Sensoren Twin-Sensor ermöglicht kompakten Zentraleinrücker für Doppelkupplungsgetriebe

Doppelkupplungsgetriebe stellen Entwickler vor neue Herausforderungen – etwa, wenn ein neuer Zentraleinrücker samt Doppelsensor in einem definiert kleinen Bauraum unterzubringen ist. Wie sich diese Aufgabe lösen läst, zeigt ein gemeinsames Projekt von FTE automotive und Micro-Epsilon Messtechnik.

Anbieter zum Thema

Micro-Epsilon Messtechnik GmbH & Co. KG

MES Electronic Connect GmbH & Co. KG

IBR Leiterplatten GmbH & Co. KG

Bei Doppelkupplungen wird unterschieden zwischen nassen Doppelkupplungen für die Übertragung der höheren Drehmomente und trockenen Doppelkupplungen für kleinere Fahrzeuge mit niedrigeren Drehmomenten. Zudem unterteilt man bei den Doppelkupplungen aufgrund ihrer Anordnung in radiale und axiale Doppelkupplungen.

Das gemeinsame Projekt von FTE automotive und Micro-Epsilon Messtechnik wurde mit einer trockenen Doppelkupplung in radialer Anordnung realisiert. Ein Vorteil der radialen Anordnung der Beläge ist der kurze axiale Bauraum, wobei die außen angeordnete Kupplung durch den größeren mittleren Reibradius deutlich leistungsfähiger ist.

Wie Doppelkupplungsgetriebe aufgebaut sind

Doppelkupplungsgetriebe bestehen aus zwei voneinander unabhängigen Teilgetrieben, von denen jedes funktionell wie ein Handschaltgetriebe aufgebaut ist und eine separate Eingangswelle hat. Jedem Teilgetriebe ist eine separate Reibkupplung zugeordnet. Von den Getriebe-Eingangswellen ist jeweils eine im eingelegten Gang durch eine Kupplung reibschlüssig mit dem Schwungrad verbunden. Die Gänge werden im jeweils lastfreien Teilgetriebe vorgewählt. Der Gangwechsel selbst erfolgt unter Last durch eine geregelte Übergabe des Drehmoments von der ersten auf die zweite Kupplung und umgekehrt.

Elektrische, mechanische oder elektrohydraulische Drehmomentübergabe

Die geregelte Übergabe des Drehmoments kann elektromechanisch erfolgen, das heißt über einen Elektromotor, der über eine Mechanik die jeweilige Kupplung betätigt oder auch (elektro)-hydraulisch, wobei ein hydraulisch wirkender Nehmerzylinder die beiden Reibkupplungen betätigt. Im Falle des Ausfalls der Strom- oder Druckölversorgung werden beide Kupplungen geöffnet („fail safe function“).Aus der Funktion der Doppelkupplung leitet sich die Aufgabe des FTE-„Zentraleinrückers“ ab, die sich auf das hydraulische System beschränkt.

Zentraleinrücker betätigt beide Kupplungen unabhängig voneinander

Der Zentraleinrücker muss unabhängig voneinander beide Kupplungen betätigen können. „Einrücker“ deshalb, weil bei Betätigung die Kupplung schließt, also einrückt, im Gegensatz zur herkömmlichen Kupplung, die bei Betätigung öffnet. Die Aufgabe, beide Kupplungen zu betätigen, wird erfüllt durch zwei konzentrisch angeordnete Kolben, die unabhängig voneinander die jeweilige Kupplung über die Einrücklager betätigen. Die Herausforderung ist, dass beide Lager sehr platzsparend angeordnet sind, sich aber nicht berühren, wenn sie ineinander verschoben werden unter Berücksichtigung des radialen Verschiebewegs zum Ausgleich des Achsversatzes zwischen Kupplung und Zentraleinrücker. Die Herausforderung, den neuen Zentraleinrücker samt Doppelsensor in einem definiert kleinen Bauraum unterzubringen, wird folglich durch die gemeinsam entwickelte Lösung von FTE automotive und Micro-Epsilon beispielhaft erreicht.

Unabhängige hydraulische Druckversorgung für jeden Hydraulikkreis oder Kolben

Die hydraulische Druckversorgung muss für jeden Hydraulikkreis bzw. Kolben unabhängig voneinander erfolgen. Die Druckversorgungsbohrungen müssen deshalb überschneidungsfrei im Gehäuse verlaufen. Wichtig ist, dass die Bohrungen den notwendigen Querschnitt aufweisen, um die hohe Betätigungsgeschwindigkeit der Kolben zu gewährleisten, ohne zu hohe Staudrücke zu generieren.

Dichtungen müssen breiten Temperaturbereich abdecken

Betriebsmedium ist üblicherweise Mineralöl. Die Dichtungen müssen auf das Medium abgestimmt werden und einen relativ hohen Temperaturbereich von -40 bis 180 °C max. Temperatur abdecken. Dieser ist bedingt durch erhöhte Kupplungsreibung bei Doppelkupplungsgetrieben, hervorgerufen durch die Überschneidungen der Kupplungseingriffe, die notwendig sind, um eine zugkraftunterbrechungsfreie Schaltung zu gewährleisten. FTE entwickelt deshalb einen speziell auf das Betriebsmedium und auf die Temperaturanforderungen zugeschnittenen Dichtungswerkstoff. Als Grundwerkstoffe bieten sich dabei hydrierter Nitrilkautschuk oder Fluorkarbon-Kautschuk an.

Doppelzentraleinrücker sorgt für Energieeinsparung

Ein wichtiger Aspekt zur Auslegung des Doppelzentraleinrückers ist der mögliche Anschlag der Kolben in 0-Position. Im Vergleich zum herkömmlichen Zentralausrücker besitzt der hier beschriebene Doppelzentraleinrücker keine Vorlastfeder, die das Lager gegen die Kupplung vorspannt. Die Vorlast wird hier durch die Kupplung selbst erzeugt. Der Kolben der entlasteten Kupplung fährt dabei auf einen definierten Anschlag in 0-Position zurück um als Gegenlager zu wirken. So wird erreicht, dass die entlastete Kupplung nicht permanent mit Drucköl versorgt werden muss, was Energie spart.

Hubbegrenzung vermeidet Beschädigung der Kupplung

Je nach Aufbau der Kupplung kann es notwendig werden, dass im Doppelzentraleinrücker in einem oder in beiden Kreisen eine Hubbegrenzung installiert werden muss, um ein Überdrücken und damit eine Beschädigung der Kupplung zu vermeiden. Bei Ausführung mit Aluminiumkolben lässt sich das relativ einfach integrieren.

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