DE102005008971A1

DE102005008971A1 - Kupplungsanordnung

Info

Publication number: DE102005008971A1
Application number: DE102005008971A
Authority: DE
Inventors: Armin Dipl.-Ing. Gierling
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2005-02-28
Filing date: 2005-02-28
Publication date: 2006-08-31

Abstract

Es wird eine Kupplungsanordnung, bestehend aus mindestens einer ersten Kupplung (5) und mindestens einer zweiten Kupplung (6), vorgeschlagen. Die erste Kupplung (5) ist radial um die zweite Kupplung (6) angeordnet. Beide Kupplungen besitzen Druckausgleichsräume (58, 68) zum Ausgleich des rotatorischen Drucks ihrer Druckräume (54, 64). Ein Rückstellelement (56) für den Kolben (53) der ersten Kupplung (5) bildet zusammen mit einem Kolben (53) der ersten Kupplung (5) den Druckausgleichsraum (58) der ersten Kupplung (5).

Description

Die Erfindung betrifft eine Kupplungsanordnung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine Kupplung in Lamellenbauweise besteht üblicherweise aus einem ersten Zylinder mit Außenlamellen, einem zweiten Zylinder mit Innenlamellen, einem Kolben und einem Rückstellelement, zum Beispiel in Bauform einer Tellerfeder. Beide Zylinder sind im Bereich der Lamellen mit axial verlaufenden Nuten versehen, so dass die Lamellen durch den Kolben axial verschiebbar sind. Die Drehmomentübertragung Zylinder/Lamelle erfolgt formschlüssig, üblicherweise über ein am Zylinder und an der Lamelle vorgesehene korrespondierendes Mitnahmeprofil. Zylinder und Kolben bilden einen Druckraum, derart, dass der Kolben bei einer Druckbeaufschlagung dieses Druckraums mit einem Druckmedium axial gegenüber dem Zylinder verschoben wird. Die Kupplung schließt, indem der Kolben die Lamellen gegen einen Endanschlag drückt. Die Kraft zum Verstellen des Kolbens wird zum Beispiel durch ein Druckmedium erbracht. Die Kupplung öffnet, indem die Kraftwirkung des Druckmediums entfällt und der Kolben durch das Rückstellelement in seine Ausgangslage zurückgeschoben wird. Dadurch wird die reibschlüssige Verbindung zwischen Innen- und Außenlamellen aufgehoben. Bei Rotation der Kupplung kommt es aufgrund der Zentrifugalkraft zu einer drehzahlabhängigen Verteilung des Druckmediums. Hieraus resultiert als Störgröße eine zusätzliche axiale Kraftkomponente, welche der Kraftrichtung des Kolbens überlagert ist und sich entsprechend auf den Schließ- und Öffnungsvorgang des Kolbens bzw. der Kupplung auswirkt.

Kupplungen mit einem zusätzlichen dynamischen Druckausgleich zur mehr oder wenig vollständigen Kompensation des rotatorischen Drucks der rotierenden Kupplungsdruckraums sind aus dem Stand der Technik vielfach bekannt. Üblicherweise wird der als Störgröße wirkende rotatorische Kupplungsdruck kompensiert, indem auf der dem Druckraum entgegengesetzter Seite des Kolbens ein zweiter Raum vorgesehen ist, der drucklos mit Schmiermedium beaufschlagt wird. Die hieraus resultierende Kraft ist vorzugsweise gleich groß wie die Störgröße und wirkt entgegengesetzt zur Betätigungsrichtung des Kolbens bzw. entgegengesetzt zur Schließrichtung des Lamellenpaketes der Kupplung, so dass auf das Lamellenpaket dann nur noch die statischen Druckkräfte der Druckraumbeaufschlagung wirken. Dieser zweite Raum wird üblicherweise als Druckausgleichsraum bezeichnet und setzt sich üblicherweise zusammen aus dem Kolben und einer in axialer Richtung feststehenden Scheibe. In diesem zweiten Raum kann auch das Rückstellelement zur Kolbenrückstellung angeordnet sein.

Als Beispiele für eine Kupplungskonstruktion mit dynamischem Druckausgleich seien die Patentschriften US 4,732,253 A und EP 0 758 434 B1 genannt.

Die US 4,732,253 A offenbart in einer Detailkonstruktion eine Baugruppe mit zwei ineinander verschachtelten Lamellenkupplungen, die beide einen dynamischen Druckausgleich aufweisen. Die Lamellenpakete dieser beiden Kupplungen sind radial übereinander angeordnet. Die beiden Servoeinrichtungen zur Betätigung dieser beiden Lamellenpakete sind im wesentlichen axial nebeneinander angeordnet. Es ist ein gemeinsamer Lamellenträger vorgesehen, ausgebildet als Innenlamellenträger für das radial äußere Lamellenpaket und als Außenlamellenträger für das radial innere Lamellenpaket. Dieser gemeinsame Lamellenträger ist auf der servonahen Seite der Lamellenpakete auf einem Durchmesser größer dem Außendurchmesser des radial äußeren Lamellenpaketes in eine zylinderförmige Nabe verdrehfest eingehängt, die auch die Servoeinrichtung der radial äußeren Kupplung axial verschiebbar aufnimmt und mit einem Antrieb in Wirkverbindung steht. Der auf das radial äußere Lamellenpaket wirkende Kolben durchgreift den gemeinsamen Lamellenträger auf einem Durchmesser ähnlich dem Reibdurchmesser des radial äußeren Lamellenpaketes axial. Zur Bildung des Druckausgleichsraums der radial äußeren Kupplung ist ein erste Stauscheibe vorgesehen, die auf der genannten zylinderförmigen Nabe axial festgesetzt ist, derart, dass der Druckausgleichsraum der radial äußeren Kupplung auf der dem Lamellenpaket der radial äußeren Kupplung gegenüberliegenden Seite dieser ersten Stauscheibe angeordnet ist und auf den Kolben der radial äußeren Kupplung wirkt, wobei diese erste Stauscheibe gegenüber dem Kolben der radial äußeren Kupplung axial verschiebbar schmiermitteldicht abgedichtet ist. Als konstruktive Besonderheit nimmt die erste Stauscheibe auch die Servoeinrichtung der radial inneren Kupplung axial verschiebbar auf, bildet also zusammen mit dem radial inneren Lamellenpaket zugeordneten Kolben den Druckraum der radial inneren Kupplung. Zur Bildung des Druckausgleichsraums der radial inneren Kupplung ist ein zweite Stauscheibe vorgesehen, die auf der dem Druckraum der radial inneren Kupplung gegenüberliegenden Seite dieser zweiten Stauscheibe angeordnet und gegenüber diesem Kolben axial verschiebbar schmiermitteldicht abgedichtet ist und auch auf der genannten zylinderförmigen Nabe axial festgesetzt ist. Nachteilig bei dieser Konstruktion ist die relativ große axial Baulänge der Kupplungsbaugruppe.

Die EP 0 758 434 B1 offenbart in eine sehr kompakte Baugruppe mit zwei ineinander verschachtelten Lamellenkupplungen, die beide einen dynamischen Druckausgleich aufweisen. Auch hier sind die Lamellenpakete der beiden Kupplungen radial übereinander und die beiden Servoeinrichtungen zur Betätigung dieser beiden Lamellenpakete im wesentlichen axial nebeneinander angeordnet. Beide Kupplungen umfassen jeweils einen als Außenlamellenträger ausgebildeten ersten Zylinder, jeweils einen als Innenlamellenträger ausgebildeten zweiten Zylinder, jeweils ein Lamellenpaket mit Außen- und Innen lamellen, jeweils einen auf ihr Lamellenpaket wirkenden Kolben, sowie jeweils ein als Tellerfeder ausgebildetes Kolbenrückstellelement. Beide Außenlamellenträger sind mit einer gemeinsamen Antriebswelle wirkverbunden. Der Kolben der radial äußeren Kupplung ist an dem erstem Zylinder bzw. Außenlamellenträger der radial äußeren Kupplung axial verschiebbar gelagert und bildet zusammen mit diesem ersten Zylinder bzw. Außenlamellenträger den Druckraum der radial äußeren Kupplung. Der Kolben der radial inneren Kupplung ist an dem erstem Zylinder bzw. Außenlamellenträger der radial inneren Kupplung axial verschiebbar gelagert und bildet zusammen mit diesem ersten Zylinder bzw. Außenlamellenträger den Druckraum der radial inneren Kupplung. Zur Bildung eines drucklos mit Schmiermittel befüllbaren Druckausgleichsraums der radial inneren Kupplung ist eine separate Stauscheibe vorgesehen, die auf der dem Druckraum der radial inneren Kupplung gegenüberliegenden Seite des Kolbens der radial inneren Kupplung angeordnet und gegenüber diesem Kolben axial verschiebbar schmiermitteldicht abgedichtet ist und auf der genannten Antriebswelle axial festgesetzt ist. Zur Einsparung von axialer Baulänge verzichtet die EP 0 758 434 B1 für die radial äußere Kupplung auf eine separate Stauscheibe, ohne auf den dynamischen Druckausgleich für diese radial innere Kupplung zu verzichten. Als konstruktive Besonderheit übernimmt der erste Zylinder bzw. Außenlamellenträger der radial inneren Kupplung zugleich auch die Aufgabe einer Stauscheibe zur Bildung eines drucklos mit Schmiermittel befüllbaren Druckausgleichsraums für die radial äußere Kupplung. Hierbei ist der erste Zylinder bzw. Außenlamellenträger der radial inneren Kupplung gegenüber dem Kolben der radial äußeren Kupplung derart axial verschiebbar schmiermitteldicht abgedichtet, dass auf der dem Druckraum der radial äußeren Kupplung gegenüberliegenden Seite dieses Kolbens der zum Ausgleich des rotatorischen Drucks der rotierenden radial äußeren Kupplung erforderliche rotatorische Gegendruck aufbringbar ist.

Die Erfindung hat die Aufgabe, eine alternative Kupplungsanordnung für zwei Kupplungen mit dynamischem Druckausgleich darzustellen, mit ähnlich kompaktem Aufbau und geringer axialer Baulänge und geringer Teileanzahl ohne Einbußen an die Funktionalität beider Kupplungen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Kupplungsanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Gemäß der Erfindung umfasst die Kupplungsanordnung zumindest zwei Kupplungen. Dabei ist die zweite Kupplung im wesentlichen innerhalb eines Zylinderraums angeordnet, der durch die ersten Kupplung gebildet wird. Anders formuliert, ist die erste Kupplung radial um eine zweite Kupplung angeordnet. Beide Kupplungen umfassen jeweils ein Lamellenpaket mit Außen- und Innenlamellen, einen Außenlamellenträger zur Aufnahme der jeweiligen Außenlamellen, einen Innenlamellenträger zur Aufnahme der jeweiligen Innenlamellen, einen Kolben, der bei Betätigung die jeweiligen Außenlamellen gegen die jeweiligen Innenlamellen drückt, ein Rückstellelement, welches den jeweiligen Kolben bei Nichtbetätigung in seine Ausgangslage zurückführt, einen mit Druckmittel befüllbaren Druckraum zum Betätigen des jeweiligen Kolbens, sowie einen mit Schmiermittel befüllbaren Druckausgleichsraum zum Ausgleich des rotatorischen Drucks des jeweiligen Druckraums. Dabei bildet das Rückstellelement für den Kolben der ersten Kupplung zusammen mit dem ihm zugeordneten Kolben der ersten Kupplung den Druckausgleichsraum der ersten Kupplung. Das Rückstellelement der ersten Kupplung erfüllt also gleichzeitig die Funktion einer Stauscheibe der ersten Kupplung.

Durch diese geschickte Mehrfachverwendung eines Bauteil wird einerseits der Vorteil einer kompakten Bauweise mit axial vergleichsweise kurzer Baulänge erzielt, andererseits aber auch eine Kostenreduktion durch die Reduzierung der Bauteileanzahl der Kupplungsbaugruppe. Dabei müssen hinsichtlich der Funktionalität beider Kupplungen keinerlei Einbußen in Kauf genommen werden.

Der zur Kupplungskolbenrückstellung dienende federnde Abschnitt des Rückstellelementes, welches gemeinsam mit dem ihm zugeordneten Kolben den Druckausgleichsraum des dynamischen Druckausgleichs der entsprechenden Kupplung bildet, kann entweder außerhalb oder innerhalb des durch dieses Rückstellelement gebildeten Druckausgleichsraum angeordnet sein.

In einer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass auch das Rückstellelement der zweiten Kupplung gleichzeitig als Stauscheibe für diese zweite Kupplung arbeitet, dass also das Rückstellelement für den Kolben der zweiten Kupplung zusammen mit dem ihm zugeordneten Kolben der zweiten Kupplung den Druckausgleichsraum der zweien Kupplung bildet.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Außenlamellenträger beider Kupplungen von der gleichen Welle angetrieben werden. Zweckmäßigerweise ist in diesem Fall der Kolben der ersten Kupplung druckmitteldicht axial verschiebbar an dem Außenlamellenträger der ersten Kupplung gelagert und der Kolben der zweiten Kupplung druckmitteldicht axial verschiebbar an dem Außenlamellenträger der zweiten Kupplung gelagert. Die Innenlamellenträger der beiden Kupplungen bilden dann den Abtrieb der Kupplungen. Selbstverständlich können anstelle der Außenlamellenträger auch die Innenlamellenträger beider Kupplungen von der gleichen Welle angetrieben sein, wobei in diesem Fall die Kolben der jeweiligen Kupplungen zweckmäßigerweise jeweils im Innenlamellenträger druckmitteldicht axial verschiebbar gelagert sind.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Druckausgleichsraum der ersten Kupplung und der Druckausgleichsraum der zweiten Kupplung miteinander in Verbindung stehen. Die Druckausgleichsräume der beiden Kupplungen können hierdurch über eine gemeinsame Öffnung mit Schmiermittel befüllt werden.

Diese Anordnung ist besonders dann von Vorteil, wenn sich der Schaltzustand der Kupplungen wechselseitig ändert. Wechselseitig bedeutet, die erste Kupplung öffnet und gleichzeitig schließt die zweite Kupplung oder umgekehrt. Schließt zum Beispiel die erste Kupplung, so verringert sich das Volumen des Ausgleichsraumes. Ein darin sich befindendes Volumen des Druckmediums wird somit in den Ausgleichsraum der öffnenden zweiten Kupplung transportiert. Zusätzlich wird die zweite Kupplung über eine gemeinsame Öffnung mit Druckmedium befüllt. Im Ausgleichsraum der zweiten Kupplung baut sich somit rascher ein Druckniveau auf. Die aus diesem Druckniveau resultierende Kraft hat die gleiche Kraftrichtung wie das Rückstellelement. Der Kolben wird somit rascher in seine Ausgangslage zurückgeführt, die Kupplung öffnet rascher. In einer Ausgestaltung hierzu kann zudem vorgesehen sein, dass die Zufuhröffnung zugleich die Überlauföffnung der Druckausgleichsräume darstellt.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, wobei gleiche Bauteile bzw. Bauteile vergleichbarer Funktion auch mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Es zeigen
1 einen Längsschnitt einer ersten beispielhaften Kupplungsanordnung gemäß der Erfindung; und
2 einen Längsschnitt einer zweiten beispielhaften Kupplungsanordnung gemäß der Erfindung.
In 1 ist ein Längsschnitt einer ersten beispielhaften Kupplungsanordnung gemäß der Erfindung dargestellt. Diese fertigungstechnisch einfach vormontierbare Kupplungsbaugruppe umfasst eine erste Kupplung 5 und eine zweite Kupplung 6. Beide Kupplungen 5, 6 sind in einem Getriebegehäuse 1 untergebracht. Die erste Kupplung 5 ist radial um die zweite Kupplung 6 angeordnet, oder anders formuliert: Die zweite Kupplung 6 ist zumindest überwiegend innerhalb eines Zylinderraums angeordnet, der durch die erste Kupplung 5 gebildet wird. Beispielhaft ist dabei ein Lamellenpaket 50 der (radial äußeren) ersten Kupplung 5 räumlich gesehen im wesentlichen radial über einem Lamellenpaket 60 der (radial inneren) zweiten Kupplung 6 angeordnet. Die Servoeinrichtungen der beiden Kupplungen 5, 6 zur Betätigung ihrer Lamellenpakete 50 bzw. 60 sind dabei zumindest weitgehend axial nebeneinander angeordnet.
Die (radial äußere) erste Kupplung 5 weist das Lamellenpaket 50, einen zylinderförmigen Außenlamellenträger 51 mit Außenlamellen des Lamellenpaketes 50, einen zylinderförmigen Innenlamellenträger 52 mit Innenlamellen des Lamellenpaketes 50, einen Kolben 53, sowie ein Rückstellelement 56 auf. das Rückstellelement 56 ist in axialer Richtung feststehend und wirkt derart auf den Kolben 53, dass dieser bei Nichtbetätigung in seine Ausgangslage zurückführt wird. Zu der ersten Kupplung 5 gehören weiterhin ein Druckraum 54 und ein Druckausgleichsraum 58. Der Druckraum 54 wird dabei gebildet aus dem Kolben 53 und dem Außenlamellenträger 51, wobei der Kolben 53 an dem Außenlamellenträger 51 axial druckmitteldicht verschiebbar gelagert ist. Dem Druckraum 54 ist eine Druckmittelzuführung 55 zugeordnet. Der Druckausgleichsraum 58 wird erfindungsgemäß gebildet aus dem Kolben 53 und dem Rückstellelement 56. Hierzu ist das Rückstellelement 56 gegenüber dem Kolben 53 axial verschiebbar schmiermitteldicht abgedichtet. Dem Druckausgleichsraum 58 ist eine Schmiermittelzuführung 59 zugeordnet. Gemäß der Erfindung bildet das Rückstellelement 56 für den Kolben 53 also gleichzeitig eine Art Stauscheibe für die erste Kupplung 5. Auf die konstruktiven Details des speziellen Rückstellelementes 56 wird später noch im Detail eingegangen.
Die (radial innere) zweite Kupplung 6 weist das Lamellenpaket 60, einen zylinderförmigen Außenlamellenträger 61 mit Außenlamellen des Lamellenpaketes 60, einen zylinderförmigen Innenlamellenträger 62 mit Innenlamellen des Lamellenpaketes 60, einen Kolben 63, ein Rückstellelement 66 sowie eine Stauscheibe 67 auf. Die Stauscheibe 67 ist in axialer Richtung feststehend. Das Rückstellelement 66 wirkt derart auf den Kolben 63, dass dieser bei Nichtbetätigung in seine Ausgangslage zurückführt wird. Hierzu ist das Rückstellelement 66 hier beispielhaft als Tellerfeder ausgebildet, kann in einer anderen Ausgestaltung selbstverständlich beispielsweise auch als Federpaket mit ringförmig angeordneten parallel geschalteten Spiralfedern ausgebildet sein. Zu der zweiten Kupplung 6 gehören weiterhin ein Druckraum 64 und ein Druckausgleichsraum 68. Der Druckraum 64 wird dabei gebildet aus dem Kolben 63 und dem Außenlamellenträger 61, wobei der Kolben 63 an dem Außenlamellenträger 61 axial druckmitteldicht verschiebbar gelagert ist. Dem Druckraum 64 ist eine Druckmittelzuführung 65 zugeordnet. Der Druckausgleichsraum 64 wird gebildet aus dem Kolben 63 und der Stauscheibe 67, wobei die Stauscheibe 67 gegenüber dem Kolben 63 axial verschiebbar schmiermitteldicht abgedichtet ist. Dem Druckausgleichsraum 68 ist eine Schmiermittelzuführung 69 zugeordnet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind Stauscheibe 67 und Rückstellelement 66 in bekannter Weise als separate Bauteile ausgeführt, wobei das Rückstellelement 66 axial zwischen dem Kolben 63 und der axial festgesetzten Stauscheibe 67 eingespannt ist.
In der dargestellten Anordnung treibt eine erste Welle 2 die Außenlamellenträger 51, 61 beider Kupplungen 5, 6 an. Entsprechend bildet der Innenlamellenträger 52 den Abtrieb der ersten Kupplung 5 und ist hierzu mit einer zweiten Welle 3 verdrehfest verbunden. Entsprechend bildet der Innen lamellenträger 62 den Abtrieb der zweiten Kupplung 6 und ist hierzu mit einer dritten Welle 4 verdrehfest verbunden.
Wird nun der Druckraum 54 bzw. 64 über seine Druckmittelzuführung 55 bzw. 65 mit Druckmedium befüllt, so verschiebt sich aufgrund der Kraftwirkung der Kolben 53 bzw. 63 in axialer Richtung. Hierdurch schließt die Kupplung 5 bzw. 6. Die Kupplung 5 bzw. 6 öffnet, wenn ihr Druckraum 54 bzw. 64 belüftet wird. Aufgrund der Zentrifugalkraft verbleibt jedoch ein Restvolumen des Druckmediums im Raum 54 bzw. 64 auch im nicht-geschalteten Zustand der Kupplung. Dieses Restvolumen übt eine von der Drehzahl des Druckraums 54 bzw. 64 abhängige axiale Kraft auf den Kolben 53 bzw. 63 aus, die der Kraftrichtung des Rückstellelements 56 bzw. 66 entgegengerichtet ist. Dadurch kann sich Abschalten der Kupplung 5 bzw. 6 in nachteiliger Weise verzögern, wenn diese drehzahlabhängige Störgröße nicht ausreichend kompensiert wird. Die erforderliche Kompensation dieses rotatorischen Drucks erfolgt dadurch, dass in dem entsprechenden Druckausgleichsraum 58 bzw. 58 ein entsprechendes Druckniveau eingestellt wird, indem über die zugeordneten Schmiermittelzuführungen 59, 69 den beiden Druckausgleichsräumen 58, 68 Schmiermittel zugeführt wird. Das Druckniveau im Druckausgleichraum 58 der ersten Kupplung 5 wird – neben der Drehzahl der Antriebswelle 2 – bestimmt durch den Außendurchmesser der Druckausgleichsraums 58 und durch den Durchmesser einer Überlaufkante 57a im Bereich des Innendurchmessers des Rückstellelementes 56, das ja eine Art Stauscheibe zum Speichern des Schmiermittels für den dynamischen Druckausgleich der Kupplung 5 bildet. Das Druckniveau im Druckausgleichraum 68 der zweiten Kupplung 6 wird – neben der Drehzahl der Welle 2 – bestimmt durch den Außendurchmesser der Druckausgleichsraums 68 und durch den Durchmesser einer Überlaufkante 67a der Stauscheibe 67. Hieraus ist ersichtlich, dass der effektiv wirksame dynamische Druckausgleich bei beiden Kupplungen 5, 6 auch verschieden ausgelegt sein kann. Die Versorgung der beiden Kupplungen 5, 6 mit Druckmittel und Schmiermittel kann in üblicher Weise über ein (in der Figur zur Vereinfachung nicht näher dargestelltes) Ölversorgungssystem erfolgen.
Zurückkommend auf das speziell Rückstellelement 56 der ersten Kupplung 5, so ist in 1 ersichtlich, dass dieses Rückstellelement 56 zur Bildung des Druckausgleichsraums 58 auf einem definierten Durchmesser einen zylinderförmigen Dichtungs-Abschnitt 57b axialer Erstreckung aufweist, an dessen Außenfläche ein Dichtelement 57d axial verschiebbar angeordnet ist. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist dieses Dichtelement 57d als handelsüblicher Runddichtrings („O-Ring") ausgeführt, der in eine entsprechende Nut des Kolbens 53 eingelegt ist. Selbstverständlich könnte in einer anderen konstruktiver Ausgestaltung die für den O-Ring erforderliche Nut auch in das Rückstellelement eingearbeitet sein oder anstelle des O-Rings ein in Lippendichtring vorgesehen sein. Die Verwendung eines Lippendichtrings bietet sich insbesondere dann an, wenn der abzudichtende Spalt zwischen Kolben 53 und Rückstellelement 56 beispielsweise durch eine temporäre Verformung des Rückstellelementes 56 eine vergleichsweise große radial Toleranz aufweist. Selbstverständlich können anstelle von in ein entsprechenden Nut eingelegten Dichtringen auch Dichtelemente vorgesehen sein, bei denen eine Elastomer-Dichtlippe direkt an den Kolben oder an das Rückstellelement angespritzt bzw. anvulkanisiert sind.
Wie in 1 weiterhin ersichtlich, weist das Rückstellelement 56 auf einem Durchmesser größer seinem zylinderförmigen Dichtungs-Abschnitt 57b einen in axialer Richtung federelastischen Abschnitt 57c auf, der sich ähnlich wie eine Tellerfeder axial gegen den Kolben 53 abstützt und hierbei die zur Kolbenrückstellung erforderliche Federkraft auf den Kolben 53 überträgt. An ihrem Innendurchmesser stützt sich das Rückstellelement 56 dabei an dem Außenlamellenträger 51 der Kupplung 5 ab. Der federelastische Abschnitt 57c des Rückstellelementes 56 ist also räumlich gesehen außerhalb des durch das Rückstellelement 56 und den Kolben 53 gebildeten Druckausgleichsraums 58 angeordnet.
In 2 ist ein Längsschnitt einer zweiten beispielhaften Kupplungsanordnung gemäß der Erfindung dargestellt. Ein wesentlicher Unterschied dieser zweiten erfindungsgemäßen Kupplungsanordnung zu 1 besteht in der konstruktiven Ausgestaltung des Rückstellelementes 56 für die radial äußere erste Kupplung 5 der Kupplungsbaugruppe, wobei dieses Rückstellelement 56 auch wieder gleichzeitig die Funktion einer Stauscheibe zum Speichern von Schmiermittel für den dynamischen Druckausgleich der Kupplung 5 übernimmt, also zusammen mit dem Kolben 53 der Kupplung 5 den Druckausgleichsraum 58 dieser Kupplung 5 bildet. Vergleichbar zu 1 ist das Rückstellelement 56 an seinem Innendurchmesser an dem Außenlamellenträger 51 der ersten Kupplung 5 axial festgesetzt. Ähnlich wie in 1 weist das Rückstellelement 56 auf einem zur Bildung des Druckausgleichsraums 58 definierten Durchmesser einen zylinderförmigen Dichtungs-Abschnitt 57b axialer Erstreckung auf. Die Außenfläche dieses zylinderförmigen Dichtungs-Abschnitts 57b bildet wiederum die axial Lauffläche des in eine Nut des Kolbens 53 eingelegten Dichtelements 57d. Wie in 2 ersichtlich, weist das Rückstellelement 56 einen axial federelastischen Abschnitt 57c auf, der im Unterschied zu 1 nunmehr auf einem Durchmesser kleiner zylinderförmigen Dichtungs-Abschnitt 57b in Art einer Tellerfeder auf den ihm zugeordneten Kolben 53 wirkt. Im Unterschied zu 1 ist in 2 der axial federelastische Abschnitt 57c des Rückstellelementes 56 räumlich gesehen also innerhalb des durch das Rückstellelement 56 und den Kolben 53 gebildeten Druckausgleichsraums 58 angeordnet. Gegenüber 1 ist hierdurch eine Reduzierung der axialen Baulänge der Kupplungsanordnung erzielbar.
Ein weiterer wesentlicher Unterschied der zweiten Kupplungsanordnung gemäß 2 zu 1 besteht in der konstruktiven Ausgestaltung der Schmiermittelversorgung der Druckausgleichsräume 58, 68 der beiden Kupplungen 5, 6. In dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 ist vorgesehen, dass die beiden Druckausgleichsräume 58, 68 über die Zuführungen 59, 69 und 70 miteinander in Verbindung stehen, räumlich gesehen in einem Bereich radial unterhalb der Druckausgleichsräume 58, 68. Die das in den Druckausgleichsräumen 58, 68 herrschende Druckniveau mitbestimmende Überlaufkante wird nunmehr für beide Druckausgleichsräumen 58, 68 gemeinsam gebildet durch die Axialbohrung 70. Bei wechselseitigem Verhalten der beiden Kupplungen 5 und 6 schiebt der Kolben der schließenden Kupplung aus seinem Ausgleichsraum das darin enthaltene Volumen des Druckmediums in den Druckaugleichsraum der öffnenden Kupplung. Schließt zum Beispiel die erste Kupplung 5, so schiebt der Kolben 53 das Schmiermittelvolumen des Druckausgleichsraums 59 der ersten Kupplung 5 über die Zuführung 59, Axialbohrung 70 und Zuführung 69 in den Druckausgleichsraum 68 der zweiten Kupplung 6. Zusätzlich zu diesem Volumen kommt das Volumen aus der zentralen Schmiermittelzuführung der Welle 2. Durch diese Volumenumsteuerung baut sich im Druckausgleichsraum 68 der gerade abschaltenden zweiten Kupplung 6 rascher ein entsprechendes Druckniveau auf, so dass deren Kolben 63 rascher in seine Ausgangsposition zurückgeführt wird. Hierdurch verringert sich die Öffnungszeit der zweiten Kupplung 6. Durch diese Maßnahme verkürzt sich einerseits die Sperrzeit bei Wiederholschaltungen, bei denen die zuvor gerade geöffnete Kupplung wieder geschlossen werden muss, andererseits verkürzt sich auch die Schaltzeit einer Überschneidungsschaltung, an der beide Kupplungen der Kupplungsanordnung beteiligt sind. Das den Druckausgleichsräumen 58, 68 zugeführte Volumen ist nicht größer als das Volumen bei einer Einzelversorgung wie im Ausführungsbeispiel in 1, da der von dem Ölversorgungssystem bereitzustellende Volumenbedarf der Druckausgleichsräume 58 und 68 an Schmiermittel immer zeitlich versetzt auftritt. Die dem Druckraum 54 der ersten Kupplung 5 zugeordnete Druckmittelzuführung 55 ist in dem Längsschnitt der 2 zum Teil verdeckt. Die dem Druckraum 64 der zweiten Kupplung 6 zugeordnete Druckmittelzuführung ist in dem Längsschnitt der 2 vollständig verdeckt und daher nicht näher dargestellt.
Selbstverständlich ist auch die in 2 dargestellte Schmiermittelzuführung auch mit der in 1 dargestellten konstruktiven Ausgestaltung der gleichzeitig als Rückstellelement für den Kolben der radial äußeren Kupplung dienenden Stauscheibe der radial äußeren Kupplung.
Dem Fachmann ist klar, dass die in 1 und 2 dargestellten erfindungsgemäßen Kupplungsanordnungen von ihrer konstruktiven Ausbildung her als beispielhaft anzusehen ist. Bei Bedarf wird der Fachmann also die Kupplungsanordnung entsprechend den vorgegebenen Randbedingungen anpassen. Beispielsweise können beide Kupplungsanordnungen gemäß 1 und 2 dahingehend modifiziert werden, dass auch die Stauscheibe 67 der (radial inneren) zweiten Kupplung 6 neben ihrer Funktion der Bildung des Druckausgleichsraums 68 zusätzlich auch die Funktion der Rückstellelementes 66 für den Kolben 63 der zweiten Kupplung 6 übernimmt, sinngemäß wie die erfindungsgemäße Stauscheibe 57 der (radial äußeren) ersten Kupplung 5.
Die Anwendbarkeit der Kupplungsanordnung gemäß der Erfindung im Getriebebau ist universell. So wird der Fachmann die erfindungsbemäße Kupplungsanordnung in einem Getriebe beliebiger Bauart einsetzen, beispielsweise in einem Automatgetriebe oder einem automatisierten Schaltgetriebe oder einem Doppelkupplungsgetriebe oder in einem stufenlosen Getriebe. Auch wird der Fachmann ohne erfinderisches Hinzutun die erfindungsbemäße Kupplungsanordnung bei Bedarf den gegebenen Bedingungen im Getriebe anpassen und bei Bedarf auch mit weiteren Getriebeelementen kombinieren.

1: Getriebegehäuse
2: erste Welle
3: zweite Welle
4: dritte Welle
5: erste Kupplung
6: zweite Kupplung
50: Lamellenpaket der ersten Kupplung
51: Außenlamellenträger der ersten Kupplung
52: Innenlamellenträger der ersten Kupplung
53: Kolben der ersten Kupplung
54: Druckraum der ersten Kupplung
55: Druckmittelzuführung zum Druckraum der ersten Kupplung
56: Rückstellelement der ersten Kupplung
57a: Überlaufkante des Rückstellelementes der ersten Kupplung
57b: zylindrischer Dichtungsabschnitt des Rückstellelementes der ersten
: Kupplung
57c: axial federelastischer Abschnitt des Rückstellelementes der ersten
: Kupplung
57d: Dichtelement
58: Druckausgleichsraum der ersten Kupplung
59: Schmiermittelzuführung zum Druckausgleichsraum der ersten
: Kupplung
60: Lamellenpaket der zweiten Kupplung
61: Außenlamellenträger der zweiten Kupplung
62: Innenlamellenträger der zweiten Kupplung
63: Kolben der zweiten Kupplung
64: Druckraum der zweiten Kupplung
65: Druckmittelzuführung zum Druckraum der zweiten Kupplung
66: Rückstellelement der zweiten Kupplung
67: Stauscheibe der zweiten Kupplung
67a: Überlaufkante der Stauscheibe der zweiten Kupplung
68: Druckausgleichsraum der zweiten Kupplung
69: Schmiermittelzuführung zum Druckausgleichsraum der zweiten
: Kupplung
70: Schmiermittelzuführung, Axialbohrung

Claims

Kupplungsanordnung mit mindestens einer ersten und mindestens einer zweiten Kupplung (5, 6), wobei die zweite Kupplung (6) im wesentlichen innerhalb eines Zylinderraums angeordnet ist, der durch die erste Kupplung (5) gebildet wird, und wobei jede Kupplung (5, 6) – ein Lamellenpaket (50, 60) mit Außen- und Innenlamellen, – einen Außenlamellenträger (51, 61), – einen Innenlamellenträger (52, 62), – einen Kolben (53, 63), der bei Betätigung die jeweiligen Außenlamellen gegen die jeweiligen Innenlamellen drückt, – ein Rückstellelement (56, 66), welches den jeweiligen Kolben (53 bzw. 63) bei Nichtbetätigung in seine Ausgangslage zurückführt, – einen mit Druckmittel befüllbaren Druckraum (54, 64) zum Betätigen des jeweiligen Kolbens (53 bzw. 63), sowie – einen mit Schmiermittel befüllbaren Druckausgleichsraum (58, 68) zum Ausgleich eines rotatorischen Drucks des jeweiligen Druckraums (54 bzw. 64), aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückstellelement (56) für den Kolben (53) der ersten Kupplung (5) zusammen mit dem Kolben (53) der ersten Kupplung (5) den Druckausgleichsraum (58) der ersten Kupplung (5) bildet.
Kupplungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückstellelement (66) für den Kolben (63) der zweiten Kupplung (6) zusammen mit dem Kolben (63) der zweiten Kupplung (6) den Druckausgleichsraum (68) der zweiten Kupplung (6) bildet.
Kupplungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das gleichzeitig den Druckausgleichsraum (58) bildende Rückstellelement (56) einen auf den ihm zugeordneten Kolben (53) wirkenden axial federelastischen Abschnitt (57c) aufweist, der räumlich gesehen außerhalb des Druckausgleichsraums (58) angeordnet ist, der durch dieses Rückstellelement (56) und diesen Kolben (53) gebildet wird.
Kupplungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das gleichzeitig den Druckausgleichsraum (58) bildende Rückstellelement (56) einen auf den ihm zugeordneten Kolben (53) wirkenden axial federelastischen Abschnitt (57c) aufweist, der räumlich gesehen innerhalb des Druckausgleichsraums (58) angeordnet ist, der durch dieses Rückstellelement (56) und diesen Kolben (53) gebildet wird.
Kupplungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem den Druckausgleichsraum (58) bildenden Rückstellelement (56) und dem ihm zugeordneten Kolben (53) ein Dichtelement (57d) vorgesehen ist, welches in eine Nut dieses Kolbens (53) eingelegt ist.
Kupplungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem den Druckausgleichsraum bildenden Rückstellelement und dem ihm zugeordneten Kolben ein Dichtelement vorgesehen ist, welches in eine Nut dieser Stauscheibe eingelegt ist.
Kupplungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das zwischen dem den Druckausgleichsraum bildenden Rückstellelement und dem ihm zugeordneten Kolben vorgesehenen Dichtelement als Lippendichtring ausgebildet ist.
Kupplungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem den Druckausgleichsraum bildenden Rückstellelement und dem ihm zugeordneten Kolben ein Dichtelement vorgesehen ist, welches als Dichtlippe direkt an diesen Kolben angespritzt bzw. anvulkanisiert ist.
Kupplungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem den Druckausgleichsraum bildenden Rückstellelement und dem ihm zugeordneten Kolben ein Dichtelement vorgesehen ist, welches als Dichtlippe direkt an diese Stauscheibe angespritzt bzw. anvulkanisiert ist.
Kupplungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenlamellenträger (51, 61) der ersten und zweiten Kupplung (5, 6) von der gleichen Welle (2) angetrieben werden.
Kupplungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckräume (54, 64) der ersten und zweiten Kupplung (5, 6) gebildet werden von dem jeweiligen Kolben (53 bzw. 63) und dem jeweiligen Außenlamellenträger (51, 61) der ersten bzw. zweiten Kupplung (5 bzw. 6).
Kupplungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenlamellenträger der ersten und zweiten Kupplung von der gleichen Welle angetrieben werden.
Kupplungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckräume der ersten und zweiten Kupplung gebildet werden von dem jeweiligen Kolben und dem jeweiligen Innenlamellenträger der ersten bzw. zweiten Kupplung.
Kupplungsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lamellenpaket (50) der ersten Kupplung (5) räumlich gesehen zumindest weitgehend radial über dem Lamellenpaket (60) der zweiten Kupplung (6) angeordnet ist.
Kupplungsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckausgleichsraum (58) der ersten Kupplung (5) und der Druckausgleichsraum (68) der zweiten Kupplung (6) räumlich gesehen in einem Bereich radial unterhalb der Druckausgleichsräume (58, 68) miteinander in Verbindung stehen und über eine gemeinsame Schmiermittelzuführung (70) befüllbar sind.