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Die Erfindung betrifft eine Kupplungseinrichtung gemäß Patentanspruch 1.
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Es sind Kupplungseinrichtungen zur Kopplung eines Kupplungseingangs mit einem Kupplungsausgang mittels eines Reibpakets bekannt.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Kupplungseinrichtung bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird mittels einer Kupplungseinrichtung gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass eine verbesserte Kupplungseinrichtung dadurch bereitgestellt werden kann, dass die Kupplungseinrichtung eine Betätigungseinrichtung zur Betätigung eines Reibpakets umfasst. Die Betätigungseinrichtung umfasst einen Rotor, einen Dichtungsträger und eine Sicherungseinrichtung. Der Dichtungsträger ist an dem Rotor angeordnet. Die Sicherungseinrichtung ist ausgebildet, zumindest in eine Richtung eine axiale Verschiebung des Dichtungsträgers gegenüber dem Rotor zu verhindern. Die Sicherungseinrichtung weist eine in dem Rotor angeordnete Nut, ein Sicherungselement und eine Scheibe auf. Das Sicherungselement greift in die Nut ein, wobei die Scheibe zumindest teilweise radial außenseitig des Sicherungselements angeordnet ist und das Sicherungselement in der Nut sichert.
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Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass auf eine Schweißverbindung zur Verbindung der Sicherungseinrichtung mit dem Rotor verzichtet werden kann. Dies erleichtert zum einen die Montage, die dadurch erfolgen kann, indem die Komponenten der Sicherungseinrichtung einfach auf den Rotor aufgesteckt werden, zum anderen wird ein Wärmeeintrag in den Rotor vermieden, sodass eine Materialveränderung durch den Wärmeeintrag in dem Rotor verhindert werden kann. Ferner kann die Qualität der Kupplungseinrichtung einfacher überwacht werden.
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In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Betätigungseinrichtung eine Rückholeinrichtung. Die Rückholeinrichtung ist auf einer axial gegenüberliegenden Seite des Dichtungsträgers und der Sicherungseinrichtung angeordnet. Dadurch wird zuverlässig gewährleistet, dass Kräfte aus der Rückholeinrichtung über die Sicherungseinrichtung zuverlässig in den Rotor abgestützt werden können.
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In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Kupplungseinrichtung einen Kupplungseingang, einen Kupplungsausgang und ein Reibpaket. Das Reibpaket umfasst wenigstens einen ersten Reibpartner und einen zweiten Reibpartner. Der erste Reibpartner ist mit dem Kupplungseingang und der zweite Reibpartner mit dem Kupplungsausgang drehmomentschlüssig verbunden. Die Betätigungseinrichtung ist ausgebildet, die Reibpartner zu verspannen, um einen Reibschluss zwischen dem ersten Reibpartner und dem zweiten Reibpartner zur drehmomentschlüssigen Verbindung des Kupplungseingangs mit dem Kupplungsausgang bereitzustellen.
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In einer weiteren Ausführungsform umfasst der Kupplungsausgang eine Nabe, wobei die Scheibe axial zwischen der Nabe und dem Dichtungsträger angeordnet ist.
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In einer weiteren Ausführungsform weist der Dichtungsträger zu der Nabe einen Abstand in axialer Richtung auf, der im Wesentlichen einer axialen Erstreckung der Scheibe entspricht. Auf diese Weise wird eine axiale Position der Scheibe festgelegt.
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In einer weiteren Ausführungsform überlappen zumindest teilweise der Dichtungsträger und die Scheibe axial. Dadurch kann eine besonders kompakte Kupplungseinrichtung bereitgestellt werden.
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In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Scheibe eine Ausnehmung angrenzend an eine dem Dichtungsträger zugeordnete Seite, wobei in die Ausnehmung das Sicherungselement eingreift. Auf diese Weise wird eine umfangsseitige Abstützung und somit ein Aufdehnen des Sicherungselements im Betrieb der Kupplungseinrichtung durch die Scheibe gewährleistet.
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Besonders kostengünstig kann das Sicherungselement als Sicherungsring ausgebildet sein.
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Ferner ist von Vorteil, wenn die Kupplungseinrichtung als nasse Doppelkupplung ausgebildet ist.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:
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1 einen Halblängsschnitt durch eine Kupplungseinrichtung; und
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2 einen Ausschnitt der in 1 gezeigten Kupplungseinrichtung.
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1 zeigt einen Halblängsschnitt durch eine Kupplungseinrichtung 10 und 2 einen Ausschnitt der in 1 gezeigten Kupplungseinrichtung 10.
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Die Kupplungseinrichtung 10 ist drehbar um eine Drehachse 15 lagerbar. Die Kupplungseinrichtung 10 umfasst einen Kupplungseingang 20, einen ersten Kupplungsausgang 25 und einen zweiten Kupplungsausgang 30. Der erste Kupplungsausgang 25 weist eine erste Nabe 26 auf. Der zweite Kupplungsausgang 30 weist eine zweite Nabe 31 auf. Die erste Nabe 26 ist radial innenseitig über eine erste Welle-Nabe-Verbindung 75 mit der ersten Getriebeeingangswelle 35 drehmomentschlüssig verbunden. Die zweite Nabe 31 ist radial innenseitig über eine zweite Welle-Nabe-Verbindung 80 mit der zweiten Getriebeeingangswelle 40 verbunden. Dabei ist die erste Getriebeeingangswelle 35 in der zweiten Getriebeeingangswelle 40, die hohlzylindrisch ausgebildet ist, geführt.
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Die Kupplungseinrichtung 10 umfasst eine erste Kupplungsbaugruppe 45 und eine zweite Kupplungsbaugruppe 50. Die erste Kupplungsbaugruppe 45 ist radial benachbart zu der zweiten Kupplungsbaugruppe 50 angeordnet. Dabei ist in der Ausführungsform die erste Kupplungsbaugruppe 45 radial außenseitig zu der zweiten Kupplungsbaugruppe 50 angeordnet. Vorzugsweise sind die erste Kupplungsbaugruppe 45 und die zweite Kupplungsbaugruppe 50 axial überlappend angeordnet. Dabei wird unter einer axialen Überlappung verstanden, wenn bei einer Projektion beispielsweise der ersten Kupplungsbaugruppe 45 und der zweiten Kupplungsbaugruppe 50 in eine Ebene, in der die Drehachse 15 angeordnet ist, diese zumindest teilweise überlappen.
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Die erste Kupplungsbaugruppe 45 umfasst einen als Außenlamellenträger ausgebildeten ersten Lamellenträger 55. Die zweite Kupplungsbaugruppe 50 umfasst ebenso einen als Außenlamellenträger ausgebildeten zweiten Lamellenträger 60. Ferner umfasst die erste Kupplungsbaugruppe 45 einen als ersten Innenlamellenträger ausgebildeten dritten Lamellenträger 65 und die zweite Kupplungsbaugruppe 50 einen ebenso als Innenlamellenträger ausgebildeten vierten Lamellenträger 70. Der dritte Lamellenträger 65 ist dabei radial innenseitig zu dem ersten Lamellenträger 55 und der zweite Lamellenträger 60 ist radial innenseitig zu dem dritten Lamellenträger 65 angeordnet. Die erste Nabe 26 ist radial innenseitig des dritten Lamellenträgers 65 angeordnet und drehmomentschlüssig mit dem dritten Lamellenträger 65 verbunden. Die zweite Nabe 31 ist radial innenseitig des vierten Lamellenträgers 70 angeordnet und drehmomentschlüssig mit dem vierten Lamellenträger 70 verbunden.
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Die erste Kupplungsbaugruppe 45 weist ferner ein erstes Reibpaket 85 und die zweite Kupplungsbaugruppe 50 ein zweites Reibpaket 90 auf. Die beiden Reibpakete 85, 90 weisen jeweils mehrere erste und zweite Reibpartner 95, 100 auf, wobei beispielhaft die ersten Reibpartner 95 als belaglose Lamellen und die zweiten Reibpartner 100 als Belagslamellen ausgebildet sind. Die Reibpartner 95, 100 sind abwechselnd in dem Reibpaket 85, 90 angeordnet. Dabei sind in dem ersten Reibpaket 85 die ersten Reibpartner 95 mit dem ersten Lamellenträger 55 und die zweiten Reibpartner 100 mit dem dritten Lamellenträger 65 drehmomentschlüssig verbunden. In der zweiten Kupplungsbaugruppe 50 sind die ersten Reibpartner 95 drehmomentschlüssig mit dem zweiten Lamellenträger 60 und die zweiten Reibpartner 100 drehmomentschlüssig mit dem vierten Lamellenträger 70 verbunden.
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Die erste Kupplungsbaugruppe 45 umfasst ferner eine erste Betätigungseinrichtung 105 und die zweite Kupplungsbaugruppe 50 eine zweite Betätigungseinrichtung 110.
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Die erste Betätigungseinrichtung 105 dient dazu, die ersten und zweiten Reibpartner 95, 100 des ersten Reibpakets 85 zu verspannen, um einen Reibschluss zwischen den Reibpartnern 95, 100 bereitzustellen, um auf diese Weise den ersten Lamellenträger 55 drehmomentschlüssig mit dem dritten Lamellenträger 65 zu verbinden. Die zweite Betätigungseinrichtung 110 dient dazu, die ersten und zweiten Reibpartner 95, 100 des zweiten Reibpakets 90 zu verpressen, um einen Reibschluss zwischen den Reibpartnern 95, 100 bereitzustellen, um so den zweiten Lamellenträger 60 mit dem vierten Lamellenträger 70 drehmomentschlüssig zu verbinden.
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Die Betätigungseinrichtungen 105, 110 weisen einen gemeinsamen Rotor 115 auf. Ferner weist die erste Betätigungseinrichtung 105 einen ersten Druckraum 120 und ein erstes Betätigungselement 125 auf. Ferner umfasst die erste Betätigungseinrichtung 105 eine erste Rückholeinrichtung 130. Die erste Rückholeinrichtung 130 ist auf einer dem ersten Druckraum 120 gegenüberliegenden Seite des ersten Betätigungselements 125 angeordnet. Die erste Rückholeinrichtung 130 stützt sich rückseitig an einem Stegabschnitt 135 des Rotors 115 ab. Die zweite Betätigungseinrichtung 110 weist einen zweiten Druckraum 140, ein zweites Betätigungselement 145, eine zweite Rückholeinrichtung 150 sowie einen Dichtungsträger 155 auf. Der Rotor 115 dient dazu, die Druckräume 120, 140 mit einem Druckfluid zu versorgen. Dabei sind die Betätigungselemente 125, 145 axial verschiebbar auf dem Rotor 115 angrenzend an den jeweiligen Druckraum 120, 140 angeordnet.
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Die Kupplungseinrichtung 10 weist im Wesentlichen drei Betriebszustände auf, wobei in einem ersten Betriebszustand die Kupplung offen ist und keine drehmomentschlüssige Verbindung zwischen dem Kupplungseingang 20 und der Kupplungsausgänge 25, 30 besteht.
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In einem zweiten Betriebszustand wird ein Drehmomentschluss zwischen dem Kupplungseingang 20 und der ersten Kupplungsausgang 25 dadurch bereitgestellt, dass über den Rotor 115 in den ersten Druckraum 120 das Druckfluid eingeleitet wird, sodass das erste Betätigungselement 125 axial gegenüber dem Rotor 115 verschoben wird und die erste Rückholeinrichtung 130 verspannt. Das erste Betätigungselement 125 verpresst radial außen die Reibpartner 95, 100 des ersten Reibpakets 85 und stellt so einen Reibschluss zwischen den Reibpartnern 95, 100 her. Dabei wird der erste Lamellenträger 55 drehmomentschlüssig mit dem dritten Lamellenträger 65 verbunden, sodass ein Drehmoment des Kupplungseingangs 20 über den ersten Lamellenträger 55 und das erste Reibpaket 85 auf den dritten Lamellenträger 65 übertragen wird. Der dritte Lamellenträger 65 überträgt das Drehmoment auf die zweite Nabe 31, wo es auf die zweite Getriebeeingangswelle 40 weitergeleitet wird. Wird das Druckfluid mit seinem Druck entlastet, so drückt die erste Rückholeinrichtung 130 das erste Betätigungselement 125, 145 in seine ursprüngliche Position zurück.
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In einem dritten Betriebszustand wird ein Drehmomentschluss zwischen dem Kupplungseingang 20 und dem zweiten Kupplungsausgang 30 dadurch bereitgestellt, dass über den Rotor 115 das Druckfluid anstatt in den ersten Druckraum 120 in den zweiten Druckraum 140 geleitet wird, sodass das zweite Betätigungselement 145 gegenüber dem Dichtungsträger 155 und dem Rotor 115 axial verschoben wird, sowie die zweite Rückholeinrichtung 150 verspannt. Dabei betätigt das zweite Betätigungselement 145 radial außen das zweite Reibpaket 90 und stellt so einen Reibschluss zwischen den Reibpartnern 95, 100 her. Das Drehmoment wird dann über den Kupplungseingang 20 und den ersten Lamellenträger 55 auf den zweiten Lamellenträger 60 übertragen. Der zweite Lamellenträger 60 überträgt das Drehmoment an die Reibpartner 95, 100. Das zweite Reibpaket 90 verbindet im dritten Betriebszustand durch einen Reibschluss zwischen den Reibpartnern 95, 100 des zweiten Reibpakets 90 den zweite Lamellenträger 60 drehmomentschlüssig mit dem vierten Lamellenträger 70. Das Drehmoment wird somit vom zweiten Lamellenträger 60 über das zweite Reibpaket 90 auf den vierten Lamellenträger 70 übertragen. Durch die Verbindung des vierten Lamellenträgers 70 mit der zweiten Nabe 31 wird das Drehmoment an die zweite Nabe 31 weitergeleitet, welche das Drehmoment über die zweite Welle-Nabe-Verbindung 80 an die zweite Getriebeeingangswelle 40 überträgt.
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Radial außenseitig ist an dem Dichtungsträger 155 ein Dichtelement 215 angeordnet, das an dem zweiten Betätigungselement 145 anliegt. Das Dichtelement 215 dient dazu, ein Eintreten einer Kühlflüssigkeit in einen Raum zwischen dem zweiten Betätigungselement 145 und dem Dichtungsträger 155, in dem die zweite Rückholeinrichtung 150 angeordnet ist, zu vermeiden. Dadurch wird sichergestellt, dass ein Druckunterschied zwischen dem zweiten Druckraum 140 und dem Raum, in dem die zweite Rückholeinrichtung 150 angeordnet ist, vorliegt, sodass eine zuverlässige axiale Verschiebung des zweiten Betätigungselements 145 erreicht werden kann.
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Die zweite Rückholeinrichtung 150 stützt sich linksseitig an dem zweiten Betätigungselement 145 und rechtsseitig an dem Dichtungsträger 155 ab. In der Ausführungsform ist der Dichtungsträger 155 topfförmig ausgebildet und weist einen radial nach innen verlaufenden, an einen Topfabschnitt 206 angrenzenden Radialabschnitt 210 auf. Radial innenseitig am Radialabschnitt 210 liegt der Dichtungsträger 155 auf dem Rotor 115 auf. Radial innenseitig ist der Dichtungsträger 155 auf den Rotor 115 axial verschiebbar aufgesteckt. Zur Funktion der zweiten Kupplungsbaugruppe 50 ist der Dichtungsträger 155 in seiner axialen Position zu fixieren. Dazu weist die zweite Kupplungsbaugruppe 50 eine Sicherungseinrichtung 160 auf. Die Sicherungseinrichtung 160 ist beispielhaft rechtsseitig des Dichtungsträgers 155 und axial zwischen dem Dichtungsträgers 155 und dem vierten Lamellenträgers 70 angeordnet. Die Sicherungseinrichtung 160 verhindert eine Verschiebung des Dichtungsträgers 155 in Richtung des vierten Lamellenträgers 70 gegenüber dem Rotor 115.
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Die Sicherungseinrichtung 160 weist eine im Rotor 115 angeordnete Nut 165, ein Sicherungselement 170 und eine Scheibe 175 auf. Das Sicherungselement 170 ist ringförmig als Sicherungsring ausgebildet und greift in die Nut 165 ein. Zur Montage ist das Sicherungselement 170 mit einer Vorspannung versehen, die vorzugsweise so gewählt ist, dass auch, wenn das Sicherungselement 170 in die Nut 165 eingreift, das Sicherungselement 170 gespannt in die Nut 165 eingreift.
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Die Scheibe 175 ist dabei ringförmig ausgebildet. Die Scheibe 175 ist axial zwischen der zweiten Nabe 31 und dem Dichtungsträger 155 angeordnet und umgreift radial außenseitig zumindest teilweise den Rotor 115. Ferner ist die Scheibe 175 radial außenseitig des Sicherungselements 170 angeordnet. Der Topfabschnitt 206 überlappt dabei axial mit der Scheibe 175. Dabei ist die Scheibe 175 axial angrenzend an den Radialabschnitt 210 und radial innenseitig zum Topfabschnitt 206 angeordnet. Dadurch kann eine besonders kompakte Kupplungseinrichtung 10 bereitgestellt werden. Die Scheibe 175 weist eine Ausnehmung 180 auf, die an einer inneren Umfangsfläche 185 der Scheibe 175 angeordnet ist. Die Ausnehmung 180 ist auf einer zum Dichtungsträger 155 zugewandten Seite angeordnet und weist im Wesentlichen einen rechteckförmigen Querschnitt auf. Die Ausnehmung 180 ist dabei korrespondierend zu einem Abschnitt des Sicherungselements 170 ausgebildet, der radial über eine äußere Umfangsfläche 190 des Rotors 115 herausragt. Umfangsseitig wird das Sicherungselement 170 durch die Scheibe 175 zumindest teilweise umgriffen.
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Die zweite Rückholeinrichtung 150 weist dabei ein Federelement 195 auf, das in der Ausführungsform vorgespannt zwischen dem Dichtungsträger 155 und dem zweiten Betätigungselement 145 angeordnet ist. Das Federelement 195 drückt somit den Dichtungsträger 155 axial gegen das Sicherungselement 170. Im Betrieb der Kupplungseinrichtung 10 rotiert die Kupplungseinrichtung 10 um die Drehachse 15, sodass Komponenten der Kupplungseinrichtung 10 Fliehkräften ausgesetzt sind. Aufgrund der Ausgestaltung des Sicherungselements 170 als Sicherungsring bewirkt die auf das Sicherungselement 170 wirkende Fliehkraft, dass die Vorspannkraft des Sicherungselements 170 zum Einpressen in die Nut 165 reduziert wird. Dies wird dadurch vermieden, dass an einer äußeren Umfangsfläche 200 das Sicherungselement 170 in die Ausnehmung 180 eingreift und an einer innere Umfangsfläche 205 der Ausnehmung 180 anliegt, sodass eine weitere Aufweitung des Sicherungselements 170 vermieden wird. Dadurch wird zuverlässig die axiale Position des Dichtungsträgers 155 festgelegt. Nach links kann in 1 und 2 der Dichtungsträger 155 nicht verschoben werden, da in diese Richtung die Rückholeinrichtung 130, 150 sich gegenüber dem zweiten Betätigungselement 145 verspannt und somit eine axiale Verschiebung des Dichtungsträgers 155 hin zum zweiten Betätigungselement 145 durch die zweite Rückholeinrichtung 150 vermieden wird.
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Um eine besonders gute axiale Abstützung des Dichtungsträgers 155 zu erreichen, weist die Scheibe 175 in axialer Richtung eine Erstreckung auf, die im Wesentlichen einem axialen Abstand des Dichtungsträgers 155 am Radialabschnitt 210 zu der zweiten Nabe 31 entspricht. Dadurch wird eine axiale Verschiebung der Scheibe 175 vermieden, sodass zuverlässig gewährleistet ist, dass die Scheibe 175 das Sicherungselement 170 umfangsseitig umgreift.
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Durch das Vorsehen der Scheibe 175 wird somit zuverlässig gewährleistet, dass auch bei hohen Drehzahlen der Kupplungseinrichtung 10 die Sicherung des Dichtungsträgers 155 zuverlässig gewährleistet ist. Insbesondere wird auch eine besonders einfache Montage der Kupplungseinrichtung 10 gewährleistet, da die Scheibe 175 nach Einbringen des Sicherungselements 170 in die Nut 165 einfach aufgesteckt werden kann, ohne dass zusätzliche weitere Montageschritte notwendig sind. Somit kann die Scheibe 175 auch bei bereits bestehenden Kupplungseinrichtungen auf einfache Weise bei dem Zerlegen der Kupplungseinrichtung 10 nachgerüstet werden. Dadurch wird auf einfache Weise das Herausspringen des Sicherungselements 170 aus der Nut 165 zuverlässig vermieden.
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Es wird darauf hingewiesen, dass die Kupplungseinrichtung 10 selbstverständlich andersartig als die in den Figuren angezeigte Doppelkupplungseinrichtung ausgebildet sein kann. Insbesondere ist beispielsweise bei einer Ausbildung als Doppelkupplung auch denkbar, dass die erste Betätigungseinrichtung 105 analog zu der oben beschriebenen zweiten Betätigungseinrichtung 110 ausgebildet ist. Auch ist denkbar, dass die Kupplungseinrichtung 10 nicht als Doppelkupplungseinrichtung, sondern als herkömmliche Kupplung mit einem Kupplungseingang 20 und einem Kupplungsausgang 25, 30 ausgebildet ist. Auch ist denkbar, dass der Dichtungsträger 155 scheibenartig ausgebildet ist und auf den Topfabschnitt 206 verzichtet wird. Auch ist denkbar, dass auf eine Anordnung des Dichtelements 215 am Dichtungsträger 155 verzichtet wird, und der Dichtungsträger 155 ausschließlich die Funktion der Abstützung der zweiten Rückholeinrichtung 150 übernimmt.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Kupplungseinrichtung
- 15
- Drehachse
- 20
- Kupplungseingang
- 25
- erster Kupplungsausgang
- 26
- erste Nabe
- 30
- zweiter Kupplungsausgang
- 31
- zweite Nabe
- 35
- erste Getriebeeingangswelle
- 40
- zweite Getriebeeingangswelle
- 45
- erste Kupplungsbaugruppe
- 50
- zweite Kupplungsbaugruppe
- 55
- erster Lamellenträger
- 60
- zweiter Lamellenträger
- 65
- dritter Lamellenträger
- 70
- vierter Lamellenträger
- 75
- erste Welle-Nabe-Verbindung
- 80
- zweite Welle-Nabe-Verbindung
- 85
- erstes Reibpaket
- 90
- zweites Reibpaket
- 95
- erster Reibpartner
- 100
- zweiter Reibpartner
- 105
- erste Betätigungseinrichtung
- 110
- zweite Betätigungseinrichtung
- 115
- Rotor
- 120
- erster Druckraum
- 125
- erstes Betätigungselement
- 130
- erste Rückholeinrichtung
- 135
- Stegabschnitt
- 140
- zweiter Druckraum
- 145
- zweites Betätigungselement
- 150
- zweite Rückholeinrichtung
- 155
- Dichtungsträger
- 160
- Sicherungseinrichtung
- 165
- Nut
- 170
- Sicherungselement
- 175
- Scheibe
- 180
- Ausnehmung
- 185
- innere Umfangsfläche der Scheibe
- 190
- äußere Umfangsfläche des Rotors
- 195
- Federelement
- 200
- äußere Umfangsfläche des Sicherungselements
- 205
- innere Umfangsfläche der Ausnehmung
- 206
- Topfabschnitt
- 210
- Radialabschnitt
- 215
- zweites Dichtelement
