DE10044493A1 - Mehrfach-Kupplungseinrichtung, insbesondere Doppel-Kupplungseinrichtung, für lastschaltbare Getriebe - Google Patents
Mehrfach-Kupplungseinrichtung, insbesondere Doppel-Kupplungseinrichtung, für lastschaltbare GetriebeInfo
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Abstract
Für eine Mehrfach-Kupplungseinrichtung, ggf. Doppel-Kupplungseinrichtung (12), für die Anordnung in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs zwischen einer Antriebseinheit und einem Getriebe, wobei die Kupplungseinrichtung (12) eine einer ersten Getriebeeingangswelle (22) des Getriebes zugeordnete erste Kupplungsanordnung (64) und eine einer zweiten Getriebeeingangswelle (24) des Getriebes zugeordnete zweite Kupplungsanordnung (72) aufweist zur Momentenübertragung zwischen der Antriebseinheit und dem Getriebe, wird unter anderem vorgeschlagen, dass die Kupplungsanordnungen als nasslaufende Lamellen-Kupplungsanordnungen (64, 72) ausgebildet sind.
Description
Die Erfindung betrifft unter anderem eine Mehrfach-Kupplungseinrichtung,
ggf. Doppel-Kupplungseinrichtung (im Folgenden auch kurz "Doppelkupp
lung" genannt), für die Anordnung in einem Antriebsstrang eines Kraftfahr
zeugs zwischen einer Antriebseinheit und einem Getriebe, wobei die
Kupplungseinrichtung eine einer ersten Getriebeeingangswelle des Getriebes
zugeordnete erste Kupplungsanordnung und eine einer zweiten Getriebeein
gangswelle des Getriebes zugeordnete zweite Kupplungsanordnung aufweist
zur Momentenübertragung zwischen der Antriebseinheit und dem Getriebe.
Die Erfindung betrifft insbesondere ein nasslaufende Mehrfach-Kupplungs
einrichtung bzw. Doppel-Kupplungseinrichtung (Doppelkupplung) der
vorstehend genannten Art. Weiterhin betrifft die Erfindung insbesondere
eine nasslaufende Mehrfach-Kupplungseinrichtung bzw. Doppel-Kupplungs
einrichtung (Doppelkupplung), bei der die Kupplungsanordnungen als
Lamellen-Kupplungsanordnungen ausgeführt sind.
Angestrebte Kraftstoffverbrauchsreduzierungen und Wirkungsgradverbes
serungen führen heute zu weiterentwickelten modernen Getriebekonzepten.
Der fortschreitenden Automatisierung kommt hierbei neben einer Steigerung
des Fahrkomforts die Bedeutung zu, das Fahrzeug unter Berücksichtigung
des Fahrerwunsches in allen Fahrsituationen im optimalen Motorkenn
feldbereich und somit sparsam und emissionsarm zu betreiben. Mit der
gleichen Zielsetzung wird auch die Getriebespreizung von etwa 5,0 auf <
6,0 erhöht. Zur Vermeidung zu weiter Übersetzungsstufen werden die
gestuften Getriebe mit einem zusätzlichen, teilweise lang ausgelegten
sechsten Gang ausgestattet.
Keinerlei Zugeständnisse können bei den Einbaumaßen gemacht werden.
Zukünftige neue Lösungen wie z. B. Kurbelwellen-Starter-Generatoren
werden zusätzlich zu integrieren sein und somit insbesondere bei
Front-Quer-Anordnungen des Antriebsstranges die Bauräume tendenziell
eher weiter einschränken.
Gegenwärtig sind das Manuelle Schaltgetriebe (MT Manual Transmission)
und das Stufenautomatgetriebe (AT Automatic Transmission) etabliert.
Hinzu kommen seit einigen Jahren das AMT (Automated Manual Trans
mission) und das CVT (Continuous Variable Transmission). Ihr Marktanteil
ist jedoch noch sehr gering.
Manuelle Schaltgetriebe (MW empfehlen sich insbesondere durch ihre
günstigen Kosten, die relativ geringen Abmessungen und den guten
Wirkungsgrad der Stirnradverzahnungen. Der Verbrauch ist hier stark vom
Schaltverhalten des Fahrers und dem Fahrzeugkonzept abhängig.
Durch Automatisierung (AMT) der Schalt- und Kuppelvorgänge kommt man
dem Komfort des Stufenautomaten näher. Eine Erhöhung der Gangzahl und
damit verbunden die Vergrößerung der Spreizung wirken sich ebenfalls
komforterhöhend aus. Der gute Wirkungsgrad, die nach wie vor recht
geringen Kosten sowie die - unter allen Konzepten - besten Voraus
setzungen für günstigen Verbrauch bleiben erhalten. Die als Komfortein
schränkung empfundene Zugkraftunterbrechung beim automatisierten
Schalten wird bei zukünftigen AMT durch die Optimierung des Gang
wechselprozesses reduziert.
Stufenautomaten (AT) sind in den letzten Jahren ständig weiterentwickelt
und dadurch noch komfortabler, leichter und sparsamer geworden. Das
neue Radsatzkonzept nach Lepelletier wird diesen Trend fortsetzen helfen.
Zugkraftunterbrechungen werden durch das geregelte Überschneiden von
Lamellenkupplungen im Getriebe während des Schaltvorganges vermieden.
Der Momentenfluß wechselt dabei von einer zur anderen Übersetzungsstufe.
Beim CVT findet prinzipbedingt ebenfalls keine Momentenunterbrechung bei
der Veränderung der Getriebeübersetzung/"Schaltung" statt. Der Be
schleunigungsvorgang folgt hier in idealer Weise der Zugkrafthyperbel.
Ungewohnt ist jedoch, dass zunächst die Motordrehzahl angehoben und
anschließend die Getriebeübersetzung kontinuierlich verändert wird. Es gibt
eine Verzögerung zwischen dem Einleiten des Beschleunigungsvorganges
und der folgenden Reaktion. Der hydraulisch erzeugte Kraftschluß im
Getriebe zur Momentenweiterleitung auf den Abtrieb lässt einen höheren
Verbrauch des Fahrzeuges erwarten. Durch die große Spreizung kann dieser
jedoch in den Bereich eines Fahrzeuges mit manuellem Schaltgetriebe
gesenkt werden.
Für die Funktion des Schaltens wie auch des Anfahrens stehen heute vier
Grundkonzepte zur Verfügung:
- - die Trockenkupplung,
- - die Nasslaufkupplung
- - der Drehmomentwandler und
- - die Hydrokupplung.
Die Trockenkupplung zeichnet sich
- - durch ihren guten Wirkungsgrad,
- - die Schleppmomentenfreiheit sowie
- - das relativ kleine Massenträgheitsmoment aus.
Der gute Wirkungsgrad ist auf das Fehlen von Hilfsenergie zurückzuführen.
Ein Drehmomentwandler oder eine nasslaufende Kupplung benötigen im
überbrückten/geschlossenen Zustand immer Druck und damit zusätzliche
Energie.
Vorzüge der Nasslaufkupplung sind
- - kleine Masse,
- - sehr kleines Massenträgheitsmoment sowie
- - sehr gute Regelbarkeit
- - bei hoher Leistungsdichte und großer Momentenkapazität.
Sie eignet sich daher optimal für Fahrzeuge mit kleinen Bauräumen und
hohem Drehmoment.
Der Drehmomentwandler mit oder ohne schlupfgeregelter Überbrückungs
kupplung und Torsionsschwingungsdämpfer bietet aufgrund seiner Funktion
als hydrodynamisches Strömungsgetriebe
- - zum einen Wirkungsgradvorteile im unüberbrückten Zustand und
- - zum anderen ein durch das Strömungsgetriebe übersetztes Drehmoment.
- - Überlastsicherheit.
Die Hydrokupplung wandelt im Gegensatz zum Drehmomentwandler nur die
Drehzahl. Sie hat, genau wie der Drehmomentwandler, eine höheres
übertragbares spezifisches Moment als obige Kupplungsprinzipien. Zudem
hat sie den Vorteil, dass die Verlustleistung bei Anfahr- oder ähnlichen
Vorgängen direkt im Ölvolumen entsteht und aus Wärmeübergangsgründen
nicht erst in einem Metallkörper zwischengespeichert werden muss.
Fig. 1 zeigt eine Tabelle, die die verschiedenen Konzepte bzw. Anfahr
elemente bewertet (+ + = sehr gut, + = gut, o = befriedigend, - =
schlecht, -- = sehr schlecht).
Die Ziele der Weiterentwicklung der einzelnen Getriebekonzepte lassen sich
wie folgt zusammenfassen:
- 1. Ermöglichen eines geringen Kraftstoffverbrauchs,
- 2. sehr gute Fahrdynamik durch kleine rotatorische Massen und
- 3. hoher Komfort durch zugkraftunterbrechungsfreies Schalten.
Dem Ziel des geringen Kraftstoffverbrauches kann durch eine formschlüs
sige Momentenübertragung in Form einer Stirnradverzahnung besser als
durch Planetenradsätze erreicht werden. Die Schleppmomente durch
Lamellenkupplungen im Getriebe, wie sie z. B. im Stufenautomat eingesetzt
werden, führen ebenfalls zu Verlusten. Daraus folgt, dass die Zahl der
Lamellen-Kupplungen begrenzt sein sollte.
Die Fahrdynamik hängt sowohl sehr stark vom Getriebekonzept, als auch
vom hierdurch bedingten Anfahrelement ab. Beim Getriebekonzept müssen
zum einen die rotierenden Massen als auch die Schleppmomente im
Getriebe berücksichtigt werden.
Das zugkraftunterbrechungsfreie Schalten kann erreicht werden durch ein
Verschleifen der Schaltvorgänge durch Lamellenkupplungen und/oder ein
Einlegen der Gänge vor der Momentenübergabe auf die neue Stirnradkom
bination.
In Fig. 2 sind die Zusammenhänge dargestellt. Die Berücksichtigung der
Forderungen an eine Getriebeweiterentwicklung verweist auf das alte (neue)
Konzept des Doppelkupplungsgetriebes.
Das Doppelkupplungsgetriebe gehört zu den Lastschaltgetrieben: Es hat im
Gegensatz zu anderen Lastschaltgetrieben zwei getrennte Getriebeeingangs
wellen. Die Gänge werden zwar im jeweils lastfreien Zweig des Getriebes
vorgewählt, der Wechsel der Gangstufen erfolgt jedoch wie auch beim
herkömmlichen Automatgetriebe unter voller Last durch gesteuerte
Momentenübergabe von der ersten zur zweiten Kupplung.
Eine Kupplungseinrichtung der eingangs genannten Art ist beispielsweise
aus der EP 0 931 951 A1 bekannt. Die Kupplungseinrichtung dient zur
Verbindung des Antriebs eines Kraftfahrzeugs mit einem mehrstufigen
Schaltgetriebe über zwei bevorzugt automatisiert betätigte Reibungskupp
lungen, wobei jeder dieser beiden Reibungskupplungen jeweils ein
Ausrücksystem zugeordnet ist, so dass die beiden Reibungskupplungen
unabhängig voneinander ein- oder ausrückbar sind. Eine Kupplungsscheibe
einer der beiden Reibungskupplungen ist auf einer zentralen Getriebeein
gangswelle drehfest angeordnet, während eine Kupplungsscheibe der
anderen Reibungskupplung an einer die zentrale Getriebeeingangswelle
umgreifenden, als Hohlwelle ausgebildeten zweiten Getriebeeingangswelle
drehfest angreift. Die bekannte Doppelkupplung ist mit einer festen
Druckplatte der einen Reibungskupplung an einem Schwungrad einer
Brennkraftmaschine angeordnet. Die Anordnung der Doppelkupplung in
einem Antriebsstrang entspricht insoweit weitgehend der Anordnung
herkömmlicher (Einfach-) Reibungskupplungen im Antriebsstrang.
Es wurden Schaltstrategien und Schaltverfahren für Doppelkupplungs
getriebe vorgeschlagen, die auf der gezielten Einstellung von Kupplungs
schlupf beruhen (DE 196 31 983 C1) mit dementsprechender Erzeugung
von Reibungswärme. Je nach Fahrweise können Überhitzungsprobleme der
erläuterten Art nicht ausgeschlossen werden.
Aus der DE 198 00 490 A1 ist ein Wechselgetriebe mit zwei Lamellenkupp
lungen bekannt, von denen eine für die Vorwärtsfahrt und die andere für die
Rückwärtsfahrt dient. Die DE 198 00 490 A1 beschäftigt sich primär damit,
wie die beiden Lamellenkupplungen in ausreichender Weise unter Einsatz
des viskosen Betriebsmediums gekühlt werden können.
Aus der DE 44 15 664 A1 ist eine Mehrfach-Kupplungseinrichtung bekannt,
bei welcher durch wahlweises Aktivieren einer Lamellen-Kupplungsanord
nung von einer Mehrzahl von Lamellen-Kupplungsanordnungen ein
Drehmomentübertragungsweg zwischen einem Antriebsorgan und einem
von einer Mehrzahl von Abtriebsorganen hergestellt werden kann. Die
Abtriebsorgane sind von koaxial ineinander geschachtelten Getriebeein
gangswellen gebildet.
Doppelkupplungen teilen den Momentenfluß auf die beiden in der Regel
konzentrisch angeordneten Getriebeeingangswellen auf. So kann, wie bei
den Darstellungen der Fig. 3 bis 6 beispielhaft zugrundegelegt, eine innere
Getriebeeingangswelle den Gängen 1, 3 und 5 und die äußere den Gängen
2, 4 und 6 zugeordnet sein. Dabei ist dann der auf die innere Getriebeein
gangswelle mit dem ersten Gang wirkende Zweig der Doppelkupplung die
thermisch höher belastete Anfahrkupplung. Der Rückwärtsgang, ebenfalls
ein Anfahrgang, sollte aus thermischen Gründen auch auf dieser Getrie
beeingangswelle angeordnet sein. Andererseits spricht das problemlose
Rangieren durch Umsteuern der Kupplungen für die Verteilung der Gänge 1
und R auf unterschiedliche Getriebeeingangswellen.
Betrachtet man die Energiebilanz für die Betätigung während des Konstant
fahrbetriebes, so zeigt sich, dass auf beiden Getriebeeingangswellen eine
Neutralposition verfügbar sein sollte. Diese wird auf der gerade nicht unter
Last laufenden Welle eingelegt, bis zur Vorbereitung des nächsten
Gangwechsels ein Gang vorgewählt wird.
Die Fig. 3 zeigt eine 240-er Doppel-Trockenkupplung für ein Motor
drehmoment bis 350 Nm, in Einscheibenbauart. Beide Kupplungen sind
gedrückt betätigt. Ohne Betätigungsenergie sind die Kupplungen also beide
geschlossen (Normally-Closed). Das Drehmoment fließt von der Kurbelwelle
her durch einen Dämpfer in die Druckplatte und von dort über eine der
beiden Kupplungsscheiben auf die Getriebeeingangswelle.
Bei der Auslegung der wärmespeichernden Bauelemente der Kupplung wie
Zwischenplatte und Anpressplatten sind die bei den Anfahr- und Über
schneidungssteuerungen anfallenden Reibenergien zu berücksichtigen. Die
Baugröße fällt daher nicht gerade sehr gering aus.
Die für die Überschneidungs-Reibvorgänge erforderlichen Verschleißvolu
mina der Reibbeläge sind durch die gegenüber einer herkömmlichen
Reibkupplung von einer auf zwei erhöhte Zahl der Kupplungsscheiben
vorhanden. Mit der Verdoppelung der Anzahl der Reibflächen wird dem
durch die Überschneidungsvorgänge bedingten Verschleiß Rechnung
getragen.
Die nicht unerhebliche Baulänge der Doppel-Trockenkupplung wird
geringfügig reduziert, wenn eine der beiden Kupplungen durch die hohle
innere Getriebeeingangswelle betätigt werden kann (Fig. 4).
Bei den Konstruktionen gemäß Fig. 3 und 4 wirken die Betätigungskräfte
beider Kupplungen in Richtung Motor. Bei gleichzeitig geöffneten Kupp
lungen bzw. Gangwechsel ergeben sich somit für den Zeitraum der
Momentenübergabe sehr hohe Axialbelastungen der Kurbelwelle.
Wird eine der beiden Kupplungen gedrückt und die andere in gezogener
Bauart ausgeführt (Fig. 5), so werden die Belastungen reduziert. Nachteilig
ist die sich dadurch ergebende vergrößerte axiale Länge.
Die in Fig. 6 beispielhaft dargestellte Doppel-Nasslaufkupplung ist für ein
Drehmoment von etwa 350 Nm ausgelegt. Ein Beispiel einer Doppel-
Naßlaufkupplung wird unten anhand der Fig. 12 im Detail beschrieben.
Die beiden Kupplungen sind radial übereinander angeordnet. Die äußere wird
als Anfahrkupplung, die innere im wesentlichen als Schaltkupplung
eingesetzt.
Obwohl beide Kupplungen je vier Belaglamellen aufweisen ist eine sehr
kompakte Bauart möglich. Die anfallende Reibenergie braucht im Gegensatz
zur Trockenkupplung nicht gespeichert werden, sondern kann mit dem
hindurchgeleiteten Öl permanent abgeführt werden. Eine Pumpe versorgt
hierzu die Kupplung über eine Drehdurchführung mit Kühlöl. Ebenso kann
die Druckölversorgung der druckabhängig schließenden Kupplungen
(Normally-Open) erfolgen.
Im Gegensatz zur Trockenkupplung rotiert die Kupplungsbetätigung mit
Dem kann durch einen Fliehkraftausgleich Rechnung getragen werden.
Wie auch bei der Doppel-Trockenkupplung können die Motorungleichförmig
keiten durch einen vor der Kupplung im Trockenraum angeordneten
Torsionsschwingungsdämpfer reduziert werden. Die ZMS-Funktion (ZMS =
Zwei-Massen-Schwungrad) kann durch die Anordnung des Dämpfers vor der
Kupplung realisiert werden.
Ein Deckel zwischen Dämpfer und Kupplung kann den Trocken- und den
Nassraum trennen.
Die Beschreibungen der Doppelkupplungen haben bereits gezeigt, dass der
Bauraumbedarf ein wesentliches Unterscheidungskriterium ist.
In Fig. 7a ist die oben beschriebene Doppel-Trockenkupplung in der
Kupplungsglocke eines Fahrzeuges mit Heckantrieb (RWD) und somit relativ
günstigen Platzverhältnissen dargestellt. Insbesondere das Betätigungs
modul wäre nur nach einer zusätzlichen Bauraumverlängerung unter
zubringen.
Die Umrisskontur der Doppel-Nasslaufkupplung (Fig. 7b) zeigt hingegen
deutlich deren geringeren Platzbedarf, sogar incl. der erforderlichen
Drehdurchführung. Sie ist auch in der deutlich engeren Kupplungsglocke des
Frontantriebsfahrzeuges (FWD) noch unterzubringen. Radial außen entsteht
Freiraum, der z. B. für einen Kurbelwellenstartergenerator genutzt werden
kann.
Eine Trockene Doppelkupplung baut für die überwiegende Zahl der
Fahrzeuge im Markt zu groß. Dagegen ist das nasse Konzept sowohl für
Front- als auch für Heckantriebsfahrzeuge sehr gut geeignet (vgl. Fig. 8).
Aufgrund dieser Situation dürfte sich das nasse Konzept gegenüber dem
trockenen Konzept durchsetzen.
Kupplungen, die auf dem trockenen Prinzip basieren, sind im geöffneten
Zustand unkritisch bzgl. Schleppverlusten. Nasslaufende Kupplungen lassen
eher Probleme erwarten. Das Schleppmoment hängt neben den inneren
Gestaltungsmerkmalen der Kupplung sehr stark
- - von der Systemtemperatur und somit
- - der Ölviskosität sowie
- - von den Systemwiderständen, z. B. infolge eines vorgewählten Ganges, ab.
Durch Reduzierung der Zeiträume, in denen ein Gang eingelegt ist, kann die
entstehende Verlustleistung begrenzt werden. Der jeweils nächste Gang
sollte somit erst kurz vor dem anstehenden Gangwechsel eingelegt werden.
Dies kann durch eine eine geeignete Schaltstrategie oder Schaltlogik erreicht
werden.
Die Getriebesteuerung kann die Schaltvorgänge fahrsituationsabhängig
beispielsweise wie folgt beeinflussen:
- - Ein Konstantfahrbetrieb bei mittleren Drehzahlen macht zunächst keine Vorbereitung eines Gangwechsels erforderlich. Das Fahrzeug fährt im eingelegten Gang, auf der anderen Getriebeeingangswelle bleibt die Neutralstellung vorgewählt.
- - Im Falle eines Konstantfahrbetriebs über längere Dauer kann aus ökonomischen Gründen auch bei nur leicht erhöhter Drehzahl der nächste Hochschaltvorgang ausgelöst werden.
- - Bei Beschleunigung (Verzögerung) des Fahrzeuges überwacht die Getriebesteuerung die Motordrehzahlen und bereitet z. B. bei Erreichen einer Grenzdrehzahl den nächsten Gangwechsel durch Einlegen des nächsthöheren (nächstniedrigeren) Ganges auf der anderen Getriebeeingangswelle vor. Die Getriebesteue rung kann dafür ausgelegt werden, in Abhängigkeit von der Stärke der Beschleunigung bzw. Verzögerung eine sportliche oder ökonomische Fahrweise zu erkennen und in Abhängigkeit hiervon die für die Auslösung des Schaltvorgangs ausgewähl ten Drehzahlgrenzen zu verändern.
Zur Erläuterung sei die folgende Situation angenommen:
Der Fahrbetrieb erfolgt über eine erste Getriebeeingangswelle, die zweite Getriebeeingangswelle ist auf Neutral geschaltet. Die der zweiten Getriebeingangswelle zugehörige Kupplung sollte aus Verbrauchsgründen nach Möglichkeit energiefrei sein:
Der Fahrbetrieb erfolgt über eine erste Getriebeeingangswelle, die zweite Getriebeeingangswelle ist auf Neutral geschaltet. Die der zweiten Getriebeingangswelle zugehörige Kupplung sollte aus Verbrauchsgründen nach Möglichkeit energiefrei sein:
- - Liegt kein Schleppmoment an, so wird bei einer energiefreien, also offenen Normally-Open-Kupplung die Drehzahl der in Schaltposition Neutral befindlichen Getriebeeingangswelle gegenüber der Motordrehzahl stark abfallen, im Extremfall wird diese Getriebeeingangswelle stehen bleiben.
- - Ist der betreffenden Getriebeeingangswelle eine Normally- Closed-Kupplung zugeordnet, so wird die Kupplung durch Schließen energiefrei, d. h. dass die Drehzahl dieser Getrie beeingangswelle jeweils auf Motordrehzahlniveau gehalten wird.
Der nächste Schaltvorgang muss dann durch Synchronisation der
Drehzahlen vorbereitet werden, d. h. die Getriebeeingangswelle muss
z. B. mittels der Synchroneinrichtung auf Synchrondrehzahl gebracht
werden, alternativ oder bevorzugt unterstützend kann auch die dieser
Getriebeeingangswelle zugeordnete Kupplung zum Synchronisieren
eingesetzt werden. Die vorstehend vorgeschlagene, vollständige oder
- bevorzugt - annäherende (etwa entsprechend der in Folge des
Gangwechsels zu erwartenden Änderung der Motordrehzahl)
Angleichung der Drehzahlen der Getriebeeingangswellen (in der Regel
umfassend ein Hochbeschleunigen derjenigen Getriebeeingangswelle,
über die momentan kein Drehmoment zu den angetriebenen Fahr
zeugrädern läuft) entlastet die getriebeinterne Synchronisationsein
richtung, die dementsprechend weniger einfacher bzw. kostengüns
tiger ausgeführt sein kann und beispielsweise nur auf die abtriebs
seitigen internen Getriebewellen wirkt. Es erscheint aber nicht
ausgeschlossen, vollständig auf eine getriebeinterne Synchronisa
tionseinrichtung zu verzichten.
Der Schaltvorgang muss spätestens eingeleitet werden, wenn die Zeit
bis zum Erreichen der vorgesehenen Drehzahlgrenze der minimal
möglichen Schaltzeit incl. Synchronisationszeit entspricht.
Resultierend aus dem großen Bedarf an Wärmekapazität der Doppel-
Trockenkupplung folgt eine große rotierende Masse (Fig. 9). Durch das hohe
Massenträgheitsmoment (Fig. 10) ergeben sich Nachteile sowohl hinsicht
lich der Fahrdynamik (mit entsprechenden Auswirkungen auf das Be
schleunigungsvermögen, das für die nasse Doppelkupplung besser als für
die trockene Doppelkupplung ist, d. h., mit einer nassen Doppelkupplung
kann man beispielsweise - etwa ausgehend von einer Geschwindigkeit von
0 km/h - in einem kürzeren Zeitintervall eine Geschwindigkeit von 100 km/h
erreichen) als auch des Verbrauchs. Der Vergleich der Fig. 9, 10 basiert
wiederum auf einem Auslegungs-Drehmoment von ca. 350 Nm.
Die Doppel-Nasslaufkupplung hingegen liegt sowohl beim Trägheitsmoment
als auch bei der rotierenden Masse im Bereich heutiger Kupplungen (Fig. 9,
10).
In diesem Zusammenhang sei auf die Möglichkeit hingewiesen, dass im Falle
eines der Doppelkupplung vorgeschalteten Dämpfers (ZMS-Funktionalität,
vgl. Fig. 6) mittels der Doppelkupplung die Sekundärmasse beeinflusst
werden kann durch Öffnen (kleinere Sekundärmasse) und Schließen
(vergrößerte Sekundärmasse) der gerade nicht im Momentenfluß befindli
chen Kupplung. Es können so die Massenträgheitsmomente der zweiten
Getriebeeingangswelle incl. der dieser Welle zugeordneten Lamellen
situationsbezogen an- und abgekoppelt und so in die Gesamtauslegung der
ZMS-Funktion variabel einbezogen werden.
Für die Energiebetrachtung sind insbesondere die Pumpenleistungen für
Kühlung und Betätigung in Abhängigkeit vom jeweiligen Fahrzyklus sowie
die Schleppmomente interessant. Bei einem kompletten Systemvergleich
müssten eigentlich auch die Komponenten außerhalb der Kupplungsglocke
(z. B. hinsichtlich Bauraum, Gewicht usw.) mit einbezogen werden. Hier
wird der Einfachheit wegen jedoch nur die Doppelkupplung selbst berück
sichtigt.
Neben der Unterscheidung nach der Betätigungsrichtung können vier
Alternativen der Doppelkupplung hinsichtlich des Betätigungsprinzips
unterschieden werden:
- - Beide Kupplungen können, wie bei herkömmlichen Trocken kupplungen üblich, mit einer gemeinsam mit dem Reibradius das Übertragungsmoment bestimmenden Druckfeder ausgerüs tet sein und bei Betätigung öffnen (Normally Closed).
- - Ebenso können beide Kupplungen unter dem Einfluss des Betätigungsdruckes schließen (Normally Open).
- - -Weiterhin sind Mischbauweisen, aus einer Normally Closed und einer Normally-Open-Kupplung darstellbar.
Ist der Getriebeeingangswelle mit z. B. dem meistgenutzten Autobahngang
eine Normally-Closed-Kupplung und der anderen Getriebeeingangswelle eine
Normally-Open-Kupplung zugeordnet, so kann in diesem Gang ohne jegliche
Betätigungsenergie gefahren werden. Letztlich kommt es jedoch sehr auf
den jeweiligen Fahrzyklus an, welchen Gängen die Normally-Closed-Kupp
lung zugeordnet sein müsste.
Betrachtet man die unterschiedlichen Konzepte, etwa im Rahmen einer
Fehler-Möglichkeits- und Einflußanaylse (FMEA), insbesondere hinsichtlich
der Auswirkungen eines eventuellen Druckausfalles im Hydrauliksystem, so
sprechen
- - massive Sicherheitsvorteile für eine Auslegung beider Zweige der Doppelkupplung als Normally-Open-Kupplung. Unabhängig davon, welcher Fahrgang gewählt ist oder ob gerade ein Überschneidungsvorgang stattfindet, kann ein totaler oder teilweiser Druckausfall lediglich zum Öffnen beider Kupplungen und damit zur Unterbrechung des Momentenflusses führen.
- - Die Beherrschung des enormen Risikos des Getriebever spannens durch gleichzeitiges Schließen beider unterschiedlich übersetzter Momentenflüsse wäre bei zwei Normally-Closed-Kupplungen die größte Herausforderung.
- - Bei einer Kombination des Normally-Closed- und des Normally- Open-Prinzips in einer Doppelkupplung kann es bei einem plötzlichen totalen Druckausfall zu einem Wechsel von der einen auf die andere Kupplung kommen. Kritische Situationen müssen durch ein intelligentes Notsystem aufgefangen werden. Andererseits ist der klare Vorteil einer Kombination von Normally-Closed und Normally-Open in einer Kupplung, dass Drucksystemausfälle nicht zu totalen Liegenbleibern führen, ein Notfahrbetrieb zur nächsten Werkstatt könnte so sichergestellt werden.
Zur Erläuterung seien betreffend die Kombination des Normally-Closed- und
des Normally-Open-Prinzips in einer Doppelkupplung die folgenden Situation
angenommen:
Das Fahrzeug fährt bei geschlossener Normally-Closed-Kupplung, also
drucklos. Die Normally-Open-Kupplung ist offen, also ebenfalls
drucklos. Fällt in diesem Fahrbetrieb die Pumpe aus, so tritt keinerlei
unmittelbare Konsequenz ein, das Fahrzeug ist allerdings zu einen
weiteren Kuppelvorgang nicht mehr imstande. Die Systemüber
wachung erkennt diese Situation und informiert den Fahrer. Einge
schränkter Fahrbetrieb ist möglich.
Das Fahrzeug fährt bei offener Normally-Closed-Kupplung (also unter
Druck stehend), die Normally-Open-Kupplung ist geschlossen, steht
also ebenfalls unter Druck.
Verschiedene Fehlersituationen sind denkbar:
- - Fällt nur der Druck im Teilsystem der Normally-Open-Fahrkupp lung aus, so fällt das übertragbare Moment dieser Kupplung dem Druckabfall entsprechend ab. Das Fahrzeug kann über diese Kupplung nicht mehr fahren. Bleibt das Teilsystem der anderen Kupplung voll funktionsfähig, so kann durch Einlegen eines Ganges der anderen Getriebeeingangswelle und Schlie ßen der dieser Welle zugeordneten Kupplung weitergefahren werden (limp home situation).
- - Fällt nur der Druck im Teilsystem der Normally-Closed-Kuppl ung aus, so ist die unmittelbare Folge ein Schließen dieser Kupplung.
- - Bei nicht eingelegtem Gang auf dieser zweiten Getriebe eingangswelle bewirkt das plötzliche Schließen der Kupplung lediglich ein Synchronisieren der Drehzahl dieser Welle auf Motordrehzahl, also keine unmittelbare Gefahr. Die Systemüberwachung kann dafür ausgelegt sein, diese Situation zu erkennen und eine entspre chende Fehlermeldung auszugeben.
- - Ist auf der zweiten Getriebeeingangswelle jedoch ein
Gang eingelegt, so bewirkt das plötzliche Schließen der
zweiten Kupplung, dass ein zweiter Momentenfluß ins
Getriebe geschlossen wird. Ein Verspannen des Getrie
bes wäre die Folge. Um eine solche Situation zu beherr
schen, kann die Systemüberwachung dafür ausgelegt
sein, unverzüglich zu reagieren und die erste Kupplung
zu öffnen.
Da sich ein plötzlicher, unerwarteter Wechsel der Getriebeübersetzung auf das Fahrverhalten eines PKW je nach Fahrsituation sehr drastisch und damit unter umständen sehr gefährlich auswirken kann, sollte die durch den beschriebenen Teilsystem-Druckausfall und Übersetzungswechsel bewirkte Fahrzeugbeschleunigung bzw. -verzögerung durch einen zusätzlichen Eingriff in die Motorsteuerung zusätzlich reduziert werden.
Ein Vorteil der nasslaufenden Doppelkupplung gegenüber der trocken
laufenden Doppelkupplung liegt darin, dass die nasslaufende Kupplung ihre
Reibwerte bei Beanspruchung weniger stark als die trockenlaufende ändert
bzw. die Reibwerte der nasslaufenden Kupplung im Wesentlichen konstant
bleiben, wohingegen die Reibwerte der trockenlaufenden Kupplung bei
Beanspruchung sich deutlich ändern. Bei einer nasslaufenden Kupplung ist
deshalb die "Vorgeschichte" für die momentanen Betriebseigenschaften
weniger relevant, so dass die nasslaufende Kupplung besser bzw. einfacher
zu regeln ist.
Hinsichtlich der dauerhaften thermischen Belastbarkeit ist die nasslaufende
Doppelkupplung der trockenlaufenden Doppelkupplung überlegen. Die
kurzzeitigethermische Belastbarkeit einer nasslaufenden Doppelkupplung ist
aber schlechter als die einer trockenlaufenden Doppelkupplung. Derartige,
unter dem Stichwort "Thermoschock" bekannten kurzzeitigen thermischen
Belastungen lassen sich durch geeignete Steuerungsstrategien bzw.
Regelstrategien vermeiden. Beispielsweise kann man für thermisch
belastende Extremzustände eine zeitliche Begrenzung vorsehen.
Ein Beispiel für einen entsprechenden Extremzustand ist eine Situation, bei
der durch eine rutschende Kupplung ein Zurückrollen am Berg verhindert
wird. Dieser Extremzustand kann beispielsweise dadurch zeitlich begrenzt
werden, dass nach einem bestimmten Zeitintervall die Kupplung zwangs
weise (automatisch) zumacht. Dies hat schlimmstenfalls die Folge, dass der
Motor abgewürgt wird, sofern nicht der Fahrer zuvor entsprechend reagiert.
In der Tabelle der Fig. 11 werden die behandelten Kriterien/Aspekte noch
einmal zusammengefasst und ergänzt.
Insgesamt überwiegen die Vorteile der nasslaufenden Kupplung. Dies
resultiert hauptsächlich aus
- - dem Sicherheitsaspekt,
- - dem geringen Bauraumbedarf aufgrund der hohen Leistungs dichte sowie
- - der sehr guten Regelbarkeit,
um nur einige Aspekte zu nennen.
Beim Tieftemperaturverhalten sowie der Kurzzeitbelastbarkeit sind ihr
Grenzen gesetzt, die durch eine entsprechende Regelung abgefangen
werden müssen.
Der Vergleich der unterschiedlichen Getriebekonzepte läßt erwarten, dass
sich das Doppelkupplungsgetriebe aufgrund seines Potenzials neben den
aktuellen Getriebearten durchsetzen wird. Es spricht sehr viel dafür, das
zugehörige Anfahr- und Schaltelement - die Doppelkupplung - nasslaufend
auszuführen, und zwar insbesondere wegen der Vorteile bzgl. großer
Momentenkapazität und damit geringem Bauraumbedarf, dem Sicherheits
aspekt sowie der Regelbarkeit. Gewisse Nachteile, wie z. B. Anfälligkeit
gegen kurzzeitige extreme thermische Belastung, dürften durch geeignete
Regelstrategien gelöst werden können. Die Nachteile der Doppel-Trocken
kupplung, wie hohes Massenträgheitsmoment und große Masse sind
prinzipbedingt und daher nicht vermeidbar. Insgesamt gesehen kann
erwartet werden, dass die Doppel-Nasslaufkupplung das größere Entwick
lungspotenzial aufweist.
Ausgehend von der vorstehenden Offenbarung wird nach einem ersten
Erfindungsaspekt vorgeschlagen, eine Mehrfach-Kupplungseinrichtung mit
den Merkmalen den Anspruchs 1 vorzusehen. Wesentliche Vorteile lassen
sich auf Grundlage der der in den Unteransprüchen 2 bis 6 genannten, die
Kupplungseinrichtung weiterbildenden Merkmale erreichen.
Nach einem zweiten Erfindungsaspekt wird vorgeschlagen, eine Mehrfach-
Kupplungseinrichtung mit den Merkmalen den Anspruchs 7 vorzusehen.
Wesentliche Vorteile lassen sich auf Grundlage der der in den Unter
ansprüchen 8 bis 10 genannten, die Kupplungseinrichtung weiterbildenden
Merkmale erreichen.
Nach einem dritten Erfindungsaspekt wird eine Kombination aus einer
Mehrfach-Kupplungseinrichtung und einem Torsionsschwingungsdämpfer
mit den Merkmalen den Anspruchs 11 vorgeschlagen.
Nach einem vierten Erfindungsaspekt wird ein Antriebssystem mit den
Merkmalen den Anspruchs 12 vorgeschlagen. Wesentliche Vorteile lassen
sich auf Grundlage der der in den Unteransprüchen 13 bis 16 genannten,
das Antriebssystem weiterbildenden Merkmale erreichen.
Nach einem fünften Erfindungsaspekt wird ein Antriebssystem mit den
Merkmalen den Anspruchs 17 vorgeschlagen. Wesentliche Vorteile lassen
sich auf Grundlage der in den Unteransprüchen 18 und 19 genannten, das
Antriebssystem weiterbildenden Merkmale erreichen.
Fig. 1 zeigt in Tabelle 1 einen Konzeptvergleich betreffend Anfahr
elemente für automatisierte Getriebe.
Fig. 2 zeigt ein Diagramm, das Stufengetriebe vergleicht und bewer
tet und Zielkonflikte aufzeigt.
Fig. 3 zeigt ein Beispiel für eine gedrückt betätigte Doppel-Trocken
kupplung (Kupplung 1: gedrückt betätigt, Abhub Richtung
Motor; Kupplung 2: gedrückt betätigt, Abhub Richtung
Getriebe).
Fig. 4 zeigt ein weiteres Beispiel für eine gedrückt betätigte Doppel-
Trockenkupplung, bei der eine Betätigung durch die innere
Getriebeeingangswelle hindurch realisiert ist (Kupplung 1: per
Stange betätigt; Kupplung 2: gedrückt betätigt).
Fig. 5 zeigt ein weiteres Beispiel für eine Doppel-Trockenkupplung,
bei der eine gedrückt und eine gezogene Betätigung in
Kombination realisiert ist (Kupplung 1: per Stange betätigt;
Kupplung 2: gezogen betätigt (Spindeltrieb)).
Fig. 6 zeigt ein Beispiel für eine Doppel-Naßlaufkupplung in Kom
bination mit einem Torsionsschwingungsdämpfer.
Fig. 7 und
Fig. 8 demonstrieren den Bauraumbedarf einer nassen Doppelkupp
lung einerseits und einer trockenen Doppelkupplung anderer
seits im Vergleich miteinander und im Vergleich mit dem in der
Kupplungsglocke eines Heckantriebsfahrzeugs zur Verfügung
stehenden Platz (RWD) und dem in der Kupplungsglocke eines
Frontantriebsfahrzeugs zur Verfügung stehenden Platz (FWD).
Fig. 9 zeigt ein Diagramm, das Anfahrelemente hinsichtlich der
rotierenden Massen vergleicht.
Fig. 10 zeigt ein Diagramm, das Anfahrelemente hinsichtlich der
Massenträgheitsmomente vergleicht.
Fig. 11 zeigt in Tabelle 2 einen Konzeptvergleich betreffend die
Doppel-Naßlaufkupplung und die Doppel-Trockenkupplung.
Fig. 12 zeigt ein detailierteres Beispiel für eine nasslaufende Doppel-
Kupplung. Fig. 12 zeigt in einer teilgeschnittenen Darstellung
speziell eine in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs
zwischen einem Getriebe und einer Antriebseinheit angeord
nete Doppelkupplung mit zwei nasslaufenden Lamellen-
Kupplungsanordnungen.
Fig. 13 Zeit eine weiteres Beispiel für eine nasslaufende Doppel-
Kupplung, und zwar in Kombination mit einem Torsions
schwingungsdämpfer.
Fig. 12 zeigt eine in einem Antriebsstrang 10 zwischen einer Antriebseinheit
und einem Getriebe angeordnete Doppelkupplung 12. Von der Antriebsein
heit, beispielsweise eine Brennkraftmaschine, ist in Fig. 12 nur eine
Abtriebswelle 14, ggf. Kurbelwelle 14, mit einem zur Ankopplung eines
nicht dargestellten Torsionsschwingungsdämpfers dienenden Koppelende
16 dargestellt. Das Getriebe ist in Fig. 12 durch einen eine Getriebegehäuse
glocke 18 begrenzenden Getriebegehäuseabschnitt 20 und zwei Getriebeein
gangswellen 22 und 24 repräsentiert, die beide als Hohlwellen ausgebildet
sind, wobei die Getriebeeingangswelle 22 sich im Wesentlichen koaxial zur
Getriebeeingangswelle 24 durch diese hindurch erstreckt. Im Inneren der
Getriebeeingangswelle 22 ist eine Pumpenantriebswelle angeordnet, die zum
Antrieb einer getriebeseitigen, in Fig. 12 nicht dargestellten Ölpumpe dient,
wie noch näher erläutert wird.
Die Doppelkupplung 12 ist in die Getriebegehäuseglocke 18 aufgenommen,
wobei der Glockeninnenraum in Richtung zur Antriebseinheit durch einen
Deckel 28 verschlossen ist, der in eine Glockengehäuseöffnung eingepresst
ist oder/und darin durch einen Sprengring 30 gesichert ist. Weist die
Doppelkupplung wie das in Fig. 12 gezeigte Beispiel, nasslaufende
Reibungskupplungen, beispielsweise Membrankupplungen, auf, so ist es in
der Regel angebracht, für einen Dichteingriff zwischen dem Deckel 28 und
dem von der Getriebegehäuseglocke 18 gebildeten Kupplungsgehäuse zu
sorgen, der beispielsweise mittels eines O-Rings oder eines sonstigen
Dichtrings hergestellt sein kann. In Fig. 12 ist ein Dichtring 32 mit zwei
Dichtlippen gezeigt.
Als Eingangsseite der Doppelkupplung 12 dient eine Kupplungsnabe 34, die
aus noch näher zu erläuternden Gründen aus zwei aneinander festgelegten
Ringabschnitten 36, 38 besteht. Die Kupplungsnabe 34 erstreckt sich durch
eine zentrale Öffnung des Deckels 28 in Richtung zur Antriebseinheit und
ist über eine Außenverzahnung 42 mit dem nicht dargestellten Torsions
schwingungsdämpfer gekoppelt, so dass über diesen eine Momentenüber
tragungsverbindung zwischen dem Koppelende 16 der Kurbelwelle 14 und
der Kupplungsnabe 34 besteht. Möchte man auf einen Torsionsschwin
gungsdämpfer generell oder an dieser Stelle im Antriebsstrang verzichten,
so kann die Kopplungsnabe 34 auch unmittelbar mit dem Koppelende 16
gekoppelt werden. Die Pumpenantriebswelle 26 weist an ihrem vom
Getriebe fernen Ende eine Außenverzahnung 44 auf, die in eine Innenver
zahnung 46 des Ringabschnitts 36 der Kupplungsnabe 34 eingreift, so dass
sich die Pumpenantriebswelle 26 mit der Kupplungsnabe 34 mitdreht und
dementsprechend die Ölpumpe antreibt, wenn der Kupplungsnabe 34 eine
Drehbewegung erteilt wird, im Regelfall von der Antriebseinheit und in
manchen Betriebssituationen eventuell auch vom Getriebe her über die
Doppelkupplung (beispielsweise in einer durch das Stichwort "Motor
bremse" charakterisierte Betriebssituation).
Der Deckel 28 erstreckt sich radial zwischen einem eine Radialausnehmung
50 der Gehäuseglocke 18 begrenzenden ringförmigen Umfangswand
abschnitt der Gehäuseglocke 18 und dem Ringabschnitt 38 der Nabe 34,
wobei es vorteilhaft ist, wenn zwischen einem radial inneren Wandbereich
52 des Deckels 28 und der Nabe 34, speziell dem Ringabschnitt 38, eine
Dichtungs- oder/und Drehlageranordnung 54 vorgesehen ist, speziell dann;
wenn - wie beim gezeigten Beispiel - der Deckel 28 an der Gehäuseglocke
18 festgelegt ist und sich dementsprechend mit der Doppelkupplung 12
nicht mitdreht. Eine Abdichtung zwischen dem Deckel und der Nabe wird
insbesondere dann erforderlich sein, wenn es sich, wie beim Beispiel, bei
den Kupplungsanordnungen der Doppelkupplung um nasslaufende
Kupplungen handelt. Eine hohe Betriebssicherheit auch im Falle von
auftretenden Schwingungen und Vibrationen wird erreicht, wenn die
Dichtungs- oder/und Drehlageranordnung 54 axial am Deckel 28 oder/und
an der Kupplungsnabe 34 gesichert ist, etwa durch einen nach radial innen
umgebogenen Endabschnitt des Deckelrands 52, wie in Fig. 12 zu erkennen
ist.
An dem Ringabschnitt 38 der Nabe 34 ist ein Trägerblech 60 drehfest
angebracht, das zur Drehmomentübertragung zwischen der Nabe 34 und
einem Außenlamellenträger 62 einer ersten Lamellen-Kupplungsanordnung
64 dient. Der Außenlamellenträger 62 erstreckt sich in Richtung zum
Getriebe und nach radial innen zu einem Ringteil 66, an dem der Außen
lamellenträger drehfest angebracht ist und das mittels einer Axial- und
Radial-Lageranordnung 68 an den beiden Getriebeeingangswellen 22 und 24
derart gelagert ist, dass sowohl radiale als auch axiale Kräfte an den
Getriebeeingangswellen abgestützt werden. Die Axial- und Radial-Lager
anordnung 68 ermöglicht eine Relativverdrehung zwischen dem Ringteil 66
einerseits und sowohl der Getriebeeingangswelle 22 als auch der Getrie
beeingangswelle 24 andererseits. Auf den Aufbau und die Funktionsweise
der Axial- und Radial-Lageranordnung wird später noch näher eingegangen.
Am Ringteil 66 ist axial weiter in Richtung zur Antriebseinheit ein Außen
lamellenträger 70 einer zweiten Lamellen-Kupplungsanordnung 72 drehfest
angebracht, deren Lamellenpaket 74 vom Lamellenpaket 76 der ersten
Lamellen-Kupplungsanorndung ringartig umgeben wird. Die beiden
Außenlamellenträger 62 und 70 sind, wie schon angedeutet, durch das
Ringteil 66 drehfest miteinander verbunden und stehen gemeinsam über das
mittels einer Außenverzahnung mit dem Außenlamellenträger 62 in
formschlüssigem Drehmomentübertragungseingriff stehende Trägerblech 60
mit der Kupplungsnabe 34 und damit - über den nicht dargestellten
Torsionsschwingungsdämpfer - mit der Kurbelwelle 14 der Antriebseinheit
in Momentenübertragungsverbindung. Bezogen auf den normalen Momen
tenfluss von der Antriebseinheit zum Getriebe dienen die Außenlamellen
träger 62 und 70 jeweils als Eingangsseite der Lamellen-Kupplungsanord
nung 64 bzw. 72.
Auf der Getriebeeingangswelle 22 ist mittels einer Keilnutenverzahnung o. dgl.
ein Nabenteil 80 eines Innenlamellenträgers 82 der ersten Lamellen-
Kupplungsanordnung 64 drehfest angeordnet. In entsprechender Weise ist
auf der radial äußeren Getriebeeingangswelle 24 mittels einer Keilnutenver
zahnung o. dgl. ein Nabenteil 84 eines Innenlamellenträger 86 der zweiten
Lamellen-Kupplungsanordnung 72 drehfest angeordnet. Bezogen auf den
Regel-Momentenfluss von der Antriebseinheit in Richtung zum Getriebe
dienen die Innenlamellenträger 82 und 86 als Ausgangsseite der ersten bzw.
zweiten Lamellen-Kupplungsanordnung 64 bzw. 72.
Es wird noch einmal auf die radiale und axiale Lagerung des Ringteils 66 an
den Getriebeeingangswellen 22 und 24 Bezug genommen. Zur radialen
Lagerung des Ringteils 66 dienen zwei Radial-Lagerbaugruppen 90 und 92,
die zwischen der radial äußeren Getriebeeingangswelle 24 und dem Ringteil
66 wirksam sind. Die axiale Lagerung des Ringteils 66 erfolgt betreffend
einer Abstützung in Richtung zur Antriebseinheit über das Nabenteil 84, ein
Axiallager 94, das Nabenteil 80 und einen das Nabenteil 80 an der radial
inneren Getriebeeingangswelle 22 axial sichernden Sprengring 96. Das
Ringteil 38 der Kupplungsnabe 34 ist wiederum über ein Axiallager 68 und
ein Radiallager 100 an dem Nabenteil 80 gelagert. In Richtung zum Getriebe
ist das Nabenteil 80 über das Axiallager 94 an einem Endabschnitt der radial
äußeren Getriebeeingangswelle 24 axial abgestützt. Das Nabenteil 84 kann
unmittelbar an einem Ringanschlag o. dgl. oder einem gesonderten
Sprengring o. dgl. in Richtung zum Getriebe an der Getriebeeingangswelle
24 abgestützt sein. Da das Nabenteil 84 und das Ringteil 66 gegeneinander
relativ-verdrehbar sind, kann zwischen diesen Komponenten ein Axiallager
vorgesehen sein, sofern nicht das Lager 92 sowohl Axiallager- als auch
Radiallagerfunktion hat. Vom Letzteren wird in Bezug auf das Beispiel in Fig.
12 ausgegangen.
Große Vorteile ergeben sich daraus, wenn, wie beim gezeigten Beispiel, die
sich in radialer Richtung erstreckenden Abschnitte der Außenlamellenträger
62 und 70 auf einer axialen Seite einer zu einer Achse A der Doppelkupp
lung 12 erstreckenden Radialebene angeordnet sind und die sich in radialer
Richtung erstreckenden Abschnitte der Innenlamellenträger 82 und 86 der
beiden Lamellen-Kupplungsanordnungen auf der anderen axialen Seite dieser
Radialebene angeordnet sind. Hierdurch wird ein besonders kompakter
Aufbau möglich, insbesondere dann, wenn - wie beim gezeigten Beispiel -
Lamellenträger einer Sorte (Außenlamellenträger oder Innenlamellenträger,
beim Beispiel die Außenlamellenträger) drehfest miteinander verbunden sind
und jeweils als Eingangsseite der betreffenden Lamellen-Kupplungsanord
nung in Bezug auf den Kraftfluss von der Antriebseinheit zum Getriebe
dienen.
In die Doppelkupplung 12 sind Betätigungskolben zur Betätigung der
Lamellen-Kupplungsanordnungen integriert, im Falle des gezeigten Beispiels
zur Betätigung der Lamellen-Kupplungsanordnungen im Sinne eines
Einrückens. Ein der ersten Lamellen-Kupplungsanordnung 64 zugeordneter
Betätigungskolben 110 ist axial zwischen dem sich radial erstreckenden
Abschnitt des Außenlamellenträgers 62 der ersten Lamellen-Kupplungs
anordnung 64 und dem sich radial erstreckenden Abschnitt des Außen
lamellenträgers 70 der zweiten Lamellen-Kupplungsanordnung 72 an
geordnet und an beiden Außenlamellenträgern sowie am Ringteil 66 mittels
Dichtungen 112, 114, 116 axial verschiebbar und eine zwischen dem
Außenlamellenträger 62 und dem Betätigungskolben 110 ausgebildete
Druckkammer 118 sowie eine zwischen dem Betätigungskolben 110 und
dem Außenlamellenträger 70 ausgebildete Fliehkraft-Druckausgleichs
kammer 120 abdichtend geführt. Die Druckkammer 118 steht über einen in
dem Ringteil 66 ausgebildeten Druckmediumkanal 122 mit einer an einer
Druckmediumsversorgung, hier die bereits erwähnte Ölpumpe, ange
schlossenen Drucksteuereinrichtung, ggf. ein Steuerventil, in Verbindung,
wobei der Druckmediumskanal 122 über eine das Ringteil 66 aufnehmende,
ggf. getriebefeste Anschlusshülse an der Drucksteuereinrichtung ange
schlossen ist. Zum Ringteil 66 ist in diesem Zusammenhang zu erwähnen,
dass dieses für eine einfachere Herstellbarkeit insbesondere hinsichtlich des
Druckmediumkanals 122 sowie eines weiteren Druckmediumkanals
zweiteilig hergestellt ist mit zwei ineinander gesteckten hülsenartigen
Ringteilabschnitten, wie in Fig. 12 angedeutet ist.
Ein der zweiten Lamellen-Kupplungsanordnung 72 zugeordneter Betäti
gungskolben 130 ist axial zwischen dem Außenlamellenträger 70 der
zweiten Lamellen-Kupplungsanordnung 72 und einem sich im Wesentlichen
radial erstreckenden und an einem vom Getriebe fernen axialen Endbereich
des Ringteils 66 drehfest und fluiddicht angebrachten Wandungsteil 132
angeordnet und mittels Dichtungen 134, 136 und 138 am Außenlamellen
träger 70, dem Wandungsteil 132 und dem Ringteil 66 axial verschiebbar
und eine zwischen dem Außenlamellenträger 70 und dem Betätigungskolben
130 ausgebildete Druckkammer 140 sowie eine zwischen dem Betätigungs
kolben 130 und dem Wandungsteil 132 ausgebildete Fliehkraft-Druckaus
gleichskammer 142 abdichtend geführt. Die Druckkammer 140 ist über
einen weiteren (schon erwähnten) Druckmediumskanal 144 in entsprechen
der Weise wie die Druckkammer 118 an einer/der Drucksteuereinrichtung
angeschlossen. Mittels der Drucksteuereinrichtung(en) kann an den beiden
Druckkammern 118 und 140 wahlweise (ggf. auch gleichzeitig) von der
Druckmediumsquelle (hier Ölpumpe) aufgebrachter Druck angelegt werden,
um die erste Lamellen-Kupplungsanordnung 64 oder/und die zweite
Lamellen-Kupplungsanordnung 72 im Sinne eines Einrückens zu betätigen.
Zum Rückstellen, also zum Ausrücken der Kupplungen dienen Mem
branfedern 146, 148, von denen die dem Betätigungskolben 130 zugeord
nete Membranfeder 148 in der Fliehkraft-Druckausgleichskammer 142
aufgenommen ist.
Die Druckkammern 118 und 140 sind, jedenfalls während normalen
Betriebszuständen der Doppelkupplung 112, vollständig mit Druckmedium
(hier Hydrauliköl) gefüllt, und der Betätigungszustand der Lamellen-
Kupplungsanordnungen hängt an sich vom an den Druckkammern angeleg
ten Druckmediumsdruck ab. Da sich aber die Außenlamellenträger 62 und
70 samt dem Ringteil 66 und dem Betätigungskolben 110 und 130 sowie
dem Wandungsteil 133 im Fahrbetrieb mit der Kupplungswelle 14 mit
drehen, kommt es auch ohne Druckanlegung an den Druckkammern 118
und 140 von seiten der Drucksteuereinrichtung zu fliehkraftbedingten
Druckerhöhungen in den Druckkammern, die zumindest bei größeren
Drehzahlen zu einem ungewollten Einrücken oder zumindest Schleifen der
Lamellen-Kupplungsanordnungen führen könnten. Aus diesem Grunde sind
die schon erwähnten Fliehkraft-Druckausgleichskammern 120, 142
vorgesehen, die ein Druckausgleichsmedium aufnehmen und in denen es in
entsprechender Weise zu fliehkraftbedingten Druckerhöhungen kommt, die
die in den Druckkammern auftretenden fliehkraftbedingten Druckerhöhungen
kompensieren.
Man könnte daran denken, die Fliehkraft-Druckausgleichskammern 120 und
142 permanent mit Druckausgleichsmedium, beispielsweise Öl, zu füllen,
wobei man ggf. einen Volumenausgleich zur Aufnahme von im Zuge einer
Betätigung der Betätigungskolben verdrängtem Druckausgleichsmedium
vorsehen könnte. Bei der in Fig. 12 gezeigten Konstruktion werden die
Fliehkraft-Druckausgleichskammern 120, 142 jeweils erst im Betrieb des
Antriebsstrangs mit Druckausgleichsmedium gefüllt, und zwar in Verbindung
mit der Zufuhr von Kühlfluid, beim gezeigten Beispiel speziell Kühlöl, zu den
Lamellen-Kupplungsanordnungen 64 und 72 über einen zwischen dem
Ringteil 66 und der äußeren Getriebeeingangswelle 24 ausgebildeten
Ringkanal 150, dem die für das Kühlöl durchlässigen Lager 90, 92
zuzurechnen sind. Das Kühlöl fließt von einem getriebeseitigen Anschluss
zwischen dem Ringteil und der Getriebeeingangswelle 24 in Richtung zur
Antriebseinheit durch das Lager 90 und das Lager 92 hindurch und strömt
dann in einem Teilstrom zwischen dem vom Getriebe fernen Endabschnitt
des Ringteils 66 und dem Nabenteil 84 nach radial außen in Richtung zum
Lamellenpaket 74 der zweiten Lamellen-Kupplungsanordnung 72, tritt
aufgrund von Durchlassöffnungen im Innenlamellenträger 86 in den Bereich
der Lamellen ein, strömt zwischen den Lamellen des Lamellenpakets 74
bzw. durch Reibbelagnuten o. dgl. dieser Lamellen nach radial außen, tritt
durch Durchlassöffnungen im Außenlamellenträger 70 und Durchlass
öffnungen im Innenlamellenträger 82 in den Bereich des Lamellenpakets 76
der ersten Lamellen-Kupplungsanordnung 64 ein, strömt zwischen den
Lamellen dieses Lamellenpakets bzw. durch Belagnuten o. dgl. dieser
Lamellen nach radial außen und fließt dann schließlich durch Durchlassöff
nungen im Außenlamellenträger 62 nach radial außen ab. An der Kühlölzu
fuhrströmung zwischen dem Ringteil 66 und der Getriebeeingangswelle 24
sind auch die Fliehkraft-Druckausgleichskammern 120, 142 angeschlossen,
und zwar mittels Radialbohrungen 152, 154 im Ringteil 66. Da bei
stehender Antriebseinheit das als Druckausgleichsmedium dienende Kühlöl
in den Druckausgleichskammern 120, 142 mangels Fliehkräften aus den
Druckausgleichskammern abläuft, werden die Druckausgleichskammern
jeweils wieder neu während des Betriebs des Antriebsstrangs (des
Kraftfahrzeugs) gefüllt.
Da eine der Druckkammer 140 zugeordnete Druckbeaufschlagungsfläche
des Betätigungskolbens 130 kleiner ist und sich überdies weniger weit nach
radial außen erstreckt als eine der Druckausgleichskammer 142 zugeordnete
Druckbeaufschlagungsfläche des Kolbens 130, ist in dem Wandungsteil 132
wenigstens eine Füllstandsbegrenzungsöffnung 156 ausgebildet, die einen
maximalen, die erforderliche Fliehkraftkompensation ergebenden Radial
füllstand der Druckausgleichskammer 142 einstellt. Ist der maximale
Füllstand erreicht, so fließt das über die Bohrung 154 zugeführte Kühlöl
durch die Füllstandsbegrenzungsöffnung 156 ab und vereinigt sich mit dem
zwischen dem Ringteil 66 und dem Nabenteil 84 nach radial außen
tretenden Kühlölstrom. Im Falle des Kolbens 110 sind die der Druckkammer
118 und die der Druckausgleichskammer 120 zugeordneten Druckbeauf
schlagungsflächen des Kolbens gleich groß und erstrecken sich im gleichen
Radialbereich, so dass für die Druckausgleichskammer 120 entsprechende
Füllstandsbegrenzungsmittel nicht erforderlich sind.
Der Vollständigkeit halber soll noch erwähnt werden, dass im Betrieb
vorzugsweise noch weitere Kühlölströmungen auftreten. So ist in der
Getriebeeingangswelle 24 wenigstens eine Radialbohrung 160 vorgesehen,
über die sowie über einen Ringkanal zwischen den beiden Getriebeeingangs
wellen ein weiterer Kühlölteilstrom fließt, der sich in zwei Teilströme
aufspaltet, von denen einer zwischen den beiden Nabenteilen 80 und 84
(durch das Axiallager 94) nach radial außen fließt und der andere Teilstrom
zwischen dem getriebefernen Endbereich der Getriebeeingangswelle 22 und
dem Nabenteil 80 sowie zwischen diesem Nabenteil 84 und dem Ring
abschnitt 38 der Kupplungsnabe 34 (durch die Lager 98 und 100) nach
radial außen strömt.
Da sich das nach radial außen strömende Kühlöl benachbart einem radial
äußeren Abschnitt des der ersten Lamellen-Kupplungsanordnung 64
zugeordneten Betätigungskolbens 110 ansammeln könnte und zumindest bei
größeren Drehzahlen fliehkraftbedingt die Einrückbewegung dieses Kolbens
behindern könnte, weist der Kolben 110 wenigstens eine Druckausgleichs
öffnung 162 auf, die einen Kühlölfluss von einer Seite des Kolbens zur
anderen ermöglicht. Es wird dementsprechend zu einer Ansammlung von
Kühlöl auf beiden Seiten des Kolbens kommen mit entsprechender
Kompensation fliehkraftbedingt auf den Kolben ausgeübter Druckkräfte.
Ferner wird verhindert, dass andere auf einer Wechselwirkung des Kühlöls
mitdem Kolben beruhende Kräfte die erforderlichen axialen Kolbenbewegun
gen behindern. Es wird hier beispielsweise an hydrodynamische Kräfte o. dgl.
gedacht sowie an ein "Festsaugen" des Kolbens am Außenlamellen
träger 62.
Es ist auch möglich, wenigstens eine Kühlölabflussöffnung im sich radial
erstreckenden, radial äußeren Bereich des Außenlamellenträgers 62 der
ersten Lamellen-Kupplungsanordnung 64 vorzusehen. Eine derartige
Kühlölabflussöffnung ist bei 164 gestrichelt angedeutet. Um trotzdem eine
hinreichende Durchströmung des Lamellenpakets 76 der ersten Lamellen-
Kupplungsanordnung 64 mit Kühlfluid (Kühlöl) zu gewährleisten, kann ein
Kühlölleitelement (allgemein ein Kühlfluidleitelement) vorgesehen sein. In
Fig. 12 ist gestrichelt angedeutet, dass eine benachbarte Endlamelle 166
des Lamellenpakets 76 einen Kühlölleitabschnitt 168 aufweisen könnte, so
dass die Endlamelle 166 selbst als Kühlölleitelement dient.
Im Hinblick auf eine einfache Ausbildung der Drucksteuereinrichtung für die
Betätigung der beiden Lamellen-Kupplungsanordnungen wurde bei dem
Beispiel der Fig. 12 vorgesehen, dass eine für die radial innere Lamellen-
Kupplungsanordnung 72 bezogen auf einen Betätigungsdruck an sich
gegebene, im Vergleich zur anderen Kupplungsanordnung 64 geringere
Momentenübertragungsfähigkeit (aufgrund eines geringeren effektiven
Reibradius als die radial äußere Kupplungsanordnung 64) zumindest
teilweise kompensiert wird. Hierzu ist die der Druckkammer 140 zugeord
nete Druckbeaufschlagungsfläche des Kolbens 130 größer als die der
Druckkammer 118 zugeordnete Druckbeaufschlagungsfläche des Kolbens
110, so dass bei gleichem Hydrauliköldruck in den Druckkammern auf den
Kolben 130 größere axial gerichtete Kräfte als auf den Kolben 110 ausgeübt
werden.
Es sollte noch erwähnt werden, dass durch eine radiale Staffelung der den
Kolben zugeordneten Dichtungen, speziell auch eine axiale Überlappung von
wenigstens einigen der Dichtungen, eine gute Ausnutzung des zur
Verfügung stehenden Bauraums ermöglicht.
Bei den Lamellenpaketen 74, 76 können Maßnahmen zur Vermeidung der
Gefahr einer Überhitzung getroffen sein zusätzlich zu der schon beschriebe
nen Zufuhr von Kühlöl und der Ausbildung von (in der Fig. 12 nur schema
tisch angedeuteten) Kühlöldurchtrittsöffnungen in den Lamellenträgern. So
ist es vorteilhaft, wenigstens einige der Lamellen als "Wärmezwischen
speicher" zu nutzen, die etwa während eines Schlupfbetriebs entstehende,
die Wärmeabfuhrmöglichkeiten mittels des Kühlfluids (hier Kühlöls) oder
durch Wärmeleitung über die Lamellenträger momentan überfordernde
Wärme zwischenspeichern, um die Wärme zu einem späteren Zeitpunkt,
etwa in einem ausgekuppelten Zustand der betreffenden Lamellen-Kupp
lungsanordnung, abführen zu können. Hierzu sind bei der radial inneren
(zweiten) Lamellen-Kupplungsanordnung reibbelaglose, also keinen
Reibbelag tragende Lamellen axial dicker als Lamellentragelemente von
Reibbelag-tragenden Lamellen ausgebildet, um für die reibbelaglosen
Lamellen jeweils ein vergleichsweise großes Materialvolumen mit ent
sprechender Wärmekapazität vorzusehen. Diese Lamellen sollten aus einem
Material hergestellt werden, das eine nennenswerte Wärmespeicherfähigkeit
(Wärmekapazität) hat, beispielsweise aus Stahl. Die Reibbelag-tragenden
Lamellen können im Falle einer Verwendung von üblichen Reibbelägen,
beispielsweise aus Papier, nur wenig Wärme zwischenspeichern, da Papier
eine schlechte Wärmeleitfähigkeit hat.
Die Wärmekapazität der die Reibbeläge tragenden Reibbelagtragelemente
können ebenfalls als Wärmespeicher verfügbar gemacht werden, wenn man
anstelle von Belagmaterialien mit geringer Leitfähigkeit Belagmaterialien mit
hoher Leitfähigkeit verwendet. In Betracht kommt die Verwendung von
Reibbelägen aus Sintermaterial, das eine vergleichsweise hohe Wärmeleitfä
higkeit hat. Problematisch an der Verwendung von Sinterbelägen ist
allerdings, dass Sinterbeläge einen degressiven Verlauf des Reibwerts µ über
einer Schlupfdrehzahl (Relativdrehzahl ΔN zwischen den reibenden
Oberflächen) aufweist, also dass dµ/dΔN < 0 gilt. Ein degressiver Verlauf
des Reibwerts ist insoweit nachteilig, als dieser eine Selbsterregung von
Schwingungen im Antriebsstrang fördern kann bzw. derartige Schwingun
gen zumindest nicht dämpfen kann. Es ist deshalb vorteilhaft, wenn in
einem Lamellenpaket sowohl Lamellen mit Reibbelägen aus Sintermaterial
als auch Lamellen mit Reibbelägen aus einem anderen Material mit
progressivem Reibwertverlauf über der Schlupfdrehzahl (dµ/dΔN < 0)
vorgesehen sind, so dass sich für das Lamellenpaket insgesamt ein
progressiver Reibwertverlauf über der Schlupfdrehzahl oder zumindest
näherungsweise ein neutraler Reibwertverlauf über der Schlupfdrehzahl
(dµ/dΔN = 0) ergibt und dementsprechend eine Selbsterregung von
Schwingungen im Antriebsstrang zumindest nicht gefördert wird oder -
vorzugsweise - Drehschwingungen im Antriebsstrang sogar (aufgrund eines
nennenswert progressiven Reibwertverlaufs über der Schlupfdrehzahl)
gedämpft werden.
Es wird hier davon ausgegangen, dass beim Beispiel der Fig. 12 das
Lamellenpaket 74 der radial inneren Lamellen-Kupplungsanordnung 60 ohne
Sinterbeläge ausgeführt ist, da die radial äußere Lamellen-Kupplungs
anordnung 64 vorzugsweise als Anfahrkupplung mit entsprechendem
Schlupfbetrieb eingesetzt wird. Letzteres, also die Verwendung der radial
äußeren Lamellen-Kupplungsanordnung als Anfahrkupplung, ist insoweit
vorteilhaft, als dass aufgrund des größeren effektiven Reibradius diese
Lamellen-Kupplungsanordnung mit geringeren Betätigungskräften (für die
gleiche Momentenübertragungsfähigkeit) betrieben werden kann, so dass
die Flächenpressung gegenüber der zweiten Lamellen-Kupplungsanordnung
reduziert sein kann. Hierzu trägt auch bei, wenn man die Lamellen der
ersten Lamellen-Kupplungsanordnung 64 mit etwas größerer radialer Höhe
als die Lamellen der zweiten Lamellen-Kupplungsanordnung 72 ausbildet.
Gewünschtenfalls können aber auch für das Lamellenpaket 74 der radial
inneren (zweiten) Lamellen-Kupplungsänordnung 72 Reibbeläge aus
Sintermaterial verwendet werden, vorzugsweise - wie erläutert - in
Kombination mit Reibbelägen aus einem anderen Material, etwa Papier.
Während bei dem Lamellenpaket 74 der radial inneren Lamellen-Kupplungs
anordnung 72 alle Innenlamellen Reibbelag-tragende Lamellen und alle
Außenlamellen belaglose Lamellen sind, wobei die das Lamellenpaket axial
begrenzenden Endlamellen Außenlamellen und damit belaglose Lamellen
sind, sind beim Lamellenpaket 76 der ersten Lamellen-Kupplungsanordnung
64 die Innenlamellen belaglose Lamellen und die Außenlamellen ein
schließlich der Endlamellen 166, 170 Reibbelag-tragende Lamellen.
Wenigstens die Endlamellen 166 und 168 weisen nach einer bevorzugten
Ausbildung axial wesentlich dickere Belagtragelemente als die Belagtrag
elemente der anderen Außenlamellen auf und sind mit Belägen aus
Sintermaterial ausgebildet, um die ein vergleichsweise großes Volumen
aufweisenden Belagtragelemente der beiden Endlamellen als Wärme
zwischenspeicher nutzbar zu machen. Wie beim Lamellenpaket 74 sind die
belaglosen Lamellen axial dicker als die Lamellentragelemente der Reibbelag
tragenden Lamellen (mit Ausnahme der Endlamellen), um eine vergleichs
weise große Wärmekapazität zur Wärmezwischenspeicherung bereitzustel
len. Die axial innen liegenden Außenlamellen sollten zumindest zum Teil
Reibbeläge aus einem anderen, einen progressiven Reibwertverlauf
zeigenden Material, aufweisen, um für das Lamellenpaket insgesamt
zumindest eine näherungsweise neutralen Reibwertverlauf über der
Schlupfdrehzahl zu erreichen.
Weitere Einzelheiten der Doppelkupplung 12 gemäß dem beschriebenen
Beispiel sind für den Fachmann ohne weiteres aus Fig. 12 entnehmbar. So
ist die Axialbohrung im Ringabschnitt 36 der Kupplungsnabe 34, in der die
Innenverzahnung 46 für die Pumpenantriebswelle ausgebildet ist, durch
einen darin festgelegten Stopfen 180 öldicht verschlossen. Das Trägerblech
60 ist am Außenlamellenträger 62 durch zwei Halteringe 172, 174 axial
fixiert, von denen der Haltering 172 auch die Endlamelle 170 axial abstützt.
Ein entsprechender Haltering ist auch für die Abstützung des Lamellenpa
kets 74 am Außenlamellenträger 70 vorgesehen.
Beim Beispiel der Fig. 13 sind der erste Außenlamellenträger 62 und der
erste Betätigungskolben 110 im Hinblick auf die Kühlölabflussöffnungen
162 und 164 auf spezielle Weise ausgebildet, um einerseits im Bereich des
Außenlamellenträgers 72 der zweiten (inneren) Lamellen-Kupplungsanord
nung axialen Platz zu sparen und andererseits, wenn gewünscht, eine
Verdrehsicherung gegen eine Verdrehung des ersten Betätigungskolbens
110 gegenüber dem Außenlamellenträger 62 vorzusehen. Hierzu sind der
erste Außenlamellenträger 62 und der erste Betätigungskolben 110 in
Umfangsrichtung abwechselnd partiell ausgenommen, so dass nicht
ausgenommene Stellen des Betätigungskolbens 110 in ausgenommene
Stellen des Außenlamellenträgers 62 und nicht ausgenommene Stellen des
Außenlamellenträgers 62 in ausgenommene Stellen des Betätigungskolbens
110 eingreifen. Das Vorsehen der genannten Verdrehsicherung ist insoweit
sinnvoll, als dass eine zusätzliche Belastung der zwischen dem Außen
lamellenträger 62 und dem Betätigungskolben 110 wirkenden Dichtungen
durch Mikrorotationen in Folge von Motorungleichförmigkeiten verhindert
werden können. Für diese Verdrehsicherung müssen der Betätigungskolben
110 und der Außenlamellenträger 62 auch im eingerückten Zustand der
ersten Lamellen-Kupplungsanordnung 64 ineinander greifen, was sonst nicht
erforderlich wäre.
Fig. 13 zeigt die Doppelkupplung 12 in Kombination mit einem Torisons
schwingungsdämpfer 300. Diese Kombination aus der Doppelkupplung 12
und dem Torsionsschwingungsdämpfer 300 zeichnet sich durch eine
einfache Montage in einem Antriebsstrang aus. Das von der Doppelkupp
lung und dem Torsionsschwingungsdämpfer gebildete Antriebssystem 11
lässt sich also einfach in einen Antriebsstrang zwischen der jeweiligen
Antriebseinheit (Motor) und dem Getriebe eingliedern. Hierzu trägt
insbesondere bei, dass die Doppelkupplung 12 und der Torsionsschwin
gungsdämpfer 300 unabhängig voneinander am Getriebe (die Doppelkupp
lung) und an der Antriebseinheit (der Torsionsschwingungsdämpfer)
montiert werden können, und dann das Getriebe und die Antriebseinheit
samt der daran angebrachten Teilsysteme (Doppelkupplung bzw. Torsions
schwingungsdämpfer) auf einfache Weise zusammengefügt werden können
unter Verkoppelung des Torsionsschwingungsdämpfers mit der Eingangs
seite (hier der Kupplungsnabe 34), und zwar vermittels der Außenver
zahnung 42 der Kupplungsnabe und einer zugeordneten Innenverzahnung
eines Nabenteils 302 der von einem Scheibenteil 304 gebildeten Sekundär
seite des Torsionsschwingungsdämpfers 300.
Um die Montage des Torsionsschwingungsdämpfers 300 an der Kurbelwelle
zu erleichtern, weist das Scheibenteil 304 Werkzeug-Durchtrittsöffnungen
314 auf, durch die mittels eines entsprechenden Werkzeugs Schraubbolzen
316 festgezogen werden können, die das erste Deckblech 306 an der
Kurbelwelle bzw. dem Koppelende der Kurbelwelle befestigen.
Die Primärseite des Torsionsschwingungsdämpfers 300 ist von einem an der
Kurbelwelle angebrachten ersten Deckblech 306 und einem daran ange
brachten zweiten Deckblech 308 gebildet, das einen Anlasserzahnkranz 310
aufweist, über den mittels eines nicht dargestellten Anlassers im Falle einer
als Brennkraftmaschine ausgebildeten Antriebseinheit diese gestartet
werden kann. Eine Dämpferelementenanordnung 312 des Torsions
schwingungsdämpfers 300 ist auf an sich bekannte Weise in Aussparungen
des Scheibenteils 304 zwischen den beiden Deckblechen 306 und 308
aufgenommen, wobei die Deckbleche zwischen in Umfangsrichtung
benachbarte Dämpferelemente eingreifende Einbuchtungen, Abstützteile
oder dergleichen aufweisen, so dass insgesamt für eine primärseitige und
sekundärseitige Abstützung der Dämpferelementenanordnung in Umfangs
richtung gesorgt ist. Die Dämpferelemente können unter Vermittlung von
Federtellern, Gleitschuhen und dergleichen abgestützt und geführt sein.
Beispielsweise auf die Doppelkupplungen der Fig. 12 und 13 bzw. auf die
Kombination aus der Doppelkupplung und dem Torisonsschwingungs
dämpfer der Fig. 13 sind die verschiedenen, oben (vor der Übersicht über
den Inhalt der Figuren) und in den Figuren direkt oder indirekt, explizit oder
implizit angesprochenen Erfindungsgedanken anwendbar, soweit sich die
Erfindungsgedanken auf naßlaufende Lamellen-Kupplungen beziehen bzw.
mit einer naßlaufenden Lamellen-Kupplung kompatibel sind. Gegebenenfalls
erforderliche Modifikationen an der Konstruktion der Fig. 12 bzw. 13 sind
für den Fachmann auf Grundlage der Offenbarung dieser Anmeldung und
des oben genannten Stands der Technik bzw. auf Grundlage seines
Fachwissens problemlos möglich. So kann eine oder können beide der
beiden Lamellen-Kupplungsanordungen, die gemäß Fig. 12 vom Normally-
Open-Typ sind, ohne weiteres als Lamellen-Kupplungsanordung des
Normally-Closed-Typs ausgebildet (umgebildet) werden. Soweit zur
Ausführung des jeweiligen Erfindungsgedankens erforderlich, kann der
Fachmann auf Grundlage der Offenbarung dieser Anmeldung und des oben
genannten Stands der Technik bzw. auf Grundlage seines Fachwissens
problemlos eine entsprechenden Steuereinheit zur Ansteuerung des
Getriebes oder/und der Doppelkupplung bereitstellen.
Einige der vorstehend direkt oder indirekt, explizit oder indirekt angespro
chenen Erfindungsgedanken bzw. Erfindungsaspekte sind in den bei
gefügten, die vorstehende Offenbarung ergänzenden Ansprüchen be
ansprucht. Diese Ansprüche sind - ebenso wie im Laufe des Verfahrens
eingereichte Ansprüche - als Formulierungsversuche ohne Präjudiz für die
Erzielung weitergehenden Schutzes anzusehen. Die in Unteransprüchen
verwendeten Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des
Gegenstands des Hauptanspruchs durch die Merkmale des jeweiligen
Unteranspruchs hin; sie sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines
selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmale der rückbezoge
nen Unteransprüche zu verstehen.
Die Anmelderin behält es sich vor, noch weitere, bisher nur in der Be
schreibung direkt oder indirekt, explizit oder implizit offenbarte Merkmale und
Merkmalskombinationen von erfindungswesentlicher Bedeutung zu
beanspruchen, je nach Zweckmäßigkeit in Form von Vorrichtungsansprü
chen oder/und in Form von Verfahrensansprüchen. Die Anmelderin behält
sich ferner vor, zu den beigefügten Vorrichtungsansprüchen korrespondie
rende Verfahrensansprüche aufzustellen.
Claims (19)
1. Mehrfach-Kupplungseinrichtung, ggf. Doppel-Kupplungseinrichtung
(12), für die Anordnung in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs
zwischen einer Antriebseinheit und einem Getriebe, wobei die
Kupplungseinrichtung (12) eine einer ersten Getriebeeingangswelle
(22) des Getriebes zugeordnete erste Kupplungsanordnung (64) und
eine einer zweiten Getriebeeingangswelle (24) des Getriebes
zugeordnete zweite Kupplungsanordnung (72) aufweist zur Momen
tenübertragung zwischen der Antriebseinheit und dem Getriebe,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Kupplungsanordnungen als nasslaufende Lamellen-Kupp
lungsanordnungen (64, 72) ausgebildet sind.
2. Kupplungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass die erste und die zweite Kupplungsanordnung beide vom
Normally-Open-Typ sind.
3. Kupplungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass die erste und die zweite Kupplungsanordnung beide vom
Normally-Closed-Typ sind.
4. Kupplungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass von der ersten und der zweiten Kupplungsanordnung eine vom
Normally-Closed-Typ und die andere vom Normally-Open-Typ ist.
5. Kupplungseinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn
zeichnet, dass der Kupplungseinrichtung eine Überwachungseinheit
zugeordnet ist, die auf einen Drucksystemausfall anspricht und eine
vom Betriebszustand oder/und davon, welche der Kupplungsanord
nungen vom Drucksystemausfall betroffen ist, eine Warnmeldung
ausgibt, oder/und eine der Kupplungsanordnungen öffnet oder/und in
die Motorsteuerung eingreift.
6. Kupplungseinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, dass auf Grundlage der/einer Kupplungsanordnung
vom Normally-Closed-Typ ein Notfahrbetrieb für den Fall eines
Drucksystemausfalls realisiert ist.
7. Mehrfach-Kupplungseinrichtung, ggf. Doppel-Kupplungseinrichtung
(12), für die Anordnung in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs
zwischen einer Antriebseinheit und einem Getriebe, wobei die
Kupplungseinrichtung (12) eine einer ersten Getriebeeingangswelle
(22) des Getriebes zugeordnete erste Kupplungsanordnung (64) und
eine einer zweiten Getriebeeingangswelle (24) des Getriebes
zugeordnete zweite Kupplungsanordnung (72) aufweist zur Momen
tenübertragung zwischen der Antriebseinheit und dem Getriebe,
gewünschtenfalls nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch eine zugeordnete Steuereinheit, die Betriebs-
oder/und Fahrzustände erfasst und dafür ausgelegt ist, darin
wenigstens einen definierten, die Kupplungseinrichtung betreffenden
Extremzustand zu erkennen und im Erkennungsfall wenigstens eine
dem Extremzustand zugeordnete Abhilfemaßnahme auszulösen.
8. Kupplungseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
dass die Abhilfemaßnahme eine zwangsweise zeitliche Begrenzung
des Extremzustands umfasst.
9. Kupplungseinrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekenn
zeichnet, dass eine Betriebssituation, bei der eine Kupplungsein
richtung über einen eine vorgegebene zeitliche Toleranzschwelle
übersteigenden Zeitraum schlupft, als Extremzustand erkannt wird.
10. Kupplungseinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
dass der dieser Betriebssituation entsprechende Extremzustand durch
ein zwangsweises graduelles Schließen der betreffenden Kupplungs
einrichtung zeitlich begrenzt wird.
11. Kombination aus einer Mehrfach-Kupplungseinrichtung, ggf. Doppel-
Kupplungseinrichtung (12), und einem Torsionsschwingungsdämpfer
(300) für die Anordnung in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs
zwischen einer Antriebseinheit und einem Getriebe, die Kupp
lungseinrichtung gewünschtenfalls nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, wobei die Kupplungseinrichtung (12) eine einer ersten
Getriebeeingangswelle (22) des Getriebes zugeordnete erste
Kupplungsanordnung (64) und eine einer zweiten Getriebeeingangs
welle (24) des Getriebes zugeordnete zweite Kupplungsanordnung
(72) aufweist zur Momentenübertragung zwischen der Antriebs
einheit und dem Getriebe,
gekennzeichnet durch eine zugeordnete Steuereinheit, die in
Abhängigkeit von Betriebs- oder/und Fahrzuständen zur Vergrößerung
bzw. Verkleinerung einer effektiven Sekundärmasse des Torsions
schwingungsdämpfers (300) eine momentan kein Antriebsmoment
zum Getriebe übertragende Kupplungsanordnung öffnet und schließt.
12. Antriebssystem, insbesondere zur Eingliederung in einen Antriebs
strang eines Kraftfahrzeugs, der eine Antriebskraft zwischen einer
Antriebseinheit, ggf. einer Brennkraftmaschine, und angetriebenen
Rädern übertragen kann, umfassend:
ein Getriebe, das wenigstens zwei Eingangswellen aufweist,
eine Mehrfach-Kupplungseinrichtung (12), ggf. Doppel- Kupplungseinrichtung (12), die bezogen auf eine Referenz- Momentenflussrichtung eine ggf. der Antriebseinheit zugeord nete Eingangsseite (34) und wenigstens zwei den Eingangs wellen zugeordnete Ausgangsseiten (80) aufweist und die ansteuerbar ist, Drehmoment zwischen der Eingangsseite einerseits und einer ausgewählten der Ausgangsseiten andererseits zu übertragen, gewünschtenfalls nach einem der vorhergehenden Ansprüche oder/und in Kombination mit einem Torsionsschwingungsdämpfer (300),
eine Steuereinheit, die das Getriebe und die Kupplungsein richtung ansteuert,
wobei die Ansteuerung des Getriebes oder/und der Kupplungsein richtung fahrsituationsabhängig erfolgt in Abhängigkeit von wenigs tens einem momentanen Betriebsparameter oder/und wenigstens einer momentanen Änderung eines/des Betriebsparameters oder/und wenigstens einer Vorgeschichte eines/des Betriebsparameters oder/und wenigstens einer fahrerabhängigen Einflußgröße.
ein Getriebe, das wenigstens zwei Eingangswellen aufweist,
eine Mehrfach-Kupplungseinrichtung (12), ggf. Doppel- Kupplungseinrichtung (12), die bezogen auf eine Referenz- Momentenflussrichtung eine ggf. der Antriebseinheit zugeord nete Eingangsseite (34) und wenigstens zwei den Eingangs wellen zugeordnete Ausgangsseiten (80) aufweist und die ansteuerbar ist, Drehmoment zwischen der Eingangsseite einerseits und einer ausgewählten der Ausgangsseiten andererseits zu übertragen, gewünschtenfalls nach einem der vorhergehenden Ansprüche oder/und in Kombination mit einem Torsionsschwingungsdämpfer (300),
eine Steuereinheit, die das Getriebe und die Kupplungsein richtung ansteuert,
wobei die Ansteuerung des Getriebes oder/und der Kupplungsein richtung fahrsituationsabhängig erfolgt in Abhängigkeit von wenigs tens einem momentanen Betriebsparameter oder/und wenigstens einer momentanen Änderung eines/des Betriebsparameters oder/und wenigstens einer Vorgeschichte eines/des Betriebsparameters oder/und wenigstens einer fahrerabhängigen Einflußgröße.
13. Antriebssystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die
Ansteuerung des Getriebes oder/und der Kupplungseinrichtung
fahrsituationsabhängig im Sinne einer Minimierung der Verlustleis
tung, insbesondere der Minimierung von Schleppverlusten, erfolgt.
14. Antriebssystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass
Zeiträume eines gleichzeitigen, bezogen auf wenigstens eine der
Kupplungseinrichtungen schlupfenden Kupplungseingriffs mehrerer
Kupplungseinrichtungen minimiert werden.
15. Antriebssystem nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet,
dass Zeiträume minimiert werden, in denen gleichzeitig ein vor
angehender oder momentan gültiger Getriebegang und ein nachfol
gender oder voraussichtlich nachfolgender Getriebegang eingelegt
sind.
16. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch
gekennzeichnet, dass die Steuereinheit eine Vorhersagefunktionalität
aufweist, die auf der Grundlage wenigstens eines momentanen
Betriebsparameters oder/und wenigstens einer momentanen
Änderung eines/des Betriebsparameters oder/und wenigstens einer
Vorgeschichte eines/des Betriebsparameters oder/und wenigstens
einer fahrerabhängigen Einflußgröße vorhersagt, in welchen Getriebe
gang zu schalten ist.
17. Antriebssystem, insbesondere zur Eingliederung in einen Antriebs
strang eines Kraftfahrzeugs, der eine Antriebskraft zwischen einer
Antriebseinheit, ggf. einer Brennkraftmaschine, und angetriebenen
Rädern übertragen kann, gewünschtenfalls nach einem der Ansprü
che 12 bis 16, umfassend:
ein Getriebe, das wenigstens zwei Eingangswellen aufweist,
eine Mehrfach-Kupplungseinrichtung (12), ggf. Doppel- Kupplungseinrichtung (12), die bezogen auf eine Referenz- Momentenflussrichtung eine ggf. der Antriebseinheit zugeord nete Eingangsseite (34) und wenigstens zwei den Eingangs wellen zugeordnete Ausgangsseiten (80) aufweist und die ansteuerbar ist, Drehmoment zwischen der Eingangsseite einerseits und einer ausgewählten der Ausgangsseiten andererseits zu übertragen, gewünschtenfalls nach einem der Ansprüche 1 bis 11 oder/und in Kombination mit einem Torsionsschwingungsdämpfer (300),
eine Steuereinheit, die das Getriebe und die Kupplungsein richtung ansteuert,
wobei die Steuereinheit die Kupplungseinrichtung derart abgestimmt auf die Ansteuerung des Getriebes ansteuert, dass im Vorfeld oder/und im Zuge eines Getriebegangwechsels, der ein Umschalten eines Antriebsmoments von einer ersten der Eingangswellen zu einer zweiten der Eingangswellen mittels der Kupplungseinrichtung umfasst, die erste und die zweite Eingangswelle in ihren Drehzahlen mittels der Kupplungseinrichtung aneinander angeglichen werden.
ein Getriebe, das wenigstens zwei Eingangswellen aufweist,
eine Mehrfach-Kupplungseinrichtung (12), ggf. Doppel- Kupplungseinrichtung (12), die bezogen auf eine Referenz- Momentenflussrichtung eine ggf. der Antriebseinheit zugeord nete Eingangsseite (34) und wenigstens zwei den Eingangs wellen zugeordnete Ausgangsseiten (80) aufweist und die ansteuerbar ist, Drehmoment zwischen der Eingangsseite einerseits und einer ausgewählten der Ausgangsseiten andererseits zu übertragen, gewünschtenfalls nach einem der Ansprüche 1 bis 11 oder/und in Kombination mit einem Torsionsschwingungsdämpfer (300),
eine Steuereinheit, die das Getriebe und die Kupplungsein richtung ansteuert,
wobei die Steuereinheit die Kupplungseinrichtung derart abgestimmt auf die Ansteuerung des Getriebes ansteuert, dass im Vorfeld oder/und im Zuge eines Getriebegangwechsels, der ein Umschalten eines Antriebsmoments von einer ersten der Eingangswellen zu einer zweiten der Eingangswellen mittels der Kupplungseinrichtung umfasst, die erste und die zweite Eingangswelle in ihren Drehzahlen mittels der Kupplungseinrichtung aneinander angeglichen werden.
18. Antriebssystem nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass
das Angleichen ein Hochbeschleunigen der Drehzahl der zweiten
Eingangswelle umfasst.
19. Antriebssystem nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet,
dass das Angleichen eine getriebeinterne Synchronisationseinrichtung
unterstützt.
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