-
Die Erfindung betrifft eine Doppelkupplung für einen Antriebsstrang eines Hybridfahrzeuges, vorzugsweise eines Pkws, Lkws, Busses oder sonstigen Nutzfahrzeuges, mit einer, zwischen einer Eingangswelle und einem ersten Ausgang wirkend eingesetzten, ersten Teilkupplung sowie einer, zwischen der Eingangswelle und einem zweiten Ausgang wirkend eingesetzten, zweiten Teilkupplung, wobei ein erstes Reibelementepaket der als Reibkupplung ausgebildeten ersten Teilkupplung radial außerhalb eines zweiten Reibelementepaketes der als Reibkupplung ausgebildeten zweiten Teilkupplung angeordnet ist.
-
Gattungsgemäße Mehrfachkupplungen in Form von Doppelkupplung oder Dreifachkupplung sind aus dem Stand der Technik bereits hinlänglich bekannt. Mit 4 ist eine bekannte Dreifachkupplung 1' veranschaulicht, deren einzelne Reiblamellenpakete radial geschachtelt zueinander angeordnet sind. Es ist ferner bekannt, je nach weiterer Ausgestaltung des Antriebsstranges entweder diese Dreifachkupplung 1' oder alternativ eine Doppelkupplung in dem Antriebsstrang vorzusehen. Die an die Kupplungen anschließenden, weiteren Bestandteile des Antriebsstranges bleiben bei beiden Varianten weitestgehend gleich. Insbesondere wird hierfür auch dasselbe Kupplungsgehäuse verwendet, in dem je nach Ausgestaltung des Antriebsstranges entweder die Doppelkupplung oder die Dreifachkupplung untergebracht ist.
-
Zur Erzeugung eines Kühlmittelstromes innerhalb des Kupplungsgehäuses K im Betrieb sowie bei Einsatz der Doppelkupplung 1" hat es sich jedoch herausgestellt, wie aus 5 ersichtlich, dass die im Vergleich zu der Dreifachkupplung mit reduzierten radialen Abmaßen ausgeführte Doppelkupplung 1" das im Betrieb radial nach außen geschleuderte Hydraulikmittel nicht in ausreichend großen Mengen durch die Öffnung O im Kupplungsgehäuse K ableiten kann. Dies verursacht wiederum zusätzliche Schleppverluste.
-
Als weiterer Stand der Technik wird auf die
US 2006/0086586 A1 verwiesen, die eine Doppelkupplung offenbart, die auf den Oberbegriff des Anspruchs 1 lesbar ist. Darüber hinaus wird als weiterer Stand der Technik auf die
US 2010/0170764 A1 und die
DE 727 545 A verwiesen.
-
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Doppelkupplung zur Verfügung zu stellen, mittels der auch bei Einsatz in einem im Vergleich zu der Doppelkupplung deutlich größer dimensionierten Kupplungsgehäuse Schleppverluste weitestgehend vermieden werden.
-
Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass radial außerhalb eines das erste Reibelementepaket wiederum von radial außen umgebenden (ersten) Außenlamellenträger der ersten Teilkupplung eine Kragenkontur angebracht ist, welche Kragenkontur geometrisch zum Fördern eines Hydraulikmittels in einem Betriebszustand ausgebildet / vorbereitet ist.
-
Durch die Kragenkontur wird das im Betrieb durch das Innere radial nach außen strömende Hydraulikmittel verlässlich und in ausreichend großen Mengen in Umfangsrichtung mitgenommen und zielgerichtet durch Öffnungen im Kupplungsgehäuse abgeführt. Die Doppelkupplung ist somit weitestgehend ohne Schleppverluste betreibbar.
-
Weitergehende vorteilhafte Ausführungsformen sind mit den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.
-
Demnach ist es erfindungsgemäß, wenn die Kragenkontur unmittelbar durch eine die Eingangswelle drehfest mit dem (ersten) Außenlamellenträger verbindende Mitnehmerscheibe ausgebildet ist. Dadurch wird die Kragenkontur unmittelbar durch ein ohnehin bereits vorhandenes Bauteil ausgeformt, sodass kein zusätzlicher Montageaufwand entsteht.
-
Diesbezüglich ist es ebenfalls zweckmäßig, wenn die Kragenkontur unmittelbar durch einen von dem (ersten) Außenlamellenträger aus radial nach außen überstehenden Fortsatz der Mitnehmerscheibe gebildet ist. Damit lässt sich die Kragenkontur, vorzugsweise umformtechnisch, möglichst einfach realisieren.
-
Die Mitnehmerscheibe ist dabei auf übliche Weise mittels einer Formschlussverzahnung mit dem (ersten) Außenlamellenträger verbunden. Dadurch wird die Montage wiederum möglichst einfach gehalten.
-
Erstreckt sich die Kragenkontur parallel, alternativ in einem Winkel zwischen 0° und 10°, zu einem Hülsenbereich des (ersten) Außenlamellenträgers, wird die Hydraulikmittelförderfunktion weiter optimiert.
-
Weist die Kragenkontur mehrere über ihren Umfang hinweg verteilte erste radiale Durchgangslöcher auf, sind die für die Hydraulikmittelförderung notwendigen Geometrien möglichst einfach herstellbar.
-
Alternativ oder zusätzlich zu den ersten radialen Durchgangslöchern ist es weiterhin von Vorteil, wenn die Kragenkontur eine eine Schaufelgeometrie bildende Verzahnung aufweist. Dadurch kommt es in Umfangsrichtung / Drehrichtung zu einer effektiven Mitnahme des Hydraulikmittels.
-
Ist der (erste) Außenlamellenträger direkt mit einem Zahnrad verbunden, ist dieser möglichst robust aufgenommen. Das Zahnrad dient weiter bevorzugt im Betrieb zum Ankoppeln einer elektrischen Maschine. Dadurch ist die Doppelkupplung möglichst bauraumsparend in dem Antriebsstrang integriert.
-
Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn der (erste) Außenlamellenträger radial außerhalb des ersten Reibelementepaketes mit mehreren in Umfangsrichtung verteilt angeordneten zweiten radialen Durchgangslöchern versehen ist. Dadurch wird das im Betrieb die erste Teilkupplung durchströmende Hydraulikmittel unmittelbar mit Hilfe der Kragenkontur mitgenommen. Weiter bevorzugt befinden sich die zweiten radialen Durchgangslöcher axial auf gleicher Höhe mit der Kragenkontur.
-
Ist radial innerhalb des zweiten Reibelementepaketes eine Hydraulikmittelzuführung angeordnet, ist die Doppelkupplung möglichst effizient als nasslaufende Kupplung umgesetzt.
-
Mit anderen Worten ausgedrückt, wird somit erfindungsgemäß eine Doppelkupplung mit einer Entölungsfunktion ausgeführt. Eine Kragenkontur wird zusätzlich zur Kupplung radial außerhalb des äußeren Außenlamellenträgers eingesetzt, die aufgrund des geringeren Abstandes zum Kupplungsgehäuse ein Ausführen des Öls durch die Gehäuseöffnung ermöglicht.
-
Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand mehrerer Figuren näher erläutert, in welchem Zusammenhang auch verschiedene Ausführungsbeispiele dargestellt sind.
-
Es zeigen:
- 1 eine Längsschnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Doppelkupplung nach einem ersten Ausführungsbeispiel, wobei eine an einer Mitnehmerscheibe einer Eingangswelle angebrachte Kragenkontur mit mehreren radialen Durchgangslöchern versehen ist,
- 2 eine schematische Darstellung eines im Betrieb der Doppelkupplung nach 1 erzeugten Hydraulikmittelstroms unter Ableiten des Hydraulikmittels durch eine Öffnung im Kupplungsgehäuse,
- 3 eine Längsschnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Doppelkupplung nach einem zweiten Ausführungsbeispiel, in dem die Kragenkontur nun alternativ mit einer Verzahnung ausgestattet ist,
- 4 eine Längsschnittdarstellung einer aus dem Stand der Technik bekannten Dreifachkupplung, sowie
- 5 eine schematische Darstellung einer nach dem Stand der Technik arbeitenden Doppelkupplung.
-
Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
-
Mit 1 ist eine erfindungsgemäße Doppelkupplung 1 detailliert zu erkennen. Die Doppelkupplung 1 weist zwei radial geschachtelt zueinander angeordnete Teilkupplungen 4, 6 auf, die, wie nachfolgend näher erläutert, nasslaufend ausgeführt sind. Die Doppelkupplung 1 ist für den Einsatz in einem Antriebsstrang eines Hybridfahrzeuges vorbereitet. Die Doppelkupplung 1 ist in ihrem bevorzugten Einsatzbereich zwischen einer Verbrennungskraftmaschine und einem Getriebe eingesetzt, wobei sie ferner zum Ankoppeln einer elektrischen Maschine an den Antriebsstrang dient.
-
Die Doppelkupplung 1 ist im Betrieb innerhalb des Antriebsstranges in einem in 1 schematisch angedeuteten Kupplungsgehäuse 20 untergebracht. Wie diesbezüglich auch unter Zusammenschau mit 2 ersichtlich ist, wird im Betrieb bei rotierender Doppelkupplung 1 ein entlang des Innenumfangs des Kupplungsgehäuses 20 geführter Hydraulikmittelstrom erzeugt, der im Bereich einer Öffnung 21 aus dem Kupplungsgehäuse 20 abgeleitet wird und daran im Anschluss auf übliche Weite einem Kühl- und/oder Schmiermittelkreislauf des Kraftfahrzeuges rückgeführt wird.
-
Der Vollständigkeit halber sei darauf hingewiesen, dass die gegenständlich verwendeten Richtungsangaben axial, radial und Umfangsrichtung in Bezug auf eine zentrale Drehachse 22 der Doppelkupplung 1 zu sehen sind. Unter axial / axiale Richtung ist somit eine Richtung entlang der Drehachse 22, unter radial / radiale Richtung eine Richtung senkrecht zu der Drehachse 22 und unter Umfangsrichtung eine Richtung entlang einer konzentrisch zu der Drehachse 22 verlaufenden Kreislinie zu verstehen.
-
Zurückkommend auf 1 ist grundsätzlich zu erkennen, dass die Doppelkupplung 1 eingangsseitig eine Eingangswelle 2 aufweist. Die Eingangswelle 2 ist mit einer Mitnehmerscheibe 11 drehfest verbunden, vorzugsweise an dieser angeschweißt. Ausgehend von der Eingangswelle 2 erstreckt sich die Mitnehmerscheibe 11 im Wesentlichen in radialer Richtung nach außen scheibenförmig weg.
-
Mit der Mitnehmerscheibe 11 ist ein (erster) Außenlamellenträger 9 einer ersten Teilkupplung 4 der Doppelkupplung 1 drehfest verbunden. Hierzu ist der erste Außenlamellenträger 9 mit Hilfe einer üblichen Formschlussverzahnung 23 mit der Mitnehmerscheibe 11 drehfest verbunden und zu dieser axial gesichert. Zur axialen Sicherung ist bspw. ein Sicherungsring 24, der in 1 gut zu erkennen ist, mit verwendet.
-
Der erste Außenlamellenträger 9 weist ebenfalls auf übliche Weise einen Hülsenbereich 13 auf, zu dessen radialer Innenseite mehrere erste Reibelemente 25a der ersten Teilkupplung 4 angeordnet sind. Mehrere zweite Reibelemente 25b der ersten Teilkupplung 4 wechseln sich in axialer Richtung mit den ersten Reibelementen 25a der ersten Teilkupplung 4 ab, unter Ausbildung eines ersten Reibelementepaketes 7.
-
Die zweiten Reibelemente 25b der ersten Teilkupplung 4 sind wiederum mit einem ersten Ausgang 3 der Doppelkupplung 1 weiter verbunden. Der erste Ausgang 3 wird durch einen ersten Innenlamellenträger 26 und einen ersten Nabenkörper 27 mit ausgebildet.
-
Radial innerhalb des ersten Reibelementepaketes 7 ist die zweite Teilkupplung 6, d.h. insbesondere ein (zweites) Reibelementepaket 8 der zweiten Teilkupplung 6, angeordnet. Die zweite Teilkupplung 6 ist auf ähnliche Weise wie die erste Teilkupplung 4, nämlich ebenfalls als Reiblamellenkupplung, ausgebildet. Ein (zweiter) Außenlamellenträger 28 der zweiten Teilkupplung 6 ist unmittelbar drehfest mit dem ersten Außenlamellenträger 9 verbunden. An dem zweiten Außenlamellenträger 28 sind mehrere erste Reibelemente 29a der zweiten Teilkupplung 6 angebracht.
-
Abwechselnd mit den ersten Reibelementen 29a der zweiten Teilkupplung 6 sind mehrere zweite Reibelemente 29b der zweiten Teilkupplung 6, unter Ausbildung des zweiten Reibelementepaketes 8, angeordnet. Die zweiten Reibelemente 29b der zweiten Teilkupplung 6 sind mit einem (zweiten) Innenlamellenträger 30 der zweiten Teilkupplung 6 und einem (zweiten) Nabenkörper 31 der zweiten Teilkupplung 6, unter Ausbildung eines zweiten Ausgangs 5 der Doppelkupplung 1 weiter verbunden.
-
Ferner ist zu erkennen, dass die ersten und zweiten Außenlamellenträger 9, 28 mit einem Zahnrad 16 weiter verbunden sind. Dieses Zahnrad 16 dient im Betrieb gleichzeitig zur Lagerung des ersten und zweiten Außenlamellenträgers 9, 28 relativ zu dem Kupplungsgehäuse 20. Das Zahnrad 16 ist als ein außenverzahntes Zahnrad 16 umgesetzt und dient im Betrieb zum Koppeln einer hier der Übersichtlichkeit halber nicht weiter dargestellten elektrischen Maschine, vorzugsweise unter Zwischenschaltung eines Zwischenzahnrades, mit dem Antriebsstrang.
-
Erfindungsgemäß ist radial außerhalb des ersten Außenlamellenträgers 9 eine zur Hydraulikmittelförderung geometrisch ausgebildete Kragenkontur 10 angebracht. Diese Kragenkontur 10 ist drehfest mit der Eingangswelle 2 gekoppelt. Diesbezüglich ist zu erkennen, dass die Kragenkontur 10 durch einen radial über den ersten Außenlamellenträger 9 hinweg stehenden Fortsatz 12 der Mitnehmerscheibe 11 gebildet ist. Die Kragenkontur 10 ist somit als ein stoffeinteiliger Bestandteil der Mitnehmerscheibe 11 umgesetzt. Die Kragenkontur 10 ist als ein umgebogener Bereich der Mitnehmerscheibe 11 gebildet.
-
Des Weiteren ist zu erkennen, dass die Kragenkontur 10 mehrere in Umfangsrichtung verteilt angeordnete erste Durchgangslöcher 14 aufweist, die die Kragenkontur 10 radial durchdringen. Dadurch wird der in 2 ersichtliche Hydraulikmittelstrom bei rotierender Doppelkupplung 1 im Betrieb nach außen weitergeleitet und durch die mitdrehende Kragenkontur 10 in Umfangsrichtung beschleunigt.
-
Es ist zu erkennen, dass die Kragenkontur 10 in diesem Ausführungsbeispiel parallel zu dem Hülsenbereich 13 des ersten Außenlamellenträgers 9 verläuft, gemäß weiteren Ausführungen ist es jedoch auch vorteilhaft, die Kragenkontur 10 relativ zu diesem Hülsenbereich 13 anzustellen, bspw. in einem Winkel zwischen 0° (> 0°) und 20°.
-
Die somit als eine nasslaufende Kupplung umgesetzte Doppelkupplung 1 verfügt radial innerhalb der Reibelementepakete 7, 8 über eine Hydraulikmittelzuführung 19. Diese Hydraulikmittelzuführung 19 ist mit einer Hydraulikmittelquelle verbunden, sodass im Betrieb die Doppelkupplung 1 von ihrer radialen Innenseite her von einem Hydraulikmittelstrom durchströmt wird.
-
Zum Aufbau des entsprechenden Hydraulikmittelstroms sind daher weitere Durchgangslöcher, wie in Form von zweiten radialen Durchgangslöchern 17 in dem ersten Außenlamellenträger 9 angebracht. Die zweiten Durchgangslöcher 17 befinden sich axial auf gleicher Höhe mit den ersten Durchgangslöchern 14. Es ist zu erkennen, dass ferner auch der zweite Außenlamellenträger 28 und der zweite Innenlamellenträger 30 über radiale Durchgänge 18a, 18b (Durchgangslöcher) verfügen.
-
In Verbindung mit 3 ist schließlich ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Doppelkupplung 1 veranschaulicht. Der Vollständigkeit halber sei darauf hingewiesen, dass die Doppelkupplung 1 dieses zweiten Ausführungsbeispiels in Aufbau und Funktion grundsätzlich der Doppelkupplung 1 des ersten Ausführungsbeispiels entspricht. Der Kürze wegen werden daher lediglich die Unterschiede zu dem ersten Ausführungsbeispiel beleuchtet.
-
Insbesondere ist zu erkennen, dass die Kragenkontur 10 dieses zweiten Ausführungsbeispiels nach 3 auf andere Weise umgesetzt ist. Die Kragenkontur 10 weist nun eine in Umfangsrichtung gleichmäßig umlaufende Verzahnung 15 auf. Die einzelnen Zähne der Verzahnung 15 bilden somit eine Schaufelgeometrie, die bei rotierender Doppelkupplung 1 das Hydraulikmittel entsprechend mitnimmt und somit ebenfalls in Umfangsrichtung fördert. Dabei hat es sich als besonders zweckmäßig herausgestellt, wenn die Verzahnung 15 durch einen Umformvorgang des Bereiches der Kragenkontur 10 entsprechend ausgeformt ist. Das Hydraulikmittel tritt dann bevorzugt im Betrieb zu einer axialen Seite, hier zu einer dem Zahnrad 16 zugewandten axialen Seite, aus der Kragenkontur 10 aus.
-
Diesbezüglich sei darauf hingewiesen, dass in einem weiteren Ausführungsbeispiel auch eine Kombination von ersten Durchgangslöchern 14 und Verzahnung 15 in der Kragenkontur 10 umgesetzt ist.
-
Mit anderen Worten ausgedrückt, wird erfindungsgemäß die Doppelkupplung 1 durch eine Kragenkontur 10 zur Verbesserung der „Ölbeförderung“ umgesetzt.
-
1 zeigt eine erfindungsgemäße Doppelkupplung 1, bei welcher die Mitnehmerscheibe 11 radial nach außen verlängert wird und mit einem axialen Kragen (Kragenkontur 10) versehen wird. Der radiale Abstand zwischen Kragen und Gehäuse (Kupplungsgehäuse 20) ist nun verkleinert. Öl, welches sich zwischen Kragen und Gehäuse befindet, kann nun einfach mitgeschleppt werden.
-
1 und 2 zeigen schematisch den Vorgang des Entölens des Gehäuses. Hier kann das Öl vom Kragen mitgeschleppt und durch die Gehäuseöffnung (Öffnung 21) herausgefördert werden.
-
1 zeigt eine mögliche Variante der Mitnehmerscheibe 11. Der Kragenbereich (Kragenkontur 10) kann, wie hier dargestellt, radiale Bohrungen (erste Durchgangslöcher 14) enthalten, um das Öl besser in Rotation zu versetzen. Besonders vorteilhaft ist, dass für die Entölungsfunktion kein weiteres Bauteil zum Einsatz kommt, sondern ein bereits vorhandenes Bauteil verwendet wird.
-
Eine weitere Variante zeigt 3. Hier ist der Kragen mit einer Verzahnungskontur (Verzahnung 15) ausgestattet, welche eine weiter verbesserte Mitnahme des Öls in Umfangsrichtung gewährleistet.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Doppelkupplung
- 2
- Eingangswelle
- 3
- erster Ausgang
- 4
- erste Teilkupplung
- 5
- zweiter Ausgang
- 6
- zweite Teilkupplung
- 7
- erstes Reibelementepaket
- 8
- zweites Reibelementepaket
- 9
- erster Außenlamellenträger
- 10
- Kragenkontur
- 11
- Mitnehmerscheibe
- 12
- Fortsatz
- 13
- Hülsenbereich
- 14
- erstes Durchgangsloch
- 15
- Verzahnung
- 16
- Zahnrad
- 17
- zweites Durchgangsloch
- 18a
- erster Durchgang
- 18b
- zweiter Durchgang
- 19
- Hydraulikmittelzuführung
- 20
- Kupplungsgehäuse
- 21
- Öffnung
- 22
- Drehachse
- 23
- Formschlussverzahnung
- 24
- Sicherungsring
- 25a
- erstes Reibelement der ersten Teilkupplung
- 25b
- zweites Reibelement der ersten Teilkupplung
- 26
- erster Innenlamellenträger
- 27
- erster Nabenkörper
- 28
- zweiter Außenlamellenträger
- 29a
- erstes Reibelement der zweiten Teilkupplung
- 29b
- zweites Reibelement der zweiten Teilkupplung
- 30
- zweiter Innenlamellenträger
- 31
- zweiter Nabenkörper
