DE19918733A1 - Doppelkupplung, insbesondere für Kraftfahrzeuggetriebe - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Doppelkupplung mit zwei jeweils an einer von zwei koaxialen Wellen angeordneten Kupplungsscheiben sowie einem die Kupplungsscheiben hohlradartig umfassenden Kupplungskäfig und darin drehfest gehalterten Druckplatten, die axial zwischen den Kupplungsscheiben, separat axial verstellbar angeordnet sind und durch eine axial zwischen ihnen angeordnete Tellerfederanordnung gegen die Kupplungsscheiben andrückbar und mittels gesonderter Ausrückorgane von der jeweiligen Kupplungsscheibe abrückbar sind. Dabei umfaßt die Tellerfederanordnung zumindest zwei in Reihe angeordnete, im wesentlichen gleichartige Tellerfedern, so daß sich ein breiter Stellbereich mit konstanter Federkraft ergibt. Bei unbetätigten Ausrückorganen arbeitet die Tellerfederanordnung unabhängig vom Kupplungsverschleiß in diesem Stellbereich, wobei an jeder Kupplung etwa die Hälfte eines maximal zu übertragenden Drehmomentes übertragbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Doppelkupplung - insbesondere für Kraftfahrzeuggetriebe - mit zwei jeweils an einer von zwei koaxialen Wellen angeordneten Kupplungsscheiben sowie einem die Kupplungsscheiben hohlradartig umfassenden Kupplungskäfig und darin drehfest gehalterten Druckplatten, die axial zwischen den Kupplungsscheiben, separat axial verstellbar angeordnet sind und durch eine axial zwischen ihnen angeordnete Tellerfederanordnung gegen jeweils die Kupplungsscheiben andrückbar und mittels gesonderter Ausrückorgane von der jeweiligen Kupplungsscheibe abrückbar sind.

Derartige Doppelkupplungen werden in Kraftfahrzeugen für Zwei- Wege-Getriebe benötigt, die sich ohne Zugkraftunterbrechung schalten lassen. Derartige Getriebe besitzen zwei Eingänge, die dauernd über in der Regel unterschiedliche, umschaltbare Getriebestufen mit einem gemeinsamen Getriebeausgang antriebsgekoppelt sind, der seinerseits mit den Antriebsrädern des Fahrzeuges verbunden ist. Die diesen Zwei-Wege-Getrieben zugeordnete Doppelkupplung besitzt einen mit dem Fahrzeugmotor antriebsverbundenen Eingang, der im Falle der eingangs angegebenen Doppelkupplung durch den Kupplungskäfig gebildet wird. Dieser Kupplungseingang kann über zwei separat steuerbare Kupplungen, die im Falle der vorgenannten Doppelkupplung durch die Kupplungsscheiben sowie die zugeordneten Druckplatten gebildet werden, mit den beiden Getriebeeingängen, die ihrerseits mit den eingangs genannten, zueinander koaxialen Wellen antriebsverbunden sind, gekuppelt werden.

Beim normalen Fahrbetrieb ist jeweils eine Kupplung geschlossen, während die andere Kupplung geöffnet ist, so daß Motor und Antriebsräder über die eine Kupplung sowie den dieser Kupplung zugeordneten Weg des Getriebes miteinander antriebsverbunden sind. Innerhalb des anderen Weges des Getriebes kann nun eine prinzipiell beliebige Fahrstufe eingelegt werden, die dann beim Schließen der anderen Kupplung und Öffnen der einen Kupplung wirksam wird.

Bei der eingangs angegebenen Doppelkupplung ist vorteilhaft, daß aufgrund der zwischen den Druckplatten angeordneten Tellerfederanordnung beim Öffnen einer Kupplung die Schließkraft der anderen Kupplung automatisch erhöht wird, wenn die Ausrückorgane der anderen Kupplung unbetätigt bleiben.

Außerdem besteht die Möglichkeit, die Federcharakteristik der Tellerfederanordnung so auszulegen, daß zwar beide Kupplungen gleichzeitig geschlossen werden, wenn die Ausrückorgane beider Kupplungen unbetätigt bleiben, jedoch die bei dieser Betriebsweise bewirkten Kupplungsmomente beider Kupplungen jeweils deutlich unterhalb des maximalen Drehmomentes des Fahrzeugmotors bleiben. Damit wird im Falle eines fehlerhaften Schließens beider Kupplungen ein Blockieren des Antriebstranges verhindert.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, eine Doppelkupplung der eingangs angegebenen Art konstruktiv zu optimieren.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Tellerfederanordnung - zumindest - zwei in Reihe angeordnete, im wesentlichen gleichartige Tellerfedern umfaßt, die bei unbetätigten Ausrückorganen und verschleißfreien Kupplungen bis die Nähe einer oberen Grenze ihres Bereiches konstanter Kraft vorgespannt sind und innerhalb dieses Bereiches eine Druckkraft aufweisen, bei der an jeder Kupplungsscheibe bei unbetätigten Ausrückorganen etwa die Hälfte eines maximal zu übertragenen Kupplungsmomentes übertragbar ist.

Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, die Tatsache auszunutzen, daß Tellerfedern in einem Bereich mittlerer Federwege eine im wesentlichen konstante Federkraft aufweisen. Durch die Hintereinanderschaltung zumindest zweier Tellerfedern kann nun ein vergleichweise großer Federweg mit konstanter Federkraft sichergestellt und unabhängig vom Kupplungsverschleiß genutzt werden, wobei gleichzeitig die wünschenswerte Blockiersicherheit des Antriebstranges gewährleistet werden kann, wenn die im Bereich konstanter Kraft der Tellerfedern bewirkten Kupplungsmomente jeweils bei maximal der Hälfte des zu übertragenden Maximalmomentes, d. h. des maximalen Motordrehmomentes, liegt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die beiden Tellerfedern etwa symmetrisch zu einer Radialebene der koaxialen Wellen angeordnet. Bei dieser Anordnung können die druckplattenseitigen Widerlager der Tellerfederanordnung ebenfalls symmetrisch zueinander ausgebildet sein, und ein Zwischenlager zwischen den beiden Tellerfedern kann erübrigt werden.

Im übrigen wird hinsichtlich bevorzugter Merkmale der Erfindung auf die Ansprüche sowie die nachfolgende Erläuterung der Zeichnung verwiesen, anhand der eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung näher beschrieben wird.

Dabei zeigt Fig. 1 eine schematisierte Darstellung der Doppelkupplung mit nachgeschaltetem Zwei-Wege-Getriebe,

Fig. 2 eine typische Federungskennlinie einer Tellerfeder und

Fig. 3 ein Diagramm, welches die Kupplungsmomente in Abhängigkeit von der Betätigungskraft der Ausrückorgane einer der Kupplungen wiedergibt.

Im Beispiel der Fig. 1 ist auf der Abtriebswelle eines nicht näher dargestellten Kraftfahrzeugmotors 1 ein Zwei-Massen- Schwungrad 2 angeordnet, dessen Sekundärmassenrad 2' mit einem hohlradartigen Kupplungskäfig 3 drehfest verbunden ist.

Innerhalb des Kupplungskäfiges 3 sind zentrisch zum Käfig zwei koaxiale Wellen 4 und 5 angeordnet, die mit jeweils einer Kupplungsscheibe 6 bzw. 7 drehfest verbunden sind.

Die mit der Welle 4 verbundene erste Kupplungsscheibe 6 kann mittels einer am Kupplungskäfig 3 axial verschiebbar angeordneten ersten Druckplatte 8 axial gegen das als Gegendruckplatte dienende Sekundärmassenrad 2' des Schwungrades 2 angepreßt werden, um einen entsprechenden Kraftschluß zwischen dem Kupplungskäfig 3 und der Welle 4 und damit zwischen dem Kraftfahrzeugmotor 1 und der Welle 4 herzustellen.

Die mit der Welle 5 verbundene zweite Kupplungsscheibe 7 kann mittels einer am Kupplungskäfig 3 axial verstellbaren weiteren Druckplatte 9 axial gegen eine fest am Kupplungskäfig 3 angeordnete Gegendruckplatte 10 angepreßt werden, so daß der Kupplungskäfig 3 bzw. der Kraftfahrzeugmotor 1 und die Welle 5 kraftschlüssig gekoppelt werden.

Die beiden Druckplatten 8 und 9, die axial zwischen den Kupplungsscheiben 6 und 7 angeordnet sind, werden von einer axial zwischen ihnen angeordneten Tellerfederanordnung, die aus den Tellerfedern 11 und 12 besteht und die Druckplatten 8 und 9 gegen das Schwungrad 2 bzw. gegen die Gegendruckplatte 10 zu schieben sucht, beaufschlagt.

Gegen die Kraft der Tellerfedern 11 und 12 können die Druckplatten 8 und 9 von den zugeordneten Kupplungsscheiben 6 und 7 abgehoben werden.

Im Falle der Druckplatte 8 dienen dazu Zugstangen 13, die mittels Stellhebel 14, welche am Kupplungskäfig 3 in Lagern 15 schwenkbar sind, betätigt werden. Zur Betätigung dienen Betätigungskolben 16, die über ein Ausrücklager 17 mit den zugewandten Enden der Stellhebel 14 gekoppelt und durch Einleitung von Druckmedium in zugeordnete Zylinder 16' in Fig. 1 nach links verschiebbar sind.

Zum Abrücken der Druckplatte 9 von der Kupplungsscheibe 7 sind Druckstangen 18 vorgesehen, die mittels Stellhebel 19, welche am Kupplungskäfig 3 in Lagern 20 schwenkbar sind, betätigt werden. Die Betätigung erfolgt über Betätigungskolben 21, die über ein weiteres Ausrücklager 22 mit den zugesandten Enden der Stellhebel 19 gekoppelt und durch Einleitung von Druckmedium in ihre Zylinder 21' in Fig. 1 wiederum nach links verschiebbar sind.

Die Wellen 4 und 5 bilden zwei Eingänge eines Zwei-Wege- Getriebes 23 bzw. sind mit entsprechenden Getriebeeingängen antriebsverbunden.

Diese Zwei-Wege-Getriebe 23 besitzt zwei Teilgetriebe 24 und 25, wobei im dargestellten Beispiel die Welle 4 direkt mit dem Eingang des Teilgetriebes 24 und die Welle 5 über Zahnräder 26 od. dgl. mit dem Eingang des Teilgetriebes 25 verbunden ist. Beide Teilgetriebe 24 und 25 können separat voneinander geschaltet werden, wobei die Teilgetriebe 24 und 25 in der Regel auf voneinander abweichende Getriebeübersetzungen geschaltet sind.

Die Ausgänge der Teilgetriebe 24 und 25 sind über Zahnräder 27 od. dgl. mit einer Ausgangswelle 28 des Zwei-Wege-Getriebes 23 zwangsverbunden, die bei einem Kraftfahrzeug mit den angetriebenen Fahrzeugrädern antriebsverbunden ist.

Bei normalen Betriebszuständen werden entweder die Kolben 16 oder die Kolben 21 mit hydraulischem Druck beaufschlagt, derart, daß entweder die Druckplatte 8 von der Kupplungsscheibe 6 oder die Druckplatte 9 von der Kupplungsscheibe 7 abgerückt wird, so daß die Kraftübertragung vom Fahrzeugmotor 1 zur Ausgangswelle 28 des Zwei-Wege- Getriebes 23 entweder über die Welle 4 sowie das Teilgetriebe 24 oder die Welle 5 sowie das Teilgetriebe 25 erfolgt.

Falls weder die Kolben 16 noch die Kolben 21 mit hydraulischem Druck beaufschlagt werden, werden beide Kupplungsscheiben 6 und 7 von den zugeordneten Druckplatten 8 und 9 mit Druck beaufschlagt, mit der Folge, daß der Kraftfahrzeugmotor 1 mit beiden Wellen 4 und 5 kraftschlüssig gekuppelt ist. Dabei kann trotz der in der Regel unterschiedlichen Getriebeübersetzungen der Teilgetriebe 24 und 25 keine Blockade eintreten, weil die Federkraft der Tellerfedern 11 und 12 so bemessen ist, daß größenordnungsmäßig über jede Kupplungsscheibe 6 und 7 nur etwa das halbe maximale Motormoment übertragen werden kann, wenn weder die Kolben 16 noch die Kolben 21 mit Druck beaufschlagt werden.

Die Federcharakteristik der Tellerfedern 11 und 12 wird durch die Fig. 2 veranschaulicht. Werden die beiden Tellerfedern axial komprimiert, so steigt die Federkraft K zunächst mit zunehmendem Federhub h degressiv an. Bei weiter zunehmendem Federungshub h wird ein Bereich annähernd konstanter Federkraft K durchlaufen, wobei dieser Bereich durch die Anordnung zweier Tellerfedern 11 und 12 vergleichsweise groß ist. Bei noch weiter steigendem Federhub h steigt dann die Federkraft K progressiv an.

Bei der Doppelkupplung der Fig. 1 ist nun vorgesehen, daß die Tellerfedern 11 und 12 bei drucklosen Kolben 16 und 21 und verschleißfreien Kupplungsscheiben 6 und 7 einen Zustand entsprechend dem Punkt P in Fig. 2 haben, d. h. die Tellerfedern 11 und 12 sind bis in die Nähe der oberen Grenze ihres Bereiches konstanter Kraft komprimiert.

Durch zunehmenden Verschleiß der Kupplungsscheiben 6 und 7 stellt sich bei drucklosen Kolben 16 und 21 ein Zustand ein, bei der der Punkt P zunehmend in Fig. 2 nach links verlagert ist.

Aufgrund der Doppelanordnung der Tellerfedern 11 und 12 wird ein sehr breiter Bereich konstanter Federkraft erzielt, mit der Folge, daß dieser Bereich auch bei zunehmendem Verschleiß der Kupplungsscheiben 6 und 7 im Falle druckloser Kolben 16 und 21 nicht verlassen werden kann.

Die Fig. 3 zeigt nun schematisiert, wie sich die von den Kupplungsscheiben 6 und 7 übertragenen Momente M verändern, wenn die Kolben 21 mit zunehmendem hydraulischen Druck P₂₁ beaufschlagt wird, während die Kolben 16 drucklos bleiben, d. h. der diese Kolben 16 beaufschlagende Druck p₁₆ den Wert Null hat.

Bei zunehmendem Druck p₂₁ wird das von der Kupplungsscheibe 7 übertragbare Moment M₇ etwa proportional bis auf den Wert Null vermindert, während das von der Kupplungsscheibe 6 übertragbare Moment M₆ progressiv erhöht wird. Bezüglich der von den Kupplungsscheiben 6 und 7 übertragbaren Momente ergeben sich umgekehrte Verhältnisse, wenn der Druck p₂₁ den Wert Null hat und der Druck p₁₆ ansteigt.

Claims (3)

1. Doppelkupplung - insbesondere für Kraftfahrzeuggetriebe - mit zwei jeweils an einer von zwei koaxialen Wellen (4, 5) angeordneten Kupplungsscheiben (6, 7) sowie einem die Kupplungsscheiben hohlradartig umfassenden Kupplungskäfig (3) und darin drehfest gehalterten Druckplatten (8, 9), die axial zwischen den Kupplungsscheiben, separat axial verstellbar angeordnet sind und durch eine axial zwischen ihnen angeordnete Tellerfederanordnung (11, 12) gegen die Kupplungsscheiben andrückbar und mittels gesonderter Ausrückorgane (13 bis 17; 18 bis 22) von der jeweiligen Kupplungsscheibe abrückbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Tellerfederanordnung - zumindest - zwei in Reihe angeordnete, im wesentlichen gleichartige Tellerfedern (11, 12) umfaßt, die bei unbetätigten Ausrückorganen und verschleißfreien Kupplungen bis in die Nähe (P) einer oberen Grenze ihres Bereiches konstanter Kraft vorgespannt sind und innerhalb dieses Bereiches eine Druckkraft aufweisen, bei der an jeder Kupplungsscheibe (6, 7) bei unbetätigten Ausrückorganen etwa die Hälfte eines maximal zu übertragenden Kupplungsmomentes übertragbar ist.

2. Doppelkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Tellerfedern (11, 12) etwa symmetrisch zu einer Radialebene der koalxialen Wellen (4, 5) angeordnet sind.

3. Doppelkupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Tellerfedern (11, 12) ausschließlich an den Druckplatten (8, 9) gehaltert sind.