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Die Erfindung betrifft eine Doppelkupplung mit Schwingungsisolationsvorrichtung im Nassraum, die insbesondere für geringen zur Verfügung stehenden Bauraum, zum Beispiel in einem Kraftfahrzeug, geeignet ist.
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Im Stand der Technik werden bisher nasse Doppelkupplungen aufgrund ihrer Komplexität mit externen Dämpfersystemen ausgestattet. Hierzu wird beispielsweise auf die
DE 10 2012 201 519 A1 oder die
DE 10 2010 051 446 A1 verwiesen. Obwohl bereits durch die Verwendung einer Doppelkupplung der Bauraum gegenüber einer einfachen Kupplung zunimmt, wird durch die Verwendung eines externen Dämpfersystems der Gesamtbauraum weiterhin vergrößert. Gerade bei Kleinfahrzeugen ist es aber häufig notwendig, Funktionseinheiten von möglichst geringer Baugröße zu verwenden. Daher ist für viele Kleinfahrzeuge der Einsatz von konventionellen Doppelkupplungen nicht möglich oder mit einem übermäßigen Umbauaufwand verbunden.
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Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zumindest teilweise zu überwinden. Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
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Die Erfindung betrifft eine Doppelkupplung mit Schwingungsisolationsvorrichtung im Nassraum, welche zumindest die folgenden Komponenten aufweist:
- - eine Eingangswelle;
- - eine erste und eine zweite Ausgangswelle; und
- - im Nassraum ein erstes Reibpaket zum lösbaren Verbinden der Eingangswelle mit der ersten Ausgangswelle und ein zweites Reibpaket zum lösbaren Verbinden der Eingangswelle mit der zweiten Ausgangswelle,
- - eine Mehrzahl von Schwingungsisolationseinrichtungen umfassend zumindest einen Dämpfer und zumindest ein Fliehkraftpendel, welche im Nassraum anordbar sind,
wobei eine erste Schwingungsisolationseinrichtung an dem ersten Reibpaket und eine zweite Schwingungsisolationseinrichtung an dem zweiten Reibpaket angeordnet ist.
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Eine Doppelkupplung ist in der Regel dazu eingerichtet, eine reibschlüssige Verbindung zwischen einer Antriebseinheit und einem Doppelgetriebe herzustellen. In diesem Doppelgetriebe sind zwei Wellen vorgesehen, welche abwechselnd für aufeinanderfolgende Übersetzungen eingerichtet sind. Mittels der Doppelkupplung kann somit bei einem Wechsel von einer Übersetzung auf die andere Übersetzung bereits beim Lösen der ersten Getriebewelle die zweite Getriebewelle verbunden werden. Hierdurch wird die Schaltzeit verkürzt und eine nahezu unterbrechnungsfreie Drehmomentübertragung erreicht. Die Abtriebswelle einer Antriebseinheit stellt damit zumeist die Eingangswelle dar, weil in den meisten Betriebszuständen das Drehmoment von der Abtriebswelle ausgeht. Die erste und zweite Getriebewelle stellen dann die erste und zweite Ausgangswelle dar. Es ist dabei aber nicht ausgeschlossen, dass der Drehmomentfluss in entgegengesetzter Richtung von einer Ausgangswelle auf die Eingangswelle übertragen wird, zum Beispiel beim Schleppbetrieb eines Kraftfahrzeugs. Die Doppelkupplung weist hierzu ein erstes Reibpaket und ein zweites Reibpaket auf, die zum lösbaren Verbinden der Eingangswelle mit der ersten Ausgangswelle beziehungsweise mit der zweiten Ausgangswelle eingerichtet sind. Zum Abführen der Reibwärme sind das erste und das zweite Reibpaket in einem Nassraum angeordnet. Um eine geeignete Dämpfung für die jeweiligen Zustände zu erreichen, ist an dem ersten Reibpaket eine Schwingungsisolationseinrichtung und an dem zweiten Reibpaket eine weitere Schwingungsisolationseinrichtung angeordnet.
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Die Schwingungsisolationseinrichtungen sind dazu eingerichtet, den Übergang von Schwingungen, zum Beispiel von einer Antriebseinheit wie beispielsweise einem Verbrennungsmotor oder einem Elektromotor auf zum Beispiel einem Antriebsstrang, (weitgehend) zu unterbinden. Dazu wurde bisher eine externe Dämpfereinheit verwendet. Hier wird nun vorgeschlagen, ein Dämpfersystem direkt in einem Nassraum vorzusehen. Dieser Nassraum ist vorzugsweise der umschlossene Kühlraum einer Doppelkupplung, in der der Reibschluss zwischen zum Beispiel einer Antriebseinheit und einem Antriebsstrang stattfindet, und in dem die entstehende Reibungswärme abgeführt wird. Dieser Nassraum ist vollständig mit einer Flüssigkeit, in der Regel einem Öl, gefüllt. Vorteilhafterweise hat die Flüssigkeit zusätzliche Dämpfungseffekte, die auf das Dämpfersystem einwirken. Ein Dämpfersystem weist eine Masse auf, die elastisch aufgehängt den Schwingungen entgegenwirken kann. Somit kann bei geeigneter Auslegung eine geringere Masse als bei einer Anordnung außerhalb des Nassraums verwendet werden, so dass die Gesamtmasse und insbesondere die rotierende Gesamtmasse verringert werden kann, und somit die Effizienz gesteigert wird.
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Insbesondere bei Antriebseinheiten, die als Verbrennungskraftmaschine ausgeführt sind, sind Schwingungen in bestimmten Zuständen, wie zum Beispiel beim Starten der Maschine, in einem definierten Frequenzbereich unvermeidbar. Um dieser Problematik entgegenzuwirken, ohne dabei übermäßigen Bauraum zu verwenden, wird ein Dämpfer sowie zumindest ein Fliehkraftpendel in dem Nassraum vorgesehen. Hierbei treten zusätzliche Dämpfungseffekte durch die Flüssigkeit im Nassraum auf, sodass ein solches Dämpfersystem kleiner gestaltet werden kann als trockene Anordnungen. Damit wird die rotierende Masse deutlich reduziert.
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Ein Reibpaket, an dem eine jeweilige Schwingungseinrichtung anordbar ist, setzt sich zumindest aus einer Anpressplatte und zumindest aus einer korrespondierenden Reibscheibe zusammen. Die Anpressplatte rotiert dabei synchron mit der Eingangswelle und ist hierzu rotatorisch fixiert. Zum Schalten beziehungsweise zum Herstellen des Reibschlusses zwischen der Anpressplatte und der korrespondierenden Reibscheibe wird die Anpressplatte in der Regel axial verschoben und gegen die korrespondierende Reibscheibe gepresst. Die Reibscheibe läuft in der Regel im gelösten Zustand nicht mit, so dass auch das Dämpfersystem bei einer Anordnung zwischen der Reibscheibe und der jeweiligen Ausgangswelle nicht rotiert und auch nicht dämpft. Somit wird keine unnötig mitrotierende Masse eingebaut. Weiterhin kann das jeweilige Dämpfersystem auf die Schwingungscharakteristik des jeweiligen Reibpakets eingerichtet sein.
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In einer weiteren Ausführungsform der Doppelkupplung ist zumindest ein Fliehkraftpendel an einer der Ausgangswellen angeordnet.
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Durch Anordnung eines Fliehkraftpendels an einer der Ausgangswellen kann der Effekt eines Fliehkraftpendels hervorragend ausgenutzt werden; denn ein Fliehkraftpendel weist einen Resonanzbereich auf, in welchem das Fliehkraftpendel einer eintretenden Schwingung entgegenwirkt. Bei allen übrigen Frequenzen nimmt das Fliehkraftpendel keinen Einfluss. Somit kann ein Fliehkraftpendel, welches an einer der Ausgangswellen angeordnet ist, auf die jeweilig vorliegenden Frequenzen an der Ausgangswelle, welche sich gegebenenfalls von der anderen Ausgangswelle unterscheidet, ausgelegt sein.
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In einer weiteren Ausführungsform der Doppelkupplung ist weiterhin zumindest ein Dämpfer an der Ausgangswelle angeordnet, welcher zwischen dem zumindest einen Fliehkraftpendel und der Ausgangswelle angeordnet ist.
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Durch Vorsehen eines Dämpfers zwischen der Ausgangswelle und dem Fliehkraftpendel können die Eigenschaften des Fliehkraftpendels verbessert werden. Der Dämpfer reduziert oder beseitigt Schwingungen im Hochfrequenzbereich, welche einen Resonanzbereich des Fliehkraftpendels höherer Ordnung anregen können. Durch den Dämpfer wird der Arbeitsbereich für das Fliehkraftpendel somit definiert.
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In einer weiteren Ausführungsform der Doppelkupplung ist zumindest ein Fliehkraftpendel am äußersten Radius innerhalb des Nassraums angeordnet.
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Der Nassraum ist ein geschlossener Bereich, in dem die rotierenden Komponenten des Reibpakets angeordnet sind. Dieser Nassraum ist zur Reduzierung der mitrotierenden Masse, nämlich der Kühlflüssigkeit, möglichst klein auszulegen. Für ein verbessertes Ansprechverhalten des Fliehkraftpendels wird dieses innerhalb des Nassraums möglichst weit außerhalb angeordnet. Die Größe der Fliehkraft ist abhängig von dem Radius der Aufhängung des Fliehkraftpendels. Die Fliehkraft ist ein Faktor der Eigenfrequenz, welche den Resonanzbereich definiert. Somit ist der Resonanzbereich über den Radius der Aufhängung einstellbar. Der äußerste Radius ist somit ein Radius, an dem das jeweilige Fliehkraftpendel unter Berücksichtigung der Bewegung des Fliehkraftpendels sowie der Funktionssicherheit der Kupplung angeordnet werden kann. Insbesondere ist damit gemeint, dass zwischen der äußersten radialen Außenkante des Fliehkraftpendels und der Innenwand der Begrenzung des Nassraums kein weiteres Bauteil vorgesehen ist.
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In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, welches eine Antriebseinheit mit einer Abtriebswelle, einen Antriebsstrang und eine Doppelkupplung gemäß der obigen Beschreibung umfasst.
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Durch die Verwendung einer Doppelkupplung gemäß der obigen Beschreibung können in dem Kraftfahrzeug Bauteile verwendet werden, die nicht für Schwingungen ausgelegt sein müssen, welche an der Abtriebswelle auftreten können. Weiterhin kann die vorgeschlagene Doppelkupplung in Kleinfahrzeugen verwendet werden, die nur einen geringen Bauraum zur Verfügung stellen.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Kraftfahrzeugs ist die Antriebseinheit im Kraftfahrzeug vor einer Fahrerkabine und quer zu einer Längsachse des Kraftfahrzeugs angeordnet.
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Die meisten Kraftfahrzeuge weisen heutzutage einen Frontantrieb auf und ordnen daher bevorzugt die Antriebseinheit, beispielsweise eine Verbrennungskraftmaschine oder ein Elektromotor, vor der Fahrerkabine und quer zur Hauptfahrrichtung an. Der Bauraum ist gerade bei einer solchen Anordnung besonders gering und es ist daher besonders vorteilhaft, eine Kupplung kleiner Baugröße zu verwenden.
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Verschärft wird die Bauraumsituation bei Personenkraftwagen der Kleinwagenklasse nach europäischer Klassifizierung. Die verwendeten Aggregate in einem Personenkraftwagen der Kleinwagenklasse sind gegenüber Personenkraftwagen größerer Wagenklassen nicht wesentlich verkleinert. Dennoch ist der zur Verfügung stehende Bauraum bei Kleinwagen wesentlich kleiner. Die oben beschriebene Doppelkupplung mit integrierter Schwingungsisolation ist für den Einsatz in einem kleinen Bauraum besonders geeignet, weil hierdurch eine bauraumintensive externe Dämpfungseinheit eingespart werden kann. Personenkraftwagen werden einer Fahrzeugklasse nach beispielsweise Größe, Preis, Gewicht, Leistung eingeordnet, wobei diese Definition einem steten Wandel nach den Bedürfnissen des Marktes unterliegt. Im US-Markt werden Fahrzeuge der Klasse Kleinwagen und Kleinstwagen nach europäischer Klassifizierung der Klasse der Subcompact Car und im Britischen Markt entsprechen sie der Klasse Supermini beispielsweise der Klasse City Car. Beispiele der Kleinstwagenklasse sind ein Volkswagen Fox oder ein Renault Twingo. Beispiele der Kleinwagenklasse sind ein Alfa Romeo Mito, Volkswagen Polo, Ford Fiesta oder Renault Clio.
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Die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in beliebiger, technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können durch erläuternde Sachverhalte aus der Beschreibung und Details aus den Figuren ergänzt werden, wobei weitere Ausführungsvarianten der Erfindung aufgezeigt werden.
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Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Die Figuren zeigen besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele, auf die die Erfindung jedoch nicht beschränkt ist. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Es zeigen:
- 1: eine Doppelkupplung mit Schwingungsisolationseinrichtung im Schnitt;
- 2: eine weitere Doppelkupplung mit Schwingungsisolationseinrichtung im Schnitt in alternativer Anordnung;
- 3: eine weitere Doppelkupplung mit Schwingungsisolationseinrichtung im Schnitt in alternativer Anordnung;
- 4: eine weitere Doppelkupplung mit Schwingungsisolationseinrichtung im Schnitt in alternativer Anordnung;
- 5: ein Kraftfahrzeug mit Doppelkupplung.
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In 1 wird eine Doppelkupplung 3 im Schnitt gezeigt bei der das erste Reibpaket 13 und das zweite Reibpaket 14 jeweils mit einer ersten Schwingungsisolationseinrichtung 1 beziehungsweise einer zweiten Schwingungsisolationseinrichtung 2 ausgestattet sind. Das erste Reibpaket 13 setzt sich aus einer ersten Anpressplatte 15, einer ersten Reibscheibe 17 und einer ersten Gegenplatte 28 zusammen. Die erste Anpressplatte 15 wird von der ersten Betätigungseinrichtung 20 betätigt. Das zweite Reibpaket 14 ist entsprechend mit einer zweiten Anpressplatte 16, einer zweiten Reibscheibe 18 und einer zweiten Gegenplatte 29 zusammengesetzt und wird über eine zweite Betätigungseinrichtung 21 betätigt. Die erste Schwingungsisolationseinrichtung 1 umfasst einen Nassraum 4, in welchem auch das erste Reibpaket 13 angeordnet ist. Weiterhin weist die erste Schwingungsisolationseinrichtung 1 ein Dämpfersystem 5 auf, welches sich hier aus einem Dämpfer 6 und einem Fliehkraftpendel 8 zusammensetzt. Das Fliehkraftpendel 8 ist an einem äußersten Radius 19 angeordnet. Entsprechend ist die zweite Schwingungsisolationseinrichtung 2 aufgebaut, die einen Nassraum 4 umfasst, in welchem auch das zweite Reibpaket 14 angeordnet ist. Der Nassraum 4 der ersten Schwingungsisolationseinrichtung 1 und der zweiten Schwingungsisolationseinrichtung 2 sind identisch. Auch das zweite Dämpfersystem 10 der zweiten Schwingungsisolationseinrichtung 2 setzt sich aus einem zweiten Dämpfer 7 und einem zweiten Fliehkraftpendel 9 zusammen, wobei das zweite Fliehkraftpendel 9 ebenfalls an dem äußersten Radius 19 angeordnet ist. In der hier dargestellten Anordnung der Doppelkupplung 3 beziehungsweise der Schwingungsisolationseinrichtungen 1 und 2 ist das Fliehkraftpendel 8 und 9 jeweils reibpaketseitig des jeweiligen Dämpfers 6 und 7 angeordnet.
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In 2 ist eine ähnliche Anordnung der Doppelkupplung 3 wie in 1 gezeigt. Hierbei ist zusätzlich die Eingangswelle 36 gezeigt, welche stark mit der ersten und zweiten Anpressplatte 15 und 16 sowie der ersten und zweiten Gegenplatte 28 und 29 verbunden ist. Im Unterschied zu 2 sind das erste Fliehkraftpendel 8 und das zweite Fliehkraftpendel 9 ausgangsseitig von dem jeweiligen Dämpfer 6 und 7 angeordnet.
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In 3 ist eine weitere Anordnung einer Doppelkupplung 3 gezeigt, wobei hier das erste Reibpaket 13 und das zweite Reibpaket 14 einen gemeinsamen Zentralsteg 30 aufweisen. Weiterhin umfasst das erste Reibpaket 13 eine dritte Anpressplatte 31 und eine dritte Reibscheibe 33. Entsprechend umfasst das zweite Reibpaket 14 eine vierte Anpressplatte 32 und eine vierte Reibscheibe 34. Der Zentralsteg 30 ersetzt dabei jeweils die Gegenplatten der Reibpakte 13 und 14. Auch in dieser Anordnung setzen sich die erste Schwingungsisolationseinrichtung 1 und die zweite Schwingungsisolationseinrichtung 2 aus einem gemeinsamen Nassraum 4 und einem jeweiligen Dämpfersystem 5 und 10 zusammen, die einen ersten Dämpfer 6 beziehungsweise einen zweiten Dämpfer 7 und ein erstes Fliehkraftpendel 8 beziehungsweise ein zweites Fliehkraftpendel 9 aufweisen. Auch hierbei sind die Fliehkraftpendel 8 und 9 an dem äußersten Radius 19 angeordnet. In dieser Darstellung ist gezeigt, wie das erste Reibpaket 13 mit der ersten Ausgangswelle 11 verbunden ist und das zweite Reibpaket 14 mit der zweiten Ausgangswelle 12. Auch in dieser Konfiguration ist das jeweilige Fliehkraftpendel 8 und 9 reibpaketseitig von dem jeweiligen Dämpfer 6 und 7 angeordnet.
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In 4 ist eine ähnliche Anordnung der Doppelkupplung 3 wie in 3 gezeigt, wobei das erste Reibpaket 13 und das zweite Reibpaket 14 jeweils eine eigene erste Gegenplatte 28 beziehungsweise zweite Gegenplatte 29 aufweisen. In dieser Anordnung weisen sowohl die erste Schwingungsisolationseinrichtung 1 als auch die zweite Schwingungsisolationseinrichtung 2 ein Dämpfersystem 5 beziehungsweise 10 mit jeweils nur einem ersten Dämpfer 6 beziehungsweise zweiten Dämpfer 7 auf. In dieser Anordnung ist die radiale Erstreckung der Doppelkupplung 3 deutlich kleiner als in den Anordnungen wie sie in den 1 bis 3 dargestellt sind. In 3 ist die erste Betätigungseinrichtung 20 und die zweite Betätigungseinrichtung 21 durch den ersten Dämpfer 6 beziehungsweise zweiten Dämpfer 7 von dem ersten Reibpaket 13 beziehungsweise zweiten Reibpaket 14 entkoppelt.
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In 5 ist ein Kraftfahrzeug 22 mit einer Antriebseinheit 23 gezeigt, die mittels ihrer Abtriebswelle 24 über die Doppelkupplung mit einem rein schematisch dargestellten Antriebsstrang 25 verbunden ist. Die Antriebseinheit 23 ist hier vor der Fahrerkabine 26 des Kraftfahrzeugs 22 und mit der Motorachse 35 quer zur Längsachse 27 des Kraftfahrzeugs 22 angeordnet. In dieser Anordnung ist auf ein zusätzliches externes Dämpfersystem zwischen der Abtriebswelle 24 und der Doppelkupplung 3 verzichtet worden.
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Mit der hier vorgeschlagenen Doppelkupplung ist es möglich, ohne ein externes Dämpfersystem eine Doppelkupplung direkt an einer Abtriebswelle einer Antriebseinheit anzuschließen.
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Hierdurch wird der Einsatz von Doppelkupplungen insbesondere auch bei kleinen Kraftfahrzeugen möglich.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- erste Schwingungsisolationseinrichtung
- 2
- zweite Schwingungsisolationseinrichtung
- 3
- Doppelkupplung
- 4
- Nassraum
- 5
- erstes Dämpfersystem
- 6
- erster Dämpfer
- 7
- zweiter Dämpfer
- 8
- erstes Fliehkraftpendel
- 9
- zweites Fliehkraftpendel
- 10
- zweites Dämpfersystem
- 11
- erste Ausgangswelle
- 12
- zweite Ausgangswelle
- 13
- erstes Reibpaket
- 14
- zweites Reibpaket
- 15
- erste Anpressplatte
- 16
- zweite Anpressplatte
- 17
- erste Reibscheibe
- 18
- zweite Reibscheibe
- 19
- äußerster Radius
- 20
- erste Betätigungseinrichtung
- 21
- zweite Betätigungseinrichtung
- 22
- Kraftfahrzeug
- 23
- Antriebseinheit
- 24
- Abtriebswelle
- 25
- Antriebsstrang
- 26
- Fahrerkabine
- 27
- Längsachse
- 28
- erste Gegenplatte
- 29
- zweite Gegenplatte
- 30
- Zentralsteg
- 31
- dritte Anpressplatte
- 32
- vierte Anpressplatte
- 33
- dritte Reibscheibe
- 34
- vierte Reibscheibe
- 35
- Motorachse
- 36
- Eingangswelle
