DE19918735A1 - Doppelkupplung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung hat eine Doppelkupplung für ein Zahnräderwechselgetriebe zum Gegenstand, bei der in einem Kupplungsgehäuse zwei ein- und ausrückbare reibschlüssige Scheibenkupplungen angeordnet und durch gemeinsame federnde Mittel im Einrücksinne betätigbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Doppelkupplung nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Bei einer Doppelkupplung der eingangs genannten Art nach einem betriebsinternen Stand der Technik ist in einem axial mittleren Bereich des Kupplungsgehäuses ein zur Kupplungsachse zentrischer Widerlagerring fixiert, zu dessen beiden Stirnseiten je eine einzelne Kupplungsscheibe mit ihrer Druckplatte angeordnet ist. Auf der dem Widerlagerring für die Kupplungsscheiben abgewandten Stirnseite der einen Druckplatte ist ein zweiter zur Kupplungsachse zentrischer Widerlagerring im Kupplungsgehäuse fixiert, an dessen Stirnseiten sich je eine Tellerfeder zum Ausrücken jeweils einer der Scheibenkupplungen befindet. Die der Druckplatte benachbarte Tellerfeder stützt sich mit ihrem radial äußeren Rand an diesem Widerlagerring ab und wirkt mit ihrem radial sich nach innen anschließenden Ringabschnitt unmittelbar auf diese Druckplatte im Einrücksinne ein, während die andere Tellerfeder mit ihrem radial äußeren Rand auf einen Stellring einwirkt, der zentrisch zur Kupplungsachse und axialbeweglich zum Kupplungsgehäuse angeordnet sowie mit einem Zuganker verbunden ist, welcher im Kupplungsgehäuse axialverschiebbar geführt sowie mit der Druckplatte der anderen Scheibenkupplung verbunden ist. Diese auf den Stellring arbeitende Tellerfeder stützt sich mit ihrem vom äußeren Rand radial nach innen anschließenden Ringabschnitt an dem zweiten Widerlagerring so ab, daß die mit dem Zuganker verbundene Druckplatte im Einrücksinne betätigt wird.

Diese Doppelkupplung nach dem betriebsinternen Stand der Technik baut aufgrund der beiden Widerlagerringe, des Stellringes mit angekoppeltem Zuganker sowie der beiden Tellerfedern aufwendig.

Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist im wesentlichen darin zu sehen, den baulichen Aufwand für eine Doppelkupplung so gering wie möglich zu halten.

Die erläuterte Aufgabe ist gemäß der Erfindung mit den kennzeichnenden Merkmalen von Patentanspruch 1 in vorteilhafter Weise gelöst.

Bei der Doppelkupplung nach der Erfindung sind die bei der Doppelkupplung nach dem betriebsinternen Stand der Technik erforderliche zweite Tellerfeder mit ihrem Stellring und der zugehörige Zuganker wie auch der mittlere Widerlagerring für die Kupplungsscheiben eingespart, so daß der bauliche Aufwand wie auch der Montage- und Herstellungsaufwand ganz wesentlich verringert sind.

In Anwendung der Doppelkupplung nach der Erfindung auf ein Zahnräderwechselgetriebe mit zwei Zwischenwellen, die jeweils einerseits mit einer zugehörigen Scheibenkupplung der Doppelkupplung und andererseits über wenigstens eine Zahnradstufe zur Bildung einer Übersetzung eines Ganges mit einer gemeinsamen Ausgangswelle in Antriebsverbindung bringbar sind, kann die Ausgestaltung nach Patentanspruch 2 getroffen sein.

Bei der Doppelkupplung nach der Erfindung ist die Art der gemeinsamen federnden Mittel zum Einrücken der beiden Scheibenkupplungen an sich beliebig. Gemäß der Maßnahme nach Patentanspruch 3 kann in einfacher und vorteilhafter Weise wenigstens eine Tellerfeder die Funktion der gemeinsamen federnden Mittel erfüllen.

Bei der Doppelkupplung nach der Erfindung hat sich eine Charakteristik der gemeinsamen federnden Mittel gemäß Patentanspruch 4 für eine Überschneidungssteuerung bei einer Lastschaltung (Gangschaltung) als vorteilhaft ergeben.

Bei der Doppelkupplung nach der Erfindung kann in vorteilhafter Weise ein Überschneidungsmoment an den Scheibenkupplungen für eine unter Wechsel der Drehmomentübertragung von der einen Scheibenkupplung auf die andere gesteuerte Lastschaltung (Gangschaltung) eines im Kraftfluß nachgeordneten Zahnräderwechselgetriebes durch die Maßnahme nach Patentanspruch 5 vorweg eingestellt sein.

Bei Ausfall einer oder beider Scheibenkupplungen liegt im nachgeordneten Getriebe nur ein vom eingestellten Überschneidungsmoment abhängiges Drehmoment an, welches kleiner als das maximale Drehmoment eines Antriebsmotores ist, wenn die Federkräfte der gemeinsamen federnden Mittel bei der Doppelkupplung nach der Erfindung auf das maximale Drehmoment eines Antriebsmotores gemäß der Lehre von Patentanspruch 6 abgestimmt sind. Auf diese Weise ist eine Getriebezerstörung vermindert bzw. nicht mehr möglich, so daß das Getriebe kleiner dimensioniert werden kann, wodurch sich Kosten- und Gewichtsvorteile ergeben.

Eine weitere Reduzierung des Bau- und Montageaufwandes und somit der Kosten und des Gewichtes ist bei der Doppelkupplung nach der Erfindung durch die Ausgestaltung nach Patentanspruch 7 mit einem doppeltwirkenden Ausrückstellglied erreicht. Bei dieser Ausführungsform kann zwar nur mit einer der Scheibenkupplungen angefahren werden, eine Parkfunktion ist jedoch bei eingelegtem Gang über das Motorschleppmoment gewährleistet.

Bei der Doppelkupplung nach der Erfindung ist der Einfluß des Abriebes an den Kupplungsscheiben durch die Verwendung einer Einrichtung gemäß Patentanspruch 8 ausgeschaltet.

Bei der Doppelkupplung nach der Erfindung lassen sich die beiden Zwischenwellen in vorteilhafter Weise durch die Anordnung nach Patentanspruch 9 miteinander kuppeln, um bei einem Anfahrvorgang beide Scheibenkupplungen gemeinsam einsetzen zu können.

Bei der Doppelkupplung nach der Erfindung in der Ausführung von Patentanspruch 9 läßt sich ein Anfahrvorgang in schonender Weise unter dem Einsatz beider Scheibenkupplungen mit einem für den Quereinbau nach Patentanspruch 10 konzipierten Zahnräderwechselgetriebe durchführen.

Bei der Doppelkupplung nach der Erfindung in der Ausführung von Patentanspruch 9 läßt sich ein Anfahrvorgang in schonender Weise unter dem Einsatz beider Scheibenkupplungen mit einem für den Längseinbau nach Patentanspruch 11 konzipierten Zahnräderwechselgetriebe durchführen.

Um die Doppelkupplung nach der Erfindung zur Erzielung einer Parkfunktion unter Vermittlung des nachgeordneten Zahnräderwechselgetriebes einsetzen zu können, ist die Anordnung nach Patentanspruch 12 vorgesehen.

Gegenstand von Patentanspruch 13 ist ein Verfahren zur Steuerung einer den Gegenstand von Patentanspruch 9 oder 10 bildenden Doppelkupplung nach der Erfindung und eines nachgeordneten Zahnräderwechselgetriebes zur Durchführung eines Anfahrvorganges in einem niedrigen Vorwärtsgang unter dem gemeinsamen Einsatz beider Scheibenkupplungen.

Gegenstand von Patentanspruch 14 ist ein Verfahren nach Patentanspruch 13 zur Steuerung einer den Gegenstand von Patentanspruch 11 bildenden Doppelkupplung nach der Erfindung für einen Anfahrvorgang in einem niedrigen Vorwärtsgang unter dem gleichzeitigen Einsatz der beiden Scheibenkupplungen.

Die Erfindung ist nachstehend anhand von zwei in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsformen näher beschrieben.

In der Zeichnung bedeuten

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine im Kraftfluß zwischen einem Antriebsmotor (Brennkraftmaschine) und einem Zahnräderwechselgetriebe angeordnete Doppelkupplung nach der Erfindung in einer ersten Ausführungsform mit zwei voneinander unabhängigen Ausrückstellgliedern, in einer die Kupplungsachse enthaltenden Schnittebene eines Gehäusetunnels eines Kraftfahrzeuges gezeichnet,

Fig. 1a ein Diagramm für die Federkennung der bei der Doppelkupplung von Fig. 1 verwendeten gemeinsamen federnden Mittel zum Erzeugen von Einrückkräften,

Fig. 1b ein Diagramm für die Momentenkennung bei der einen Scheibenkupplung K1 der Doppelkupplung von Fig. 1, bei welchem das übertragbare Kupplungsmoment M_K1 der Scheibenkupplung K1 über der Ausrückkraft bzw. dem diesbezüglichen Druck p1 einer Druckmittelhilfskraft aufgetragen ist,

Fig. 1c ein Diagramm für die Momentenkennung bei der anderen Scheibenkupplung K2 der Doppelkupplung von Fig. 1, bei welchem das übertragbare Kupplungsmoment M_K2 der Scheibenkupplung K2 über der Ausrückkraft bzw. dem diesbezüglichen Druck p2 einer Druckmittelhilfskraft aufgetragen ist,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine im Kraftfluß zwischen einem Antriebsmotor (Brennkraftmaschine) und einem Zahnräderwechselgetriebe angeordnete Doppelkupplung nach der Erfindung in einer zweiten Ausführungsform mit einem gemeinsamen Ausrückstellglied, in einer die Kupplungsachse enthaltenden Schnittebene eines Gehäusetunnels eines Kraftfahrzeuges gezeichnet,

Fig. 2a ein Diagramm für die Momentenkennung der einen Scheibenkuplung K1 der Doppelkupplung von Fig. 2, bei welchem das übertragbare Kupplungsmoment M_K1 dieser einen Scheibenkupplung K1 über einem Differenzdruck bei p2 < p1 des beiden Scheibenkupplungen K1/K2 der Doppelkupplung gemeinsamen Ausrückstellgliedes aufgetragen ist,

Fig. 2b ein Diagramm für die Momentenkennung der anderen Scheibenkupplung K2 der Doppelkupplung von Fig. 2, bei welchem das übertragbare Kupplungsmoment M_K2 dieser anderen Scheibenkupplung K2 über einem Differenzdruck bei p1 < p2 des beiden Scheibenkupplungen K1/K2 der Doppelkupplung von Fig. 2 gemeinsamen Ausrückstellgliedes aufgetragen ist,

Fig. 3 einen schematischen Längsschnitt durch ein Zahnräderwechselgetriebe mit einer Doppelkupplung nach der Erfindung gemäß Fig. 1 oder 2 und einer zur Kupplungsachse parallelen Ausgangswelle, gezeichnet in einer die Kupplungsachse und die Drehachse der Ausgangswelle enthaltenden Schnittebene eines Getriebegehäuses, und

Fig. 4 einen schematischen Längsschnitt durch ein Zahnräderwechselgetriebe mit einer Doppelkupplung nach der Erfindung gemäß Fig. 1 oder 2 und einer zur Kupplungsachse koaxialen Ausgangswelle, gezeichnet in einer die Kupplungsachse und die Drehachse der Ausgangswelle enthaltenden Schnittebene eines Getriebegehäuses.

Die beiden Ausführungsformen 5 und 6 der Fig. 1 und 2 der erfindungsgemäßen Doppelkupplung stimmen in Anordnung und Ausführung in folgenden Merkmalen überein, wobei übereinstimmende Merkmale mit denselben Bezugszahlen bzw. -angaben versehen sind.

Mit einer geometrischen Zentralachse 9-9 fallen zusammen die Drehachse einer in einem Motorgehäuse 56 eines Fahrzeuges drehbar gelagerten Kurbelwelle 59, die Drehachse eines Zweimassen-Schwungrades 60-61-63, die Kupplungsachse einer in einem nichtdrehenden Tunnelgehäuse 57 des Fahrzeuges aufgenommenen Doppelkupplung 5 bzw. 6, die Drehachse eines im Tunnelgehäuse 57 drehbeweglich angeordneten Kupplungsgehäuses 10 bzw. 11 der Doppelkupplung 5 bzw. 6 sowie die Drehachsen von zwei zueinander konzentrischen Zwischenwellen 19 und 20. Das Zweimassenschwungrad 60-61-63 weist eine zur Zentralachse 9-9 konzentrisch angeordnete ringscheibenförmige Primärmasse 60 auf, welche einen konventionellen Anlasserzahnkranz 62 trägt und mit der Kurbelwelle 59 drehfest verbunden ist. Das Zweimassenschwungrad 60-61-63 weist eine zur Zentralachse 9-9 konzentrisch angeordnete ringscheibenförmige Sekundärmasse 61 auf, welche einerseits durch eine Koppel- und Dämpfungseinrichtung 63 mit der Primärmasse 60 über einen begrenzten Drehwinkelbereich drehfedernd - dagegen mit dem Kupplungsgehäuse 10 bzw. 11 bewegungsfest verbunden ist.

Die Sekundärmasse 61 bildet mit ihrer einen Stirnfläche ein zum Kupplungsgehäuse 10 bzw. 11 bewegungsfestes Widerlager 14 für eine Kupplungsscheibe 12 einer ersten axial ein- und ausrückbaren Scheibenkupplung K1 der Doppelkupplung 5 bzw. 6. Die Kupplungsscheibe 12 ist axial zwischen dem Widerlager 14 und einer ringscheibenförmigen Druckplatte 16 angeordnet, welche konzentrisch zur Zentralachse 9-9 angeordnet und durch eine Führung 64 gegenüber dem Kupplungsgehäuse 10 bzw. 11 drehfest und axial verschiebbar geführt ist. Eine Blattfeder 65 sorgt dafür, daß die Scheibenkupplung K1 mit Sicherheit gelüftet ist, wenn eine maximale Ausrückkraft auf die Druckplatte 16 ausgeübt wird. Die Kupplungsscheibe 12 der Scheibenkupplung K1 ist mit der inneren Zwischenwelle 19 drehfest verbunden. Die Druckplatte 16 der Scheibenkupplung K1 wird im Einrücksinne durch eine Tellerfeder 18 betätigt, welche in der auf das Widerlager 14 weisenden Richtung der Zentralachse 9-9 durch ihren radial äußeren Randbereich an der Druckplatte 16 der Scheibenkupplung K1 und in der anderen Richtung der Zentralachse 9-9 durch ihren radial inneren Randbereich an einer Druckplatte 17 einer zweiten Scheibenkupplung K2 der Doppelkupplung 5 bzw. 6 abgestützt ist. An seinem zur ersten Scheibenkupplung K1 entgegengesetzt liegendem Gehäuseende 24 weist das Kupplungsgehäuse 10 bzw. 11 eine zu ihm bewegungsfest und konzentrisch zur Zentralachse 9-9 ausgebildete Widerlagerscheibe 66 auf, deren der Druckscheibe 17 zugekehrte Stirnfläche als ein axiales Widerlager 15 für eine Kupplungsscheibe 13 der zweiten Scheibenkupplung K2 verwendet ist. Die durch die Tellerfeder 18 über die Druckscheibe 17 gegen das Widerlager 15 gepreßte Kupplungsscheibe 13 ist mit der äußeren Zwischenwelle 20 drehfest verbunden. Die Druckplatte 17 ist durch eine Führung 67 gegenüber dem Kupplungsgehäuse 10 bzw. 11 axial verschiebbar sowie drehfest geführt. Die zweite Scheibenkupplung K2 wird durch eine zwischen Kupplungsgehäuse 10 bzw. 11 und Druckplatte 17 eingespannte Blattfeder 68 mit Sicherheit gelüftet, wenn auf die Druckplatte 17 eine maximale Ausrückkraft ausgeübt wird.

Während bei der einen Doppelkupplung 5 jede der beiden Scheibenkupplungen K1 und K2 durch ein gesondert zugeordnetes druckmittelbetriebenes Ausrückstellglied 22 und 23 unabhängig von der anderen betätigbar ist, werden die beiden Scheibenkupplungen K1 und K2 der anderen Doppelkupplung 6 durch ein gemeinsames druckmittelbetriebenes doppeltwirkendes Ausrückstellglied 28 betätigt.

Unter Bezugnahme auf die eine Doppelkupplung 5 ist die Druckplatte 16 der Scheibenkupplung K1 unter Vermittlung einer Koppelverbindung 69 mit einem Kupplungsgestänge 25 kinematisch verbunden, welches über eine zur Zentralachse 9-9 zentrale Gehäuseöffnung 21 der Gehäusestirnwand 24 zum zugeordneten Ausrückstellglied 22 führt, das seinerseits in einem Bereich 70 des Tunnelgehäuses 57 angesiedelt ist, welcher zwischen dem Kupplungsgehäuse 10 und einem sich an das Tunnelgehäuse 57 anschließenden Getriebegehäuse 58 vorgesehen ist. Das Kupplungsgestänge 25 weist einen Differentialhebel 71 auf, der an seinem einen Hebelende durch eine Gelenkanordnung 73 mit dem Stellkolben 74 des Ausrückstellgliedes 22 kinematisch verbunden ist. Das Kupplungsgestänge 25 weist eine Zugstange 77 auf, deren eines Stangenende durch ein Gelenk 76 mit dem anderen Hebelende des Differentialhebels 71 verbunden ist. Das andere Stangenende der Zugstange 77 ist durch die Koppelverbindung 69 an die Druckplatte 16 angeschlossen. Der Differentialhebel 71 ist in seinem mittleren Abschnitt durch ein Gelenk 72 nach Art eines Waagebalkens schwenkbar am Kupplungsgehäuse 10 aufgehängt. Zum Ausrücken der Scheibenkupplung K1 ist das Ausrückstellglied 22 unter einen regelbaren Arbeitsdruck p1 setzbar, durch den die Zugstange 77 auf Zug beansprucht wird.

Mit dem Ausrücken der einen Scheibenkupplung K1 wird über die Tellerfeder 18 die Einrückkraft an der anderen Scheibenkupplung K2 erhöht.

Diese andere Scheibenkupplung K2 weist ein Kupplungsgestänge 26 mit einem Differentialhebel 80 auf, welcher an seinem einen Hebelende durch ein Gelenk 81 schwenkbar am Kupplungsgehäuse 10 angelenkt und an seinem anderen Hebelende durch eine Gelenkanordnung 84 mit dem Stellkolben 75 des Ausrückstellgliedes 23 kinematisch verbunden ist. Das Kupplungsgestänge 26 weist eine Druckstange 79 auf, welche an ihrem einen Stangenende durch eine Koppelverbindung 78 mit der Druckplatte 17 kinematisch verbunden und an ihrem anderen Stangenende durch ein Gelenk 82 mit einem näher zum Gelenk 81 als zu der Gelenkanordnung 84 liegenden Teil des Differentialhebels 80 verbunden ist. Das Ausrückstellglied 23 ist unter einen regelbaren Arbeitsdruck p2 setzbar, durch den die Druckstange 79 auf Druck beansprucht wird.

Die Arbeitsdrücke p1 und p2 und somit auch die Kupplungsmomente M_K1 und M_K2 der Scheibenkupplungen K1 und K2 sind voneinander unabhängig regelbar bzw. einstellbar.

Die Charakteristik der Tellerfeder 18 zeigt gemäß der Fig. 1a im mittleren Bereich 27 des Federweges s_F einen konstanten Verlauf der Federkraft P_F über dem Federweg s_F.

Nach Fig. 1b ergibt sich ein von einem Maximalwert aus linear fallender Verlauf 83 für das Kupplungsmoment M_K1 der Scheibenkupplung K1 über einem von Null ansteigendem Arbeitsdruck p1.

Nach Fig. 1c ergibt sich ein von einem Maximalwert aus linear fallender Verlauf 85 für das Kupplungsmoment M_K2 der Scheibenkupplung K2 über einem von Null ansteigendem Arbeitsdruck p2.

Die Verläufe 83 und 85 können durch Auslegung der Belagfedercharakteristiken in den Kupplungsscheiben 12 und 13 nach Wahl gestaltet werden.

Die Zwischenwellen 19 und 20 können einen zur Zentralachse 9-9 koaxialen Gehäuseeingang 86 des Getriebegehäuses 58 durchsetzen und mit einem Zahnräderwechselgetriebes 7 (Fig. 3) oder 8 (Fig. 4) verbunden sein.

Bei der Doppelkupplung 6 sind die beiden Druckplatten 16 und 17 der Scheibenkupplungen K1 und K2 durch je eine einen Freiheitsgrad 29 aufweisende Koppelverbindung 30 mit einem Kupplungsgestänge 31 kinematisch verbunden, welches eine zur Zentralachse 9-9 zentrische Gehäuseöffnung 21 in der Gehäuseendwand 24 des Kupplungsgehäuses 11 durchsetzt und zu dem doppeltwirkenden Ausrückstellglied 28 führt. Der jeweilige Freiheitsgrad 29 ist so ausgelegt, daß bei einer Betätigung im Ausrücksinne der einen Druckplatte 16 die andere Druckplatte 17 vom Kupplungsgestänge 31 abgekoppelt ist und umgekehrt. Das Kupplungsgestänge 31 weist einen Differentialhebel 87 auf, welcher an seinem einen Hebelende durch eine Gelenkanordnung 88 mit dem Stellkolben 89 des Ausrückstellgliedes 28 und an seinem anderen Hebelende durch ein Gelenk 91 mit einer Zug-Druck- Stange 92 kinematisch verbunden ist. Der Differentialhebel 87 ist an einer mittleren Stelle nach Art eines Waagebalkens durch ein Gelenk 90 am Kupplungsgehäuse 11 schwenkbar aufgehängt. Über die Zug-Druck-Stange 92 ist dann die Verbindung des Differentialhebels 87 mit den Druckplatten 16, 17 unter Vermittlung der Koppelverbindungen 30 hergestellt.

Der Stellkolben (Differentialkolben) 89 ist auf seiner der Doppelkupplung 6 abgewandten Kolbendruckfläche von einem Arbeitsdruck p1 beaufschlagbar, welcher im Ausrücksinne auf die Druckplatte 16 wirkt. Der Stellkolben 89 ist auf seiner der Doppelkupplung 6 zugekehrten Kolbendruckfläche von einem Arbeitsdruck p2 beaufschlagbar, welcher im Ausrücksinne auf die Druckplatte 17 wirkt.

Die mit ihrer diesbezüglichen Stirnfläche das Widerlager 15 der Scheibenkupplung K2 bildende Widerlagerscheibe 66 ist durch eine selbsttätige Nachstelleinrichtung 32 zum Ausgleich der Belagabnutzung gegenüber dem Kupplungsgehäuse 11 in der auf die Druckplatte 17 weisenden Richtung der Zentralachse 9-9 verlagerbar.

Die Doppelkupplung 6 ist so ausgelegt, daß bei abgeschalteten Ausrückkräften p1, p2 die Tellerfeder 18 unter einer Vorspannkraft steht, welche die beiden Scheibenkupplungen K1, K2 im Einrücksinne betätigt.

Die Charakteristik der Tellerfeder 18 ist derart, daß die Federkraft über dem gesamten Arbeitsbereich konstant ist.

Bei gleichzeitiger Druckbeaufschlagung des Ausrückstellgliedes 28 mit p1 und p2 wird das Kupplungsmoment M_K1 der Scheibenkupplung K1 gemäß dem Diagramm der Fig. 2a größer und das Kupplungsmoment M_K2 der Scheibenkupplung K2 kleiner, wenn p1 < p2.

Bei gleichzeitiger Druckbeaufschlagung des Ausrückstellgliedes 28 mit p1 und p2 wird das Kupplungsmoment M_K1 der Scheibenkupplung K1 kleiner und das Kupplungsmoment M_K2 der Scheibenkupplung K2 gemäß dem Diagramm der Fig. 2b größer, wenn p1 < p2.

Gemäß dem Diagramm der Fig. 2b wird die Tellerfeder 18 beim Ausrücken der Scheibenkupplung K1 erst betätigt, wenn der Freiheitsgrad 29 der Koppelverbindung 30 zwischen der Druckplatte 16 und der Zug-Druck-Stange 92 zu Null geworden ist.

Bei der Doppelkupplung 6 sind Überschneidungsmomente für eine Lastschaltung bei einem nachgeordneten Zahnräderwechselgetriebe möglich.

Die Doppelkupplung 5 bzw. 6 nach der Erfindung kann bei einem Zahnräderwechselgetriebe 7 mit einer zur Zentralachse 9-9 parallelen Ausgangswelle 33 angewendet sein, von welchem in Fig. 3 nur ein für einen Anfahrvorgang wesentlicher Getriebeteil dargestellt ist. Danach ist die Scheibenkupplung K1 mit der inneren Zwischenwelle 19 verbunden, welche durch eine signifikante Zahnradstufe 35 zur Bildung der Übersetzung des niedrigsten Vorwärtsganges I und durch eine Zahnradstufe 37 zur Bildung der Übersetzung eines mittleren Vorwärtsganges IV mit der Ausgangswelle 33 in Antriebsverbindung bringbar ist. Bei der Zahnradstufe 35 ist das Festrad 40 der Zwischenwelle 19 zugeordnet, während das Losrad 51 durch eine Zahnradkupplung 47 mit der Ausgangswelle 33 kuppelbar ist. Dagegen sind beide Zahnräder 36 und 43 der Zahnradstufe 37 als Losräder ausgebildet und durch je eine Zahnradkupplung 38 und 44 mit ihrer Welle 19 bzw. 33 kuppelbar.

Die Scheibenkupplung K2 ist mit der äußeren Zwischenwelle 20 verbunden, welche u. a. durch eine weitere Zahnradstufe 46 zur Bildung der Übersetzung des mittleren Vorwärtsganges IV mit der Ausgangswelle 33 in Antriebsverbindung bringbar ist. Das mit einem auf der Zwischenwelle 20 sitzenden Festrad kämmende Losrad 53 der Zahnradstufe 46 ist durch eine Zahnradkupplung 49 mit der Ausgangswelle 33 kuppelbar.

Das Losrad 36 der Zahnradstufe 37 ist zusätzlich durch eine zweite Zahnradkupplung 39 auch mit der Zwischenwelle 20 kuppelbar. Auf diese Weise sind beide Zwischenwellen 19 und 20 über das Losrad 36 und seine beiden Zahnradkupplungen 38 und 39 miteinander kuppelbar, so daß für einen Anfahrvorgang bei Verwendung der Doppelkupplung 5 beide Scheibenkupplungen K1 und K2 gleichzeitig eingesetzt werden können, wobei die Zahnradstufe 35 des I. Ganges über ihre Zahnradkupplung 47 in den Kraftfluß eingeordnet sein kann. Anstelle dieser Zahnradstufe 35 kann jedoch auch der II. Gang (über eine die Zwischenwelle 20 mit der Ausgangswelle 33 durch Einrücken einer zugehörigen Zahnradkupplung 45 in Antriebsverbindung bringende weitere Zahnradstufe 55) unter Einsatz beider Scheibenkuplungen K1 und K2 für das Anfahren vorgesehen sein.

Wenn im I. Gang bei Verwendung der Doppelkupplung 5 angefahren wird, kann eine Umschaltung in den II. Gang oder in einen möglichen höheren Gang so erfolgen, daß die Scheibenkupplung K2 entlastet und die Übertragungsfähigkeit der Scheibenkupplung K1 zur alleinigen Übertragung des momentanen Motormomentes zunächst erhöht wird. Wenn die Scheibenkupplung K2 gelüftet ist, kann die Zahnradkupplung des höheren Ganges eingerückt und die Motordrehzahl durch Regelung der Übertragungsfähigkeit der Scheibenkupplung K1 synchronisiert werden. Danach kann durch eine übliche Überschneidungssteuerung der Übertragungsfähigkeiten der Scheibenkupplungen K1 und K2 die Scheibenkupplung K1 ausgerückt und somit die Umschaltung beendet werden.

Wenn im I. Gang bei Verwendung der Doppelkupplung 6 angefahren wird, wird bereits beim Erhöhen der Übertragungsfähigkeit der als Anfahrelement eingesetzten Scheibenkupplung K1 die andere Scheibenkupplung K2 gelüftet, so daß in dieser Phase die Zahnradkupplung des II. Ganges oder des möglichen höheren Ganges eingerückt und anschließend nach Erreichen der erforderlichen Übertragungsfähigkeit der Scheibenkupplung K1 die Motordrehzahl synchronisiert und die Scheibenkupplung K2 durch eine Überschneidungssteuerung eingerückt werden kann.

Bei Verwendung der Doppelkupplung 5 in Verbindung mit dem Zahnräderwechselgetriebe 7 kann eine Parkfunktion dadurch realisiert sein, daß zwei Vorwärtsgänge (bspw. die Vorwärtsgänge I und IV) gleichzeitig eingelegt sind, indem für den I. Gang die Scheibenkupplung K1 und die Zahnradkupplung 47 und für den IV. Gang die Scheibenkupplung K2 und die Zahnradkupplung 49 eingerückt sind, wodurch die Ausgangswelle 33 und die anderen Getriebewellen 19, 20 gegeneinander blockiert sind.

Bei Verwendung der Doppelkupplung 6 in Verbindung mit dem Zahnräderwechselgetriebe 7 kann nur mit einer der Scheibenkupplungen K1, K2 angefahren werden und eine Parkfunktion dadurch realisiert sein, daß ein Gang (bspw. I. Gang oder Rückwärtsgang) eingelegt - d. h. - die zugehörige Zahnradkupplung (47 für den I. Gang) eingerückt und das Ausrückstellglied 28 ausgeschaltet ist, wobei das Parkbremsmoment dann vom Motorschleppmoment abgeleitet ist.

Die Doppelkupplung 5 bzw. 6 nach der Erfindung kann bei einem Zahnräderwechselgetriebe 8 mit einer zur Zentralachse 9-9 koaxialen Ausgangswelle 34 gemäß Fig. 4 angewendet sein, das nachstehend jedoch nur im Zusammenhang mit einem Anfahrvorgang näher beschrieben ist. Danach sind die Scheibenkupplungen K1 und K2 mit je einer von zwei zueinander konzentrischen, zur Zentralachse 9-9 koaxialen Zwischenwellen 19, 20 verbunden, welche ihrerseits durch je eine Getriebekonstante 37 und 42 mit einer zugehörigen Vorgelegewelle 41a und 41 verbunden sind, die zueinander konzentrisch und zur Zentralachse 9-9 parallel angeordnet sind. Die die innere Zwischenwelle 19 mit der äußeren Vorgelegewelle 41a verbindende Getriebekonstante 37 weist ein Losrad 36 auf, welches auf der Zwischenwelle 19 konzentrisch und drehbar angeordnet und mit letzterer qurch eine axial ein- und ausrückbare Zahnradkupplung 38 kuppelbar ist. Das Losrad 36 der Getriebekonstanten 37 ist zusätzlich durch eine zweite axial ein- und ausrückbare Zahnradkupplung 39 auch mit der äußeren Zwischenwelle 20 kuppelbar, so daß beide Zwischenwellen 19 und 20 über das Losrad 36 miteinander kuppelbar sind.

Die Getriebekonstante 42 weist ein drehfest und konzentrisch auf der Vorgelegewelle 41 sitzendes Festrad 50 sowie ein mit letzterem kämmendes Losrad 52 auf. Das Losrad 52 ist durch eine ein- und ausrückbare Zahnradkupplung 54, die mit der Zahnradkupplung 39 zu einer Wechsel-Zahnradkupplung vereinigt sein kann, mit der Zwischenwelle 20 kuppelbar.

Wenn die beiden Zwischenwellen 19 und 20 über die Zahnradkupplungen 38 und 39 miteinander gekuppelt sind und ein mit dem zugehörigen Losrad 36 kämmendes Zahnrad 43, welches konzentrisch und drehbar auf der Vorgelegewelle 41 angeordnet ist, durch eine zugehörige Zahnradkupplung 44 mit dieser Vorgelegewelle 41 gekuppelt ist, kann die auf diese Weise mit der Übersetzung der Getriebekonstanten 37 durch beide Scheibenkupplungen K1 und K2 gemeinsam antreibbare Vorgelegewelle 41 duch eine signifikante Zahnradstufe 35 mit der Ausgangswelle 34 in Antriebsverbindung gebracht werden, indem ein konzentrisch und drehbar auf der Ausgangswelle 34 sitzendes Losrad 51 durch eine ein- und ausrückbare Zahnradkupplung 47 mit der Ausgangswelle gekuppelt wird, wobei das Losrad 51 mit einem drehfest und konzentrisch auf der Vorgelegewelle 41 sitzenden Festrad 40 kämmt. Diese signifikante Zahnradstufe 35 ist unter der beschriebenen multiplikativen Verknüpfung mit der Getriebekonstanten 37 zur Bildung der Übersetzung des I. Ganges, also des niedrigsten Vorwärtsganges verwendet. Somit kann in dem vorstehend beschriebenen Getriebezustand bei Verwendung der Doppelkupplung 5 in schonender Weise unter dem gleichzeitigen Einsatz beider Scheibenkupplungen K1 und K2 angefahren werden.

Die signifikante Zahnradstufe 35 ist unter multiplikativer Verknüpfung mit der anderen Getriebekonstanten 42 zur Bildung der Übersetzung des II. Ganges verwendet, bei dem die Scheibenkupplung K2 und die Zahnradkupplung 54 eingerückt, dagegen die Zahnradkupplungen 39 und 44 ausgerückt sind.

Dies mit der Getriebekonstanten 37 verbundene Vorgelegewelle 41a kann durch eine weitere Zahnradstufe 46 mit der Ausgangswelle 34 in Antriebsverbindung gebracht werden. Zu diesem Zweck weist die Zahnradstufe 46 ein konzentrisch und drehfest auf der Ausgangswelle 34 sitzendes Festrad 48 sowie ein mit letzterem kämmendes und konzentrisch wie drehbar auf der Vorgelegewelle 41a angeordnetes Losrad 53 auf, wobei letzteres durch eine ein- und ausrückbare Zahnradkupplung 49 mit der Vorgelegewelle 41a kuppelbar ist.

Die Zahnradstufe 46 ist unter multiplikativer Verknüpfung mit der Getriebekonstanten 37 zur Bildung der Übersetzung des IV. Ganges verwendet.

Das Zahnräderwechselgetriebe 8 kann bei Verwendung der Doppelkupplung 5 in eine Parkstellung gebracht werden, in welcher sowohl der II. Gang unter Vermittlung der Scheibenkupplung K2 in Verbindung mit der Getriebekonstanten 42 und der Zahnradstufe 35 als auch der IV. Gang unter Vermittlung der Scheibenkupplung K1 in Verbindung mit der Getriebekonstanten 37 und der Zahnradstufe 46 eingelegt sind, wodurch die Ausgangswelle 34 und die übrigen Getriebewellen 19, 20,41 und 41a gegenseitig blockiert sind.

Während im II. Gang die Scheibenkupplung K2 und die Zahnradkupplungen 47 und 54 eingerückt sind, müssen für den IV. Gang die Scheibenkupplung K1 sowie die Zahnradkupplungen 38 und 49 im eingerückten Zustand gehalten sein.

Bei Verwendung der Doppelkupplung 6 in Verbindung mit dem Zahnräderwechselgetriebe 8 kann wiederum mit nur einer der Scheibenkupplungen K1 oder K2 im I. Gang oder im II. Gang angefahren werden. Durch Einlegen eines Ganges ist eine Parkfunktion bei abgeschaltetem Ausrückstellglied 28 wie bei dem Zahnräderwechselgetriebe 7 über das Motorschleppmoment erzielbar.

Claims (14)

1. Doppelkupplung für ein Zahnräderwechselgetriebe, bei der in einem relativ zu einer zentralen geometrischen Kupplungsachse drehbar angeordneten Kupplungsgehäuse zwei axial ein- und ausrückbare reibschlüssige Scheibenkupplungen angeordnet sind, und bei der die wenigstens eine Kupplungsscheibe einer jeweiligen Scheibenkupplung in den Richtungen der Kupplungsachse wirkungsmäßig zwischen einem zum Kupplungsgehäuse bewegungsfest angeordneten Widerlager und einer zum Kupplungsgehäuse axial beweglich angeordneten Druckplatte angeordnet ist sowie die Druckplatten der Scheibenkupplungen jeweils durch federnde Mittel im Einrücksinne betätigbar sind, und bei der sowohl die Widerlager als auch die Einrückkräfte der beiden Scheibenkupplungen in bezug auf die Richtungen der Kupplungsachse jeweils zueinander entgegengerichtet wirksam sind, dadurch gekennzeichnet, daß in bezug auf die Richtungen der Kupplungsachse (9-9) die Kupplungsscheiben (12; 13) der beiden Scheibenkupplungen (K1; K2) axial zwischen den Widerlagern (14; 15) der beiden Scheibenkupplungen (K1; K2) sowie die Druckplatten (16; 17) der beiden Scheibenkupplungen (K1; K2) axial zwischen den Kupplungsscheiben (12; 13) der beiden Scheibenkupplungen (K1; K2) angeordnet sind, und daß die federnden Mittel (18) zum Einrücken der Scheibenkupplungen (K1; K2) gemeinsam beiden Scheibenkupplungen (K1; K2) derart zugeordnet sind, daß sich diese gemeinsamen federnden Mittel (18) in der einen Richtung der Kupplungsachse (9-9) an der Druckplatte (16) der einen Scheibenkupplung (K1) und in der anderen Richtung der Kupplungsachse (9-9) an der Druckplatte (17) der anderen Scheibenkupplung (K2) abstützen.

2. Doppelkupplung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibenkupplungen (K1; K2) jeweils mit einer von zwei zueinander konzentrischen Zwischenwellen (19; 20) eine drehfeste Antriebsverbindung aufweisen, welche sowohl koaxial zur Kupplungsachse (9-9) liegen als auch eine zur Kupplungsachse (9-9) zentrale Stirnöffnung (21) des Kupplungsgehäuses (10; 21) gemeinsam in der einen Richtung der Kupplungsachse (9-9) nach außen durchsetzen, daß die mit der als Hohlwelle ausgebildeten radial äußeren Zwischenwelle (20) verbundene Scheibenkupplung (K2) in den Richtungen der Kupplungsachse (9-9) axial zwischen einem für ihre Betätigung im Ausrücksinne vorgesehenen Ausrückstellglied (23) und der anderen Scheibenkupplung (K1) angeordnet ist, daß für das Betätigen im Ausrücksinne der mit der zentralen radial inneren Zwischenwelle (19) verbundenen anderen Scheibenkupplung (K1) ebenfalls ein hilfskraftbetriebenes Ausrückstellglied (22) vorgesehen ist, daß beide Ausrückstellglieder (22; 23) in bezug auf die Richtungen der Kupplungsachse (9-9) benachbart zu dem die Stirnöffnung (21) aufweisenden Gehäuseende (24) des Kupplungsgehäuses (10; 11) angeordnet sind, und daß die Druckplatte (16) der mit der inneren Zwischenwelle (19) verbundenen Scheibenkupplung (K1) über ein durch die Ausrückkräfte auf Zug beanspruchtes Kupplungsgestänge (25) - dagegen die Druckplatte (17) der mit der äußeren Zwischenwelle (20) verbundenen Scheibenkupplung (K2) über ein durch die Ausrückkräfte auf Druck beanspruchtes Kupplungsgestänge (26) mit dem jeweils zugehörigen Ausrückstellglied (22; 23) verbunden ist.

3. Doppelkupplung nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die gemeinsamen federnden Mittel (18) wenigstens eine Tellerfeder vorgesehen ist.

4. Doppelkupplung nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Federkräfte (P_F) der gemeinsamen federnden Mittel (18) in einem mittleren Bereich (27) des Federweges (s_F) konstant sind.

5. Doppelkupplung nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Federkräfte (P_F) der gemeinsamen federnden Mittel (18) so auf den Betätigungsweg der Druckplatten (16; 17) abgestimmt sind, daß die jeweilige Übertragungsfähigkeit (M_K1; M_K2) der beiden Scheibenkupplungen (K1; K2) gleich und größer Null ist, wenn die Ausrückkräfte (p1; p2) an beiden Scheibenkupplungen (K1; K2) abgeschaltet sind.

6. Doppelkupplung nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Federkräfte (P_F) der gemeinsamen federnden Mittel (18) so auf das maximale Drehmoment eines im Kraftfluß vorgeordneten Antriebsmotores abgestimmt sind, daß die jeweilige Übertragungsfähigkeit (M_K1; M_K2) der beiden Scheibenkupplungen (K1; K2) bei abgeschalteten Ausrückkräften (p1; p2) etwa 50% des maximalen Drehmomentes des Antriebsmotores beträgt.

7. Doppelkupplung nach einem der Patentansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausrückstellglieder der beiden Scheibenkupplungen (K1; K2) zu einem doppeltwirkenden Ausrückstellglied (28) zusammengefaßt und die Druckplatten (16; 17) der beiden Scheibenkupplungen (K1; K2) durch je eine einen Freiheitsgrad (29) aufweisende Koppelverbindung (30) mit einem zum doppeltwirkenden Ausrückstellglied (28) führenden gemeinsamen Kupplungsgestänge (31) verbunden sind, und daß der Freiheitsgrad (29) der Koppelverbindungen (30) so ausgelegt ist, daß beim Betätigen einer Druckplatte (16) im Ausrücksinne die andere Druckplatte (17) vom gemeinsamen Kupplungsgestänge (31) abgekoppelt ist und umgekehrt.

8. Doppelkupplung nach einem der Patentansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens das Widerlager (15) der einen Scheibenkupplung (K2) durch eine selbsttätige Nachstelleinrichtung (32) in seiner Lage gegenüber dem Kupplungsgehäuse (11) in der auf die Druckplatte (17) dieser Scheibenkupplung (K2) weisenden Richtung der Kupplungsachse (9-9) veränderlich ist.

9. Doppelkupplung nach einem der Patentansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ausgangswelle (33; 34) eines Zahnräderwechselgetriebes (7; 8) durch eine zur Bildung der Gangübersetzung eines niedrigen Vorwärtsganges (I. Gang) vorgesehene signifikante Zahnradstufe (35) in eine gleichzeitig wirksame Antriebsverbindung (36-38-39) mit beiden Zwischenwellen (19, 20) bringbar ist, daß die gleichzeitig wirksame Antriebsverbindung (36-38-39) zwei mit ein und demselben Losrad (36) einer zweiten Zahnradstufe (37) verbundene ein- und ausrückbare Zahnradkupplungen (38, 39) aufweist, durch welche die Zwischenwellen (19, 20) mittelbar miteinander kuppelbar sind, und daß ein Zahnrad (40) der signifikanten Zahnradstufe (35) eine Antriebsverbindung (Ausbildung als Festrad in Fig. 3; Zahnradkupplung 44 in Fig. 4) mit einer (19) der beiden Zwischenwellen (19, 20) aufweist.

10. Doppelkupplung nach Patentanspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangswelle (33 in Fig. 3) parallel zur Kupplungsachse (33) und das eine Antriebsverbindung mit einer Zwischenwelle (19) aufweisende Zahnrad (40) der signifikanten Zahnradstufe (35) als Festrad konzentrisch und drehfest auf dieser Zwischenwelle (19) angeordnet sind.

11. Doppelkupplung nach Patentanspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangswelle (34 in Fig. 4) koaxial zur Kupplungsachse (9-9) und das die Antriebsverbindung mit einer Zwischenwelle (19) aufweisende Zahnrad (40) der signifikanten Zahnradstufe (35) konzentrisch auf einer zur Kupplungsachse (9-9) parallelen Vorgelegewelle (41) angeordnet sind, und daß die Vorgelegewelle (41) durch eine ein- und ausrückbare Zahnradkupplung (44) mit einem Zahnrad (43) kuppelbar ist, welches sowohl konzentrisch und drehbar zur Vorgelegewelle (41) angeordnet ist als auch mit dem mit beiden Zwischenwelle (19, 20) kuppelbaren Losrad (36) der zweiten Zahnradstufe (37) kämmt.

12. Doppelkupplung nach einem der Patentansprüche 2 bis 8, insbesondere nach einem der Patentansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ausgangswelle (33; 34) eines Zahnräderwechselgetriebes (7; 8) durch eine Zahnradstufe (35) zur Bildung der Übersetzung eines Ganges (I in Fig. 3; II in Fig. 4) mit der einen Zwischenwelle (19 in Fig. 3; 20 in Fig. 4) und durch eine Zahnradstufe (46) zur Bildung der Übersetzung eines anderen Ganges (IV) mit der anderen Zwischenwelle (20 in Fig. 3; 19 in Fig. 4) in Antriebsverbindung bringbar ist und die Zahnradstufen (35 und 46) jeweils ein durch eine ein- und ausrückbare Zahnradkupplung (47 und 49) mit seiner Welle (Ausgangswelle 33; Vorgelegewelle 41a) kuppelbares Losrad (51 und 53) zur Herstellung der jeweiligen Antriebsverbindung zwischen Ausgangs- und Zwischenwelle aufweisen, und daß in einer Parkstellung des Zahnräderwechselgetriebes (7; 8) sowohl die beiden Scheibenkupplungen (K1, K2) der Doppelkupplung (5; 6) als auch die Zahnradkupplungen (47, 49) der beiden Zahnradstufen (35 und 46) eingerückt sind.

13. Verfahren zum Steuern einer den Gegenstand von Patentanspruch 9 oder 10 bildenden Doppelkupplung, dadurch gekennzeichnet, daß während eines Anfahrvorganges bei einer von Null ansteigenden Drehzahl der Ausgangswelle (33; 34) sowohl beide Scheibenkupplungen (K1, K2) der Doppelkupplung (5; 6) als auch beide mit ein und demselben einen Losrad (36) der zweiten Zahnradstufe (37) verbundene Zahnradkupplungen (38, 39) wie auch eine ein Losrad (51) der signifikanten Zahnradstufe (35) mit seiner Welle (Ausgangswelle 33; 34) verbindende Zahnradkupplung (47) eingerückt sind.

14. Verfahren nach Patentanspruch 13 zum Steuern einer den Gegenstand von Patentanspruch 11 bildenden Doppelkupplung, dadurch gekennzeichnet, daß während des Anfahrvorganges die Vorgelegewelle (41) durch die zugehörige Zahnradkupplung (44) mit demjenigen Zahnrad (43) der zweiten Zahnradstufe (37) gekuppelt ist, welches mit dem mit beiden Zwischenwellen (19, 20) kuppelbaren Losrad (36) kämmt.