DE112011103372B4

DE112011103372B4 - Doppelkupplung

Info

Publication number: DE112011103372B4
Application number: DE112011103372.9T
Authority: DE
Inventors: Oliver Nöhl; Johannes Arnold; Dirk Hofstetter
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2010-10-06
Filing date: 2011-09-21
Publication date: 2020-09-24
Anticipated expiration: 2031-09-22
Also published as: CN103154550B; US20120085615A1; DE112011103372A5; US8689958B2; DE102011081909A1; CN102661332A; US20130220762A1; WO2012045297A1; CN103154550A

Abstract

Doppelkupplung (3) mit axial hintereinander angeordneten und hydraulisch betätigten Einzelkupplungen für ein Doppelkupplungsgetriebe (2) in einem Antriebstrang eines Fahrzeuges, mit einer antriebseitig angeordneten Einzelkupplung, einer getriebeseitig angeordneten Einzelkupplung, einem angetriebenen Kupplungsgehäuse (4) und zwei Kolben-Zylinder-Einheiten, wobei eine erste der Einzelkupplungen das Kupplungsgehäuse mit einer ersten Getriebeeingangswelle und eine zweite der Einzelkupplungen das Kupplungsgehäuse mit einer zweiten Getriebeeingangswelle schaltbar verbindet, wobei das Kupplungsgehäuse (4) antriebseitig mit einer Antriebwelle und getriebeseitig mit bezüglich der Einzelkupplungen innenliegend angeordneten Eingangslamellenträgern (6, 7) verbunden ist und ein in die Doppelkupplung (3) eingeleitetes Eingangsmoment über das Kupplungsgehäuse (4) um die beiden Einzelkupplungen herum leitbar ist, wobei das Kupplungsgehäuse (4) einen ersten Abstützbereich für eine Betätigungskraft der getriebeseitig angeordneten Einzelkupplung aufweist und wobei ein vom ersten Abstützbereich unabhängiger zweiter Abstützbereich zur Abstützung einer Betätigungskraft der antriebseitig angeordneten Einzelkupplung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet dass die Kolben-Zylinder-Einheiten jeweils einen Betätigungskolben (21, 22) und einen gemeinsamen Dichtungsträger (34) aufweisen, welche gemeinsam mit einem Teilbereich der Mantelfläche der Kupplungsnabe (5) einen separaten Betätigungsdruckraum bilden, wobei die Betätigungskolben (21, 22) jeweils über ein Federelement (28, 29) vorbelastet sind, das am Stützelement (14) bzw. am Verbindungs- und Abstützbereich des Kupplungsgehäuses abgestützt ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Doppelkupplung mit axial hintereinander angeordneten und hydraulisch betätigten (betätigbaren) Einzelkupplungen für ein Doppelkupplungsgetriebe in einem Antriebstrang eines Fahrzeuges gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie dem Oberbegriff des Anspruchs 2.Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Doppelkupplung mit einer antriebseitig angeordneten Einzelkupplung, einer getriebeseitig angeordneten Einzelkupplung, einem angetriebenen Kupplungsgehäuse und zwei Kolben-Zylinder-Einheiten, wobei eine erste der Einzelkupplungen das Kupplungsgehäuse mit einer ersten Getriebeeingangswelle und eine zweite der Einzelkupplungen das Kupplungsgehäuse mit einer zweiten Getriebeeingangswelle schaltbar verbindet.
Aus der DE 38 19 702 A1 ist eine solche hydraulisch betätigte (betätigbare) Doppelnasskupplung mit axial hintereinander angeordneten Einzelkupplungen bekannt, wobei die hydraulischen Betätigungseinrichtungen axial vor bzw. axial nach den Einzelkupplungen und auf einem gleichen Durchmesser wie die Einzelkupplungen angeordnet sind. Der axiale Bauraumbedarf für diese Doppelnasskupplung ist daher vergleichsweise groß. Um den axialen Bauraumbedarf zu senken, könnten die hydraulischen Betätigungseinrichtungen radial nach innen verlagert und ggf. axial überlappend mit den Einzelkupplungen angeordnet werden, wie aus den GB 2 191 252 A , DE 91 14 528 U1 , DE 38 38 865 A1 , DE 2 116 311 A oder DE 35 27 399 A1 bekannt. Eine noch kompaktere Bauweise könnte dadurch erreicht werden, dass zwischen den beiden Einzelkupplungen und den beiden Kolben-Zylinder-Einheiten ein gemeinsamer und mit dem Kupplungsgehäuse fest verbundener Kupplungssteg vorgesehen wird, wie aus der US 3,424,033 A oder der EP 1 195 537 A1 bekannt. Bei dem aus diesen beiden Druckschriften bekannten Aufbau bedingt der gemeinsame Steg jedoch ein Übersprechen zwischen den Einzelkupplungen aufgrund der gemeinsam genutzten Abstützung der Einrückkräfte der Einzelkupplungen über den Kupplungssteg.
Als weiterer Stand der Technik wird auf die DE 10 2011 009 419 A1 verwiesen, die auf den Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie den Oberbegriff des Anspruchs 2 lesbar ist.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine axial angeordnete Doppelkupplung anzugeben, die ein Übersprechen zwischen den Einzelkupplungen vermeidet bzw. weitgehend vermindert und die einen vergleichsweise geringen Bauraumbedarf aufweist.
Für eine Doppelkupplung der Eingangs genannten Art wird die vorliegende Aufgabe erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 sowie die Merkmale des Anspruchs 2 gelöst. Insbesondere ist das Kupplungsgehäuse antriebseitig mit einer Antriebwelle und getriebeseitig mit bezüglich der Einzelkupplungen innenliegend angeordneten Eingangslamellenträgern verbunden ist und ein in die Doppelkupplung eingeleitetes Eingangsmoment über das Kupplungsgehäuse um die beiden Einzelkupplungen herum leitbar ist, wobei das Kupplungsgehäuse einen ersten Abstützbereich für eine Betätigungskraft der getriebeseitig angeordneten Einzelkupplung aufweist, und wobei ein vom ersten Abstützbereich unabhängiger zweiter Abstützbereich zur Abstützung einer Betätigungskraft der antriebseitig angeordneten Einzelkupplung vorgesehen ist.
Erfindungsgemäß ist also eine axial angeordnete Doppelkupplung vorgesehen, bei der das Eingangsdrehmoment über das außen liegende Kupplungsgehäuse um die Teilkupplungen herum geführt wird, um die innen liegenden Lamellenträger anzutreiben. Das außen liegende Gehäuse dient dabei gleichzeitig zur separaten Abstützung der axialen Betätigungskraft einer der Teilkupplungen. Die axiale Betätigungskraft der entsprechend zweiten Teilkupplung wird dabei über ein zusätzliches Stützelement aufgenommen. Durch diese separate Abstützung der Betätigungskräfte wird ein Übersprechen der beiden Teilkupplungen verhindert, bei gleichzeitig äußerst kompaktem axialem Aufbau und entsprechend geringem Bauraumbedarf.
Das Kupplungsgehäuse weist hierbei vorzugsweise einen bzgl. einer Hauptachse der Doppelkupplung im Wesentlichen radial angeordneten und mit der Antriebswelle verbindbaren Mitnahmebereich, einen bzgl. der Hauptachse der Doppelkupplung im Wesentlichen axial angeordneten, zylindrischen Bereich und einen bzgl. einer Hauptachse der Doppelkupplung im Wesentlichen radial angeordneten Verbindungs- und Abstützbereich auf.
Außerem kann das Kupplungsgehäuse mit einer Kupplungsnabe verbunden sein, wobei die Kupplungsnabe mit den Eingangslamellenträgern der beiden Einzelkupplungen verbunden sein kann. Vorzugsweise ist hierbei das Kupplungsgehäuse mit der Kupplungsnabe über eine axiale Steckverzahnung oder eine gleichwirkende sonstige Drehmitnahmeverbindung (wie eine Passfederverbindung) verbunden, wobei die axiale Steckverzahnung oder eine gleichwirkende sonstige Drehmitnahmeverbindung getriebeseitig angeordnet ist.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfassen die beiden Kolben-Zylinder-Einheiten jeweils einen Betätigungskolben und einen Dichtungsträger, welche gemeinsam mit einem Teilbereich der Mantelfläche der Kupplungsnabe einen separaten Betätigungsdruckraum bilden, wobei die Betätigungskolben jeweils über ein Federelement vorbelastet sind, das am entsprechenden Stützelement bzw. am Verbindungs- und Abstützbereich des Kupplungsgehäuses bzw. unmittelbar am Eingangslamellenträger abgestützt ist. Gemäß einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel umfassen die Kolben-Zylinder-Einheiten jeweils einen Betätigungskolben und einen gemeinsamen Dichtungsträger, welche gemeinsam mit einem Teilbereich der Mantelfläche der Kupplungsnabe einen separaten Betätigungsdruckraum für die einzelnen Kolben-Zylinder-Einheiten bilden, wobei die Betätigungskolben über ein Federelement vorbelastet sind, das am Stützelement bzw. am Verbindungs- und Abstützbereich des Kupplungsgehäuses abgestützt ist. Bei beiden dieser alternativen Ausführungsbeispiele können die Betätigungsdruckräume und die Federelemente jeweils radial innerhalb der Eingangslamellenträger der zugehörigen Einzelkupplung angeordnet sein.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist ein mit der Kupplungsnabe jedenfalls drehfest verbundene Stützelement zur Abstützung der Betätigungskräfte der antriebsseitig angeordneten Einzelkupplung vorgesehen, so dass die Betätigungskräfte der Einzelkupplungen separat abgestützt und dadurch eine Übersprechen der beiden Einzelkupplungen verhindert werden kann.
Vorzugsweise sind bzgl. der Eingangslamellenträger radial außen liegend angeordnete und ineinander geschachtelte Ausgangslamellenträger vorgesehen. Hierbei können die vorstehend erwähnten Eingangslamellenträger auch als Teilbereiche eines gemeinsamen Eingangslamellenträgers ausgebildet sein.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Anlagebereiche der Betätigungskolben an die jeweiligen Lamellenpakete beider Einzelkupplungen jeweils antriebsseitig der zugehörigen Einzelkupplung angeordnet, so dass eine Betätigungsrichtung beider Einzelkupplungen in Richtung auf das Getriebe hin liegt. Gemäß einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel sind die Anlagebereiche der Betätigungskolben an die jeweiligen Lamellenpakete der Einzelkupplungen zwischen den beiden Einzelkupplungen angeordnet, so dass eine Betätigungsrichtung der antriebsseitigen Einzelkupplung in Richtung Antrieb und eine Betätigungsrichtung der getriebeseitigen Einzelkupplung in Richtung Getriebe liegen. Gemäß einem weiteren alternativen Ausführungsbeispiel sind die Anlagebereiche der Betätigungskolben an die jeweiligen Lamellenpakete beider Einzelkupplungen jeweils getriebeseitig der zugehörigen Einzelkupplung angeordnet, so dass eine Betätigungsrichtung beider Einzelkupplungen in Richtung auf das Getriebe hin liegt, wobei hierbei dann zwei separate Abstützelemente für die Einzelkupplungen vorgesehen sind, und wobei hierbei dann keine unmittelbare Abstützung am Kupplungsgehäuse erfolgt.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiel in Verbindung mit den zugehörigen Figuren näher erläutert. In diesen zeigen:

1 eine prinzipielle Anordnung der erfindungsgemäßen Doppelkupplung
2 ein erstes Ausführungsbeispiel mit Betätigungsrichtung beider Einzelkupplungen in Richtung Getriebe und
3 ein weiteres Ausführungsbeispiel mit Betätigungsrichtung beider Einzelkupplungen in entgegengesetzte Richtungen
4 eine räumliche Darstellung einer ersten Ausführungsform eines gebauten Stators, bestehend aus einer äußeren Hülse (der auch als „äußerer Stator“ bezeichnet wird) und einer inneren Hülse (die auch als „Innenhülse“ bezeichnet wird);
5 eine Draufsicht auf die Verbindungsfläche zwischen Stator und Getriebegehäuse bzw. aus Blickrichtung des Getriebes;
6 eine Schnittdarstellung entlang der Schnittebene B-B in 5, und
7 eine Schnittdarstellung entlang der Schnittebene C-C in 5

Dabei ist 1 schematisch ein Antriebsstrang eines Fahrzeuges mit einem Antrieb 1, einem Doppelkupplungsgetriebe 2 und einer zwischen Antrieb 1 und Doppelkupplungsgetriebe 2 angeordneten Doppelkupplungseinrichtung 3 zu entnehmen. Das vom Antrieb 1 (vorzugsweise einem Verbrennungsmotor oder einem Elektroantrieb oder einer Kombination aus Verbrennungsmotor und Elektroantrieb) erzeugte Drehmoment wird dabei über das Kupplungsgehäuse 4 um die Doppelkupplungsanordnung 3 herum geleitet und an eine Kupplungsnabe 5 übertragen. Die Kupplungsnabe 5 ist mit einem Eingangslamellenträger 6 der ersten Einzelkupplung K1 und einem Eingangslamellenträger 7 einer zweiten Einzelkupplung K2 verbunden. Die Einzelkupplungen K1 und K2 umfassen Lamellenpakete (in 1 nicht im Einzelnen gezeigt), welche jeweils aus zumindest einer eingangsseitigen Reiblamelle und einer ausgangsseitigen Reiblamelle bestehen. Die ausgangsseitigen Reiblamellen sind mit einem Ausgangslamellenträger 8 für die Einzelkupplungen K1 und einem Ausgangslamellenträger 9 für die Einzelkupplung K2 verbunden. Über die Betätigungseinrichtungen 10 und 11 können die eingangsseitigen und ausgangsseitigen Reiblamellen in Reibkontakt miteinander gebracht werden, wobei die jeweilige Betätigungskraft und die Richtung der Betätigungskraft über den Kraftvektorpfeil F_K1 und F_K2 für die Einzelkupplungen K1 und K2 1 entnehmbar sind. Die Ausgangslamellenträger 8 und 9 sind mit den beiden Getriebeeingangswellen 12 und 13 des Doppelkupplungsgetriebes verbunden. In 1 ist die Hauptachse der Doppelkupplungsanordnung 3 mit dem Bezugszeichen A gezeigt.
Weiterhin ist in 1 der Teilbereich 4a des Kupplungsgehäuses symbolisch hervorgehoben, um darzustellen, dass bei der vorliegenden nasslaufenden Doppelkupplung mit axial angeordneten Teilkupplungen (Einzelkupplungen) die Betätigungskraft der Teilkupplung K1 über ein Bauteil abgestützt wird, welches gleichzeitig auch das Antriebsmoment in das Kupplungssystem einleitet. Das Kupplungsgehäuse erfüllt vorliegend also eine Doppelfunktion.
Über den ebenfalls symbolisch hervorgehobenen Bereich 14 soll zudem verdeutlicht werden, dass eine Abstützung der Betätigungskraft der Teilkupplung K2 über das zusätzliche Bauteil 14 erfolgt, welches im Wesentlichen unabhängig von der Abstützung 4a am Kupplungsgehäuse 4 ist. Dadurch wird verhindert, dass sich die Teilkupplungen K1 und K2 beim Betätigen gegenseitig beeinflussen (Übersprechverhalten).
Die Teilkupplungen könnten dabei in Richtung Antrieb oder in Richtung Getriebe betätigt werden (wenn dies auch nicht in den Figuren gezeigt ist).
Denkbar wäre auch eine Anordnung, bei der die Teilkupplungen K1 und K2 von innen nach außen betätigt werden, wie nachfolgend anhand 3 erläutert. Dabei befinden sich dann die Betätigungselemente der Teilkupplungen axial zwischen den Lamellenpaketen. Bei der Betätigung in entgegen gesetzte Richtungen ist es zudem möglich, die Druckräume der Betätigungselemente durch einen gemeinsamen Dichtungsträger, der die Kolbendichtung für beide Teilkupplungen trägt, zu bilden.
Dabei ist bereits der schematischen Darstellung von 1 entnehmbar, dass das Kupplungsgehäuse 4 als Kupplungstopf mit integral ausgebildeter Abstützung zur Abstützung der axialen Betätigungskraft ausgebildet sein kann.
Außerdem ist bereits der schematischen Darstellung der 1 entnehmbar, dass die innen liegenden Eingangslamellenträger mit der Kupplungsnabe verbunden sind.
Des Weiteren ist bereits der schematischen Darstellung der 1 entnehmbar, dass auch das zusätzliche Stützelement 14 mit der Kupplungsnabe verbunden sein kann.
In 2 ist eine Detailkonstruktion dargestellt, bei der die Betätigungskräfte den in 1 dargestellten Kraftvektoren F_K1 und F_K2 entsprechen. Dabei zeigt 2 einen Halbschnitt entsprechend der Kupplungshauptachse A. Das Kupplungsgehäuse 4 ist hierbei zweiteilig aus einem Kupplungstopf mit dem Bodenbereich 4a und dem zylindrischen Wandbereich 4b und einem Mitnahmeblech 4c bebildet, wobei das Mitnahmeblech 4c und der zylindrische Wandbereich 4b formschlüssig miteinander drehverbunden und axial über einen Sicherungsring 15 gesichert sind. Der Bodenbereich 4a, der auch zur Abstützung der axialen Betätigungskraft der Kupplung K1 dient, ist mit einem Abtriebsbauteil 16 fest verbunden, über das eine Pumpe zur Förderung des Hydraulikmediums antreibbar ist. Das Bauteil 16 weist entsprechend eine Verzahnung 16a zur Übertragung von Drehmoment an eine Hydraulikpumpe auf. Das Bauteil 16 umfasst weiterhin eine radial innen liegende Axialverzahnung, zur Verbindung mit einer Kupplungsnabe 17. Die zwischen dem Bauteil 16 und Kupplungsnabe 17 vorgesehene axiale Steckverzahnung könnte auch über eine Passfederverbindung oder eine andere drehmomentübertragende Verbindung ersetzt werden. Diese axiale Steckverzahnung oder ähnlichere Verbindung ist vorliegend über einen Sicherungsring oder eine ähnliche Sicherungseinrichtung, beispielsweise eine Wellenmutter 18 gesichert.
2 zeigt zudem den Eingangslamellenträger 6 der Teilkupplung K1, wobei der Eingangslamellenträger 6 vorliegend mit dem Bauteil 16 verbunden ist, so dass eine Drehmomentübertragung unmittelbar über dieses Bauteil 16 erfolgt. Alternativ könnte der Eingangslamellenträger 6 auch an der Kupplungsnabe 17 angeordnet sein.
2 zeigt zudem den Eingangslamellenträger 7 der Teilkupplung K2, der direkt an der Kupplungsnabe 17 angebunden ist. Zwischen den Eingangslamellenträger 7 der Teilkupplung K2 und einem Absatz an der Kupplungsnabe 17 ist das zusätzliche Abstützbauteil 14 angeordnet. Dabei ist es ausreichend, dass das zusätzliche Bauteil 14 gegen Verdrehung und gegen Verschiebung in Richtung Getriebe gegenüber der Kupplungsnabe 17 abgestützt wird. Eine zusätzliche axiale Fixierung in Richtung Antrieb ist vorliegend nicht zwingend erforderlich. Abstützbauteil 14 und Eingangslamellenträger 7 könnten auch integral ausgebildet sein.
Gemäß einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die als Innenlamellenträger ausgeführten Antriebslamellenträger jeweils für sich drehfest mit dem Rotor (=Kupplungsnabe 17) verbunden. Die jeweiligen Stützabschnitte 14 und 4a werden ebenfalls mit dem Rotor 17 verbunden, haben jedoch keine kraft- und formschlüssige Verbindung mit den Innenlamellenträgern. Der Stützabschnitt der K2 (Zwischensteg 14) wird radial auf dem Rotor zentriert und stützt die bei Kupplungsbetätigung auftretenden Axialkräfte an einer Schulter des Rotors ab. Da hier keine Drehmomente übertragen werden müssen, besteht keine Notwendigkeit den Zwischensteg 14 drehfest mit dem Rotor zu verbinden, weshalb vorliegend darauf verzichtet wurde. Der Stützabschnitt 4a der K1 wird vom Antriebstopf 4 gebildet. Der Antriebstopf 4 leitet über das Pumpenrad 16 das Motordrehmoment in den Rotor 17 ein. Bei Betätigung der K1 überträgt der Antriebstopf 4 Drehmoment und Axialkraft. Aus diesem Grund ist der Antriebstopf 4 radial auf dem Pumpenrad 16 zentriert, stützt sich axial an der Pumpenradschulter ab und ist drehfest mit dem Pumpenrad 16 verbunden.
Bei der Betätigung der Teilkupplungen K1 bzw. K2 werden nur die Stützabschnitte 4a bzw. 14 der Teilkupplungen K1 bzw. K2 axial verformt. Die jeweiligen Antriebslamellenträger 6 bzw. 7 sind damit axial unbelastet und undeformiert. Damit ist die Funktion der Drehmomentübergabe an die Stahllamellen bei gleichzeitiger axialer Verschiebbarkeit der Lamellen in allen Betriebszuständen gegeben.
Dies wäre nicht mehr gegeben, wenn der sich radial erstreckende Stützabschnitt und der innere Antriebslamellenträger fest miteinander verbunden wären. Über die Verbindung würden dann sowohl Drehmomente in Rotationsrichtung als auch Momente quer zur Rotationsrichtung übertragen werden. Bei Betätigung der Kupplung würde sich dann der Stützabschnitt aufgrund der eingeleiteten Axialkraft und seiner endlichen Steifigkeit tellerförmig verformen. Bei einer festen Verbindung zwischen Stützabschnitt und Innenlamellenträger, würde dann auch der Innenlamellenträger durch die eingeleitete Axialkraft mit belastet und verformt. Die sich dabei ergebende, in Rotationsrichtung konische Verformung würde dann dazu führen, dass das Kopfspiel zwischen den in den Innenlamellenträger eingehängten Stahllamellen und dem Innenlamellenträger zu null wird. Demzufolge würden dann die Stahllamellen auf dem Innenlamellenträger klemmen und wären nicht mehr kraftfrei axial verschiebbar. In Folge würde dies zu einem Verlust an Drehmomentkapazität führen, weil ein Teil der axial eingeleiteten Betätigungskraft in Form axialer Verschiebekräfte der Stahllamellen „verloren“ ginge.
An der Kupplungsnabe 17 sind zudem Dichtbleche 19 und 20 angeordnet, welche als Dichtungsträger für die beiden hydraulischen Kolben-Zylinder-Einheiten zur Betätigung der Teilkupplungen K1 und K2 wirken. Zwischen den Dichtblechen 19 und 20 und Betätigungskolben 21 und 22 der Teilkupplung K1 und K2 und entsprechenden Teilbereichen der Mantelflächen der Kupplungsnabe 17 werden die Druckräume 23 und 24 gebildet. Diese Druckräume 23 und 24 werden über die Kupplungsnabe 17 sowie einem innen liegenden Ölzuführ- und Abstützbauteil 25 mit Hydraulikmedium versorgt. Zwischen diesem innen liegenden Abstützbauteil 25 und der Kupplungsnabe 17 sind zumindest zwei Radiallager 26 und 27 sowie mehrere Dichtelemente angeordnet.
Vorliegend werden die Betätigungskolben 21 und 22 über Federelemente 28 und 29 in Richtung „Kupplung offen“ vorbelastet (wobei allerdings auch eine Vorlast in Richtung „Kupplung geschlossen“ zumindest einer der Kupplungen denkbar ist, wodurch sich energetische Vorteile ergäben). Die vorliegend als Schraubenfedern ausgebildeten Federelemente 28 und 29 sind hierbei jeweils an einem Stützbauteil 30 und 31 abgestützt. Dieses Bauteil 30 und 31 wiederum ist am entsprechenden Eingangslamellenträger 6 bzw. 7 axial abgestützt. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel sind diese Stützbleche 30 und 31 identisch ausgeführt (Gleichteile).
Die Betätigungskolben (nachfolgend auch als „Drucktöpfe“ bezeichnet), welche die jeweilige Einrückkraft der Kupplungen K1 und K2 in das Lamellenpaket einleiten, könnten zweiteilig ausgeführt werden, wie beispielsweise bereits aus der US 2006/0086586 A1 bekannt. Der radial innere Teil dieser zweiteiligen Betätigungskolben stellt dabei jeweils den eigentlichen „Kolben“ dar und weist am Außen- und Innendurchmesser (Kolben-)Dichtungen auf. Weiterhin weisen diese Kolben einen Kragenbereich auf, welcher eine Dichtungslauffläche zur Verfügung stellt. Die hierbei benötigte Dichtung befindet sich jeweils als Einlegeteil in einer in den Rotor eingestochenen Nut. Der radial äußere Teil dieser zweiteiligen Betätigungskolben leitet die Einrückkraft in das Lamellenpaket ein und könnte als „Druckstück“ bezeichnet. An den Druckstücken sind jeweils Dichtungen für den Fliehölausgleich angeordnet.
Wie bereits den 2 und 3 entnehmbar, wird entgegen dem unmittelbar vorstehend beschriebenen vorliegend bevorzugt, die Drucktöpfe aus einem Bauteil auszubilden. Die vorstehend beschriebenen Funktionen von Druckstück und Kolben sind damit in einem Bauteil vereint. Die Dichtung für den Fliehölausgleich und die radial innere Kolbendichtung sind an den (integralen) Drucktopf anvulkanisiert. Werden, wie den 2 und 3 entnehmbar, für beide Teilkupplungen identische Positionen der Druckölzuführungen vorgesehen, so kann für K1 und K2 jeweils der gleiche Drucktopf verwendet werden (siehe 2 und 3). Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ergeben sich folgende Vorteile:

- Aufgrund der einteiligen Ausführung des Drucktopfes verkürzt sich die Toleranzkette über den Drucktopf um mindestens eine Toleranz (Bauraumvorteil);
- Identische Drucktöpfe (Gleichteile) für beide Teilkupplungen; für eine Serienfertigung des Blechteils wird nur ein Werkzeugsatz benötigt; Auch für die Anvulkanisation der Dichtungen wird nur ein Werkzeug benötigt;
- Die Kolbendichtungen befinden sich an den Drucktöpfen; dadurch besteht keine Notwendigkeit in umgebende Bauteile zusätzliche Dichtungsnuten einzustechen; die Montage der Drucktöpfe ist einfacher; eine Falschmontage ist ausgeschlossen;

Vorliegend sind die Drucktöpfe derart ausgeführt, dass auch bei maximalen Verfahrwegen der Drucktöpfe beider Teilkupplungen der Strömungsquerschnitt der zugehörigen Kühlölzuführungen nicht beeinträchtigt wird. Würde der Drucktopf bei der Betätigung teilweise über die Bohrung der Kühlölzuführung fahren, würde sich der Strömungsquerschnitt verringern und das Anströmverhalten der Kupplung beeinflussen.
Die in den 2 und 3 gezeigten Stützbauteile 30 und 31 für die Federn 28 und 29 erfüllen noch weitere Funktionen: die Kühlölführung und die Fliehölführung. So ist beim vorliegenden Ausführungsbeispiel die Kühlölzuführung bei beiden Teilkupplungen identisch ausgeführt. Das Anströmverhalten ist damit ebenfalls identisch. Zusätzlich befindet sich die Überlaufkante des Ölleitblechs direkt über der jeweiligen Kühlölzuführung und übernimmt damit die Funktion eines Stromteilers. Ein Teil des Kühlöls wird direkt in die Fliehölkammer geleitet, so dass in jedem Betriebszustand der Kupplung eine ideale Füllung der Fliehölkammer vorliegt. Der andere Teil des Kühlöls wird der Kupplung zwischen Ölleitblech und Innenlamellenträger direkt zugeführt.
Das über die Lamellenpakete der Teilkupplungen K1 und K2 bei Anlegen einer entsprechenden Betätigungskraft übertragbare Drehmoment wird über die Ausgangslamellenträger 32 und 32 an die in 2 nicht im Einzelnen gezeigten Getriebeeingangswellen übertragen, wobei vorliegend die Getriebeeingangswellen als Vollwelle und Hohlwelle ausgebildet und konzentrisch zueinander angeordnet sind.
Bei der in 2 gezeigten Ausgestaltung erfolgt eine Beaufschlagung der Einzelkupplungen mit einer Betätigungskraft, also in beiden Fällen in Richtung auf das Getriebe hin, wobei die Betätigungskraft der getriebeseitigen Teilkupplung K1 am Kupplungstopf und die Betätigungskraft der antriebsseitigen Teilkupplung K2 an einem separaten Stützelement erfolgt, wobei das Stützelement 14 kein Bestandteil der Kolben-Zylinder-Einheit der zugehörigen Einzelkupplung bildet und ggf. mit dem Eingangslamellenträger 7 integral ausgebildet werden könnte.
In axialer Richtung ist die in 2 gezeigte Kupplung über axiale Lager zwischen Mitnahmeblech 4c und Ausgangslamellenträger 32 sowie zwischen Ausgangslamellenträger 32 und Ausgangslamellenträger 33 sowie zwischen Ausgangslamellenträger 33 und Stirnseite der Kupplungsnabe 17 in Verbindung mit dem Sicherungselement 18 verspannt. Weiterhin ist das innen liegende Bauteil 25 entweder über eine der Getriebeeingangswellen oder über eine Verbindung zur Kupplungsglocke abgestützt.
In 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Doppelkupplung gezeigt, wobei nachfolgend im Wesentlichen nur die Unterschiede zu dem vorstehend diktierten Ausführungsbeispielen beschrieben werden. Dabei werden gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Die Doppelkupplung gemäß dem Ausführungsbeispiel nach 3 umfasst wiederum ein Kupplungsgehäuse 4', wobei allerdings das Mitnahmeblech auf die Getriebeseite und der Kupplungstopf auf die Antriebsseite angeordnet wurden, also vorliegend eine „Spiegelung“ des Kupplungsgehäuses bestehend aus Mitnahmeblech und Kupplungstopf vorgesehen ist. In dieser gespiegelten Anordnung ist der Abstützbereich der Betätigungskraft der getriebeseitig angeordneten Teilkupplung K1 dann nicht mehr in Bodenbereich 4a, sondern am Mitnahmeblech 4c ausgebildet.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel nach 3 ist zudem der Eingangslamellenträger modifiziert, indem er lediglich einen Lamellenaufnahmebereich 6a' umfasst, welcher mit den Mitnahmeblech 4c' verbunden ist, so dass das Mitnahmeblech 4c' zugleich den Lamellenaufnahmebereich 6a' an der Kupplungsnabe 17' abstützt. Alternativ zu diesem Beispiel einer integralen Ausbildung von Mitnahmeblech und Eingangslamellenträger könnte auch ein Eingangslamellenträger entsprechend dem Ausführungsbeispiel nach 2 verwendet werden, wobei dann Eingangslamellenträger und Mitnahmeblech einen unabhängigen radial erstreckten Bereich zur Verbindung mit der Kupplungsnabe 17, ggf. unter Zwischenfügung eines Pumpenabtriebsbereiches vergleichbar dem Bauteil 16 in 2 umfassen würden.
An der Kupplungsnabe 17 ist außerdem ein Abstützblech 14' angeordnet, welches vorliegend zugleich den Stützbereich des Eingangslamellenträgers 7 der Teilkupplung K2 bildet. Vorliegend ist also wiederum lediglich ein Lamellenhaltebereich 7a' notwendig, welcher mit dem Stützblech 14' verbunden ist. Wiederum könnte alternativ hierzu ein Eingangslamellenträger entsprechend dem Ausführungsbeispiel nach 2 separat zum Stützblech 14' vorgesehen sein.
Die Betätigungskraft wird über die Betätigungskolben 21 und 22 an die Lamellenpakete der Teilkupplungen K1 und K2 übertragen, wobei die Betätigungskolben 21 und 22 mit einem gemeinsamen Dichtungsträger 34 (der vorliegend die beiden separaten Dichtungsbleche 21 und 22 gemäß 2 ersetzt) zusammen mit Teilbereichen der Mantelfläche der Kupplungsnabe 17' die Druckräume 23 und 24 bilden.
Die Betätigungskolben 21 und 22 sind gemäß dem Ausführungsbeispiel nach 3 axial zwischen den Einzelkupplungen K1 und K2 angeordnet und wirken in entgegen gesetzte Richtungen, so dass gemäß dem Ausführungsbeispiel nach 3 die Betätigungskraft der getriebeseitigen Teilkupplung K1 in Richtung auf das Getriebe wirkt und die Betätigungskraft der antriebsseitig angeordneten Teilkupplung K1 in Richtung auf den Antrieb wirkt. Der gemeinsame Dichtungsträger 34 ist hierbei als separates und mit der Kupplungsnabe 17' verbundenes Bauteil ausgebildet, wobei ein Dichtungselement vorgesehen ist, um die Druckräume 23 und 24 gegeneinander zu dichten. Die übrigen Merkmale dieses Ausführungsbeispiels nach 3 entsprechen den im Zusammenhang mit 1 und im Zusammenhang mit 2 gezeigten.
Das in 2 gezeigte Ausführungsbeispiel zeigt also die Betätigung beider Teilkupplungen in Richtung Getriebe, wobei alternativ hierzu auch eine Betätigung beider Teilkupplungen in Richtung Motor möglich ist. Bei Betätigung in Richtung Getriebe erfolgt die Abstützung der axialen Betätigungskraft der getriebeseitigen Teilkupplung über den Bodenbereich des Kupplungstopfes. Bei Betätigung beider Teilkupplungen in Richtung würde eine derartige Abstützung nicht am Kupplungstopf sondern an einem weiteren Stützelement oder ggf. auch unmittelbar an einem der Ausgangslamellenträger erfolgen.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel nach 3 erfolgt die Betätigung der beiden Teilkupplungen in entgegen gesetzter Richtung, wobei sich die Betätigungskolben axial zwischen den beiden Teilkupplungen befinden. Die beiden Betätigungsdruckräume können hierbei durch einen gemeinsamen Dichtungsträger gebildet werden.
Den Ausführungsbeispielen nach den 1 bis 3 ist also gemeinsam, dass der Antrieb der Doppelkupplungseinrichtung und die Abstützung der Betätigungskräfte oder einer der Teilkupplungen über den Antriebstopf erfolgt und dass die Betätigungskraft der entsprechend anderen Teilkupplung über ein separates Bauteil erfolgt, wodurch ein Übersprechen der beiden Teilkupplungen verhindert wird. Die Betätigung kann dabei in Richtung Getriebe und/oder in Richtung Motor erfolgen. Entsprechend ergibt sich die Möglichkeit, die Teilkupplungen „von innen nach außen“, also entsprechend dem Aufbau nach 3 zu betätigen, wobei die Teilkupplung K1 in Richtung Getriebe und die Teilkupplung K2 in Richtung Motor betätigt wird und wobei die Betätigungskolben axial zwischen den beiden Teilkupplungen angeordnet sind. Bei dieser Betätigung der Teilkupplungen von „innen nach außen“ können die Betätigungsdruckräume der Teilkupplungen durch einen gemeinsamen Dichtungsträger gebildet werden, wodurch eine weitere Integration der Bauteile ermöglicht ist.
In 4 ist eine räumliche Darstellung eines gebauten Stators, bestehend aus einer äußeren Hülse 100 und einer inneren Hülse 101 gezeigt. In dieser Darstellung ist auch die Verbindungsfläche 102 zwischen der äußeren Hülse 101 und dem Getriebegehäuse erkennbar, wobei im äußeren Bereich der Verbindungsfläche mehrere 102 Verschraubungsbereiche 103 zur Verbindung des Stators mit dem Getriebegehäuse vorgesehen sind. Weiterhin sind mehrere Bohrungen 104 sowie 105 vorgesehen, welche als Druckmediumzuführungen zu den Druckkammern der Einzelkupplungen K1 und K2 vorgesehen sind. Diese vorliegend schrägen Bohrungen führen zu axial erstreckten Bohrungen im zylindrischen Teil der äußeren Hülse 100. Diese Bohrungen sind über die Verschlusselemente 106 verschlossen. Aus 4 ist zudem der Einströmbereich 107 für das Kühlmedium einer der Einzelkupplungen K1 oder K2 sowie der Einströmbereich 108 für das Kühlmedium der anderen der Einzelkupplungen K1 und K2 ersichtlich. Weiterhin sind im zylindrischen Bereich der äußeren Hülse neben den Aufnahmebereichen 109 für Dichtelemente noch die Kühlmediumausströmöffnungen 110 für eine der beiden Einzelkupplungen entnehmbar.
In 5 ist eine Draufsicht auf die Verbindungsfläche 103 zwischen Stator und Getriebegehäuse gezeigt, wobei zwei Schnittebenen B-B und C-C eingezeichnet sind, welche in 6 bzw. in 7 abgebildet sind. Dabei ist in 6 (Schnitt entlang der Schnittebene B-B) ein Bereich des Stators gezeigt, in welchem die Kühlölkanäle ausgebildet sind, wohingegen in 7 (Schnitt entlang der Schnittebene C-C) Bereiche dargestellt sind, in welchen der äußere Stator 100 an der Innenhülse 101 anliegt, also vorliegend die beiden Kühlölkanäle 107 und 108 gegeneinander abgedichtet sind.
Dabei zeigt gerade 6 den Einlaufbereich sowie den Kühlölkanal bzw. die Kühlölkanäle, welche unmittelbar in dem äußeren Stator ausgebildet sind, wohingegen die Innenhülse als rein zylindrisches Bauteil („als Rohr“) ausgebildet ist.
Die vorstehende Beschreibung bezieht sich auf einen gebauten Stator als Bestandteil einer vorwiegend axial geschachtelten, nassen Doppelkupplung. Prinzipiell ist der Einsatz auch bei radial geschachtelten Doppelkupplungen möglich. Der Stator übernimmt hierbei die Funktion der axialen Lagerung der eigentlichen Kupplung, und evtl. die Zentrierung der Kupplung im Kupplungsgehäuse, sowie die Ölübergabe vom Getriebegehäuse in die drehende Kupplung. Hierbei ist zwischen dem Anpressöl K1 und K2 (hoher Druck, geringer Volumenstrom) und dem Kühlöl K1 und K2 (geringer Druck, hoher Volumenstrom) zu unterscheiden. Um hohe Rückstaudrücke beim Kühlöl zu vermeiden werden besonders hier große Querschnitte notwendig.
Die Kanäle im Stator sind so ausgeführt, das sich sehr große Querschnitte im vorhandenen Bauraum realisieren lassen. Die Dichtflächen zwischen den beiden Kühlölkanälen können wegen des geringen Kühlöldrucks sehr schmal ausgeführt werden und verringern somit den Kühlölquerschnitt nur gering. Zusätzlich kann ein Verlöten und/oder Verschweißen und/oder Verkleben von innerer Hülse und äußerer Hülse die Dichtheit erhöhen. Auch ist das Einlegen eines separaten Dichtelements möglich.
Die Kanäle in der äußeren Hülse werden werkzeugfallend geschmiedet bzw. mit sonstigem Umformverfahren hergestellt. Die innere Hülse wird werkzeugfallend gezogen. Somit ergibt sich eine kostengünstig zu fertigende Gesamtkonstruktion.
Der Übergang für das Kühlöl zwischen Gehäuse und äußerer Hülse wird optimiert. Durch die, durch Umformen hergestellten, Kanäle in der äußeren Hülse können lokal im Übergangsbereich von Gehäuse und Hülse sehr große und strömungsgünstige Fasen kostengünstig hergestellt werden. Der Druckabfall an dieser Übergabestelle wird somit drastisch reduziert.
Im Vergleich zu Lösungen mit sehr vielen einzelnen Bohrungen zur Variante mit gebautem Stator kann das Verhältnis zwischen hydraulischem Querschnitt und Wandumfang drastisch reduziert werden. Insbesondere der große Einfluss der Wandreibung auf den Rückstaudruck bei geringeren Temperaturen wird verbessert.
Die Druckölzuführungen werden weiterhin gebohrt, da lokal genügend Material im äußeren Stator vorhanden ist. Dies führt zur garantierten Dichtheit der Druckölzuführungen. Die Kosten hierfür sind von geringer Bedeutung, da für das Drucköl nur wenig hydraulischer Querschnitt notwendig ist, d.h. nur wenige Bohrungen sind notwendig.
Die innere Hülse kann neben der Ölführung/-abdichtung als Zentrierbund zur Zentrierung der Kupplung im Gehäuse dienen.

Claims

Doppelkupplung (3) mit axial hintereinander angeordneten und hydraulisch betätigten Einzelkupplungen für ein Doppelkupplungsgetriebe (2) in einem Antriebstrang eines Fahrzeuges, mit einer antriebseitig angeordneten Einzelkupplung, einer getriebeseitig angeordneten Einzelkupplung, einem angetriebenen Kupplungsgehäuse (4) und zwei Kolben-Zylinder-Einheiten, wobei eine erste der Einzelkupplungen das Kupplungsgehäuse mit einer ersten Getriebeeingangswelle und eine zweite der Einzelkupplungen das Kupplungsgehäuse mit einer zweiten Getriebeeingangswelle schaltbar verbindet, wobei das Kupplungsgehäuse (4) antriebseitig mit einer Antriebwelle und getriebeseitig mit bezüglich der Einzelkupplungen innenliegend angeordneten Eingangslamellenträgern (6, 7) verbunden ist und ein in die Doppelkupplung (3) eingeleitetes Eingangsmoment über das Kupplungsgehäuse (4) um die beiden Einzelkupplungen herum leitbar ist, wobei das Kupplungsgehäuse (4) einen ersten Abstützbereich für eine Betätigungskraft der getriebeseitig angeordneten Einzelkupplung aufweist und wobei ein vom ersten Abstützbereich unabhängiger zweiter Abstützbereich zur Abstützung einer Betätigungskraft der antriebseitig angeordneten Einzelkupplung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet dass die Kolben-Zylinder-Einheiten jeweils einen Betätigungskolben (21, 22) und einen gemeinsamen Dichtungsträger (34) aufweisen, welche gemeinsam mit einem Teilbereich der Mantelfläche der Kupplungsnabe (5) einen separaten Betätigungsdruckraum bilden, wobei die Betätigungskolben (21, 22) jeweils über ein Federelement (28, 29) vorbelastet sind, das am Stützelement (14) bzw. am Verbindungs- und Abstützbereich des Kupplungsgehäuses abgestützt ist.
Doppelkupplung (3) mit axial hintereinander angeordneten und hydraulisch betätigten Einzelkupplungen für ein Doppelkupplungsgetriebe (2) in einem Antriebstrang eines Fahrzeuges, mit einer antriebseitig angeordneten Einzelkupplung, einer getriebeseitig angeordneten Einzelkupplung, einem angetriebenen Kupplungsgehäuse (4) und zwei Kolben-Zylinder-Einheiten, wobei eine erste der Einzelkupplungen das Kupplungsgehäuse (4) mit einer ersten Getriebeeingangswelle und eine zweite der Einzelkupplungen das Kupplungsgehäuse (4) mit einer zweiten Getriebeeingangswelle schaltbar verbindet, wobei das Kupplungsgehäuse (4) antriebseitig mit einer Antriebwelle und getriebeseitig mit bezüglich der Einzelkupplungen innenliegend angeordneten Eingangslamellenträgern (6, 7) verbunden ist und ein in die Doppelkupplung (3) eingeleitetes Eingangsmoment über das Kupplungsgehäuse (4) um die beiden Einzelkupplungen herum leitbar ist, wobei das Kupplungsgehäuse (4) einen ersten Abstützbereich für eine Betätigungskraft der getriebeseitig angeordneten Einzelkupplung aufweist und wobei ein vom ersten Abstützbereich unabhängiger zweiter Abstützbereich zur Abstützung einer Betätigungskraft der antriebseitig angeordneten Einzelkupplung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlagebereiche der Betätigungskolben (21,22) an die jeweiligen Lamellenpakete der Einzelkupplungen jeweils zwischen den beiden Einzelkupplungen angeordnet sind, so dass die Betätigungsrichtungen der antriebsseitigen Einzelkupplung in Richtung Antrieb und der getriebeseitigen Einzelkupplung in Richtung Getriebe liegen.
Doppelkupplung (3) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet dass das Kupplungsgehäuse (4) einen bezüglich einer Hauptachse der Doppelkupplung (3) im Wesentlichen radial angeordneten und mit der Antriebswelle verbindbaren Mitnahmebereich, einen bezüglich der Hauptachse der Doppelkupplung (3) im Wesentlichen axial angeordneten, zylindrischen Bereich und einen bezüglich einer Hauptachse der Doppelkupplung (3) im Wesentlichen radial angeordnete Verbindungs- und Abstützbereich aufweist.
Doppelkupplung (3) nach Anspruch 1 oder 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet dass das Kupplungsgehäuse (4) mit einer Kupplungsnabe (5) verbunden ist, und dass die Kupplungsnabe (5) mit den Eingangslamellenträgern (6, 7) der Einzelkupplungen verbunden ist.
Doppelkupplung (3) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet dass das Kupplungsgehäuse (4) mit der Kupplungsnabe (5) über eine axiale Steckverzahnung verbunden ist, wobei die axiale Steckverzahnung getriebeseitig angeordnet ist.
Doppelkupplung (3) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass die Betätigungsdruckräume und die Federelemente (28, 29) jeweils radial innerhalb der Eingangslamellenträger (6, 7) der zugehörigen Einzelkupplung angeordnet sind.
Doppelkupplung (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch ein mit der Kupplungsnabe (5) jedenfalls drehfest verbundenes Stützelement zur Abstützung der Betätigungskräfte der antriebsseitig angeordneten Einzelkupplung, so dass die Betätigungskräfte der Einzelkupplungen separat abgestützt und dadurch ein Übersprechen der beiden Einzelkupplungen verhindert werden kann.
Doppelkupplung (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch bezüglich der Eingangslamellenträger (6, 7) radial außen liegend angeordnete und ineinander geschachtelte Ausgangslamellenträger (32, 33).
Doppelkupplung (3) nach Anspruch 1 oder Anspruch 1 in Kombination mit einem der Ansprüche 3-8, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlagebereiche der Betätigungskolben (21, 22) an die jeweiligen Lamellenpakete der Einzelkupplungen jeweils antriebsseitig der zugehörigen Einzelkupplung angeordnet sind, so dass eine Betätigungsrichtung beider Einzelkupplungen in Richtung Getriebe liegt.