DE602004012997T2

DE602004012997T2 - Hydraulische Doppelkupplung

Info

Publication number: DE602004012997T2
Application number: DE602004012997T
Authority: DE
Inventors: Filip De Mazière
Original assignee: Hoerbiger and Co; Hoerbiger Antriebstechnik Holding GmbH
Current assignee: Hoerbiger and Co; Hoerbiger Antriebstechnik Holding GmbH
Priority date: 2004-08-26
Filing date: 2004-08-26
Publication date: 2009-05-28
Anticipated expiration: 2024-08-27
Also published as: EP1630440A1; DE602004012997D1; ATE391858T1; EP1630440B1; JP2006162061A; US20060042909A1; US7350635B2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Doppelkupplung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Diese Doppelkupplung ist aus der EP 1 195 537 B1 bekannt. Mit dieser bekannten Doppelkupplung wird das Öl für die Ausgleichskammern entweder vom Schmierungskreislauf oder der Kupplungsöldruckversorgung genommen, so dass vier Ölleitungen vorgesehen werden. Diese Kupplungsanordnung führt jedoch zu einem unangemessenen Ausgleich der Kolben. Während eines kurzzeitigen Kupplungsausrückens benötigen die Ausgleichskammern einen starken Ölfluss, weil ihr Volumen zunimmt und sie ständig gefüllt bleiben müssen, um die erforderliche Ausgleichskraft zu erzeugen. Wenn die Ausgleichskraft während des Kupplungsausrückens zu klein ist, wird der Kolben die Kupplung nicht komplett lösen, wenn der Aktivierungsdruck auf Null gebracht wird. In diesem Fall wird die Kupplung das Drehmoment noch übertragen und die Schaltung, die durch die Synchronisatoren oder Klauenkupplungen umgesetzt wird, wird problematisch. Wenn die Ausgleichskammern mit dem Schmieröl versorgt werden, muss der Schmierölfluss während des Kupplungsausrückens groß sein. Andererseits muss der Schmierölfluss auf (fast) Null reduziert werden, um das Schleifen der Kupplung während der Synchronisierung zu mindern. Obwohl die Synchronisierung theoretisch nach dem Kupplungsausrücken stattfindet, werden sich beide Vorgänge praktisch einander etwas überlappen, um die Gesamtzeit des vollständigen Schaltungsvorgangs zu verkürzen. Diese widersprüchlichen Anforderungen an den Fluss sind somit zu einer Anordnung mit Ausgleichsöl, das vom Schmierölfluss entnommen wird, inhärent.
Wenn die Ausgleichskammern mit Öl vom Kupplungsaktivierungsraum durch eine Öffnung versorgt werden, treten ähnliche Probleme auf. Während des Kupplungsausrückens wird ein großer Fluss in den Ausgleichskammern benötigt, aber in diesem Moment wird der Druck in der Kupplungsaktivierungskammer über ein Steu er/Regelventil abgeleitet. Somit ergibt sich über der Öffnung kein Druckabfall und somit kann kein Fluss vom Kupplungsaktivierungsraum zur Ausgleichskammer erwartet werden. Es kann auch mathematisch bewiesen werden, dass das Volumen des Ausgleichsraums, wenn das perfekte Ausgleichen oder sogar Überausgleichen gewählt wird, größer als das Volumen des Aktivierungsraums ist.
Eine weitere Doppelkupplung ist aus der EP-A-1 983 3378 und der DE 101 46 606 bekannt, wo das Öl die Teile zweimal durchströmt, die sich mit unterschiedlichen Drehzahlen drehen, wobei mehr Dichtungen und größere Durchmesser der Dichtungen erforderlich sind. Weitere Dichtungen erzeugen mehr Reibung und somit einen höheren Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs. Größere Dichtungen riskieren ein Überhitzen in Fahrzeugen mit schnell laufenden Motoren.
Die DE 91 14 528 U offenbart eine weitere Doppelkupplung, die jedoch keine zentrale Nabe umfasst, die die angrenzenden Kupplungsstapel trennt. Somit umfasst diese Doppelkupplung nur einen einzigen Ausgleichsraum, der an einen zweiten Kupplungskolben angrenzt.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine hydraulische Doppelkupplung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 zu schaffen, die die Anzahl und den Durchmesser der Kolbenringe so weit wie möglich reduzieren kann, um die mechanische Reibung und die Kosten trotz des Vorsehens einer angemessenen Ausgleichsausführung niedrig zu halten.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1.
Gemäß der vorliegenden Erfindung sind die Ausgleichskammern flüssigkeitsmäßig miteinander verbunden, so dass sie funktionsmäßig einen gemeinsamen Ausgleichsraum für beide Kupplungskolben bilden. Die Kupplungskolben drehen sich immer mit derselben Drehzahl (beide mit der Motordrehzahl) und sie können dieselbe Geometrie aufweisen, obwohl unterschiedliche Geometrien mit dynamischen Kräften, die hinreichend gleich zueinander sind, auch möglich sind. Die Kupplungskolben erzeugen somit dieselben dynamischen Kräfte, so dass die verbundenen Ausgleichskammern, die einen gemeinsamen Ausgleichsraum bilden, für beide Kupplungskolben ausreichend sind. Diese Anordnung kann praktisch durch Öffnungen im inneren Teil des mittleren Flansches der Doppelkupplung gemäß der vorliegenden Erfindung erreicht werden, so dass der Öldruck an beiden Seiten gleich ist und das Öl von einer Seite zur anderen ungehindert fließen kann.
Wenn nicht ein geregelter statischer Druck aus spezifischen Gründen, normalerweise nur für Ausgleichszwecke, benötigt wird, sollte der statische Versorgungsdruck für die Ausgleichskammern Null, aber die Fließkapazität groß sein. Dies kann leicht und billig durch einen Hohlraum erreicht werden, der im Stator oberhalb des Einlasses in die Ausgleichskammern angeordnet ist. Dieser Hohlraum ist vorzugsweise ständig gefüllt. Ein Ölablass bei einem bestimmten Niveau kann hinzugefügt werden. Die Luft oberhalb des Ölniveaus liegt vorzugsweise beim Atmosphärendruck, so dass der statische Druck in den Ausgleichskammern durch die Höhe dieses Ausgleichshohlraums oberhalb des Einlasses der Ausgleichskammern erzeugt wird. Zum Beispiel erzeugt eine Höhe von 125 mm ungefähr 0,01 bar. Der Ausgleichshohlraum wirkt als Akkumulator bei einem konstanten Unterdruck.
Die Doppelkupplung gemäß der vorliegenden Erfindung schafft spezielle Vorteile, da die Dichtringe das Öl abdichten, das vom stationären Stator zu den rotierenden Kupplungen durchströmt. Die Dichtringe sind kritische Teile, weil sie abdichten müssen, aber infolge der Reibung in den Gleitflächen nicht überhitzen dürfen. So ergibt das Anordnen der Dichtringe am kleinstmöglichen Durchmesser der Kolbenzylindereinheiten den Vorteil, dass die tangentiale Geschwindigkeit für dieselbe Winkelgeschwindigkeit niedriger ist. Eine geringe tangentiale Geschwindigkeit führt zu weniger Hitze und geringerem Reibmoment.
Die abhängigen Ansprüche enthalten vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
Vorzugsweise werden Kolbenringe zwischen dem Stator und den rotierenden Kupplungen in Reihe angeordnet. Vorzugsweise werden die Kolbenringe in Nuten angeordnet, die im Stator enthalten sind.
Außerdem ist jeder Kupplungskolben gemäß einer weiteren bevorzugten Ausfüh rungsform mit einer separaten Schmierölleitung versehen. Das führt zu einem möglichen Vorteil, den Schmierölfluss zu einer Kupplung (die Schmierölunterbrechung ist während der Synchronisierung erforderlich) zu unterbrechen, während die Schmierung zur anderen Kupplung fortgesetzt wird, da die andere Kupplung rutschen könnte oder sich im Mikroschlupf befindet, so dass die Schmierung erforderlich ist.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen bezüglich der beigefügten Zeichnung. Darin zeigt:
1 eine schematische vereinfachte Ansicht der Doppelkupplung gemäß der vorliegenden Erfindung, und
2 eine vordere Ansicht des Stators der Doppelkupplung gemäß 1.
1 stellt eine hydraulische Doppelkupplung 100 für ein Getriebe eines Motors dar, die beide nicht in der Zeichnung dargestellt sind. Jedoch sind eine Außenwelle 5a und eine konzentrisch angeordnete Innenwelle 5b des Getriebes in 1 dargestellt.
Die Doppelkupplung 100 weist außerdem einen stationären Stator 17 und ein Kupplungsgehäuse mit einer Antriebsbüchse auf, die durch den Motor angetrieben wird.
Außerdem wird eine erste hydraulisch aktivierte Kupplung mit einem ersten Kupplungsstapel 3a dargestellt, der eine Innentrommel 4a antreibt, die mit der Außenwelle 5a verbunden ist.
Eine zweite hydraulisch aktivierte Kupplung umfasst einen zweiten Kupplungsstapel 3b, der eine Außentrommel 4b antreibt, die mit der Innenwelle 5b verbunden ist.
Außerdem ist eine mittlere Nabe 2 angeordnet, die mit dem Kupplungsgehäuse verbunden ist, und einen Flansch 2a aufweist, der die angrenzenden Kupplungsstapel 3a und 3b trennt.
Außerdem umfasst die hydraulische Kupplung 100 eine erste Kolben-Zylindereinheit mit einem ersten Kupplungskolben 6a, der durch eine erste hydraulische Aktivierungskammer 7a aktiviert wird. Die Aktivierungskammer 7a ist zwischen einem ersten Zylinder 18 und einer Seite des ersten Kupplungskolbens 6a, der auf den ersten Kupplungsstapel 3a wirkt, angeordnet.
Außerdem ist eine zweite Kolben-Zylindereinheit mit einem zweiten Kupplungskolben 6b vorgesehen, der durch eine zweite hydraulische Aktivierungskammer 7b aktiviert wird. Die zweite hydraulische Aktivierungskammer 7b ist zwischen einem zweiten Zylinder 19 und einer Seite des zweiten Kupplungskolbens 6b, der auf den zweiten Kupplungsstapel 3b wirkt, angeordnet.
Schließlich umfasst die Doppelkupplung gemäß der vorliegenden Erfindung eine erste Ausgleichskammer 10a, die auf der anderen Seite des ersten Kupplungskolbens 6a, und eine zweite Ausgleichskammer 10b, die auf der anderen Seite des zweiten Kupplungskolbens 6b angeordnet ist.
Wie insbesondere aus 1 ersichtlich, sind die ersten und zweiten Ausgleichskammern 10a, 10b flüssigkeitsmäßig über Verteilungsöffnungen 13 miteinander verbunden. So bilden sie jeweils einen gemeinsamen Ausgleichsraum sowohl für den ersten als auch zweiten Kupplungskolben 6a und 6b.
Außerdem weisen die verbundenen Ausgleichskammern 10a und 10b eine eigene Ölzufuhr von einem Ausgleichshohlraum 15 auf. Der Hohlraum 15 ist im Stator 17 auf einem Niveau oberhalb des Einlasses in die Ausgleichskammern 10a und 10b angeordnet.
Außerdem umfasst die Doppelkupplung 100 gemäß der vorliegenden Erfindung Dichtringe 16, in der dargestellten Ausführungsform insgesamt sechs dieser Dichtringe, die innerhalb der Kolben-Zylindereinheiten am kleinstmöglichen Durchmesser der Einheiten angeordnet sind. Wie in 1 dargestellt, sind die sechs Dichtringe in Reihe, nebeneinander zu den Dichtringen angeordnet, die durch Nuten im Stator 17 dargestellt sind, in die die Ringe einzusetzen sind.
Außerdem stellt 1 dar, dass die Kupplungskolben 6a und 6b jeweils durch Rück holfedern 9a und 9b vorgespannt sind und dass der Stator 17 Kupplungsdruckleitungen 8a und 8b für die beiden Kupplungen sowie Schmierölleitungen 14a und 14b und eine separate Ölausgleichsleitung 11 umfasst.
Diese Anordnung schafft einen optimierten Ausgleich in Verbindung mit einer Anordnung der Dichtringe am kleinstmöglichen Durchmesser, was folglich die Dichtringe vor dem Überhitzen schützt und das Reibmoment auf ein Minimum reduziert.
Schließlich ist zu erwähnen, dass die Kupplungskolben 6a und 6b jeweils durch die Kolbendichtungen 20 und 21 abgedichtet werden.
Die Doppelkupplung 100 gemäß der zuvor erläuterten Anordnung wirkt wie folgt:
Der Motor treibt die Antriebsbüchse 1 an, die mit der mittleren Nabe 2 verbunden ist. Der Kupplungsstapel 3a mit dem kleinsten Außendurchmesser treibt die Innentrommel 4a an, die mit der Außenwelle 5a verbunden ist.
Der andere Kupplungsstapel 3b treibt die Außentrommel 4b an, die mit der Innenwelle 5b verbunden ist.
Die Kupplung ist eingerückt, wenn die Kolben 6a und 6b gegen den Kupplungsstapel durch Druckanwendung der jeweiligen Aktivierungskammer 7a und 7b über die Ölleitung 8a und 8b für den Kupplungsdruck gedrückt werden.
Die Kupplung rückt aus, wenn die Aktivierungskammer auf einen statischen Druck von Null gebracht wird, weil die jeweiligen Rückholfedern 9a und 9b die Kolben 6a oder 6b zurückdrücken. Die Ausgleichskammern 10a und 10b sind mit Öl über die Ölleitung 11 für das Ausgleichsöl gefüllt. In dieser Anordnung sind die Kolben 6a und 6b aus dem Gleichgewicht, weil der Außendurchmesser der Ausgleichskammer 10a oder 10b größer als der Außendurchmesser der Aktivierungskammer 7a oder 7b ist. Die Verteilungsöffnungen 13 in der mittleren Nabe 2 verteilen das Ausgleichsöl über die beiden Ausgleichskammern 10a und 10b. Das Schmieröl wird über die Schmierölleitungen 14a und 14b zugeführt, um über die inneren Leitungen die jeweiligen Kupplungsstapel 3a und 3b zu schmieren.
Die Schmierung innerhalb der Kupplung wird durch Leitungen innerhalb der mittleren Nabe 2 umgesetzt. Es gibt einen separaten Satz von Leitungen für jede Kupplung. Diese Leitungen leiten das Schmieröl in alle Verteiler in den Naben und Kupplungsstapeln 3a und 3b (Platten).
Dadurch wird das Öl gezwungen, durch die Platten zu strömen. Die Ölleitungen drehen sich bei der Motordrehzahl und wirken so als Zentrifugalpumpe. Mit den Leitungen, die vollständig mit Öl gefüllt und ohne Ölfluss sind, nimmt die Förderhöhe mit der Drehzahl im Quadrat zu. In der Schmierungsversorgungsleitung sind Absperrventile (nicht dargestellt) befestigt, um das Ansaugen der Luft und das Vermischen mit dem Schmieröl zu ermöglichen, falls ein Vakuum durch die Pumpenwirkung erzeugt wird. Diese Situation kann nur bei hohen Motordrehzahlen und geringem Schmierölfluss eintreten.
Da die Dichtringe 16 alle innerhalb der Kupplung befestigt sind, ist es möglich, eine kompakte Anordnung zu erhalten und eine komplizierte Schnittstelle mit dem Getriebe zu vermeiden.
Außerdem können die Platten in der Außentrommel vorzugsweise einen größeren Außendurchmesser als diejenigen in der Innentrommel aufweisen, so dass ihre Anzahl reduziert werden kann, wobei die Gesamtlänge der Doppelkupplung verkürzt wird.

1: Antriebsbüchse
2: Mittlere Nabe
2a: Flansch
3a, 3b: Kupplungsstapel
4a: Innentrommel
4b: Außentrommel
5a: Außenwelle
5b: Innenwelle
6a: Erster Kupplungskolben
6b: Zweiter Kupplungskolben
7a: Erste Aktivierungskammer
7b: Zweite Aktivierungskammer
8a, 8b: Kupplungsdruckleitungen
9a, 9b: Rückholfedern
10a, 10b: Ausgleichskammern
11: Ölleitung
13: Verteilungsöffnungen
14a, 14b: Schmierölleitungen
15: Ausgleichshohlraum
16: Dichtringe
17: Stator
18: Erster Zylinder
19: Zweiter Zylinder
20, 21: Kolbendichtungen
100: Doppelkupplung

Claims

Hydraulische Doppelkupplung (100) für ein Getriebe eines Motors, wobei das Getriebe eine Außenwelle (5a) und eine konzentrisch angeordnete Innenwelle (5b) aufweist: – mit einem stationären Stator (17); – mit einem Kupplungsgehäuse mit einer Antriebsbüchse (1), die durch den Motor angetrieben wird; – mit einer ersten hydraulisch aktivierten Kupplung mit einem ersten Kupplungsstapel (3a), der eine Innentrommel (4a) antreibt, die mit der Außenwelle (5a) verbunden ist; – mit einer zweiten hydraulisch aktivierten Kupplung mit einem zweiten Kupplungsstapel (3b), der eine Außentrommel (4b) antreibt, die mit der Innenwelle (5b) verbunden ist; – mit einer mittleren Nabe (2), die mit dem Kupplungsgehäuse verbunden ist, und einen Flansch (2a) aufweist, der die angrenzenden Kupplungsstapel (3a, 3b) trennt; – mit einer ersten Kolben-Zylindereinheit mit einem ersten Kupplungskolben (6a), der durch eine erste hydraulische Aktivierungskammer (7a) aktiviert wird, die zwischen einem ersten Zylinder (18) und einer Seite des ersten Kupplungskolbens (6a), der auf den ersten Kupplungsstapel (3a) wirkt, angeordnet ist; – mit einer zweiten Kolben-Zylindereinheit mit einem zweiten Kupplungskolben (6b), der durch eine zweite hydraulische Aktivierungskammer (7b) aktiviert wird, die zwischen einem zweiten Zylinder (19) und einer Seite des zweiten Kupplungskolbens (6b), der auf den zweiten Kupplungsstapel (3) wirkt, angeordnet ist; – mit einer Ausgleichsvorrichtung: – mit einer ersten Ausgleichskammer (10a), die auf der anderen Seite des ersten Kupplungskolbens (6a) angeordnet ist; und – mit einer zweiten Ausgleichskammer (10b), die auf der anderen Seite des zweiten Kupplungskolbens (6b) abgeordnet ist; dadurch gekennzeichnet, dass – die ersten und zweiten Ausgleichskammern (10a, 10b) flüssigkeitsmäßig durch Verteilungsöffnungen (13) in der mittleren Nabe (2) miteinander verbunden sind, um einen gemeinsamen Ausgleichsraum zu bilden, und um mit einer gemeinsamen Ölausgleichsleitung (11) im Stator (17) verbunden zu sein; – die verbundenen Ausgleichskammern (10a, 10b) eine eigene Ölzufuhr von einem Ausgleichshohlraum (15) aufweisen, der im Stator (17) oberhalb des Einlasses in die Ausgleichskammern (10a, 10b) angeordnet ist; und – die Dichtringe (16) zwischen dem Stator (17) und den Kolben-Zylindereinheiten (6a, 18; 6b, 19) radial innerhalb der Kolben-Zylindereinheiten (6a, 18; 6b, 19) am kleinstmöglichen Durchmesser davon angeordnet sind.
Hydraulische Doppelkupplung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtringe (16) in einer Linie zwischen dem Stator (17) und den sich drehenden Kupplungen angeordnet sind.
Hydraulische Doppelkupplung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sechs Dichtringe (16) vorgesehen sind.
Hydraulische Doppelkupplung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Kupplungskolben (6a, 6b) jeweils mit einer separaten Schmierölleitung (14a und 14b) versehen ist.