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DE102016217445A1 - Integriertes Kupplungs-Getriebe-System mit einem Getriebezahnräder tragenden Kupplungskorb - Google Patents

Integriertes Kupplungs-Getriebe-System mit einem Getriebezahnräder tragenden Kupplungskorb Download PDF

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Publication number
DE102016217445A1
DE102016217445A1 DE102016217445.2A DE102016217445A DE102016217445A1 DE 102016217445 A1 DE102016217445 A1 DE 102016217445A1 DE 102016217445 A DE102016217445 A DE 102016217445A DE 102016217445 A1 DE102016217445 A1 DE 102016217445A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
clutch
rotary part
transmission
transmission system
gear
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102016217445.2A
Other languages
English (en)
Inventor
Jens Gullasch
Karl-Ludwig Kimmig
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schaeffler Technologies AG and Co KG filed Critical Schaeffler Technologies AG and Co KG
Publication of DE102016217445A1 publication Critical patent/DE102016217445A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K17/00Arrangement or mounting of transmissions in vehicles
    • B60K17/02Arrangement or mounting of transmissions in vehicles characterised by arrangement, location, or kind of clutch
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H57/00General details of gearing
    • F16H57/0018Shaft assemblies for gearings
    • F16H57/0025Shaft assemblies for gearings with gearing elements rigidly connected to a shaft, e.g. securing gears or pulleys by specially adapted splines, keys or methods

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kupplungs-Getriebe-System (1) für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, mit einer ein erstes Drehteil (2) und ein, mit dem ersten Drehteil (2) in zumindest einer eingekuppelten Stellung drehfest verbundenes, zweites Drehteil (3) aufweisenden Kupplungseinrichtung (4), wobei das zweite Drehteil (3) zumindest abschnittsweise das erste Drehteil (2) radial von außen umgibt, wobei das zweite Drehteil (3) als ein Bestandteil einer Getriebeeinrichtung (5) ausgestaltet ist und zumindest ein Getriebezahnrad (6) einer Getriebeübersetzungsstufe trägt; sowie einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Kupplungs-Getriebe-System (1).

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Kupplungs-Getriebe-System (auch als Kupplungs-Getriebe-Einheit bezeichnet), d.h. eine in einem Getriebe integrierte Kupplung, für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, etwa eines Pkws, Busses, Lkws oder landwirtschaftlichen Nutzfahrzeuges, mit einer ein erstes Drehteil und ein, mit dem ersten Drehteil in zumindest einer eingekuppelten Stellung (der Kupplungseinrichtung) drehfest verbundenes, zweites Drehteil aufweisenden Kupplungseinrichtung, wobei das zweite Drehteil zumindest abschnittsweise das erste Drehteil radial von außen (in Bezug auf die Drehachse des Kupplungs-Getriebe-Systems / der Drehteile) umgibt. Des Weiteren betrifft die Erfindung auch unmittelbar einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Kupplungs-Getriebe-System.
  • Aus dem Stand der Technik sind bereits Kupplungs-Getriebe-Systeme bekannt, die etwa als ein Getriebe ausgestaltet sind und eine oder mehrere Kupplungen integriert haben. In diesem Zusammenhang offenbart bspw. die US 8,833,191 B2 einen Steuerapparat für ein automatisiertes Getriebe.
  • Als nachteilig hat es sich bei den bekannten Ausführungen jedoch herausgestellt, dass diese häufig insbesondere in axialer Richtung relativ großbauend ausgebildet sind. Dies liegt insbesondere daran, dass die Kupplungseinrichtung in diesen Systemen zumeist axial benachbart zu den Getriebewellen oder an einem axialen Ende der Getriebewellen angeordnet ist. Vor allem bei hohen Zahnräderzahlen ist dann der axiale Bauraum der Kupplungs-Getriebe-Systeme relativ groß auszugestalten.
  • Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diese aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu beheben und insbesondere ein Kupplungs-Getriebe-System zur Verfügung zu stellen, das noch platzsparender ausgebildet werden soll.
  • Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das zweite Drehteil gleichzeitig als ein Bestandteil einer Getriebeeinrichtung des Kupplungs-Getriebe-Systems ausgestaltet ist und zumindest ein Getriebezahnrad einer Getriebeübersetzungsstufe, vorzugsweise mehrere Getriebezahnräder mehrerer Getriebeübersetzungsstufen trägt / aufnimmt / aufweist.
  • Dadurch ist eine besonders kompakte Ausbildung des Kupplungs-Getriebe-Systems umgesetzt, da ein ohnehin notwendiger Bestandteil der Kupplungseinrichtung unmittelbar als ein Getriebebestandteil, etwa in Form einer Getriebewelle, ausgebildet werden kann. Dadurch wird der axiale Bauraum des Kupplungs-Getriebe-Systems wesentlich verringert, wobei die Kupplungseinrichtung besonders kompakt aufgebaut ist.
  • Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.
  • Ist das Kupplungs-Getriebe-System als ein Getriebe, vorzugsweise ein Doppelkupplungsgetriebe, ausgestaltet, wobei die Drehteile in einem Getriebegehäuse gelagert sind und das zweite Drehteil zumindest im Bereich seines zumindest einen Getriebezahnrades innerhalb des Getriebegehäuses angeordnet ist, ist das Kupplungs-Getriebe-System besonders einfach in einen Antriebsstrang des Kraftfahrzeuges integrierbar.
  • Wenn das zumindest eine Getriebezahnrad (vorzugsweise die mehreren Getriebezahnräder) (vorzugsweise dauerhaft) drehfest mit dem zweiten Drehteil verbunden ist (/ sind), ist das Kupplungs-Getriebe-System in seinem Aufbau weiter vereinfacht.
  • Ist das zumindest eine Getriebezahnrad reib-, form- und/oder stoffschlüssig mit dem zweiten Drehteil verbunden, ist das zweite Drehteil verschiedenartig einsetzbar.
  • In diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, wenn das zumindest eine Getriebezahnrad (vorzugsweise die mehreren Getriebezahnräder) stoffeinteilig / integral mit dem zweiten Drehteil ausgebildet ist (/ sind). Dadurch ist ein Drehmoment besonders direkt sowie auf kurzem Wege übertragbar, wobei das zweite Drehteil besonders stabil / steif ausgebildet ist.
  • Auch ist es zweckmäßig, wenn das erste Drehteil ein drehfest mit einer Ausgangswelle (vorzugsweise einer Kurbelwelle) einer Verbrennungskraftmaschine verbindbar oder verbundener Wellenabschnitt ist. Das erste Drehteil kann über eine Dämpfungseinrichtung, etwa ein Zweimassenschwungrad, mittelbar / indirekt oder unmittelbar / direkt mit der Ausgangswelle verbunden sein. Dadurch wird der Aufbau des Kupplungs-Getriebe-Systems weiter vereinfacht.
  • In diesem Zusammenhang ist es auch zweckdienlich, wenn das zweite Drehteil eine, vorzugsweise als Hohlwelle ausgebildete Getriebewelle ist. Das zweite Drehteil ist dann weiter bevorzugt radial außerhalb sowie konzentrisch zu dem ersten Drehteil / dem Wellenabschnitt angeordnet. Dadurch ist eine besonders kompakte Ausführung des Kupplungs-Getriebe-Systems verwirklicht.
  • Weisen die Drehteile jeweils mehrere, drehfest mit ihnen verbundene Verbindungselemente auf, die in einem radialen Zwischenraum zwischen dem ersten und dem zweiten Drehteil angeordnet sind, sind ist der die Drehverbindung in der eingekuppelten Stellung verwirklichende Teil vor äußerem Einfluss geschützt.
  • In diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, wenn die Kupplungseinrichtung als eine Reibungskupplung / Reiblammelenkupplung ausgebildet / ausgestaltet ist, wobei das erste Drehteil eine Vielzahl erster, relativ zueinander axial verschiebbarer lamellenartiger Verbindungselemente und das zweite Drehteil eine Vielzahl zweiter, relativ zueinander axial verschiebbarer lamellenartiger Verbindungselemente aufweisen. Dadurch ist eine leistungsfähige Reibungskupplung umgesetzt, die auch in einem kleinen radialen Bauraum hohe Drehmomente übertragen kann.
  • In diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, wenn das erste Drehteil an einer Außenumfangsseite die ersten Verbindungselemente über eine Axialverzahnung drehfest aufnimmt und / oder das zweite Drehteil an einer radialen Innenumfangsseite eine Axialverzahnung aufweist, an der die zweiten Verbindungselemente axial verschiebbar aufgenommen sind. Dadurch wird der Aufbau der Kupplungseinrichtung weiter vereinfacht.
  • Von Vorteil ist es des Weiteren, wenn die ersten Verbindungselemente als Stahllamellen ausgebildet sind, d.h. aus einem Stahlwerkstoff hergestellt sind, und / oder die zweiten Verbindungselemente als Reiblamellen ausgebildet sind, d.h. eine die Reibkraft erhöhende Oberflächenstruktur aufweisen. Dadurch ist die Kupplungseinrichtung besonders leistungsfähig.
  • Zudem ist es zweckmäßig, wenn das zumindest eine Getriebezahnrad als Kühlmasse für die Kupplungseinrichtung dient. In diesem Zusammenhang ist es weiter vorteilhaft, wenn das zumindest eine Getriebezahnrad auf einer axialen Höhe der Verbindungselemente befindlich / angeordnet ist und somit die Verbindungselemente zumindest teilweise radial von außen umgibt. Dadurch kann die während des Ein- oder Auskuppelvorgangs der Kupplungseinrichtung erzeugte Wärme, insbesondere bei einer als Reibungskupplung ausgebildeten Kupplungseinrichtung, durch das zumindest eine Getriebezahnrad aufgenommen werden und zur Umgebung hin abgeführt werden.
  • In diesem Zusammenhang ist es auch von Vorteil, wenn die Kupplungseinrichtung als eine trocken laufende Reibungskupplung ausgebildet ist. Dann ist der Systemaufbau weiter vereinfacht.
  • Alternativ hierzu ist es jedoch auch möglich, die Kupplungseinrichtung als eine nass laufende Reibungskupplung auszubilden, wodurch insbesondere die Kühlung vorteilhaft beeinflusst wird.
  • In diesem Zusammenhang ist es auch vorteilhaft, wenn die Kupplungseinrichtung mit einer Kühlvorrichtung gekoppelt ist und vorzugsweise fluidisch, etwa hydraulisch mit dieser Kühlvorrichtung verbunden ist, die die Kupplungseinrichtung in einem Betriebszustand mit einem Fluidmittel / Hydraulikmittel kühlt. Dadurch wird die Kupplungseinrichtung noch leistungsfähiger.
  • Des Weiteren betrifft die Erfindung auch einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, mit einem Kupplungs-Getriebe-System gemäß zumindest einer der zuvor beschriebenen Ausführungen, wodurch auch der Antriebsstrang platzsparend ausbildbar ist.
  • In anderen Worten ausgedrückt, ist eine Kupplung in einem Getriebe / ein Kupplungs-Getriebe-System umgesetzt, in dem der Kupplungskorb (zweites Drehteil) die Getriebezahnräder trägt. Der Kupplungskorb ist somit ein Träger von Zahnrädern des Getriebes. Die Getriebezahnräder sind dabei vorzugsweise reib-, form- und/oder stoffschlüssig mit dem zweiten Drehteil verbunden. Die Erfindung betrifft somit auch eine Kupplung innerhalb eines Getriebegehäuses ohne eine separate Kupplungsglocke. Die Kupplung ist vollständig von der Getriebeeingangswelle umgeben. Es ist dabei eine trockene Lamellenkupplung umgesetzt, alternativ hierzu jedoch auch eine nasse Lamellenkupplung umsetzbar. Insbesondere schlägt die Erfindung vor, eine Kupplung innerhalb des Getriebes als eine Voll- / Hohlwellenkonstruktion vorzusehen. Die Vollwelle ist mit einem Dämpfer / der Kurbelwelle verbunden, die Hohlwelle mit der Getriebeeingangswelle bzw. bildet diese unmittelbar aus. Die Vollwelle ist mit Stahllamellen, die Hohlwelle mit Reiblamellen verbunden. Die Hohl- /Vollwellenausführung hat dabei den Vorteil, dass der Raum in der Hohlwelle komplett trocken ausgeführt werden kann, da hier kein Öl des Getriebes eindringen kann. Die Hohlwelle kann einteilig mit außenliegenden Festrädern des Getriebes ausgeführt sein.
  • Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert.
  • Es zeigen:
  • 1 eine Längsschnittdarstellung durch ein erfindungsgemäßes Kupplungs-Getriebe-System nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, in dem das erste Drehteil als eine verbrennungskraftmaschinenseitige Vollwelle ausgestaltet ist und das zweite Drehteil unmittelbar als eine Getriebewelle / Getriebeeingangswelle ausgestaltet ist, und
  • 2 eine schematische Längsschnittdarstellung des Kupplungs-Getriebe-Systems nach 1, wobei dessen Ausbildung als Getriebe eines Antriebsstranges zu erkennen ist.
  • Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
  • In Zusammenhang mit 2 ist zunächst prinzipiell der Einbauzustand eines erfindungsgemäßen Kupplungs-Getriebe-Systems 1 gemäß eines bevorzugten Ausführungsbeispieles zu erkennen. Das Kupplungs-Getriebe-System 1 dient zur Anordnung in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, in einem Kraft- / Drehmomentenfluss betrachtet zwischen einer Verbrennungskraftmaschine des Kraftfahrzeuges sowie den Abtriebsrädern / Reifen des Kraftfahrzeuges. Das Kupplungs-Getriebe-System 1 bildet in dieser Ausführung ein Getriebe 30 aus. Das Getriebe 30 ist hier als ein Handschaltgetriebe ausgebildet, ist jedoch nicht auf diese Ausführung festgelegt. Das Getriebe 30 ist gemäß einer weiteren Ausführungsform auch als ein Automatikgetriebe, etwa ein automatisiertes / automatisches Doppelkupplungsgetriebe ausgebildet.
  • Ein erstes Drehteil 2 des Kupplungs-Getriebe-Systems 1, welches der Verbrennungskraftmaschine im Kraftfluss betrachtet nächstliegend angeordnet ist, d.h. ein verbrennungskraftmaschinenseitiges erstes Drehteil 2, ist im Betrieb drehfest mit einer als Kurbelwelle ausgebildeten Ausgangswelle der Verbrennungskraftmaschine verbunden. Dafür ist eine Dämpfungseinrichtung 12 in Form eines Zweimassenschwungrades in 2 angedeutet, wobei diese Dämpfungseinrichtung 12 das erste Drehteil 2 indirekt / mittelbar mit der Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine im Betrieb verbindet / drehfest verbinden. Die Dämpfungseinrichtung 12 ist im Betrieb des Antriebsstranges sowohl mit einem Ende der Kurbelwelle als auch mit dem ersten Drehteil 2 drehfest verbunden. In einer weiteren Ausführungsform ist jedoch auch auf diese Dämpfungseinrichtung 12 verzichtet und das erste Drehteil 2 ist dann unmittelbar / direkt drehfest mit der Kurbelwelle verbunden / an dieser befestigt. Das erste Drehteil 2 ist als ein von der Kurbelwelle bzw. der Dämpfungseinrichtung 12 (wieder-)abnehmbarer Wellenabschnitt 7, umgesetzt. In einer weiteren Ausführungsform ist dieser Wellenabschnitt 7 jedoch auch als integraler, d.h. stoffeinteiliger Bestandteil der Kurbelwelle oder der Dämpfungseinrichtung 12 ausgestaltet.
  • Zusammen mit dem ersten Drehteil 2 bildet ein zweites Drehteil 3 eine Kupplungseinrichtung 4 des Kupplungs-Getriebe-Systems 1 aus. Hierfür sind diese beiden Drehteile 2, 3, wie nachfolgend weiter erläutert, mittels mehrerer Verbindungselemente 9 ausgestattet, die in einer eingekuppelten Stellung der Kupplungseinrichtung 4 drehfest miteinander verbunden sind, in einer ausgekuppelten Stellung der Kupplungseinrichtung 4 auf übliche Weise zueinander drehentkoppelt, d.h. unabhängig voneinander verdrehbar sind. Das zweite Drehteil 3 ist radial außerhalb des ersten Drehteils 2 sowie koaxial zu dem ersten Drehteil 2 angeordnet / erstreckend. Das zweite Drehteil 3 ist, wie auch besonders gut in 1 zu erkennen, als Hohlwelle 13 ausgestaltet.
  • Drehfest mit dem zweiten Drehteil 3 sind wiederum mehrere Getriebezahnräder 6 verbunden. Das zweite Drehteil 3 ist folglich auch ein Bestandteil einer Getriebeeinrichtung 5 des Kupplungs-Getriebe-Systems 1 / Getriebes 30. Die Getriebezahnräder 6 sind auf einer radialen Außenumfangsseite des zweiten Drehteils 3 angeordnet. Der Übersichtlichkeit halber ist in 2 auf die Darstellung aller (fünf) Getriebezahnräder 6 verzichtet; es sind lediglich zwei Getriebezahnräder 6 schematisch dargestellt, die jeweils wiederum mit einem weiteren auf einer Zwischenwelle 31 drehfest aufgenommenen Zwischenzahnrad 32 kämmen. Die Zwischenzahnräder 32 der Zwischenwelle 31 kämmen dann wiederum jeweils auch mit einem auf einer Getriebeausgangswelle 14 drehfest aufgenommenen Abtriebszahnrad 33. Dadurch sind die Getriebezahnräder 6 zumindest indirekt mit der Getriebeausgangswelle 14 in Wirkeingriff. Wie in 1 zu erkennen ist, sind insgesamt fünf Getriebezahnräder 6 auf gleiche Weise wie die beiden Getriebezahnräder 6 der 2 weiter mit Zwischenzahnrädern 32 wirkverbunden. Die Anzahl der Getriebezahnräder 6, die drehfest auf dem zweiten Drehteil 3 aufgenommen sind, ist jedoch nicht auf fünf beschränkt. In weiteren Ausführungsformen sind auch mehr als fünf Getriebezahnräder 6 oder weniger als fünf Getriebezahnräder 6 mit dem zweiten Drehteil 3 drehfest verbunden.
  • In Verbindung mit 1 ist der genauere Aufbau des Kupplungs-Getriebe-Systems 1 erkennbar. Hierbei ist ersichtlich, dass das erste Drehteil 2 in Form des vollwellenartigen Wellenabschnittes 7 an einem ersten axialen Endbereich 16 (in Bezug auf eine Drehachse 19 des ersten Drehteils 2) mehrere erste Verbindungselemente 9a aufnimmt. Diese ersten Verbindungselemente 9a sind an einer Außenumfangsseite 15 des ersten Drehteils 2 drehfest mit diesem verbunden. Dafür weist das erste Drehteil 2 in diesem ersten Endbereich 16 eine Axialverzahnung 17 auf, die auch als Kerbverzahnung bezeichnet ist. Die ersten Verbindungselemente 9a sind in axialer Richtung auf diese Axialverzahnung 17 aufgeschoben, sodass sie drehfest über diese Axialverzahnung 17 mit dem ersten Drehteil 2 verbunden sind, jedoch in axialer Richtung noch relativ zueinander verschiebbar sind. Ein endseitig angeordnetes erstes Verbindungselement 9a ist in einer ersten axialen Richtung, in welcher Richtung die Verbindungselemente 9a in einer eingekuppelten Stellung der Kupplungseinrichtung 4 aufeinanderzu gespannt sind, mittels eines Sicherungsringes 18 abgestützt. Dadurch werden die ersten Verbindungselemente 9a in einem eingekuppelten Zustand / einer eingekuppelten Stellung der Kupplungseinrichtung 4 in axialer Richtung abgestützt, um zwischen je zwei benachbarten ersten Verbindungselementen 9a ein zweites Verbindungselement 9b des zweiten Drehteils 3 reibkraftschlüssig einzuschließen / einzuklemmen. Wie auch gut zu erkennen, sind die ersten Verbindungselemente 9a im Wesentlichen gleich ausgestaltet und allesamt jeweils scheibenförmig. In einem axialen Zwischenraum zwischen jeweils zwei benachbart zueinander angeordneten ersten Verbindungselementen 9a ragt dann jeweils ein zweites Verbindungselement 9b hinein.
  • Die zweiten Verbindungselemente 9b sind drehfest mit dem zweiten Drehteil 3 verbunden, jedoch in axialer Richtung entlang der Drehachse 19 der Kupplungseinrichtung 4 relativ zueinander verschiebbar. Die zweiten Verbindungselemente 9b sind wiederum mittels einer Axialverzahnung, nachfolgend als zweite Axialverzahnung 20 bezeichnet, an dem zweiten Drehteil 3 drehfest aufgenommen. Die zweite Axialverzahnung 20 ist an einer Innenumfangsseite 21 des zweiten Drehteils 3 angeordnet. Auch diese zweite Axialverzahnung 20 ist im Wesentlichen als Kerbverzahnung / Innenkerbverzahnung ausgebildet und bildet dadurch eine Verzahnung aus, die die zweiten Verbindungselemente 9b allesamt drehfest festhält / abstützt, jedoch eine axiale Verschiebung dieser zweiten Verbindungselemente 9b relativ zueinander zulässt. Auch die zweiten Verbindungselemente 9b sind allesamt gleich ausgestaltet und scheibenförmig. Durch die relativ dünnwandige Ausbildung der einzelnen Verbindungselemente 9a bis 9b sind diese lamellenförmig ausgeformt. Die Kupplungseinrichtung 4 ist somit als eine Reibungskupplung / Reiblamellenkupplung ausgestaltet und bezeichnet.
  • An einem dem ersten Endbereich 16 abgewandten zweiten Endbereich 22 des Wellenabschnittes 7 ist ein Verbindungsbereich zur drehfesten Verbindung mit der Kurbelwelle in direkter oder indirekter Weise ausgestaltet. Auch dieser zweite Endbereich 22 ist als Axialverzahnung, nämlich als dritte Axialverzahnung 23 ausgestaltet. Auch diese dritte Axialverzahnung 23 ist als Außenkerbverzahnung ausgestaltet und dient in diesem Ausführungsbeispiel zur drehfesten Verbindung mit der Dämpfungseinrichtung 12.
  • Das zweite Drehteil 3 ist koaxial sowie radial außerhalb des ersten Drehteils 2 angeordnet und ebenfalls drehbar um die Drehachse 19 gelagert. Auch das zweite Drehteil 3 ist wellenförmig ausgebildet. Das zweite Drehteil 3 ist somit als eine Getriebewelle 8, nämlich eine Getriebeeingangswelle ausgestaltet. Die Getriebewelle 8 ist als Hohlwelle 13 ausgeformt und umgibt den Wellenabschnitt 7 von radial außen.
  • Die Kupplungseinrichtung 4 ist mit ihren Verbindungselementen 9a, 9b in einem radialen Zwischenraum 10 zwischen der Getriebewelle 8 / dem zweiten Drehteil 3 sowie dem Wellenabschnitt 7 / dem ersten Drehteil 2 angeordnet. Wie weiterhin zu erkennen, ist das zweite Drehteil 3 im axialen Bereich der Verbindungselemente 9a, 9b, d.h. im axialen Bereich seiner (zweiten) Axialverzahnung 20 im Innenumfang erweitert, um so einen Kupplungskorb der Kupplungseinrichtung 4 auszubilden und genügend radialen Zwischenraum 10 zur Verfügung zu stellen. Zwei der Getriebezahnräder 6 sind im axialen Bereich der zweiten Axialverzahnung 20 angeordnet und somit Bestandteil des Kupplungskorbes. Dadurch ist es möglich die Massen der Getriebezahnräder 6 zumindest teilweise zum Abführen von während dem Ein- und Auskuppelvorgang im Zwischenraum 10 zustande kommende Wärme zu verwenden.
  • Die ersten Verbindungselemente 9a sowie die zweiten Verbindungselemente 9b sind parallel zueinander sowie in radialer Richtung in dem Zwischenraum 10 ausgerichtet aufgenommen. In dieser Ausführung sind die ersten Verbindungselemente 9a als Stahllamellen ausgeformt. Die ersten Verbindungselemente 9a sind somit aus einem Stahlwerkstoff hergestellt und prinzipiell stabiler / mit einer höheren Festigkeit ausgebildet als die zweiten Verbindungselemente 9b. Durch die Ausbildung als Stahllamellen wird eine während des Ein- und Auskuppelvorganges der Kupplungseinrichtung 4 erzeugte Wärme größtenteils in Richtung des ersten Drehteiles 2 abgeführt, da das erste Drehteil 2 ebenfalls aus einem Stahlwerkstoff vorzugsweise hergestellt ist. Die zweiten Verbindungselemente 9b sind als übliche Reiblamellen ausgestaltet und weisen jeweils an den in axialer Richtung dem ersten Verbindungselement 9a zugewandten Stirnseiten eine die Reibkraft erhöhende Oberflächenstruktur (d.h. einen Reibbelag) auf.
  • Im Weiteren ist auch erkennbar, dass das zweite Drehteil 3 mittels auf Lebensdauer fett geschmierter Wälzlager 24a, 24b relativ zu dem ersten Drehteil 2 drehbar gelagert ist. Ein erstes Wälzlager 24a ist benachbart zu den Verbindungselementen 9a, 9b / zu dem ersten Endbereich 16, nämlich auf einer dem zweiten Endbereich 22 zugewandten Seite des ersten Endbereiches 16 auf dem ersten Drehteil 2 angeordnet. Ein zweites Wälzlager 24b ist auf einer dem ersten Endbereich 16 zugewandten Seite des zweiten Endbereiches 22 auf dem ersten Drehteil 2 angeordnet. Die beiden Wälzlager 24a, 24b sind hier jeweils als Kugellager schematisch ausgebildet, es ist jedoch auch möglich, diese anders auszugestalten. Je ein Lagerinnenring der Wälzlager 24a, 24b ist drehfest auf der Außenumfangsseite 15 des ersten Drehteils 2 angeordnet und je ein Lageraußenring der Wälzlager 24a, 24b ist drehfest auf der Innenumfangsseite 21 des zweiten Drehteils 3 angeordnet.
  • Auf einer Außenumfangsseite 25 weist das zweite Drehteil 3 entsprechend seiner Ausgestaltung als Getriebewelle 8 die mehreren drehfest mit ihm verbundenen Getriebezahnräder 6 auf. Die Getriebezahnräder 6 weisen jeweils eine andere Getriebeübersetzungsstufe auf und unterscheiden sich somit untereinander in ihrem Teilkreisdurchmesser sowie ihrer Zähneanzahl. In dieser Ausführung sind die Getriebezahnräder 6 allesamt geradverzahnte Zahnräder. Es ist jedoch auch in weiteren Ausführungen vorgesehen, diese anderweitig zu verzahnen, bspw. schräg oder keglig zu verzahnen. Zudem sind die Getriebezahnräder 6 fester stoffeinteiliger Bestandteil des zweiten Drehteils 3. Die Getriebezahnräder 6 bilden somit jeweils einen stoffeinteiligen / integralen Bestandteil der Getriebewelle 8 aus. In weiteren Ausführungen ist es jedoch auch möglich, neben dieser stoffschlüssigen Verbindung der in axialer Richtung nebeneinander angeordneten Getriebezahnräder 6 mit der Getriebewelle 8 / dem zweiten Drehteil 3, diese Getriebezahnräder 6 mittels form- und / oder kraftschlüssiger Verbindung an / auf dem zweiten Drehteil 3 anzubringen.
  • In dieser Ausführung ist zudem die Kupplungseinrichtung 4 als trocken laufende Reibungskupplung / Kupplungseinrichtung 4 umgesetzt. In weiteren Ausführungen ist diese auch als nass laufende Reibungskupplung / Kupplungseinrichtung 4 ausgebildet. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn diese mittels eines Fluidmittels / Hydraulikmittels umspült ist, das als Kühlmittel dient. Der Zwischenraum 10 ist dabei vorzugsweise gegenüber einem Getriebeinnenraum 26 des Getriebes 30, der die einzelnen Zahnräder 6, 32, 33 umschließt, abgedichtet. Die Getriebezahnräder 6 sind hierbei in einem Getriebegehäuse 27 des Getriebes 30 angeordnet. Auch die Zwischenzahnräder 32 und die Abtriebszahnräder 32 sind in dem Getriebegehäuse 27 angeordnet.
  • Die Getriebeeinrichtung 5 / das zweite Drehteil 3 samt der Getriebezahnräder 6, der Zwischenwelle 31 sowie der Getriebeausgangswelle / Abtriebswelle 14 bilden zusammen die Getriebeeinrichtung 5 aus. Die Getriebeeinrichtung 5 bildet wiederum zusammen mit dem Getriebegehäuse 27 das Getriebe 30 / Kupplungs-Getriebe-System 1 aus.
  • Auf seiner Außenumfangsseite 25 weist das zweite Drehteil 3 wiederum mehrere Wälzlagerungen zur radialen Lagerung in dem Getriebegehäuse 27 auf. Ein drittes Wälzlager 24c in Form eines Tonnenlagers / Rollenlagers lagert einen ersten axialen Bereich des zweiten Drehteils 3 in einer ersten Lagerungsbohrung 28 des Getriebegehäuses 27. Ein weiteres viertes Wälzlager 24d in Form eines Kugellagers lagert einen zweiten Bereich, der axial versetzt zu dem ersten Bereich ist, in einer zweiten Lagerungsbohrung 29 des Getriebegehäuses 27.
  • In anderen Worten ausgedrückt, ist ein Kupplungs-Getriebe-System 1 ausgeführt, in dem eine Vollwelle (erstes Drehteil 2) direkt mit dem Zwei-Massen-Schwungrad bzw. der Kurbelwelle verbunden ist. An ihrem Ende befindet sich eine Verzahnung (Axialverzahnung 17), auf der Stahllamellen (erste Verbindungselemente 9a) geführt sind.
  • Die Vollwelle 2 ist in einer Hohlwelle (zweites Drehteil 3) gelagert, welche sich an dem entsprechenden Ende soweit öffnet, dass eine dort angebrachte Innenverzahnung (zweite Axialverzahnung 20) wiederum Reiblamellen (zweite Verbindungselemente 9b) führen kann. Die Kupplung (Kupplungseinrichtung 4) befindet sich nun also radial zwischen einem Fortsatz (erstes Drehteil 2) der Kurbelwelle und der hohl ausgeführten Getriebeeingangswelle (zweites Drehteil 3). Die Antriebsseite befindet sich nun innen liegend (Vollwelle 2) und der Abtrieb außen (Hohlwelle 3). Da die radial außen gelegene Verzahnung 17 aufgrund des größeren Teilkreises (bei gleichem Modul) mehr Zähne aufweisen kann als die radial innen gelegene Verzahnung 20, wird hierdurch der zusätzliche Vorteil erreicht, den weniger festen Reiblamellen 9b mehr Zähne zu geben als den festeren Stahllamellen 9a. Außerdem dient die Vollwelle 2, welche in direktem Stahl-Stahl-Kontakt mit den Stahllamellen 9b steht, als zusätzliche thermische Masse, während die Getriebeeingangswelle 3 (= Hohlwelle) nur sehr gering bis keine zusätzliche thermische Belastung durch die Kupplung 4 erfährt. Im Gegenteil wirken die in der Getriebeeingangswelle 3 geführten Reiblamellen 9b sogar eher thermisch isolierend, wodurch die Getriebeeingangswelle 3 vor thermischem Einfluss geschützt wird (Temperaturgrenzwert für Getriebeeingangswellen 3 liegt grob bei 200°C, daher sollte eine Wärmeabgabe über diese vermieden werden).
  • Die Hohlwelle-Vollwelle-Ausführung hat außerdem den Vorteil, dass der Raum in der Hohlwelle 3 komplett trocken ausgeführt werden kann, da hier kein Öl des Getriebes 30 eindringen kann. Die Lagerung der zwei Wellen 2, 3 ineinander wird durch auf Lebensdauer geschmierte Lager 24a, 24b realisiert. Die Kupplung 4 befindet sich nun außerdem am Ende des Getriebes 30, wodurch die Zugänglichkeit für den Aktor verhältnismäßig einfach gegeben ist. Da die Hohlwelle 3 die Getriebeeingangswelle 3 darstellt, müssen sich auf ihr natürlich entsprechende Zahnräder 6 des Getriebes 30 befinden. Dabei kann der gängige axiale Bauraum beibehalten werden, da der Bereich in dem sich die Kupplung 4 befindet immer noch klein genug ist, um dort gängige Zahnräder 6 eines Getriebes 30 anzubringen. Eine Ausführung besteht darin, die Hohlwelle 3 komplett aus einem Stück inklusive Zahnräder 6 zu fertigen, so dass sich auf der Getriebeeingangswelle 3 nur Festräder 6 befinden, während auf den Vorgelegewellen (Zwischenwelle 31) dann entsprechend Losräder verbaut werden müssen. Als Vorteile sei somit erwähnt, dass keine Getriebe- / Kupplungsglocke verwendet werden muss, da die Kupplung 4 vollständig im Getriebe 30 angeordnet ist, ohne dieses axial zu verlängern. Auch kann die Kupplung 4 trocken ausgeführt werden, obwohl sie sich im Getriebe 30 befindet (Hohlraum 10 = Trockenraum). Die Reiblamellen 9b haben eine Außenverzahnung, die Stahllamellen 9a Innenverzahnung (Belastung optimal an Beanspruchbarkeit der Materialien angepasst, außerdem Wärmeabgabe an Vollwelle 2 und weniger an Getriebeeingangswelle 3). Auch die Zugänglichkeit für einen Aktor / Kupplungsaktor ist am Ende des Getriebes 30 verbessert. In 1 ist die Ausführung der Erfindung besonders gut erkennbar. Man erkennt die Vollwelle 2, die direkt mit dem Motor oder Zwei-Massen-Schwungrad 12 verbunden wird und einmal durch das Getriebe 30 hindurchgreift. Die Vollwelle 2 ist in einer Hohlwelle 3 gelagert, welche sowohl als Getriebeeingangswelle 3 als auch als Außenlamellenträger für die Reiblamellen 9b fungiert. Die Stahllamellen 9a sind auf der Vollwelle 2 axial verschiebbar. Ihr Anschlagpunkt ist hier vereinfacht durch einen Sicherungsring 18 dargestellt, kann aber auch in beliebig anderer Form (Stützblech etc.) ausgeführt werden. Die Kupplung 4 befindet sich nun am Ende des Getriebes 30 und kann dort von einem Aktor erreicht werden. Deutlich zu erkennen ist auch, dass der Hohlraum 10 der Hohlwelle 3 trocken und dicht gegenüber dem Getriebe 30 ist. Dadurch ist ein Kupplungs-Getriebe-System 1 ohne Kupplungsglocke, aber mit vollständig im Getriebe 30 / Getriebegehäuse 27 liegender trockener Lamellenkupplung 4 umgesetzt.
  • Die besonderen Merkmale der Idee sind, dass die Kupplung 4 weitgehend in die Getriebeeingangswelle 3 integriert ist und dass Zahnräder 6 für die Getriebeübersetzungen auf dem Kupplungskorb 3 (Kupplungsaußendurchmesser) integriert sind. Weitere Kennzeichen des Grundgedankens sind, dass die Kupplung 4 über einen Hydraulikkolben (Aktor mit zentralem Kupplungsbetätigungszylinder („central clutch cylinder“)) betätigt wird und diese sowohl „normally open“ oder „normally closed“ ausgeführt sein kann. Weiter könnte die Kupplung 4 direkt über Ölzuführung gekühlt werden (Öl im Reibkontakt) oder aber Öl nur indirekt zur Kühlung benutzt werden (kein Öl im Reibkontakt, sondern es werden nur die Zahnräder 6 bzw. der Außenmantel der Kupplung 4 mittels Öl gekühlt). Wichtig ist auch, dass die Masse der Welle 3 und auch der damit direkt verbunden Zahnräder 6 für die Erhöhung der Wärmekapazität der Kupplung 4 mit genutzt wird.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Kupplungs-Getriebe-System
    2
    erstes Drehteil
    3
    zweites Drehteil
    4
    Kupplungseinrichtung
    5
    Getriebeeinrichtung
    6
    Getriebezahnrad
    7
    Wellenabschnitt
    8
    Getriebewelle
    9
    Verbindungselement
    9a
    erstes Verbindungselement
    9b
    zweites Verbindungselement
    10
    Zwischenraum
    11
    Reiblamellenkupplung
    12
    Dämpfungseinrichtung
    13
    Hohlwelle
    14
    Getriebeausgangswelle
    15
    Außenumfangsseite des ersten Drehteils
    16
    erster Endbereich des ersten Drehteils
    17
    Axialverzahnung
    18
    Sicherungsring
    19
    Drehachse
    20
    zweite Axialverzahnung
    21
    Innenumfangsseite
    22
    zweiter Endbereich des ersten Drehteils
    23
    dritte Axialverzahnung
    24a
    erstes Wälzlager
    24b
    zweites Wälzlager
    24c
    drittes Wälzlager
    24d
    viertes Wälzlager
    25
    Außenumfangsseite des zweiten Drehteils
    26
    Getriebeinnenraum
    27
    Getriebegehäuse
    28
    erste Lagerungsbohrung
    29
    zweite Lagerungsbohrung
    30
    Getriebe
    31
    Zwischenwelle
    32
    Zwischenzahnrad
    33
    Abtriebszahnrad
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 8833191 B2 [0002]

Claims (10)

  1. Kupplungs-Getriebe-System (1) für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, mit einer ein erstes Drehteil (2) und ein, mit dem ersten Drehteil (2) in zumindest einer eingekuppelten Stellung drehfest verbundenes, zweites Drehteil (3) aufweisenden Kupplungseinrichtung (4), wobei das zweite Drehteil (3) zumindest abschnittsweise das erste Drehteil (2) radial von außen umgibt, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Drehteil (3) als ein Bestandteil einer Getriebeeinrichtung (5) ausgestaltet ist und zumindest ein Getriebezahnrad (6) einer Getriebeübersetzungsstufe trägt und das erste Drehteil (2) und das zweite Drehteil (3) zusammen die Kupplungseinrichtung (4) des Kupplungs-Getriebe-System (1) ausbilden.
  2. Kupplungs-Getriebe-System (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Getriebezahnrad (6) drehfest mit dem zweiten Drehteil (3) verbunden ist.
  3. Kupplungs-Getriebe-System (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Getriebezahnrad (6) stoffeinteilig mit dem zweiten Drehteil (3) ausgebildet ist.
  4. Kupplungs-Getriebe-System (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Drehteil (2) ein drehfest mit einer Ausgangswelle einer Verbrennungskraftmaschine verbindbarer oder verbundener Wellenabschnitt (7) ist.
  5. Kupplungs-Getriebe-System (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Drehteil (3) eine Getriebewelle (8) ist.
  6. Kupplungs-Getriebe-System (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehteile (2, 3) jeweils mehrere, drehfest mit ihnen verbundene Verbindungselemente (9) aufweisen, die in einem radialen Zwischenraum (10) zwischen dem ersten und dem zweiten Drehteil (2, 3) angeordnet sind.
  7. Kupplungs-Getriebe-System (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungseinrichtung (4) als eine Reiblamellenkupplung (11) ausgestaltet ist, wobei das erste Drehteil (2) eine Vielzahl erster, relativ zueinander axial verschiebbarer lamellenartiger Verbindungselemente (9a) und das zweite Drehteil (3) eine Vielzahl zweiter, relativ zueinander axial verschiebbarer lamellenartiger Verbindungselemente (9b) aufweisen.
  8. Kupplungs-Getriebe-System (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungseinrichtung (4) als eine trocken laufende Reibungskupplung ausgebildet ist.
  9. Kupplungs-Getriebe-System (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungseinrichtung (4) als eine nass laufende Reibungskupplung ausgebildet ist.
  10. Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, mit einem Kupplungs-Getriebe-System (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
DE102016217445.2A 2015-09-16 2016-09-13 Integriertes Kupplungs-Getriebe-System mit einem Getriebezahnräder tragenden Kupplungskorb Withdrawn DE102016217445A1 (de)

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