte Lager ist als ein Radiallager ausgeführt das zwischen dem Außenlamellenträger und/oder dem Ausgangselement und dem Gehäuse angeordnet ist.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante ist das erste Lager als Axialnadellager mit balligen, also konvex ausgeführten, Axiallagerscheiben ausgeführt.
  • Durch eine derartige Ausführung des ersten Lagers wird eine reibungsoptimierte Ausführung generiert, die wiederum eine geringe Vorspannkrafterhöhung, eine einfache Montage sowie verbesserte Schleppmomente bedingt.
  • In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsvariante ist das zweite Lager als Axialnadellager mit flachen Axiallagerscheiben ausgeführt. Durch eine derartige Ausführung des zweiten Lagers kann ein steifes Lager generiert werden, dass eine geringe Verformung des Ausgangselements sowie einen geringen Einfluss der Abdrängung des Ausgangselements auf die Axialkraft der Lamellenkupplung bedingt.
  • Weiterhin weist die Kupplungsanordnung bevorzugt eine Aktuatoreinheit zur Betätigung der Lamellenkupplung auf, wobei die Aktuatoreinheit zumindest teilweise mit dem Gehäuse verbunden ist.
  • Besonders bevorzugt ist die Aktuatoreinheit elektromechanisch ausgeführt und weist einen Kugelrampenmechanismus mit einer feststehenden ersten Kugelrampenscheibe und einer drehbaren, axial bewegbaren zweiten Kugelrampenscheibe auf, wobei die feststehende ersten Kugelrampenscheibe fest an dem Gehäuse angeordnet ist.
  • Vermittels der erfindungsgemäßen Ausbildung der Kupplungsanordnung, insbesondere der Lageranordnung, ist es möglich eine kompakte bauteiloptimierte Kupplungsanordnung darzustellen. Die durch eine Kupplungsbetätigung der Lamellenkupplung auftretenden Axialkräfte können aufgrund der erfindungsgemäßen Ausbildung der Kupplungsanordnung auf das Gehäuse übertragen werden.
  • Die erfindungsgemäße Achsanordnung kann ebenso in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs eingesetzt werden und umfasst eine Kupplungsanordnung entsprechend der vorliegenden Erfindung sowie ein Differentialgetriebe, wobei das Ausgangselement der Kupplungsanordnung als Winkeltrieb ausgebildet ist, der mit einem Eingangselement des Differentialgetriebes antriebswirksam verbunden ist.
  • Über eine derartige Ausbildung der Achsanordnung kann auf einfache Art und Weise unter Nutzung einer besonders kompakten sowie bauteil- und kostenoptimierten Kupplungsanordnung eine wahlweise Zu- bzw. Abschaltung der Achsanordnung erzielt werden. Vermittels einer Kraftführung der Lamellenkupplung über die gemeinsame Lageranordnung von Außenlamellenträger und als Winkeltrieb ausgebildetem Ausgangselement kann ein besonders kompakter und bauteiloptimierter Aufbau erzielt werden.
  • Figurenliste
  • Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
    • 1 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung einer Kupplungsanordnung.
  • Detaillierte Beschreibung der Erfindung
  • In 1 ist eine schematische Querschnittsansicht einer beispielhaften Kupplungsanordnung 1 entsprechend der vorliegenden Erfindung dargestellt. Diese beispielhafte Kupplungsanordnung 1 ist im Bereich einer Hinterachse eines Kraftfahrzeugs angeordnet, nämlich in Bezug auf eine Vorwärtsfahrtrichtung des Kraftfahrzeugs vor der Hinterachse des Kraftfahrzeugs.
  • Die Kupplungsanordnung 1 umfasst ein Gehäuse 2, in dem sämtliche Komponenten der Kupplungsanordnung 1 zumindest teilweise angeordnet sind. Das Gehäuse 2 ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zweiteilig ausgebildet, wobei die beiden Gehäuseteile über eine Verschraubung 16 miteinander verbunden sind.
  • Die Kupplungsanordnung 1 weist ein Eingangselement 3, ein Ausgangselement 4 und eine Lamellenkupplung 5 auf.
  • Das Eingangselement 3 ist als Welle ausgeführt und teilweise in dem Gehäuse 2 angeordnet. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Eingangselement 3 einen Ends antriebswirksam mit einer Kardanwelle (nicht dargestellt), die wiederum antriebswirksam mit einer Antriebseinheit des Kraftfahrzeugs verbunden ist, verbunden und stellt somit den Eintrieb der Kupplungsanordnung 1 dar.
  • Das Ausgangselement 4 ist als Winkeltrieb 4' ausgeführt und teilweise in dem Gehäuse 2 angeordnet. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Ausgangselement 4 einen Ends antriebswirksam mit einem Differentialgetriebe (nicht dargestellt), das an der Hinterachse des Kraftfahrzeugs angeordnet ist, verbunden und stellt somit den Abtrieb der Kupplungsanordnung 1 dar.
  • Das Eingangselement 3 und das Ausgangselement 4 sind über die Lamellenkupplung 5 antriebswirksam verbindbar. Die Lamellenkupplung 5 weist ein Lamellenpaket mit mehreren Außenlamellen 6 und mehreren Innenlamellen 7 auf, die innerhalb des Lamellenpakets in abwechselnder Reihenfolge, nämlich Außenlamelle 6 - Innenlamelle 7 - Außenlamelle 6 - [...] - Innenlamelle 7, angeordnet sind. Die Innenlamellen 7 sind drehfest jedoch axial bewegbar auf dem Eingangselement angeordnet. Die Außenlamellen 6 sind drehfest jedoch axial bewegbar auf einem Außenlamellenträger 8 angeordnet. Der Außenlamellenträger 8 ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zweitteilig ausgeführt, wobei die beiden Einzelteile über eine formschlüssige Verbindung, nämlich eine erste Steckverzahnung 17, antriebswirksam miteinander verbunden sind. Eine einteilige Ausführung des Au-ßenlamellenträgers 8 ist jedoch auch denkbar.
  • Weiterhin weist die Kupplungsanordnung 1 eine Aktuatoreinheit, in dem vorliegenden Fall eine elektromechanisch ausgeführte Aktuatoreinheit auf, die der Betätigung der Lamellenkupplung 5 dient. Die Aktuatoreinheit weist eine elektrische Maschine (nicht dargestellt) und einen Kugelrampenmechanismus 13 auf. Der Kugelrampenmechanismus 13 umfasst eine feststehende, d.h. weder drehbare noch axial bewegbare, erste Kugelrampenscheibe 14 und eine drehbare und axial bewegbare zweite Kugelrampenscheibe 15. Die erste Kugelrampenscheibe 14 ist fest an dem Gehäuse 2 der Kupplungsanordnung 1 angeordnet. Die elektrische Maschine der Aktuatoreinheit ist verstellwirksam mit der zweiten Kugelrampenscheibe 15 verbunden.
  • Der Außenlamellenträger 8 der Lamellenkupplung 5 und das Ausgangselement 4 sind über eine formschlüssige axiale Verbindung, nämlich eine zweite Steckverzahnung 18, antriebswirksam miteinander verbunden. Über diese formschlüssige Verbindung wird eine Kompensation der Axialkraft der Lamellenkupplung 5 und somit eine reduzierte Lagerbelastung erzielt. Weiterhin können Mikrobewegungen zwischen dem Außenlamellenträger 8 und dem Ausgangselement 4 vermieden werden.
  • Die Richtungsangabe „axial“ beschreibt eine Richtung entlang oder parallel zu einer Drehachse 23 des Ausgangselements 4.
  • Der Außenlamellenträger 8 der Lamellenkupplung 5 und das Ausgangselement 4 sind über eine gemeinsame Lageranordnung 9 an dem Gehäuse 2 der Kupplungsanordnung 1 gelagert.
  • Die Lageranordnung 9 weist drei Lager, nämlich ein erstes Lager 10, ein zweites Lager 11 und ein drittes Lager 12 auf.
  • Das erste Lager 10 ist als Axialnadellager ausgeführt und zwischen dem Außenlamellenträger 8 und dem Gehäuse 2 angeordnet. Das zweite Lager 11 ist als Axialnadellager ausgeführt und zwischen dem Ausgangselement 4, nämlich dem Winkeltrieb 4', und dem Gehäuse 2 angeordnet. Das dritte Lager ist als Radialnadellager ausgeführt und zwischen dem Außenlamellenträger 8 und dem Gehäuse 2 angeordnet.
  • Das erste Lager 10 und das zweite Lager 11 weisen jeweils zwei Axiallagerscheiben auf. Bei dem ersten Lager 10 sind diese Axiallagerscheiben jeweils ballig, d.h. konvex, ausgebildet. Bei dem zweiten Lager 11 sind diese Axiallagerscheiben jeweils flach ausgebildet. Die Axiallagerscheiben der beiden Axialnadellager, nämlich des ersten Lagers 10 und des zweiten Lagers 11, sind derart ausgebildet, dass sie sich radial in Richtung zu der Drehachse 23 des Ausgangselements 4 zumindest teilweise über die jeweilige Seitenfläche des dritten Lagers 12 erstrecken, sodass dieses axial festgelegt ist. Dies trägt zu einem bauraum- sowie kostenoptimierten Aufbau bei.
  • Das Ausgangselement 4 ist weiterhin über ein viertes Lager 19 das als Radialnadellager ausgeführt ist an dem Eingangselement 3 gelagert. das Eingangselement 3 ist wiederum über ein fünftes Lager 20, nämlich ein als Wälzlager ausgebildetes Festlager, an dem Gehäuse 2 gelagert. Vermittels des fünften Lagers 20 wird neben einer Entlastung des vierten Lagers 19 ein Durchbiegen des Eingangselements 3 vermieden sowie eine konzentrische Führung der Lamellenkupplung erreicht.
  • Zwischen der zweiten Kugelrampenscheibe 15 und einer Druckplatte 21 des Lamellenpakets der Lamellenkupplung 5 ist ein weiteres Lager, nämliche in sechstes Lager 22 angeordnet. Dieses sechste Lager 22 ist ebenfalls als Axialnadellager ausgeführt.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Kupplungsanordnung
    2
    Gehäuse
    3
    Eingangselement
    4
    Ausgangselement
    5
    Lamellenkupplung
    6
    Außenlamellen
    7
    Innenlamellen
    8
    Außenlamellenträger
    9
    Lageranordnung
    10
    Erstes Lager
    11
    Zweites Lager
    12
    Drittes Lager
    13
    Kugelrampenmechanismus
    14
    Erste Kugelrampenscheibe
    15
    Zweite Kugelrampenscheibe
    16
    Verschraubung
    17
    Erste Steckverzahnung
    18
    Zweite Steckverzahnung
    19
    Viertes Lager
    20
    Fünftes Lager
    21
    Druckplatte
    22
    Sechstes Lager
    23
    Drehachse (des Ausgangselements)

Claims (6)

  1. Kupplungsanordnung (1) für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs umfassend - ein Gehäuse (2), - ein Eingangselement (3), nämlich eine Welle, die einen Ends antriebswirksam mit einer Kardanwelle, die wiederum antriebswirksam mit einer Antriebseinheit eines Kraftfahrzeugs verbunden ist und - ein Ausgangselement (4), das als Winkeltrieb (4') ausgeführt ist, der mit einem Eingangselement des Differentialgetriebes antriebswirksam verbunden ist, wobei das Eingangselement (3) über eine Lamellenkupplung (5) antriebswirksam mit dem Ausgangselement (4) verbindbar ist, wobei die Lamellenkupplung (5) ein Lamellenpaket aus mehreren Außenlamellen (6) und mehreren Innenlamellen (7) aufweist, wobei die Innenlamellen (7), drehfest jedoch axial bewegbar auf dem Eingangselement (3) angeordnet sind und die Außenlamellen (6) drehfest jedoch axial bewegbar auf einem Außenlamellenträger (8) angeordnet sind, wobei der Außenlamellenträger (8) antriebswirksam mit dem Ausgangselement (4) verbunden ist, wobei der Außenlamellenträger (8) und das Ausgangselement (4) über eine gemeinsame Lageranordnung (9) direkt an dem Gehäuse (2) gelagert sind, wobei die Lageranordnung (9) ein erstes Lager (10), ein zweites Lager (11) und ein drittes Lager (12) aufweist, wobei das erste Lager (10) ein Axiallager ist, das zwischen dem Außenlamellenträger (8) und dem Gehäuse (2) angeordnet ist, das zweite Lager (11) ein Axiallager ist, das zwischen dem Ausgangselement (4) und dem Gehäuse (2) angeordnet ist und das dritte Lager (12) ein Radiallager ist, das zwischen dem Außenlamellenträger (8) und dem Gehäuse (2) angeordnet ist.
  2. Kupplungsanordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Lager (10) als Axialnadellager mit balligen Axiallagerscheiben ausgeführt ist.
  3. Kupplungsanordnung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Lager (11) als Axialnadellager mit flachen Axiallagerscheiben ausgeführt ist.
  4. Kupplungsanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsanordnung (1) eine Aktuatoreinheit zur Betätigung der Lamellenkupplung (5) aufweist, wobei die Aktuatoreinheit zumindest teilweise an dem Gehäuse (2) angeordnet ist.
  5. Kupplungsanordnung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktuatoreinheit elektromechanisch ausgeführt ist und einen Kugelrampenmechanismus (13) mit einer feststehenden ersten Kugelrampenscheibe (14) und einer drehbaren, axial bewegbaren zweiten Kugelrampenscheibe (15) aufweist, wobei die feststehende erste Kugelrampenscheibe (14) fest an dem Gehäuse (2) angeordnet ist.
  6. Achsanordnung für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs umfassend eine Kupplungsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5.
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