DE19953091C1 - Anordnung zum Kuppeln einer Antriebswelle mit einer oder beiden von zwei Getriebewellen eines Zahnräderwechselgetriebes - Google Patents

Anordnung zum Kuppeln einer Antriebswelle mit einer oder beiden von zwei Getriebewellen eines Zahnräderwechselgetriebes

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    • F16D2021/0669Hydraulically actuated clutches with two clutch plates

Abstract

Bei einer Anordnung zum Kuppeln einer Antriebswelle mit einer oder beiden von zwei Getriebewellen eines Zahnräderwechselgetriebes ist die Antriebswelle durch je eine Kupplung mit den Getriebewellen in Antriebsverbindung bringbar. Wenigstens zwei Druckmittel-Stellmotore der Axialkolben-Bauart sind sowohl jeder Kupplung zu deren Betätigung zugeordnet als auch parallel zur Kupplungsachse angeordnet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Kuppeln einer Antriebswelle mit zwei Getriebewellen nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Eine Anordnung zum Kuppeln einer Antriebswelle mit zwei Getriebewellen der eingangs genannten Art ist durch die DE 34 46 460 C2 bekannt. Bei dieser bekannten Anordnung werden die Kupplungen durch jeweils eine Tellerfeder eingerückt und durch je ein mit der betreffenden Tellerfeder quasi in Reihe angeordnetes Druckmittel-Stellglied mit einem zur Kupplungsachse koaxial liegenden Ringkolben ausgerückt. Derartige Ringkolben erfordern einen beträchtlichen Herstellungsaufwand und weisen zudem ungünstige Hysterese- Eigenschaften auf.
Aus der DE 31 38 208 A1 ist eine weitere Anordnung zum Kuppeln einer Antriebswelle mit zwei Getriebewellen bekannt. Jede der beiden Kupplungen ist unabhängig von der anderen Kupplung einrückbar. Dazu ist jeder Kupplung jeweils einer von zwei diametral zueinander angeordneten Druckmittel-Stellmotoren zugeordnet. Die Druckmittel-Stellmotoren sind jeweils an einem Ende eines Hebels abgestützt, welcher an dessen anderem Ende mit jeweils einer koaxial zur Kupplung angeordneten Stellhülse gekoppelt ist. Die beiden Stellhülsen stützen sich jeweils über ein Ausrücklager an einem Kupplungsgestänge ab, mittels dessen die jeweilige Kupplung ein-/ausrückbar ist.
Ferner ist aus der DE-OS 24 04 351 eine Anordnung zum Kuppeln einer Antriebswelle mit einer Getriebewelle bekannt. Dazu sind zwei Kupplungen vorgesehen, die gemeinsam zwei Druckmittel- Stellmotoren aufweisen. Die beiden Druckmittel-Stellmotoren stützen sich an einer gemeinsamen Stellhülse ab, mittels der die beiden Kupplungen ein- bzw. ausrückbar sind.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird im wesentlichen darin gesehen, bei einer Anordnung zum Kuppeln einer Antriebswelle mit einer oder beiden von zwei Getriebewellen der eingangs genannten Art die sich im Zusammenhang mit einem Ringkolben als nachteilig erwiesenen Eigenschaften möglichst weitgehend zu vermeiden.
Die erläuterte Aufgabe ist gemäß der Erfindung mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 in vorteilhafter Weise gelöst.
Bei der Anordnung nach der Erfindung hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, daß auch noch zwei oder drei einer jeweiligen Kupplung zugeordnete und nicht ring-, sondern stangenförmig ausgebildete Einzelkolben eine geringere Hysterese als ein einzelner Ringkolben bei gleichgroßer hydraulischer Fläche zeigen und darüber hinaus auch kostengünstiger zu fertigen sind.
Die Patentansprüche 2 bis 9 haben vorteilhafte Ausgestaltungen der Anordnung nach der Erfindung zum Gegenstand, welche unabhängig davon sind, ob die gemäß Patentanspruch 1 vorgesehenen Stellmotore im Ein- oder im Ausrücksinne auf die Kupplungen einwirken.
Bei der Anordnung nach der Erfindung in der Ausführungsform gemäß Patentanspruch 10 genügt im besten Falle eine einzige Tellerfeder, um beide Kupplungen einzeln oder gemeinsam einzurücken.
Bei dieser Ausführungsform kann gemäß der Maßnahme von Patentanspruch 11 vermieden werden, daß das Ausrücken der einen Kupplung zu einer merklichen Erhöhung der Einrückkraft an der anderen Kupplung führt.
Die Patentansprüche 12 bis 15 haben vorteilhafte Ausgestaltungen der Anordnung nach der Erfindung hinsichtlich der mechanischen Anbindung der Stellmotore an die Kupplungen zum Gegenstand.
Die Erfindung ist nachstehend anhand einer in der Zeichnung mehr oder weniger schematisch dargestellten vorteilhaften Ausführungsform näher beschrieben. In der Zeichnung bedeuten
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Anordnung nach der Erfindung zum Kuppeln der Kurbelwelle eines Antriebsmotores mit zwei eingangsseitigen Getriebewellen eines aus zwei Teilgetrieben gebildeten Zahnräderwechselgetriebes in einer Ebene gezeichnet, welche eine geometrische Zentralachse enthält, mit welcher die Drehachsen der Kurbelwelle und der eingangsseitigen Getriebewellen zusammenfallen,
Fig. 1a ein Diagramm für die Federkennung einer bei der Anordnung von Fig. 1 zum Einrücken der Kupplungen verwendeten Tellerfeder,
Fig. 2 einen rein schematischen Querschnitt durch die Anordnung nach der Erfindung von Fig. 1, gezeichnet in einer zur Zentralachse senkrechten Ebene, welche die zum Ausrücken der Kupplungen verwendeten Druckmittel-Stellmotore schneidet,
Fig. 3 einen Ausschnitt der Fig. 1 in einem anderen Maß­ stab an einer Stelle, an welcher einer der Stellmotore zum Ausrücken der einen Kupplung mechanisch mit einem diesbezüglichen Ausrücklager verbunden ist, und
Fig. 4 einen der Fig. 3 entsprechenden Ausschnitt derjenigen Stelle der Fig. 1, an welcher einer der zum Ausrücken der anderen Kupplung verwendeten Stellmotore mit einem diesbezüglichen Ausrücklager mechanisch verbunden ist.
Mit einer geometrischen Zentralachse 9-9 fallen zusammen die Drehachse einer in einem Motorgehäuse eines Fahrzeuges drehbar gelagerten Kurbelwelle 59, die Drehachse eines Zwei-Maßen- Schwungrades 60-61-63, die Kupplungsachse einer in einem nichtdrehenden Tunnelgehäuse des Fahrzeuges aufgenommenen Doppelkupplung 5, die Drehachse eines im Tunnelgehäuse drehbeweglich angeordneten Kupplungsgehäuses 10 der Doppelkupplung 5 sowie die Drehachsen von zwei zueinander konzentrischen eingangsseitigen Getriebewellen 19 und 20 eines aus zwei Teilgetrieben gebildeten Zahnräderwechselgetriebes. Das Zwei-Maßen-Schwungrad 60-61-63 weist eine zur Zentralachse 9-9 konzentrisch angeordnete ringscheibenförmige Primärmasse 60 auf, welche einen konventionellen Anlasserzahnkranz 62 trägt und mit der Kurbelwelle 59 drehfest verbunden ist. Das Zwei-Massen-Schwungrad 60-61-63 weist eine zur Zentralachse 9-9 konzentrisch angeordnete ringscheibenförmige Sekundärmasse 61 auf, welche einerseits durch eine Koppel- und Dämpfungseinrichtung 63 mit der Primärmasse 60 über einen begrenzten Drehwinkelbereich drehfedernd - dagegen mit dem Kupplungsgehäuse 10 drehfest verbunden ist. Die Sekundärmasse 61 bildet mit ihrer einen Stirnfläche ein zum Kupplungsgehäuse 10 bewegungsfestes Widerlager 14 für eine Kupplungsscheibe 12 einer ersten axial ein- und ausrückbaren Scheiben-Kupplung K1 der Doppelkupplung 5. Die Kupplungsscheibe 12 ist axial zwischen dem Widerlager 14 und einer ringscheibenförmigen Druckplatte 16 angeordnet, welche konzentrisch zur Zentralachse 9-9 angeordnet und durch eine Führung 64 gegenüber dem Kupplungsgehäuse 10 drehfest und axial verschiebbar geführt ist. Die Kupplungsscheibe 12 der Kupplung K1 ist mit der inneren Getriebewelle 19 drehfest verbunden. Die Druckplatte 16 der Kupplung K1 wird im Einrücksinne durch eine Tellerfeder 18 betätigt, welche in der auf das Widerlager 14 weisenden Richtung der Zentralachse 9-9 durch ihren radial äußeren Randbereich an der Druckplatte 16 und in der entgegengesetzten Richtung durch ihren radial inneren Randbereich an einer Druckplatte 17 einer zweiten Kupplung K2 der Doppelkupplung 5 abgestützt ist.
An seinem zur ersten Kupplung K1 entgegengesetzt liegenden Gehäuseende weist das Kupplungsgehäuse 10 eine zu ihm bewegungsfest und konzentrisch zur Zentralachse 9-9 ausgebildete Widerlagerscheibe 66 auf, deren der Druckscheibe 17 zugekehrte Stirnfläche als ein axiales Widerlager 15 für eine Reibscheibe 13 der zweiten Kupplung K2 verwendet ist. Die durch die Tellerfeder 18 über die Druckscheibe 17 gegen das Widerlager 15 gepreßte Reibscheibe 13 ist mit der äußeren Getriebewelle 20 drehfest verbunden. Die Druckplatte 17 ist durch eine Führung 67 gegenüber dem Kupplungsgehäuse 10 sowohl axial verschiebbar als auch drehfest geführt.
Jede der Kupplungen K1 bzw. K2 ist durch jeweils drei gesondert zugeordnete Druckmittel-Stellmotore 22 bzw. 23 unabhängig von der jeweils anderen im Ausrücksinne betätigbar.
Zu diesem Zweck ist die Druckplatte 16 der Kupplung K1 mit einem Kupplungsgestänge 25 kinematisch verbunden, welches mit den der Kupplung K1 zugeordneten Stellmotoren 22 zusammenwirkt. Das Kupplungsgestänge 25 weist einen Differentialhebel 71 auf, welcher an seinem einen Hebelende über ein Ausrücklager 73 durch die Stellmotore 22 betätigt wird. Das Kupplungsgestänge 25 weist eine Zugstange 77 auf, deren eines Stangenende durch ein Gelenk 76 mit dem anderen Hebelende des Differentialhebels 71 verbunden ist. Das andere Stangenende der Zugstange 77 ist durch eine Koppelverbindung an die Druckplatte 16 angeschlossen. Der Differentialhebel 71 ist an einer mittleren Stelle zwischen seinen Hebelenden durch ein Gelenk 72 nach Art eines Waagebalkens schwenkbar gegenüber dem Kupplungsgehäuse 10 aufgehängt. Zum Ausrücken der Kupplung K1 sind die Stellmotore 22 unter einen regelbaren Arbeitsdruck p1 setzbar, durch den die Zugstange 77 auf Zug beansprucht wird.
Durch das Ausrücken der einen Kupplung K1 kann über die Tellerfeder 18 bei entsprechender Federkennung die Einrückkraft an der anderen Kupplung K2 auch erhöht sein.
Diese andere Kupplung K2 weist ein Kupplungsgestänge 26 mit einem Differentialhebel 80 auf, welcher an seinem einen Hebelende durch ein Gelenk 81 schwenkbar gegenüber dem Kupplungsgehäuse 10 aufgehängt und an seinem anderen Hebelende über ein Ausrücklager 84 durch die der Kupplung K2 zugeordneten Stellmotore 23 betätigt wird. Das Kupplungsgestänge 26 weist eine Druckstange 79 auf, welche an ihrem einen Stangenende durch eine Koppelverbindung mit der Druckplatte 17 kinematisch verbunden ist und an ihrem anderen Stangenende ein Betätigungsglied 82 aufweist, das durch einen Teil des Differentialhebels 80 im Ausrücksinne der Kupplung K2 betätigt wird. Die Stellmotore 23 sind unter einen regelbaren Arbeitsdruck p2 setzbar, durch den die Druckstange 79 auf Druck beansprucht wird.
Die Arbeitsdrücke p1 und p2 und somit auch die übertragbaren Momente der Kupplungen K1 und K2 sind voneinander unabhängig regelbar bzw. einstellbar.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1a zeigt die Charakteristik der Tellerfeder 18 im mittleren Bereich 27 des Federweges sF einen konstanten Verlauf der Federkraft pF über dem Federweg sF.
Wie sich insbesondere aus der Darstellung der Fig. 2 bis 4 deutlich erkennen läßt, sind die drei Stellmotore 22 der Kupplung K1 mit ihrer jeweiligen Kolbenachse 74a-74a in Bezug auf die Zentralachse 9-9 auf einem Teilkreis 90 mit dem Radius R74-75 in zueinander gleichen Abständen von 120° achsparallel angeordnet. Auch die drei Stellmotore 23 der Kupplung K2 sind mit ihrer jeweiligen Kolbenachse 75a-75a auf dem Teilkreis 90 in zueinander gleichen Abständen von 120° achsparallel angeordnet, wobei die Stellmotore 22 der Kupplung K1 in Umfangsrichtung der Zentralachse 9-9 jeweils abwechselnd mit den um 60° versetzten Stellmotoren 23 der Kupplung K2 angeordnet sind.
Um die Ausrücklager 73 und 84 wenigstens annähernd in einer drehachsnormalen Gehäuseebene anordnen zu können, sind der Lagerradius R73 des Ausrücklagers 73 größer - dagegen der Lagerradius R84 des Ausrücklagers 84 kleiner als der Radius R74-75 des Teilkreises 90 ausgelegt.
Alle Stellmotore 22 und 23 beider Kupplungen K1 und K2 sind jeweils durch eine Formschluß-Verbindung 91 unmittelbar mit dem zugehörigen Ausrücklager 73 bzw. 84 verbunden. Hierbei ist die Ausgestaltung so getroffen, daß an beiden Ausrücklagern jeweils der eine Lagerring 94 für jeden zugehörigen Stellmotor 22 bzw. 23 mit einem zu ihm einteiligen radialen zungenartigen Formschluß-Teil 93 versehen ist, welcher in einen korrespondierenden Schlitz 92 im jeweiligen Axialkolben 74 bzw. 75 des Stellmotores formschlüssig eingreift.
Auf diese Weise ist die mechanische Anbindung der Druckmittel- Stellmotore 22, 23 an die Kupplungen K1, K2 radial wie axial zur Zentralachse 9-9 auf engstem Raum verwirklicht, wobei die Hebelübersetzungen der jeweils mit dem anderen Lagerring der Ausrücklager zusammenarbeitenden Kupplungsgestänge 25, 26 nicht wesentlich voneinander abweichen, weil der betreffende Lagerring für den Eingriff des Kupplungsgestänges bis nahe an die jeweilige Kolbenachse 74a-74a bzw. 75a-75a herangeführt werden kann.
Die synchrone Arbeitsweise der der Kupplung K1 zugeordneten Stellmotore 22 ist dadurch sichergestellt, daß die Arbeitsdruckkammern 22a der letzteren zur Druckbeaufschlagung ihrer Axialkolben 74 an eine den Arbeitsdruck p1 führende gemeinsame Arbeitsdruckleitung 22b angeschlossen sind.
Die synchrone Arbeitsweise der der Kupplung K2 zugeordneten Stellmotore 23 ist dadurch sichergestellt, daß die Arbeitsdruckkammern 23a der letzteren zur Druckbeaufschlagung ihrer Axialkolben 75 an eine den Arbeitsdruck p2 führende gemeinsame Arbeitsdruckleitung 23b angeschlossen sind.

Claims (17)

1. Anordnung zum Kuppeln einer Antriebswelle mit einer oder beiden von zwei Getriebewellen eines Zahnräderwechselgetriebes, mit zwei die Antriebswelle mit jeweils einer der Getriebewellen in Antriebsverbindung bringenden Reibscheiben-Kupplungen, welche unter Vermittlung von federnden Mitteln und letzteren entgegenwirkenden druckmittelbetätigten Stellmotoren der Axialkolben-Bauart ein- und ausrückbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kupplung (K1 bzw. K2) wenigstens zwei mit ihrer Kolbenachse (74a-74a u. 75a-75a) parallel zur zugehörigen Kupplungsachse (9-9) angeordnete und in ihrer Betriebsweise synchronisierte Stellmotore (22 bzw. 23) zugeordnet sind.
2. Anordnung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ein und derselben Kupplung (K1 oder K2) zugeordneten Stellmotore (22 oder 23) in Umfangsrichtung der zugehörigen Kupplungsachse (9-9) in gleichen Abständen (120°) zueinander angeordnet sind.
3. Anordnung nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellmotorachsen (74a-74a) der der jeweiligen Kupplung (K1 oder K2) zugeordneten Stellmotore (22 oder 23) auf einem zur zugehörigen Kupplungsachse (9-9) konzentrischen geometrischen Teilkreis (90) angeordnet sind.
4. Anordnung nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichet, daß die Kupplungsachsen der Kupplungen (K1 u. K2) mit einer Zentralachse (9-9) zusammenfallen.
5. Anordnung nach Patentanspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die den Kupplungen (K1 u. K2) zugehörigen Teilkreise (90) wenigstens annähernd den gleichen Radius (R74-75) aufweisen.
6. Anordnung nach Patentanspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (59) koaxial zur Zentralachse (9-9) angeordnet ist.
7. Anordnung nach einem der Patentansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Getriebewellen (19 u. 20) koaxial zur Zentralachse (9-9) angeordnet ist.
8. Anordnung nach einem der Patentansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Getriebewellen (19 u. 20) konzentrisch zueinander angeordnet sind.
9. Anordnung nach einem der Patentansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungen (K1 u. K2) in Bezug auf die Zentralachse (9-9) baulich axial zwischen der Antriebswelle (59) einerseits und den Stellmotoren (22 u. 23) andererseits angeordnet sind.
10. Anordnung nach einem der Patentansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß im Einrücksinne wirkende federnde Mittel (18) derart vorgesehen sind, daß die Kupplungen (K1 u. K2) in einem zur Zentralachse (9-9) drehbar angeordneten und durch die Antriebswelle (59) antreibbaren Kupplungsgehäuse (10) angeordnet sind, daß die wenigstens eine Kupplungsscheibe (12 bzw. 13) einer jeweiligen Kupplung (K1 u. K2) in den Richtungen der Zentralachse (9-9) wirkungsmäßig zwischen einem zum Kuppplungsgehäuse (10) bewegungsfest angeordneten Widerlager (14 bzw. 15) und einer zum Kupplungsgehäuse (10) axial beweglich angeordneten Druckplatte (16 bzw. 17) angeordnet ist sowie die Druckplatten (16 u. 17) jeweils durch die federnden Mittel (18) im Einrücksinne betätigbar sind, daß sowohl die Widerlager (14 u. 15) als auch die Einrückkräfte der Kupplungen (K1 u. K2) in Bezug auf die Richtungen der Zentralachse (9-9) jeweils zueinander entgegengerichtet wirksam sind, daß in Bezug auf die Richtungen der Zentralachse (9-9) sowohl die Kupplungsscheiben (12 u. 13) der Kupplungen (K1 u. K2) axial zwischen den Widerlagern (14 u. 15) als auch die Druckplatten (16 u. 17) axial zwischen den Kupplungsscheiben (12 u. 13) der Kupplungen (K1 u. K2) angeordnet sind, und daß die federnden Mittel (18) gemeinsam beiden Kupplungen (K1 u. K2) derart zugeordnet sind, daß sich diese gemeinsamen federnden Mittel (18) in der einen Richtung der Zentralachse (9-9) an der Druckplatte (16) der einen Kupplung (K1) und in der entgegengesetzten Richtung an der Druckplatte (17) der anderen Kupplung (K2) abstützen.
11. Anordnung nach Patentanspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Federkräfte (PF) der den Kupplungen (K1 u. K2) gemeinsam zugeordneten federnden Mittel (18) in einem mittleren Bereich (27) ihres Federweges (sF) wenigstens annähend konstant sind.
12. Anordnung nach einem der Patentansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die der jeweiligen Kupplung (K1 oder K2) zugeordneten Stellmotore (22 oder 23) über je ein zugehöriges, zur Kupplungsachse (9-9) konzentrisches ringförmiges Ausrücklager (73 oder 84) mit ihrer Kupplung (K1 oder K2) in Wirkung stehen.
13. Anordnung nach Patentanspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das jeweilige Ausrücklager (73 oder 84) einen zur Kupplungsachse (9-9) konzentrischen Lagerring (94) aufweist, welcher mit den zugeordneten Stellmotoren (22 oder 23) derart formschlüssig verbunden ist, daß von den beiden gegenseitig formschlüssig in Eingriff stehenden Formschluß-Teilen (92 u. 93) einer Formschluß-Verbindung (91) der eine Formschluß-Teil (92) mit dem Kolben (74 oder 75) oder mit dem Zylinder eines Stellmotores (22 oder 23) und der andere Formschluß-Teil (93) mit dem Lagerring (94) jeweils bewegungsfest verbunden ist.
14. Anordnung nach Patentanspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (74 oder 75) oder der Zylinder mit seinem zugehörigen Formschluß-Teil (92) einteilig ausgebildet ist.
15. Anordnung nach Patentanspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerring (94) mit seinem zugehörigen Formschluß- Teil (93) einteilig ausgebildet ist.
16. Anordnung nach einem der Patentansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß - bezogen auf die Zentralachse (9-9) - der Lagerradius (R73) des Ausrücklagers (73) der einen Kupplung (K1) größer als der Radius (R74-75) des Teilkreises (90) für die Anordnung aller Stellmotore (22 u. 23) ist.
17. Anordnung nach einem der Patentansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß - bezogen auf die Zentralachse (9-9) - der Lagerradius (R84) des Ausrücklagers (84) der anderen Kupplung (K2) kleiner als der Radius (R74-75) des Teilkreises (90) für die Anordnung aller Stellmotore (22 u. 23) ist.
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