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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lamellenkupplung für ein Drehmomentübertragungssystem, insbesondere eines Kraftfahrzeuges. Das Kraftfahrzeug kann ein Hybridfahrzeug sein, bei dem eine rotierende elektrische Maschine in der Drehmomentübertragungskette angeordnet ist. Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine nasslaufende Doppelkupplung, die eine derartige Lamellenkupplung umfasst.
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich insbesondere auf das Gebiet der Drehmomentübertragungssysteme für Kraftfahrzeuge, die insbesondere zwischen einem Verbrennungsmotor und einem Getriebe angeordnet sind, in dem eine rotierende elektrische Maschine parallel zur Hauptachse des Getriebes oder koaxial zur Hauptachse des Getriebes angeordnet ist. Das Drehmomentübertragungssystem kann z. B. eine nasslaufende Doppelkupplung oder auch z. B. eine nasslaufende Dreifachkupplung sein.
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Im Stand der Technik sind Kraftfahrzeuge vom Typ Hybridkraftfahrzeuge bekannt, die einen Mechanismus vom Typ nasslaufende Doppelkupplung umfassen, der zwischen einem Verbrennungsmotor und einem Getriebe angeordnet und mit einer rotierenden elektrischen Maschine gekoppelt ist. Bei dieser Art von Drehmomentübertragungskette ist es möglich, den Verbrennungsmotor bei jedem Anhalten des Fahrzeugs abzuschalten und ihn mittels der rotierenden elektrischen Maschine wieder zu starten. Die rotierende elektrische Maschine kann auch eine elektrische Bremse darstellen oder dem Verbrennungsmotor zusätzliche Energie zuführen, um ihn zu unterstützen oder zu verhindern, dass er abstirbt. Wenn der Verbrennungsmotor läuft, kann die elektrische Maschine die Rolle einer Wechselstromlichtmaschine übernehmen.
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Eine derartige rotierende elektrische Maschine kann in Reihe mit der nasslaufenden Doppelkupplung angeordnet sein, d.h. die Drehachse des Rotors der rotierenden elektrischen Maschine fällt mit der Drehachse der Kupplungen zusammen, wie im Dokument
DE102012006730 A1 beschrieben. Bei diesem Aufbau ist der Rotor der rotierenden elektrischen Maschine direkt am Drehmomenteingangslamellenträger der nasslaufenden Doppelkupplung befestigt, wodurch der radiale Platzbedarf stark erhöht wird.
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In an sich bekannter Weise wird die nasslaufende Doppelkupplung mit einem Steuerungssystem außerhalb der Lamellenkupplungen gesteuert, das Betätigungskolben umfasst, die in einem Betätigungsgehäuse gleiten. Das Betätigungsgehäuse ist in Bezug auf den die Lamellenbaugruppe tragenden Lamellenträger frei drehbar. Jeder Betätigungskolben ist mit Lippendichtungen ausgestattet. In der ausgekuppelten Stellung und bei fehlenden Arretierungsmitteln bewegt sich die Dichtung innerhalb des ringförmigen Hohlraums des Betätigungsgehäuses, der die Steuerkammer bildet, zurück und stößt an deren Boden an. In dieser Stellung werden die Lippendichtungen zusammengedrückt und verformt. Durch Wiederholen der Ein- und Auskuppelphasen können die Unversehrtheit und die Geometrie der Lippen auf Dauer beeinträchtigt werden. Die Zuverlässigkeit des Betätigungssystems ist eingeschränkt. Diese Suche nach einer Verbesserung der Zuverlässigkeit liegt der Erfindung zugrunde.
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In der
DE102012006730 A1 erfolgt die axiale Arretierung des Betätigungskolbens außerhalb der Steuerkammer. Dies erfordert die Anordnung eines Anschlags an der Außenseite des Betätigungsgehäuses in allgemein beengten Bereichen. Außerdem ist die Toleranz bei der Positionierung des Betätigungskolbens in der ausgekuppelten Stellung relativ zum Betätigungsgehäuse groß, da eine große Anzahl von Komponenten berücksichtigt wird. Die Erfindung zielt darauf ab, die Toleranzen bei der Positionierung des Betätigungskolbens in der ausgekuppelten Stellung zu verringern, so dass eine optimale Freigabe der Reiblamellen der Lamellenbaugruppe gewährleisten ist.
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Das Ziel der Erfindung ist auch eine Verbesserung der bestehenden Konstruktion einer nasslaufenden Doppelkupplung, indem sie die Anforderungen an die radiale Kompaktheit in Einklang bringt und dabei eine gute Zuverlässigkeit der Lamellenkupplungen und ihrer Betätigungskolben gewährleistet.
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Zu diesem Zweck schlägt die Erfindung gemäß einem ihrer Aspekte eine Lamellenkupplung für ein Drehmomentübertragungssystem, insbesondere eines Kraftfahrzeugs vor, die um eine Drehachse O zumindest Folgendes aufweist:
- - eine Lamellenbaugruppe, die aus einer abwechselnden Stapelung von Reiblamellen und Druckplatten längs der Achse O besteht;
- - einen Drehmomenteingangslamellenträger, der zur Aufnahme der Lamellenbaugruppe der Kupplung eingerichtet ist;
- - ein Betätigungsgehäuse, das kinematisch drehbar mit dem Eingangslamellenträger verbunden ist;
- - einen Betätigungskolben, der an der Lamellenbaugruppe anliegt und in Bezug auf das Betätigungsgehäuse zwischen einer eingekuppelten und einer ausgekuppelten Stellung der Kupplung axial beweglich ist, wobei der Betätigungskolben mittels einer Steuerkammer, die teilweise durch den Betätigungskolben und einen im Betätigungsgehäuse ausgebildeten ringförmigen Hohlraum begrenzt ist, in seiner Bewegung gesteuert wird;
wobei der Betätigungskolben eine einzelne Dichtung, die die Abdichtung der Steuerkammer gewährleistet, und eine Reihe von Vorsprüngen umfasst, die an einem seiner Enden ausgebildet sind, wobei die Vorsprünge so angeordnet sind, dass sie auf den Boden des ringförmigen Hohlraums drücken, wenn sich die Kupplung in der ausgekuppelten Stellung befindet.
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Eine derartige Lamellenkupplung hat den Vorteil, dass durch das Vorhandensein von Vorsprüngen am Ende des Betätigungskolbens ein Quetschen der Dichtung in der ausgekuppelten Stellung verhindert wird. Dadurch wird die Zuverlässigkeit der Lamellenkupplung verbessert.
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Durch den direkten Kontakt der am Ende des Betätigungskolbens ausgebildeten Vorsprünge mit dem Boden des ringförmigen Hohlraums können die Toleranzen bei der Positionierung des Betätigungskolbens in der ausgekuppelten Stellung verringert werden. Die berücksichtigten Fertigungstoleranzen beziehen sich nur auf eine begrenzte Anzahl von Komponenten. Die axiale Stellung des Betätigungskolbens in der ausgekuppelten Stellung ist über die gesamte Nutzungsdauer der Kupplung konstant und gewährleistet eine optimale Freigabe der Reiblamellen der Lamellenbaugruppe. Dadurch wird das Schleppmoment der Kupplung reduziert.
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Vorzugsweise können die Vorsprünge winkelmäßig um die Achse verteilt und zwischen dem Innen- und dem Außendurchmesser des ringförmigen Hohlraums der Steuerkammer liegen.
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Die Dichtung kann vorteilhafterweise zwei Lippen aufweisen, die am Innen- bzw. Außendurchmesser des ringförmigen Hohlraums der Steuerkammer reiben, wobei die Dichtung um die Vorsprünge und zwischen den Vorsprüngen in Umfangsrichtung auf das Ende des Betätigungskolbens aufgeformt ist, wobei die Vorsprünge axial über die Lippen der Dichtung hinaus vorstehen. Dadurch wird ein Quetschen der Lippendichtung im ausgekuppelten Zustand vermieden. Durch das Aufformen ist der Betätigungskolben leichter herzustellen und hat eine radial kompakte Form. Die Dichtung bedeckt das gesamte Ende des Betätigungskolbens, was seine Robustheit und die Abdichtung der Steuerkammer begünstigt.
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Vorteilhafterweise kann die Steuerkammer durch zwei miteinander verbundene kreisförmige Halbhohlräume gebildet sein, wobei ein Antriebsdeckel den oberen Teil des Hohlraums bildet, während das Betätigungsgehäuse den unteren Teil des Hohlraums bildet.
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Gemäß einer Erfindungsvariante kann der Antriebsdeckel kinematisch mit einer rotierenden elektrischen Maschine verbunden sein. Der Antriebsdeckel kann z.B. eine Außenverzahnung aufweisen, die kinematisch mit der rotierenden elektrischen Maschine verbunden ist, oder der Antriebsdeckel kann z.B. den Rotor der rotierenden elektrischen Maschine stützen.
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Gemäß einer Alternative kann die Verbindungslinie der beiden kreisförmigen Halbhohlräume radial über den Vorsprüngen liegen.
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Gemäß einer weiteren Alternative kann die Verbindungslinie der beiden kreisförmigen Halbhohlräume radial unterhalb der Vorsprünge liegen.
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Vorzugsweise kann der Betätigungskolben durch eine Ausgleichskammer, die teilweise durch eine Blechplatine und eine Vorrichtung zur elastischen Rückstellung begrenzt ist, in seiner Bewegung gesteuert werden, wobei die Vorrichtung zur elastischen Rückstellung axial zwischen dem Betätigungskolben und der Blechplatine angeordnet ist.
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Vorteilhafterweise kann die Vorrichtung zur elastischen Rückstellung an einer inneren zylindrischen Auflagefläche auf den Betätigungskolben zentriert sein.
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Die Vorrichtung zur elastischen Rückstellung kann vorzugsweise an einem gegenüber der Reihe von Vorsprüngen axial versetzten Anlagebereich am Betätigungskolben abgestützt sein.
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Die Erfindung kann das eine oder andere der nachfolgend beschriebenen Merkmale in Kombination miteinander oder unabhängig voneinander aufweisen:
- - Das Antriebsgehäuse kann beispielsweise über eine Schweißverbindung drehfest mit dem Eingangslamellenträger verbunden sein.
- - Der Antriebsdeckel kann mit Kraft auf den Flansch der zentralen Nabe aufgepresst sein.
- - Der Antriebsdeckel kann an den Flansch der zentralen Nabe angeschweißt sein.
- - Die Lamellenbaugruppe der Lamellenkupplung kann durch einen Betätigungskolben betätigt werden, der durch Tiefziehen eines Stahlblechs hergestellt wird.
- - Die Vorsprünge können ausgehend von dem Ende des Betätigungskolbens extrudiert werden.
- - Die Lamellenbaugruppe der Lamellenkupplung kann durch einen Betätigungskolben betätigt werden, der durch Einspritzen von Kunststoff hergestellt wird.
- - Der Antriebsdeckel und der Drehmomenteingangslamellenträger der Lamellenkupplung können drehfest miteinander verbunden sein, z.B. über eine Schweißverbindung.
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Gegenstand der Erfindung ist auch gemäß einem zweiten Aspekt eine nasslaufende Doppelkupplung mit:
- - einer ersten Lamellenkupplung, die die oben genannten Merkmale vollständig oder teilweise aufgreift; und
- - einer zweiten Lamellenkupplung, die radial innerhalb der ersten Kupplung angeordnet ist;
wobei die Lamellenkupplungen so gesteuert werden, dass sie wahlweise einen Verbrennungsmotor und eine rotierende elektrische Maschine mit einer ersten Abtriebswelle und einer zweiten Abtriebswelle koppeln, und jeweils einen Drehmomenteingangslamellenträger, der kinematisch mit dem Verbrennungsmotor verbunden ist, und eine zentrale Nabe für die Ölzufuhr aufweisen, die beiden Lamellenkupplungen gemeinsam ist, wobei die zentrale Nabe als Betätigungsgehäuse für die erste Lamellenkupplung dient.
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Eine derartige nasslaufende Doppelkupplung hat den Vorteil, dass sie aufgrund des Vorhandenseins der zentralen Nabe, die als Betätigungsgehäuse dient, radial kompakt ist. Außerdem ist die Steuerkammer der ersten Lamellenkupplung so nah wie möglich an der zentralen Nabe für die Ölzufuhr angeordnet, wodurch Leckagen innerhalb der nasslaufenden Doppelkupplung reduziert werden.
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Vorteilhafterweise kann die zentrale Nabe Folgendes aufweisen:
- - einen zylindrischen Abschnitt,
- - einen Flansch, der sich ausgehend von dem zylindrischen Abschnitt radial erstreckt und zumindest teilweise die Steuerkammer der ersten Lamellenkupplung bildet,
- - mindestens einen Ölzufuhrkanal, der durch den zylindrischen Abschnitt und den Flansch verläuft und innerhalb einer der Lamellenkupplungen ausmündet.
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Vorzugsweise kann der kinematisch mit der rotierenden elektrischen Maschine verbundene Antriebsdeckel teilweise die Steuerkammer der ersten Lamellenkupplung bilden, wobei der Antriebsdeckel so am Umfang des Flansches der zentralen Nabe angeformt ist, dass er das radiale Ende des mindestens einen Ölzufuhrkanals verschließt. Auf diese Weise ist es möglich, einen Teil der Ölzufuhrkanäle abzudichten, ohne weitere teure Komponenten zu verwenden.
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Vorteilhafterweise kann die zentrale Nabe einen ersten ringförmigen Hohlraum aufweisen, der auf der Seite des Flansches angeordnet und zur Aufnahme des Betätigungskolbens der ersten Lamellenkupplung eingerichtet ist, sowie einen zweiten ringförmigen Hohlraum, der zur Aufnahme eines Betätigungskolbens der zweiten Lamellenkupplung eingerichtet ist, wobei der mindestens eine Ölzufuhrkanal in einen der ringförmigen Hohlräume der Kupplungen mündet. Aufgrund dieses Aufbaus der nasslaufenden Doppelkupplung bilden die ringförmigen Hohlräume die Steuerkammern der Lamellenkupplungen. Die Steuerkammern sind konzentrisch und radial in ein und derselben Ebene angeordnet, was die Aufnahme von nasslaufenden Kupplungen innerhalb der Drehmomentübertragungskette vereinfacht.
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Der Antriebsdeckel kann vorzugsweise eine innere zylindrische Auflagefläche zur Abstützung der Dichtung des ersten Betätigungskolbens aufweisen, wobei die zylindrische Auflagefläche teilweise den ersten ringförmigen Hohlraum bildet. Diese erfindungsgemäße nasslaufende Doppelkupplung hat den Vorteil, dass durch die Verwendung eines angesetzten, ringförmigen Antriebsdeckels die Herstellungskosten reduziert werden. Durch dieses angesetzte ringförmige Teil kann der ringförmige Hohlraum teilweise kostengünstig hergestellt werden.
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Vorteilhafterweise kann der Antriebsdeckel eine Außenverzahnung aufweisen, die kinematisch mit der rotierenden elektrischen Maschine verbunden ist. Dadurch kann die rotierende elektrische Maschine exzentrisch zur Drehachse der Übertragungskette angeordnet werden.
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Vorteilhafterweise kann die erste Steuerkammer über mindestens einen Ölzufuhrkanal, der durch den zylindrischen Abschnitt und den Flansch verläuft, mit Druckfluid gespeist werden.
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Vorzugsweise kann die erste Ausgleichskammer über mindestens einen Ölzufuhrkanal, der durch den zylindrischen Abschnitt und den Flansch verläuft, mit Kühlfluid gespeist werden.
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Vorteilhafterweise können die Ölzufuhrkanäle des ersten Hohlraums, des zweiten Hohlraums und der ersten Ausgleichskammer winkelmäßig um die Drehachse O verteilt sein und den Flansch radial durchdringen.
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Vorzugsweise können die Ölzufuhrkanäle am Außenumfang des Flansches ausmünden und durch die innere zylindrische Auflagefläche des Antriebsdeckels verschlossen sein. Auf diese Weise kann ein Teil der Ölzufuhrkanäle abgedichtet werden, ohne weitere teure Bauteile zu verwenden.
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Vorzugsweise kann der Ölzufuhrkanal durch Bohren von aufeinanderfolgenden Leitungen innerhalb der zentralen Nabe hergestellt werden, wobei die Leitungen ineinander übergehen und so angeordnet sind, dass sie die Steuerkammer der Kupplungen mit Druckfluid speisen. Bei dem Fluid kann es sich um Öl, z.B. um Getriebeöl handeln.
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Die Erfindung kann gemäß ihrem zweiten Aspekt eines oder mehrere der nachfolgend beschriebenen Merkmale aufweisen, die miteinander kombiniert oder unabhängig voneinander herangezogen werden:
- - Der erste Hohlraum und der zweite Hohlraum können radial übereinander verschachtelt sein.
- - Die Lamellenbaugruppe der zweiten Kupplung kann radial zwischen dem ersten Hohlraum und dem zweiten Hohlraum angeordnet sein. Auf diese Weise kann der innerhalb der nasslaufenden Doppelkupplung verfügbare Innenraum ausgenutzt und somit der axiale Raumbedarf reduziert werden.
- - Der Drehmomenteingangslamellenträger der zweiten Kupplung und die zentrale Nabe können drehfest miteinander verbunden sein, z.B. über eine Schweißverbindung.
- - Der erste Hohlraum und der zweite Hohlraum können in Richtung der Welle ausgerichtet sein.
- - Der Ölzufuhrkanal der Ausgleichskammer kann durch Bohren von aufeinanderfolgenden Leitungen im Inneren der zentralen Nabe hergestellt werden, wobei die Leitungen ineinander ausmünden und so angeordnet sind, dass sie die Ausgleichskammer der ersten Kupplung mit Kühlfluid speisen.
- - Die Ölzufuhrkanäle des ersten Hohlraums, des zweiten Hohlraums und der ersten Ausgleichskammer können winkelmäßig um die Drehachse verteilt sein und den Flansch radial durchdringen.
- - Der Antriebsdeckel kann die radial durch den Flansch der zentralen Nabe verlaufenden Ölzufuhrkanäle verschließen.
- - Der zylindrische Abschnitt der zentralen Nabe kann sich axial in einer zur Antriebswelle entgegengesetzten Richtung erstrecken, wobei der zylindrische Abschnitt die Ölzufuhrkanäle des ersten Hohlraums, der zweiten ersten und der Ausgleichskammern umfasst.
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Im Sinne der vorliegenden Anmeldung ist eine nasslaufende Kupplung eine Kupplung, die sich für den Betrieb in einem Ölbad eignet.
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Die Erfindung bezieht sich auch auf das Gebiet der Drehmomentübertragungssysteme für Kraftfahrzeuge, die insbesondere zwischen einem Verbrennungsmotor und einem Getriebe angeordnet sind, wobei die rotierende elektrische Maschine koaxial zur Hauptachse des Getriebes liegt. In diesem Fall kann der Antriebsdeckel der nasslaufenden Doppelkupplung den Rotor der rotierenden elektrischen Maschine stützen, d.h. der Rotor der rotierenden elektrischen Maschine verläuft koaxial zur Drehachse des Antriebsdeckels.
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Im Verlauf der nachfolgenden Beschreibung einer besonderen Ausführungsform der Erfindung, die lediglich zur Veranschaulichung und nicht einschränkend mit Bezug auf die beigefügten Figuren gegeben ist, wird die Erfindung besser verstanden und werden weitere Ziele, Einzelheiten, Merkmale und Vorteile davon deutlicher.
- - [1] zeigt eine axiale Schnittansicht einer nasslaufenden Doppelkupplung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung.
- - [2] zeigt eine Ansicht eines Ausschnitts der nasslaufenden Doppelkupplung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung.
- - [3] zeigt eine isometrische Ansicht des Betätigungskolbens der Lamellenkupplung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung.
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Im weiteren Verlauf der Beschreibung und der Ansprüche werden in nicht einschränkender Weise und zur Vereinfachung des Verständnisses die Begriffe „vorne“ oder „hinten“ entsprechend der Richtung in Bezug auf eine axiale Ausrichtung, die durch die Hauptdrehachse O des Getriebes des Kraftfahrzeugs bestimmt ist, und die Begriffe „innen / intern“ oder „außen / extern“ in Bezug auf die Achse O und in einer radialen Ausrichtung, die orthogonal zur axialen Ausrichtung verläuft, verwendet.
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In den 1 bis 3 ist eine erste Ausführungsform einer Lamellenkupplung E1 für ein Drehmomentübertragungssystem vom Typ nasslaufende Doppelkupplung 1 dargestellt. Die nasslaufende Doppelkupplung 1 ist innerhalb einer Kette zur Drehmomentübertragung eines Kraftfahrzeugs über ein Getriebegehäuse 100 dargestellt, das mit zwei Abtriebswellen A1, A2 zur Drehmomentabgabe ausgestattet ist.
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In 1 ist eine nasslaufende Doppelkupplung 1 mit einer ersten Kupplung E1 und einer zweiten Kupplung E2 jeweils vom Typ Lamellenkupplung zu sehen, die so gesteuert werden, dass sie wahlweise einen Verbrennungsmotor und eine rotierende elektrische Maschine mit einer ersten Abtriebswelle und einer zweiten Abtriebswelle koppeln. Die erste und die zweite Kupplung E1, E2 sind um eine Drehachse O radial übereinander angeordnet.
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In dieser ersten Ausführungsform der Erfindung weist die erste Lamellenkupplung E1 um die Drehachse O Folgendes auf:
- - eine Lamellenbaugruppe, die aus einer abwechselnden Stapelung von Reiblamellen 11 und Druckplatten 12 längs der Achse O besteht;
- - einen Drehmomenteingangslamellenträger 10, der zur Aufnahme der Lamellenbaugruppe der Kupplung E1 eingerichtet ist;
- - ein Betätigungsgehäuse 50, das kinematisch drehbar mit dem Eingangslamellenträger 10 verbunden ist;
- - einen Betätigungskolben 15, der an der Lamellenbaugruppe anliegt und in Bezug auf das Betätigungsgehäuse 50 zwischen einer eingekuppelten und einer ausgekuppelten Stellung der Kupplung E1 axial beweglich ist, wobei der Betätigungskolben 50 mittels einer Steuerkammer 34, die teilweise durch den Betätigungskolben 15 und einen im Betätigungsgehäuse ausgebildeten ersten ringförmigen Hohlraum 51 begrenzt ist, in seiner Bewegung gesteuert wird.
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In dieser ersten Form ist das Betätigungsgehäuse 50 über eine Schweißverbindung drehfest mit dem Eingangslammellenträger 10 verbunden.
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Der Aufbau dieser ersten erfindungsgemäßen Lamellenkupplung E1 ermöglicht es, den radialen Bauraum der nasslaufenden Doppelkupplung 1 zu komprimieren.
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Zu diesem Zweck weist die nasslaufende Doppelkupplung 1 Folgendes auf:
- - die erste erfindungsgemäße Lamellenkupplung E1; und
- - eine zweite Lamellenkupplung E2, die radial innerhalb der ersten Kupplung angeordnet ist;
wobei die Lamellenkupplungen E1, E2 so gesteuert werden, dass sie wahlweise einen Verbrennungsmotor und eine rotierende elektrische Maschine mit einer ersten Abtriebswelle A1 und einer zweiten Abtriebswelle A2 koppeln.
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Die Lamellenkupplungen E1, E2 weisen jeweils einen Drehmomenteingangslamellenträger 10, 20 auf, der kinematisch mit dem Verbrennungsmotor verbunden ist, und eine zentrale Nabe 50 für die Ölzufuhr, die beiden Lamellenkupplungen gemeinsam ist, wobei die zentrale Nabe 50 als Betätigungsgehäuse für die erste Lamellenkupplung E1 dient.
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Die zentrale Nabe 50 für die Ölzufuhr bildet also teilweise die Steuerkammer 34.
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Die zentrale Nabe 50 für die Ölzufuhr weist Folgendes auf:
- - einen zylindrischen Abschnitt 55 mit der Achse O,
- - einen Flansch 53, der sich radial ausgehend von dem zylindrischen Abschnitt 55 erstreckt,
- - den ersten ringförmigen Hohlraum 51, der auf der Seite des Flansches angeordnet und zur Aufnahme des Betätigungskolbens 15 der ersten Kupplung E1 eingerichtet ist,
- - einen zweiten ringförmigen Hohlraum 52, der auf der gleichen Seite des Flansches wie der erste ringförmige Hohlraum angeordnet und zur Aufnahme eines Betätigungskolbens 25 der zweiten Kupplung E2 eingerichtet ist,
- - Ölzufuhrkanäle 54a, 54b und 54c, die durch den zylindrischen Abschnitt 55 und den Flansch 53 verlaufen und in die ringförmigen Hohlräume ausmünden.
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Die ringförmigen Hohlräume 51, 52 der ersten Kupplung E1 und der zweiten Kupplung E2 sind in ein und dieselbe Richtung ausgerichtet, in diesem Beispiel in Richtung der Antriebswelle, d.h. in Richtung des Verbrennungsmotors der Drehmomentübertragungskette.
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Die zentrale Nabe 50 für die Ölzufuhr kann das Drehmoment aus zwei verschiedenen Quellen, einer thermischen und einer elektrischen Quelle, übertragen. Das von dem Verbrennungsmotor und von dem Elektromotor stammende Drehmoment kann dann auf die koaxialen Getriebewellen A1, A2 übertragen werden, je nachdem, ob die eine oder die andere der ersten Kupplung E1 oder der zweiten Kupplung E2 geschlossen ist.
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Die erste Abtriebswelle A1 wird in Drehung versetzt, wenn die erste Kupplung E1 geschlossen ist, und die zweite Abtriebswelle A2 wird in Drehung versetzt, wenn die zweite Kupplung E2 geschlossen ist.
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Die nasslaufende Doppelkupplung 1 weist um ihre Drehachse O mindestens ein Drehmomenteingangselement 2 auf, das drehbar mit einer (nicht gezeigten) Antriebswelle verbunden ist. Das Eingangselement 2 liegt vor der nasslaufenden Doppelkupplung 1.
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In der ersten Ausführungsform umfasst das Eingangselement 2, das insgesamt eine „L“-Form hat, einen radial ausgerichteten Teil, der von einer Drehmomenteingangsabdeckung 3 gebildet wird, und einen axial ausgerichteten Teil, der von einer Drehmomenteingangsnabe 4 gebildet wird. Die Abdeckung 3 und die Nabe 4 sind fest miteinander verbunden, vorzugsweise durch Schweißen aneinander befestigt. Die Drehmomenteingangsnabe 4 ist in einem Gehäuse 101 drehbar geführt, das in Bezug auf die Drehmomentübertragungskette feststehend ist.
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Die Drehmomenteingangsnabe 4 ist beispielsweise über Rillen drehfest verbunden, die am Ausgang einer Dämpfungsvorrichtung (wie eines Doppeldämpfungsschwungrads usw.) ausgebildet sind, deren Eingang insbesondere über ein Motorschwungrad mit der Antriebswelle verbunden ist, die von einer Kurbelwelle gebildet ist, die von einem Verbrennungsmotor, mit dem das Kraftfahrzeug ausgestattet ist, in Drehung versetzt wird.
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Die Drehmomenteingangsabdeckung 3 ist drehfest mit dem Drehmomenteingangslamellenträger 10 verbunden, der zur Aufnahme der Lamellenbaugruppe der ersten Kupplung E1 eingerichtet ist. Die Drehverbindung wird hier durch Schweißen hergestellt, könnte aber auch durch das Ineinandergreifen von Rillen realisiert werden.
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Die Lamellenbaugruppe der ersten Kupplung E1 umfasst Druckplatten 11, die drehbar mit dem Eingangslamellenträger 10 verbunden sind, der über einen Antriebsdeckel 80 an der zentralen Nabe 50 für die Ölzufuhr angesetzt ist, und Reiblamellen 12, die drehbar mit einem Ausgangslamellenträger 13 verbunden sind. Die Reiblamellen 12 sind insgesamt axial zwischen zwei aufeinanderfolgenden Druckplatten 11 angeordnet.
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Im vorliegenden Fall weist der Eingangslamellenträger 10 eine innere Rille 10a auf, die mit der Lamellenbaugruppe der ersten Kupplung E1 in Eingriff ist, wobei der Eingangslamellenträger 10 über eine Schweißnaht fest an der zentralen Nabe 50 befestigt ist.
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Der Ausgangslamellenträger 13 der ersten Kupplung E1 ist durch Eingriff mit den Reiblamellen 12 und durch eine Rillenverbindung mit der ersten Abtriebswelle A1 drehbar verbunden. Der Ausgangslamellenträger 13 hat insgesamt eine „L“-Form, deren radial inneres Ende fest mit einer gerillten Ausgangsnabe verbunden ist.
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Die Lamellenbaugruppe der zweiten Kupplung E2 umfasst Druckplatten 21, die drehbar mit einem Eingangslamellenträger 20 verbunden sind, der an die zentrale Nabe 50 für die Ölzufuhr angesetzt ist, und Reiblamellen 22, die drehbar mit einem Ausgangslamellenträger 23 verbunden sind.
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Im vorliegenden Fall weist der Eingangslamellenträger 20 eine innere Rille 20a auf, die mit der Lamellenbaugruppe der zweiten Kupplung E2 in Eingriff ist, wobei der Eingangslamellenträger 20 über eine Schweißnaht fest an der zentralen Nabe 50 befestigt ist.
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Der Ausgangslamellenträger 23 der zweiten Kupplung E2 ist durch Eingriff mit den Reiblamellen 22 und über eine Rillenverbindung mit der zweiten Abtriebswelle A2 drehbar verbunden. Der Ausgangslamellenträger 23 hat insgesamt eine „L“-Form, deren radial inneres Ende fest mit einer gerillten Ausgangsnabe verbunden ist.
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Der Antriebsdeckel 80 ist am Außenumfang des Antriebsgehäuses 50, insbesondere am Umfang des Flansches 53, angesetzt. Die als Betätigungsgehäuse dienende zentrale Nabe 50 hat die Aufgabe, das Drehmoment innerhalb der nasslaufenden Doppelkupplung 1 zu übertragen. Hierzu ist der Antriebsdeckel 80 drehfest mit der zentralen Nabe 50 verbunden, im vorliegenden Fall über eine Einpressverbindung mit Kraft. Der Antriebsdeckel 80 und der Drehmomenteingangslamellenträger 10 der ersten Lamellenkupplung E1 sind auch über eine Schweißverbindung drehfest miteinander verbunden.
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Der Antriebsdeckel 80 weist eine Außenverzahnung auf, die kinematisch mit der rotierenden elektrischen Maschine verbunden ist, wobei die Verzahnung aus einem Stück mit dem Antriebsdeckel ausgebildet oder an den Antriebsdeckel angesetzt ist. Die Außenverzahnung hat ein schraubenförmiges Profil, dessen Form komplementär zum Ritzel der rotierenden elektrischen Maschine ist. Alternativ könnte die Verzahnung ein gerades Profil aufweisen, dessen Form komplementär zu einer Kette oder einem Riemen ist, die/der zur Verbindung der rotierenden elektrischen Maschine verwendet wird.
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Die nasslaufende Doppelkupplung 1 wird mit einem Druckfluid, üblicherweise Öl, hydraulisch gesteuert.
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Zur wahlweisen Steuerung der Zustandsänderung der ersten Kupplung E1 und der zweiten Kupplung E2 verwaltet eine Vorrichtung zur Steuerung der nasslaufenden Doppelkupplung die Zufuhr von Drucköl innerhalb getrennter Steuerkammern. Die Steuerungsvorrichtung ist in der Regel in dem Getriebegehäuse 100 aufgenommen. Die Steuerungsvorrichtung ist mit der zentralen Nabe 50 für die Ölzufuhr verbunden, die Kanäle 54a und 54c für die Zufuhr von Drucköl aufweist, wie in 1 dargestellt.
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Wie bei dem Betrieb einer nasslaufenden Kupplung bekannt, ist jeder Steuerkammer eine Ausgleichskammer zugeordnet. In der Regel ist die Ausgleichskammer axial neben dem ringförmigen Hohlraum angeordnet, der als Steuerkammer dient. Die Ausgleichskammern 31, 32 werden mit Kühlfluid gespeist. Das Kühlfluid nutzt einen Ölzufuhrkanal 54b, der sich von den anderen Ölzufuhrkanälen 54a und 54c unterscheidet. Dieser Ölzufuhrkanal 54b ist auch in der zentralen Nabe 50 für die Ölzufuhr ausgebildet.
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Die Ölzufuhrkanäle 54a, 54b und 54c sind winkelmäßig um den zylindrischen Abschnitt 55 herum verteilt. Jeder der Ölzufuhrkanäle 54a, 54b und 54c besteht aus im Wesentlichen radialen und axialen Bohrungen, die in Richtung der Steuerkammern der ersten und zweiten Kupplung E1, E2, aber auch in Richtung der Ausgleichskammern 31, 32 der ersten und zweiten Kupplung E1, E2 ausgerichtet sind.
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Der Ölzufuhrkanal 54c, der axial am hinteren Ende der zentralen Nabe 50 liegt, ist z.B. der Steuerkammer 34 der ersten Kupplung E1 zugeordnet. Der Ölzufuhrkanal 54c wird durch Bohren von aufeinanderfolgenden axialen und radialen Leitungen innerhalb der zentralen Nabe 50 hergestellt. Die Leitungen gehen ineinander über und sind so eingerichtet, dass sie die Steuerkammer der ersten Kupplung E1 mit Druckfluid speisen. Der Ölzufuhrkanal 54c mündet in den ersten ringförmigen Hohlraum 51, der teilweise durch eine axiale Verlängerung, die direkt aus dem Flansch 53 hervorgeht, und teilweise durch den Antriebsdeckel 80 gebildet ist.
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Der Antriebsdeckel 80 weist insbesondere eine innere zylindrische Auflagefläche 81 zur Abstützung der Dichtung 16 des Betätigungskolbens 15 der ersten Kupplung E1 auf, wobei die zylindrische Auflagefläche 81 teilweise den ersten ringförmigen Hohlraum 51 bildet.
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Wie in 2 veranschaulicht, ist der Betätigungskolben 15 der ersten Kupplung E1 axial, hier von hinten nach vorne, zwischen einer ausgekuppelten Stellung und einer eingerückten Stellung beweglich, die dem offenen bzw. geschlossenen Zustand der ersten Kupplung E1 entsprechen. Die Lamellenbaugruppe der ersten Kupplung E1 wird direkt von dem ersten Betätigungskolben 15 betätigt. Der Betätigungskolben 15 wird mittels der Steuerkammer 34, die durch den ersten Hohlraum 51 begrenzt ist, in seiner Bewegung gesteuert.
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Der erste Betätigungskolben 15 weist eine einzige Dichtung 16 auf, die die Abdichtung der Steuerkammer 34 gewährleistet, und eine Reihe von Vorsprüngen 17, die an einem seiner Enden 15a ausgebildet sind. Wie in 3 veranschaulicht, umfasst die Reihe sieben Vorsprünge 17. Die Vorsprünge 17 sind so angeordnet, dass sie auf den Boden des ersten ringförmigen Hohlraums 51 drücken, wenn sich die Kupplung in der ausgekuppelten Stellung befindet.
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Die Steuerkammer 34 ist durch zwei kreisförmige Halbhohlräume gebildet, die miteinander verbunden sind. Der Antriebsdeckel 80 bildet den oberen Teil des Hohlraums 51, während das Betätigungsgehäuse 50 den unteren Teil des Hohlraums 51 bildet. Die Verbindungslinie der beiden kreisförmigen Halbhohlräume liegt radial über den Vorsprüngen 17. Der Antriebsdeckel 80 kann mit Kraft auf den Flansch der zentralen Nabe aufgepresst oder an diesen geschweißt sein.
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Wie in den 2 und 3 veranschaulicht, sind die Vorsprünge 17 winkelmäßig um die Achse O verteilt und liegen zwischen dem Innen- und dem Außendurchmesser des ersten ringförmigen Hohlraums 51 der Steuerkammer 34. Insbesondere drücken die Enden 17 auf einer bearbeiteten Fläche auf das Betätigungsgehäuse 50, so dass die Fertigungstoleranzen verringert werden.
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Vorteilhafterweise umfasst die Dichtung 16 zwei Lippen 16a, 16b, die am Innen- bzw. Außendurchmesser des ersten ringförmigen Hohlraums 51 der Steuerkammer 34 reiben. Die Dichtung 16 ist auf das Ende 15a des Betätigungskolbens 15 um die Vorsprünge 17 herum und zwischen den Vorsprüngen in Umfangsrichtung aufgeformt. Die Dichtung 16 bedeckt somit das gesamte Ende des Betätigungskolbens und weist Öffnungen auf, um den Durchgang der Vorsprünge 17 zu ermöglichen.
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Die Vorsprünge 17 ragen axial über die Lippen 16a, 16b der Dichtung hinaus. Dadurch wird ein Quetschen der Lippendichtung in der ausgekuppelten Stellung vermieden.
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Wie in 3 veranschaulicht, ist der erste Betätigungskolben 15 durch Tiefziehen eines Stahlblechs hergestellt. Die Vorsprünge 17 werden insbesondere ausgehend von dem Ende 15a extrudiert. Die Anlageflächen der Vorsprünge 17 können zur Reduzierung der Fertigungstoleranzen maschinell bearbeitet werden.
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In einer nicht dargestellten Variante kann der Betätigungskolben durch Kunststoffspritzguss hergestellt werden. Die Dichtung kann durch die Vorsprünge 17 an den Betätigungskolben angesetzt und befestigt sein.
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Die zweite Kupplung E2 weist einen Betätigungskolben 25 auf, der axial, hier von hinten nach vorne, zwischen einer ausgekuppelten und einer eingekuppelten Stellung beweglich ist, die dem offenen bzw. geschlossenen Zustand der zweiten Kupplung E2 entsprechen. Die Lamellenbaugruppe der zweiten Kupplung E2 wird direkt von dem zweiten Betätigungskolben 25 betätigt, der aus einem tiefgezogenen Blech gefertigt ist. Der Betätigungskolben 25 ist in Bezug auf den zweiten ringförmigen Hohlraum 52 der zentralen Nabe 50, die als Betätigungsgehäuse dient, axial beweglich. Der Betätigungskolben 25 wird mittels einer Steuerkammer, die durch den zweiten Hohlraum 52 begrenzt ist, in seiner Bewegung gesteuert.
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Der Ölzufuhrkanal 54a, der in der zentralen Nabe 50 ausgebildet ist, ist der Steuerkammer der zweiten Kupplung E2 zugeordnet. Der Ölzufuhrkanal 54a wird durch Bohren aufeinanderfolgender axialer und radialer Leitungen innerhalb der zentralen Nabe 50 hergestellt. Die Leitungen gehen ineinander über und sind so angeordnet, dass sie die Steuerkammer der zweiten Kupplung E2 mit Druckfluid speisen. Der Ölzufuhrkanal 54b mündet in den zweiten ringförmigen Hohlraum 52 aus, der direkt in der zentralen Nabe 50 ausgebildet ist.
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Der Ölzufuhrkanal 54b, der in der zentralen Nabe 50 ausgebildet ist, ist der Ausgleichskammer 31 der ersten Kupplung E1 zugeordnet. Dieser Ölzufuhrkanal 54b fällt mit dem Ölzufuhrkanal der Ausgleichskammer der zweiten Kupplung E2 zusammen. Der Ölzufuhrkanal 54b wird durch Bohren aufeinanderfolgender axialer und radialer Leitungen innerhalb der zentralen Nabe 50 hergestellt. Für die erste Ausgleichskammer 31 mündet der Kanal 54b in einen geschlossenen Raum, der teilweise von einer Blechplatine 33 der ersten Kupplung E1 gebildet wird.
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Genauer gesagt, bilden der erste Betätigungskolben 15 und die Blechplatine 33 der ersten Kupplung E1 gemeinsam die Ausgleichskammer 31 der ersten Kupplung. Eine Vorrichtung 40 zur elastischen Rückstellung ist axial zwischen dem ersten Betätigungskolben und der als Ausgleichsdeckel dienenden Blechplatine 33 angeordnet. Der Ausgleichsdeckel 33 ist direkt am Flansch 53 der zentralen Nabe 50 befestigt.
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Wie in 2 veranschaulicht, umfasst die Vorrichtung 40 zur elastischen Rückstellung des Betätigungskolbens 15 mehrere Schraubenfedern 41, die axial zwischen einem Anlagebereich 15b des Betätigungskolbens 15 und einer ringförmigen Oberfläche des Ausgleichsdeckels eingefügt sind. Die Vorrichtung 40 zur elastischen Rückstellung hat die Funktion, den Betätigungskolben 15 automatisch in eine ausgekuppelte Stellung zurückzustellen, die einem offenen Zustand der Kupplung entspricht.
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Vorteilhafterweise ist die Vorrichtung 40 zur elastischen Rückstellung an einer inneren zylindrischen Auflagefläche 15c auf den Betätigungskolben zentriert.
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Um den Aufbau der Lamellenkupplung E1 radial kompakt zu gestalten, stützt sich die Vorrichtung 40 zur elastischen Rückstellung an der Vorrichtung 40 zur elastischen Rückstellung auf Höhe des Anlagebereichs 15b ab, der in Bezug auf die Reihe von Vorsprüngen 17 axial versetzt ist. Der Anlagebereich 15b und die Vorsprünge 17 sind im Wesentlichen auf demselben Anordnungsdurchmesser angeordnet.
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Aus den 1 und 2 ist ersichtlich, dass alle Ölzufuhrkanäle 54a, 54b und 54c in ein und derselben Ebene P angeordnet sind, die senkrecht zu der durch den Flansch 53 verlaufenden Achse X verläuft. Die Ölzuführungskanäle 54a, 54b und 54c münden radial am Außenumfang des Flansches 53 aus und werden durch eine innere Bohrung 82 des Antriebsdeckels verschlossen, die sich von der inneren zylindrischen Auflagefläche 81 unterscheidet. Der Antriebsdeckel 80 umschließt den Außenumfang des Flansches 53. In einem weiteren möglichen Fall können die Ölzufuhrkanäle durch die innere zylindrische Auflagefläche des Antriebsdeckels verschlossen sein.
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Die Erfindung ist jedoch nicht auf die hier beschriebenen und veranschaulichten Mittel und Ausgestaltungen beschränkt, sondern erstreckt sich auch auf alle gleichwertigen Mittel und Ausgestaltungen sowie auf alle technischen Kombinationen, die derartige Mittel betreiben. Insbesondere können die Formen der zentralen Nabe für die Ölzufuhr, die als Antriebsgehäuse dient, und des Antriebsdeckels geändert werden, ohne die Erfindung zu beeinträchtigen, solange diese Komponenten letztlich die gleichen Funktionen wie die in dem vorliegenden Dokument beschriebenen Funktionen erfüllen.
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Gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung kann die erfindungsgemäße Lamellenkupplung in einer nasslaufenden Dreifachkupplung integriert sein und als Drehmomenttrennkupplung vom Typ K0 dienen. Eine nasslaufende Doppelkupplung ist der KO-Trennkupplung zugeordnet. Mit der K0-Trennkupplung kann der Verbrennungsmotor von der übrigen Drehmomentübertragungskette getrennt werden.
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In dieser zweiten Ausführungsform der Erfindung weist die KO-Trennkupplung vom Typ Lamellenkupplung um eine Drehachse O Folgendes auf:
- - eine Lamellenbaugruppe, die aus einer abwechselnden Stapelung von Reiblamellen und Druckplatten längs der Drehachse der nasslaufenden Dreifachkupplung besteht;
- - einen Drehmomenteingangslamellenträger, der zur Aufnahme der Lamellenbaugruppe der K0-TrennkuppIung eingerichtet ist;
- - ein Betätigungsgehäuse, das kinematisch drehbar mit dem Eingangslamellenträger verbunden ist;
- - einen Betätigungskolben, der an der Lamellenbaugruppe anliegt und in Bezug auf das Betätigungsgehäuse zwischen einer eingekuppelten und einer ausgekuppelten Stellung der Kupplung axial beweglich ist, wobei der Betätigungskolben mittels einer Steuerkammer, die teilweise durch den Betätigungskolben und einen im Betätigungsgehäuse ausgebildeten ringförmigen Hohlraum begrenzt ist, in seiner Bewegung gesteuert wird;
wobei der Betätigungskolben eine einzelne Dichtung, die die Abdichtung der Steuerkammer gewährleistet, und eine Reihe von Vorsprüngen umfasst, die an einem seiner Enden ausgebildet sind, wobei die Vorsprünge so angeordnet sind, dass sie auf den Boden des ringförmigen Hohlraums drücken, wenn sich die Kupplung in der ausgekuppelten Stellung befindet.
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Gemäß einer Erfindungsvariante wird die Steuerkammer der K0-Trennkupplung durch zwei miteinander verbundene kreisförmige Halbhohlräume gebildet, wobei ein Antriebsdeckel den oberen Teil des Hohlraums bildet, während das Betätigungsgehäuse den unteren Teil des Hohlraums bildet.
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Gemäß dieser Erfindungsvariante ist der Antriebsdeckel kinematisch mit einer rotierenden elektrischen Maschine verbunden. Der Antriebsdeckel kann z.B. eine Außenverzahnung aufweisen, die kinematisch mit der rotierenden elektrischen Maschine verbunden ist, oder der Antriebsdeckel kann z.B. den Rotor der rotierenden elektrischen Maschine stützen.
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In den Ansprüchen sind alle in Klammern stehenden Bezugszeichen nicht als Anspruchseinschränkung auszulegen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012006730 A1 [0004, 0006]
