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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kupplungsaggregat mit Betätigungssystem, wobei das Betätigungssystem axial verlagerbare Betätigungselemente, vorzugsweise Drucktöpfe aufweist und diese Betätigungselemente mittels Federelemente axial vorgespannt sind.
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Die Erfindung ist einsetzbar bei Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor und Doppelkupplungsgetriebe. Insbesondere nasse Doppelkupplungen können hier zur zugkraftunterbrechungsfreien Momentenübertragung eingesetzt werden.
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Die Doppelkupplung oder ein ähnliches Kupplungsaggregat wird beispielsweise von Betätigungselementen in der Art von Drucktöpfen betätigt. Diese Drucktöpfe müssen über Rückstelleinrichtung, vorzugsweise Federelemente wieder in ihre Ruheposition im unbetätigten Zustand zurückgestellt werden.
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Federelemente werden als Einzelfedern (z.B. Tellerfedern) oder als Federpakete (z.B. Druckfederpakete) zum Lüften der Kupplung, d.h. zum Zurückschieben der Betätigungselemente verwendet. Dabei werden diese Federelemente im Stand der Technik im ungespannten Zustand (Federlänge L0) montiert.
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Im Allgemeinen ist aber eine Vorspannkraft bei geöffnete Kupplung erforderlich. Daher hat bei geöffneter Kupplung die Feder in ihrer Einbaulage eine reduzierte Federlänge L1.
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Bei der Montage des Federelements im Zusammenbau (z.B. in einer Doppelkupplung) müssen die Federn zusammengedrückt werden um die gewünschte Einbaulänge L1 zu erreichen. Bei diesem Arbeitsschritt wirkt dann die Federkraft entgegen der Montagerichtung, was mehrere Nachteile mit sich bringt (Sicherheit, aufwendige Montagevorrichtungen erforderlich, schwierige Montage von weitere Umgebungsbauteile...).
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun darin die Nachteile aus dem Stand der Technik wenigstens zu verringern. Die Aufgabe wird durch ein gattungsgemäßes Kupplungsaggregat gemäß Anspruch 1 gelöst.
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Durch ein vorgespanntes Federelement wird dessen Länge auf eine gewünschte Länge Lx < L0 verringert, wodurch die Montage des Federelements und ggf. von weiteren Umgebungsbauteilen erleichtert wird.
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Bevorzugt umfasst das Kupplungsaggregat wenigstens ein Federelement, welches im nicht montierten Zustand bereits auf eine Länge Lx vorgespannt ist, die kleiner als die ungespannte Federlänge L0 aber größer oder gleich der Einbaulänge L1 ist.
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Um das Federelement vorspannen zu können, können zusätzliche Elemente, die dann zur Einheit „Federelement“ (z.B. Federpaket) gehören vorgesehen sein. In einer Weiterentwicklung kann bei einem Federpaket ein oder mehrere Elemente (z.B. Stifte, Nieten, Schrauben...) zwischen zwei Federhaltebleche vorgesehen sein, um das Federpaket auf die Länge Lx vorzuspannen. Die Haltebleche müssen so geformt sein, dass eine axiale Arretierung ermöglicht wird.
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Um die Geometrie der Haltebleche einfach zu halten, ist in einer Weiterentwicklung vorgesehen auch ein oder mehrere zusätzliche Elemente (z.B. Hülse, Scheibe...) vorzusehen, um die axiale Arretierung zu ermöglichen.
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Ein Betätigungssystem für ein Kupplungsaggregat umfasst wenigstens ein axial verlagerbares Betätigungselement, nämlich vorzugsweise einen Drucktopf, und wenigstens ein Federelement zum axialen Vorspannen des wenigstens einen Betätigungselements. Das Federelement umfasst wenigstens ein Halteorgan, wobei das Halteorgan das Federelement auf eine Länge Lx vorspannt, sodass gilt: L1 ≤ Lx < L0. Dabei ist L1 die Federlänge des Federelements in seiner Einbaulänge und L0 die Federlänge im ungespannten Zustand.
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Durch das Vorspannen kann ein Einbau des Federelements in das Betätigungssystem erleichtert sein. Vorteilhafterweise ist die Vorspannung nur so groß, dass sie das Handhaben der Elemente des Betätigungssystems bzw. des Kupplungsaggregats erleichtert, gleichzeitig aber nur so groß, das Federelement maximal auf die Länge zusammen gepresst wird, die es nach dem Einbau bzw. dem vollständigen Zusammenbauen des Betätigungssystems oder des Kupplungssaggregats hat.
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Das Halteorgan kann die Vorspannung selbst oder mittels eines oder mehrerer Abstandselemente bewirken. In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform weist das Federelement ein elastisches Element auf, das axial zwischen Trägern liegt, wobei das Halteorgan ein Halteblech umfasst, das formschlüssig in die Träger eingreift. Das Halteblech kann hierbei ein Abstandselement darstellen.
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Das Halteblech weist bevorzugterweise ein U-förmiges Profil auf, wobei und Schenkel des Profils den maximalen axialen Abstand der Träger begrenzen. Je weiter die Schenkel des Profils in axialer Richtung auseinander liegen, desto größer ist der potentielle Unterschied zwischen der Einbaulänge L1 und einer komprimierten Länge L2 des Federelements, wenn das Betätigungssystem aktiviert ist, um die zugeordnete Kupplung zu schließen.
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Das Federelement kann erfindungsgemäß ein elastisches Element aufweisen, das axial zwischen Trägern liegt, wobei das Halteorgan an den Trägern ausgebildet ist. In diesem Falls ist kein Abstandselement vorgesehen und die Vorspannung wird vorteilhafterweise mittels der Träger bewirkt. In dieser Ausführungsform werden wenige Bauteile verwendet, sodass der Aufbau besonders einfach sein kann.
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Die Träger können sich axial aufeinander zu erstrecken, wobei der eine Träger einen radialen Vorsprung und der andere eine radiale Aussparung aufweist, durch die sich der Vorsprung erstreckt. Der Vorsprung und die Aussparung liegen bevorzugterweise auf einer radialen Außenseite der elastischen Elemente, bezogen auf eine Drehachse der Kupplung. Das Hinzufügen von axialen Abschnitten mit dem Vorsprung bzw. der Aussparung an bekannte Träger kann einfach sein, sodass eine Herstellung der Träger wenig aufwändig sein kann. Die Träger können so kostengünstig herstellbar sein.
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Abmessungen der Aussparung können den maximalen axialen Abstand der Träger definieren. Der maximale Abstand korrespondiert zur Einbaulänge L1. Die Aussparung kann jedoch auch den minimalen axialen Abstand der Träger definieren, der zur komprimierten Länge L2 korrespondiert.
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Es ist bevorzugt, dass das Betätigungssystem eine separat handhabbare Einheit umfasst. Das vorgespannte Federelement kann vorteilhafterweise ins Betätigungssystem bzw. das Kupplungssystem eingesetzt oder eingebaut werden, ohne dass die Gefahr eines Zerfallens oder Zerspringens besteht. Dazu sollte das Halteorgan so beschaffen sein, dass eine weitere Kompression des Federelements über seine vorgespannte Länge hinaus den Eingriff des Halteorgans in die Träger nicht gefährdet.
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In einer weiteren Ausführungsform kann das Abstandselement auch dazu eingerichtet sein, nach dem Einbauen des Federelements in das Betätigungssystem oder in das Kupplungssystem entfernt zu werden. Das Entfernen erfolgt bevorzugterweise nachdem das Federelement mittels eines anderen Elements weiter gespannt wurde.
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Betätigungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Federelement mehrere elastische Elemente umfasst, die auf einem Umfang um eine Drehachse der Kupplungseinrichtung verteilt angeordnet sind. Dadurch kann die elastische Kraft verbessert radialsymmetrisch verteilt werden.
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Betätigungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Kupplungsaggregat eine Doppelkupplung umfasst. Die Doppelkupplung umfasst zwei Kupplungen, die radial oder axial versetzt sein können. Jeder Kupplung ist bevorzugterweise ein Federelement zugeordnet.
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Betätigungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Kupplungsaggregat dazu eingerichtet ist, in einem Flüssigkeitsbad zu laufen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung, auf welche diese aber nicht beschränkt ist, und aus denen sich weitere Merkmale ergeben können sind in den Figuren dargestellt, es zeigen:
- 1 eine nasse Doppelkupplung mit Federelementen in einer ersten Ausführungsform;
- 2 eine nasse Doppelkupplung mit Federelementen in einer zweiten Ausführungsform;
- 3 ein Federelement der Doppelkupplung von 2;
- 4 Federpakete im ungespannten und gespannten Zustand;
- 5 ein durch ein Halteblech mit Zusatzelement vorgespanntes Federpaket;
- 6 ein vorgespanntes Federpaket mit mehreren Zusatzelementen; und
- 7 ein vorgespanntes Federpaket in einer weiteren Ausführungsform.
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1 zeigt eine nasse Doppelkupplung 1 als Kupplungsaggregat. Exemplarisch ist das Kupplungsaggregat als Doppelkupplung des radialen Typs ausgeführt, eine Ausführung als Doppelkupplung des axialen Typs oder eine Einfachkupplung kann ebenfalls gewählt werden.
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Die dargestellte Doppelkupplung 1 umfasst eine erste, radial innere Kupplung mit einem ersten Drucktopf 2, einem ersten Lamellenpaket 4, einem ersten Lamellenaußenträger 6 und einem ersten Federpaket 11 sowie eine zweite, radial äußere Kupplung mit einem zweiten Drucktopf 3, einem zweiten Lamellenpaket 5, einem zweiten Lamellenaußenträger 7 und einem zweiten Federpaket 12.
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Die zwei Drucktöpfe 2,3 können die Lamellenpakete 4,5 betätigen. Drehmoment kann mittels der Doppelkupplung 1 von einem nicht dargestellten Antrieb, wie z.B. einem Verbrennungsmotor oder einer E-Maschine, über die Lamellenaußenträger 6 und 7 und die Lamellenpakete 4 und 5 auf hier nicht dargestellte Getriebeeingangswellen eines Doppelgetriebes übertragen werden.
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Die Lamellenaußenträger 6,7 sind mit einem radial verlaufenden Verbindungselement 8 verbunden, welches Aussparungen 9,10 für die Drucktöpfe 2,3 aufweist. Die Drucktöpfe 2,3 werden mittels Federelementen, hier mittels der Federpakete 11, 12, aus einer betätigten Position, in der die Lamellenpakete 4,5 zur Drehmomentübertragung geschlossen sind, in eine Ausgangsposition, bzw. Ruheposition verlagert. die Ruheposition wird auch ungespannter Zustand genannt. Die Federpakete 11,12 sind dafür einerseits mit dem Verbindungselement 8 und andererseits mit den Drucktöpfen 2,3 verbunden.
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Unbelastet, beispielsweise bevor sie in die Doppelkupplung 1 eingebaut werden, haben die Federpakete 11,12 eine axiale Länge, die mit L0 bezeichnet wird. Im eingebauten Zustand, aber in der Ausgangs- oder Ruheposition sind die Federpakete 11, 12 vorgespannt, um eine Minimalkraft bereitzustellen, die die Kupplungen geöffnet hält. Die axiale Länge des Federpakets 11, 12 in der Ruheposition wird L1 genannt, wobei L1 kleiner als L0 ist. Eine Betätigung der Kupplungen erfolgt mittels der Drucktöpfe 2, 3 erfolgt entgegen den elastischen Kräften der Federpakete 11, 12.
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Es wird vorgeschlagen, wenigstens eines der Federpakete 11, 12 derart mechanisch vorzuspannen, dass seine axiale Länge Lx vor dem Einbauen in die Doppelkupplung 1 geringer als die unbelastete Länge L0, aber größer oder gleich der Länge L1 in der Ruheposition ist. Es gilt:
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Dazu ist bevorzugt, dass das Federpaket 11, 12 als separat handhabbare Einheit eines oder mehrere elastische Elemente und ein Halteorgan umfasst, sodass die elastischen Elemente in der vorgespannten Länge Lx gehalten werden, bevor und während das Federpaket 11, 12 in die Doppelkupplung 1 eingesetzt wird.
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Die Drucktöpfe 2,3 können beispielsweise durch hier nicht dargestellte hydraulische Kolben-/Zylindersysteme oder direkt über ein Druckmittel in Form eines Fluids betätigt werden.
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2 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Doppelkupplung 1. Im Unterschied zu der in 1 dargestellten Ausführungsform erfolgt hier exemplarisch die Einleitung des beispielsweise von einem Antriebsmotor bereitgestellten Drehmoments von der in der Darstellung rechten Seite über das Verbindungselement 8 in den zweiten Lamellenaußenträger 7. Von dort wird das Drehmoment auf der in der Darstellung linken Seite des zweiten Lamellenpakets 5 radial nach innen und von dort weiter nach rechts übertragen, um an den ersten Lamellenaußenträger 2 geführt zu werden. Bei diesem Aufbau erübrigen sich die Aussparungen 9 und 10 im Verbindungselement.
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Wie auch in der Ausführungsform von 1 werden die Drucktöpfe 2 und 3 mittels der Federpakete 11 und 12 axial zurückgestellt, um eine Betätigung, also eine axiale Kompression des jeweils zugeordneten Lamellenpakets 4, 5 zu verringern.
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In der dargestellten Ausführungsform werden die Drucktöpfe 2 und 3 jeweils unmittelbar mittels eines Fluids betätigt. Anders ausgedrückt bilden die Drucktöpfe 2 und 3 jeweils Kolben, die zugeordnete Zylinder in einer axialen Richtung abschließen. Wird einer der Zylinder mit Fluid beaufschlagt, so wird der Kolben (also der Drucktopf) axial aus dem Zylinder gepresst. Diese Bewegung erfolgt entgegen der Federkraft des jeweiligen Federpakets 11, 12.
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3 zeigt ein Federpaket 11, 12, das in einer Kupplungseinrichtung 1, insbesondere der Doppelkupplung 1 von 1 oder 2 eingesetzt werden kann. Das Federpaket 11, 12 umfasst eines oder mehrere elastische Elemente 31, die axial zwischen einem ersten Träger 32 und einem zweiten Träger 33 angeordnet sind. Die elastischen Elemente 31 sind bevorzugterweise auf einem Umfang um eine Drehachse angeordnet, um die Kupplung drehbar gelagert ist bzw. um die das Drehmoment ein- oder ausgeleitet wird. Die Anordnung ist bevorzugterweise regelmäßig.
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In 4 ist der Unterschied der Federlängen L0, Lx und L1 dargestellt. Die unbelastete Federlänge L0 ist größer als die Federlänge Lx für die Montage. Die Federlänge L1 der in der bereits fertig montierten Doppelkupplung 1 in deren nicht betätigtem Zustand kann aber kürzer oder auch gleich der Federlänge Lx bei der Montage sein.
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5 zeigt ein Federpaket 11, 12 für eine Kupplungseinrichtung 1 in einer bevorzugten Ausführungsform. Um während einer Montage des Federpakets 11, 12 an der Kupplungseinrichtung die Vorspannung der elastischen Elemente 31 sicherzustellen, sodass die axiale Länge des Federpakets 11, 12 höchstens Lx beträgt, ist ein Halteblech 13 vorgesehen, das in die Träger 32 und 33 eingreift.
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Die Träger 32 und 33 liegen an axialen Enden des elastischen Elements 31 an. Von dort aus erstrecken sich die Träger in radialer Richtung über die Begrenzung des elastischen Elements 31 hinaus und greifen in das U-förmige Halteblech 13 ein, sodass der axiale Abstand der Träger 32 und 33 vom Abstand der Schenkel des Halteblechs 13 abhängig ist. Es ist bevorzugt, dass die Träger 32 und 33 wie dargestellt gekröpft ausgeführt sind, sodass die radiale Position der Träger 32, 33 bezüglich des elastischen Elements 31 verbessert definiert ist.
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Das Halteblech 13 weist bevorzugt das dargestellte U-förmige Profil auf und erstreckt sich um die Drehachse. Dabei ist ein Halteblech 31 dazu eingerichtet im Bereich mehrere auf einem Umfang um die Drehachse verteilter elastischer Elemente 31 in die Träger 32 und 33 einzugreifen. Das Halteblech 13 kann auf der radialen Außenseite oder der radialen Innenseite der elastischen Elemente 31 liegen.
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In einer anderen Ausführungsform kann auch ein Halteblech 13 vorgesehen sein, um im Bereich nur eines elastischen Elements 31 den axialen Abstand der Träger 32 und 33 zu begrenzen. Dabei liegt das Halteblech 13 vorzugsweise radial innerhalb des als Zylinderfeder ausgeführten elastischen Elements.
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6 zeigt ein vorgespanntes Federpaket 11, 12 in einer weiteren Ausführungsform. Hier sind zusätzlich zu einem weiteren Halteblech 14 Zusatzelemente 15 und 16 vorgesehen. Das Zusatzelement 15 liegt auf der axialen Außenseite des Trägers 33, bezogen auf das elastische Element 31, an und erstreckt sich in radialer Richtung zum Halteblech 15. In entsprechender Weise liegt das Zusatzelement 16 auf der axialen Außenseite des Trägers 32, bezogen auf das elastische Element 31, an und erstreckt sich in radialer Richtung zum Halteblech 15. Es ist bevorzugt, dass sich das Zusatzelement 15 in radialer Richtung erstreckt, während das Zusatzelement 16 wie dargestellt gekröpft ist, um einen axialen Versatz von Eingriffs- bzw. Anlagebereichen am Träger 32 und dem Halteblech 15 zu ermöglichen. Das Halteblech 15 ist mit dem Zusatzelement 15 bevorzugterweise stoffschlüssig verbunden, beispielsweise mittels Schweißen.
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Zur Herstellung des Federpakets 11, 12 kann das Zusatzelement 16 in axialer Richtung bewegt werden, bis sein radialer Abschnitt hinter dem radialen Vorsprung des Halteblechs 15 einrastet. Während dieser Bewegung kann das elastische Element 31 axial komprimiert werden. Die Zusatzelemente 15 und 16 bilden dabei in ihrer Gesamtheit ein System, welches die Federpakete 11, 12 jeweils axial vorne und hinten abschließen und entsprechend vorspannen können.
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7 zeigt noch eine weitere Ausführungsform des Federpakets 11, 12. Hier sind die Träger 32, 33 derart geformt, dass sie ihren maximalen axialen Abstand, bezogen auf das elastische Element 31, begrenzen.
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Der erste Träger 32 liegt an einer axialen Seite am elastischen Element 31 an und erstreckt sich von dort zunächst in radialer und dann in axialer Richtung, am elastischen Element 31 entlang. An einer vorbestimmten axialen Position weist der Träger 32 einen radialen Vorsprung 71 auf, der bevorzugterweise in Richtung des elastischen Elements 31 weist.
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Der zweite Träger 33 verläuft in entsprechender Weise von der anderen axialen Seite des elastischen Elements 31, weist jedoch keinen radialen Vorsprung 71, sondern eine radiale Aussparung 72 auf, durch die der Vorsprung 71 des ersten Trägers 32 greift. Es ist bevorzugt, dass die Träger 31, 32 derart geformt sind, dass sie im Bereich der Aussparung 72 in radialer Richtung aneinander anliegen oder wenigstens nahe aneinander liegen. Wie oben mit Bezug auf 5 angemerkt ist bevorzugt, dass sich die Träger 32, 33 auf einem Umfang um die Drehachse der Kupplungseinrichtung 1 erstrecken. Der Vorsprung 71 und die Aussparung 72 liegen bevorzugterweise auf der radialen Außenseite des Umfangs und damit auf der Außenseite der elastischen Elemente 31.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- nasse Doppelkupplung
- 2
- erster Drucktopf
- 3
- zweiter Drucktopf
- 4
- erstes Lamellenpaket
- 5
- zweites Lamellenpaket
- 6
- erster Lamellenaußenträger
- 7
- zweiter Lamellenaußenträger
- 8
- Verbindungselement
- 9
- erste Aussparung
- 10
- zweite Aussparung
- 11
- erstes Federpaket
- 12
- zweites Federpaket
- 13
- erstes Halteblech
- 14
- zweites Halteblech
- 15, 16
- Zusatzelement
- 31
- elastisches Element
- 32
- erster Träger
- 33
- zweiter Träger
- 71
- Vorsprung
- 72
- Aussparung
