CN116529498A - 湿式多片式离合器 - Google Patents

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CN116529498A CN202180077098.9A CN202180077098A CN116529498A CN 116529498 A CN116529498 A CN 116529498A CN 202180077098 A CN202180077098 A CN 202180077098A CN 116529498 A CN116529498 A CN 116529498A
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斯特凡·斯坦梅茨
佛瑞恩·克雷布斯
简斯·克莱默
劳伦·伊内臣
托比亚斯·赫布根
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Abstract

本发明涉及一种湿式多片式离合器，该湿式多片式离合器具有离合器片(4)，所述离合器片连接至片承载件(8)以进行共同旋转，同时能够沿轴向方向移位，片承载件具有流体通道开口(2)，其中，离合器片(4)中的至少一个离合器片、优选地离合器片(4)中的每个离合器片设计为具有凹槽(1)的摩擦片。本发明的区别在于，摩擦片的凹槽(1)、特别是凹槽(1)的至少几何中心线(61)在片承载件(8)中沿着穿过流体通道开口(2)的径向范围延伸。

Description

湿式多片式离合器
技术领域
本发明涉及具有权利要求1的前序部分的特征的湿式多片式离合器。
本发明的适用范围：具有离合器片的湿式多片式离合器，所述离合器片连接至片承载件以进行共同旋转，而能够沿轴向方向移位，并且该片承载件具有流体通道开口，例如油孔。
背景技术
湿式多片式离合器和制动器广泛用于常规的动力换挡变速器、重型传动系中的创新混合动力模块或可换档电子轴中，并且它们均代表着高性能的重型部件。降低CO2排放和提高传动系效率的需求在汽车应用中是非常重要的。除了减少换档元件中与载荷无关的损耗之外，还必须考虑到热载荷和充分冷却。在摩擦特性、热平衡和效率之间的紧张领域中，摩擦片的凹槽图案的设计和摩擦系统中的有针对性的油流起着重要作用。
DE 10 2017 124 330 A1公开了一种具有离合器片的湿式多片式离合器，所述离合器片连接至片承载件以进行共同旋转，而能够沿轴向方向移位，并且该片承载件具有流体通道开口。
DE 10 2014 221 577 A1公开了一种具有片承载件的湿式离合器，该片承载件具有流体腔和流体通道开口。
DE 10 2015 201 550 A1公开了一种具有内承载件和外承载件的离合器，内承载件和外承载件绕共同的旋转轴线布置以进行共同旋转，其中，用于容纳内承载件、外承载件和摩擦副的壳体充满液体，其中，内承载件具有第一凹部并且外支承件具有第二凹部，在每种情况下都用于液体在摩擦副区域中的径向通道。
本发明是基于通过将摩擦片的凹槽与片承载件中的孔图案适当地对准来改善对流冷却/冷却效果和/或使阻力损失最小化的目的。
发明内容
该目的通过具有根据权利要求1的特征的湿式多片式离合器来实现。
根据本发明，因此提供了一种具有离合器片的湿式多片式离合器，所述离合器片连接至片承载件以进行共同旋转，而能够沿轴向方向移位，并且该片承载件具有流体通道开口(2)，其特征在于，摩擦片的凹槽(1)、特别是凹槽(1)的至少一个几何中心线(61；62)沿着穿过片承载件中的流体通道开口(2)的径向范围延伸。
有利地，摩擦片的轮廓通过根据权利要求1的所要求保护的凹槽的布置而在流体方面得到改善，使得流动阻力减小，并且从而改善了多片式离合器与流体的脱油并且减小了阻力扭矩。
该目的通过具有根据权利要求2的特征的湿式多片式离合器来实现。
根据本发明，因此提供了一种具有离合器片的湿式多片式离合器，该离合器片连接至片承载件以进行共同旋转，能够沿轴向方向移位，并且该片承载件具有流体通道开口(2)，其特征在于，摩擦片的凹槽(1)沿着穿过片承载件中的两个紧邻的流体通道开口(2)之间的中心的径向范围延伸，其中，界定凹槽(1)的至少一个摩擦衬垫(12；51)的几何中心线(63；64)沿着穿过流体通道开口(2)的径向范围延伸。
有利地，如权利要求2所要求保护的凹槽、特别是摩擦衬垫的布置改善了摩擦片在流动方面的轮廓，使得流动阻力增加，并且从而通过使油流偏转实现了冷却效果的增加。
摩擦衬垫优选地具有等腰梯形的形状。梯形摩擦衬垫附接至承载片，例如承载片材。承载片基本上具有圆环形片的形状。在承载片的径向内侧或径向外侧上设置有齿部，该齿部用于与片承载件形成用于共同旋转的连接。有利地，承载片上的边缘在径向内侧上和径向外侧上保持无摩擦衬垫。以这种方式，在摩擦衬垫紧固至承载片时可以补偿摩擦衬垫的尺寸和/或形状的公差。另外，摩擦衬垫有利地在周向方向上彼此均匀地间隔开。
梯形摩擦衬垫有利地利用其相应较长的基部侧部而布置在径向内侧上。以这种方式布置的摩擦衬垫之间的距离导致摩擦衬垫之间的凹槽，这些凹槽从径向向内到径向向外变宽。凹槽本身沿径向方向延伸。摩擦衬垫在其拐角部处为倒圆形。
在使用油作为流体的情况下，流体通道开口也被称为油孔，并且通道开口设计为孔。片承载件包括有利地在直径上成对地布置的例如两个、四个或更多个流体通道开口。与摩擦衬垫一样，流体通道开口优选地在周向方向上均匀分布。从这个意义上说，也可以说是划分。离合器片通常包括多个摩擦衬垫，摩擦衬垫的数目大于片承载件中的流体通道开口的数目。因而摩擦衬垫的数目优选地为片承载件中的流体通道开口的数目的整倍数。
湿式多片式离合器的优选示例性实施方式的特征在于，凹槽包括由紧固至承载元件的摩擦衬垫界定的凹槽。所述凹槽由摩擦衬里衬垫之间的无摩擦衬里区域形成。凹槽深度由摩擦衬垫在承载元件上的厚度产生。
湿式多片式离合器的另一优选示例性实施方式的特征在于，所有流体通道开口布置在片承载件的齿部的齿梢部区域中。齿梢部区域是布置在内齿部上或外齿部上的径向外侧上的径向外齿部区域。类似地，片承载件的齿部的径向内齿部区域被称为齿基部区域。承载元件在径向内侧上或径向外侧上配备有齿部，该齿部设计为与片承载件的齿部互补。相互啮合的齿部在片承载件与承载元件或相应的离合器片之间形成用于共同旋转的连接。
湿式多片式离合器的另一优选示例性实施方式的特征在于，除了位于片承载件的齿部的齿梢部区域中的流体通道开口之外，片承载件具有位于片承载件的齿部的齿基部区域中的附加流体通道开口。以这种方式，可以有利地在摩擦空间中获得明显更多的油，这将在下面描述。
湿式多片式离合器的另一优选示例性实施方式的特征在于，摩擦片具有沿着穿过片承载件的齿部的齿基部区域中的流体通道开口的径向范围延伸的附加凹槽。以这种方式，此处也可以实现油通过摩擦空间的有效流动。
湿式多片式离合器的另一优选示例性实施方式的特征在于，摩擦片具有沿着穿过片承载件的齿部的齿基部区域中的流体通道开口的径向范围延伸的附加压印凹槽。因此，可用于流体的流动横截面可以增加。
湿式多片式离合器的另一优选示例性实施方式的特征在于，摩擦片具有形成在摩擦衬垫中的压印凹槽。摩擦衬垫中的压印凹槽的深度明显小于摩擦衬垫之间的凹槽的深度。通过摩擦空间的流体流可能另外受到压印凹槽的形状和尺寸的影响或控制。
湿式多片式离合器的另一优选示例性实施方式的特征在于，盲槽具有矩形形状。如上所述，摩擦衬垫之间的凹槽可以以简单的方式从径向内侧到径向外侧变宽。
本发明还涉及一种用于如上所述的湿式多片式离合器的离合器片。离合器片可以单独处理。
本发明还可以可选地涉及用于这种离合器片的摩擦衬垫、片承载件和/或承载元件。
附图说明
本发明的其他优点和有利构型是以下附图及及其描述的主题。具体地：
图1示出了根据第一示例性实施方式的设计为摩擦片的离合器片，该离合器片具有紧固至承载元件的摩擦衬垫，该离合器片连接至设计为内片承载件的片承载件以进行共同旋转；
图2示出了第一示例性实施方式的变型，该变型具有设计为外片承载件的片承载件；
图3示出了根据第二示例性实施方式的与图1中的视图类似的视图；
图4示出了根据第二示例性实施方式的与图2中的视图类似的视图；
图5至图8示出了图1至图4的放大图以说明示例性实施方式的其他细节；
图9示出了三个笛卡尔坐标图以说明进气与阻力扭矩之间的关系；以及
图10示出了另外两个笛卡尔坐标图以说明通过所描述的示例性实施方式来实现的任务和改进。
具体实施方式
湿式多片式离合器包括两个片承载件，两个片承载件中的一个片承载件设计为外片承载件并且另一个设计为内片承载件，并且在图中的每个图中仅示出两个片承载件中的一个片承载件。湿式多片式离合器还包括带有离合器片的片组。离合器片交替设计为摩擦片和钢片。内片承载件和外片承载件配备有齿部。齿部交替地具有齿梢部区域和齿基部区域。在下文中，在外片承载件以及内片承载件两者的情况下，径向外齿部区域被称为齿梢部区域，而径向内齿部区域被称为齿基部区域。
在本文件的范围内，仅摩擦衬垫之间的没有摩擦衬里的区域1被明确地称为以及处理为凹槽1。除了这些凹槽1之外，在图中还示出了压印凹槽。在本文件的上下文中，这些凹槽被称为以及处理为压印凹槽。
在片承载件中，在还被称为内部多片承载件的内片承载件中和/或在还被称为外部多片承载件的外承载件中，在圆周上在不同轴向位置处分布有流体通道开口(油孔2)，流体通过所述流体通道开口进入摩擦空间中。优选地被设计为两个片承载件之间的环形空间的空间被称为摩擦空间。由于轴向位移，离合器片的轴向位置或离合器片中的一些离合器片的轴向位置在多片式离合器致动时变化。离合器片基本上具有矩形轮廓。根据摩擦片的轴向位置，可能发生的是，一个摩擦片或若干摩擦片的摩擦衬里位于油孔2(流体通道开口)中的一个油孔的上方或前方，并且从而阻止流体供应到摩擦空间中。在这种情况下，仅有限的流动横截面可供流体使用，这会削弱流体的流动并且在总体上增加流体的流动阻力。
根据权利要求1所要求保护的凹槽的布置允许摩擦片的轮廓在流体方面得到改进，使得流动阻力减小并且从而改善了对多片式离合器的流体供应，并且减小了阻力扭矩。
由于根据权利要求2所要求保护的凹槽的布置，因此摩擦片的轮廓可以在流动方面得到改善，使得流动阻力增加并且从而通过使油流偏转来实现冷却效果的增加。
图1和图2示出了径向于片承载件中的油孔的凹槽的布置。图1A使用内片承载件的示例示出了该布置，并且图2使用外片承载件的示例示出了该布置。
·通过直接供油对摩擦系统进行最佳脱油来减小阻力扭矩。
·内齿部(图1)：通过摩擦系统的最佳径向流动以及改善对朝向较低的旋转速度的进气的脱油/位移(减小阻力扭矩)。此处，在内齿部的齿梢部区域中示出了孔。通过相同的凹槽布置、即径向于油孔，在每种情况下，孔还可以替代性地设置在内齿部的齿基部区域处。在齿基部区域中具有附加孔的情况下，要么不提供另外的凹槽，要么替代性地径向于齿基部区域中的附加孔提供另外的凹槽或压印凹槽。
·外齿部(图2)：通过摩擦系统的最佳径向流动以及改善外片承载件上的脱油。减少冷却油在外径上的积聚并且减少油中的剪切力(减小阻力扭矩)。此处，在外齿部的齿梢部区域中示出了孔。通过相同的凹槽布置、即径向于油孔，在每种情况下，孔还可以替代性地设置在外齿部的齿基部区域处。在齿基部区域中具有附加孔的情况下，要么不提供另外的凹槽，要么替代性地径向于齿基部区域中的附加孔提供另外的凹槽或压印凹槽。
·图3和图4示出了相对于片承载件中的油孔偏移的凹槽的布置：
·通过对摩擦系统中的油流重新定向来增加冷却效果。
·内齿部(图3)：对冷却油体积流重新定向导致冷却油在摩擦系统中更好的分布并且导致用于对流传热(冷却油/钢翅片)的更大的接触面积。
·外齿部(图4)：对冷却油体积流重新定向导致对冷却油的阻拦作用。这导致冷却油对钢叠片的润湿得到改进，并且从而导致改进的冷却效果。
关于除油和阻力扭矩，将凹槽相对于片承载件中的孔对准：
图5：摩擦片的摩擦衬里的凹槽/分段1适用于片承载件的齿部节距：
·凹槽/分段1的对准被定向成在内片承载件的油孔2的方向上径向。
·开槽可以通过例如压印、铣削或冲孔(分段)来完成。
·孔的数目可以与摩擦衬里的凹槽/分段的数目不同。
·油孔2的直径和凹槽的宽度可以改变。
图6类似于图5，但是具有位于外片承载件上的油孔2：
·凹槽/分段1的对准被定向成在外片承载件的油孔2的方向上径向。
关于冷却，将凹槽相对于片承载件中的孔对准：
图7：摩擦片的摩擦衬里的凹槽/分段1适用于片承载件的齿部节距：
·凹槽/分段1在周向方向上的径向对准相对于通过内片承载件的油孔2的径向偏移。
·开槽可以通过例如压印、铣削或冲孔(分段)来完成。
·孔的数目可以与摩擦衬里的凹槽/分段的数目不同。
·油孔直径和凹槽宽度可以改变。
图8类似于图7，但是具有位于外片承载件上的油孔2：
·凹槽/分段1在周向方向上的径向对准相对于通过外片承载件的油孔口2的径向偏移。
总体阻力扭矩、除油、进气：
图9示出了因果关系。
图10示出了目标/改进：
将进气的起始点向较低的旋转速度转移：
除油/进气通过凹槽在相对于片承载件中的孔的径向范围中的径向布置得到改善。
图9图示了在输送的体积流24超过供应的体积流25的情况下，进气26是如何受到输送的体积流的影响的。从这个极限开始，间隙填充水平26降低，并且片之间的润滑间隙包含空气。在这个极限之上，供应的体积流25包含空气。图10的底部示出了进气26发生在最大的阻力扭矩27处。
进气通过凹槽在相对于片承载件中的孔的径向范围中的径向布置得到改善。
在图10中，示出了如何在阻力扭矩曲线30中实现进气28向低旋转速度的转移。冷却和/或润滑介质的输送效果可以通过图1至图8中所示出的凹槽/分段1来改善。
在图1、图2和图3、图4中，在离合器片4、5；6、7的部段的俯视图中各自描绘了针对用于湿式多片式离合器10的离合器片4、5；6、7的设计的两个示例性实施方式。
图1和图3中的离合器片4和6通过内齿部钩到设计为内片承载件的片承载件8的互补的外齿部中。图2和图4中的离合器片5和7通过外齿部悬挂在设计为外片承载件的片承载件9的互补的内齿部中。
离合器片4、6的内齿部设置在承载元件55上。承载元件55例如是梯形摩擦衬垫11至14所胶粘的承载片材。图2和图4中的各自设置在承载元件55上的离合器片5、7的外齿部胶粘至摩擦衬垫51、52。与图1和图3中的摩擦衬垫11至14一样，摩擦衬垫51、52各自具有梯形形状，该梯形形状的较长的基部侧部在相应的承载元件15；55上布置成径向向内。
图1至图4中的箭头表示流体、特别是油如何被导引通过摩擦空间以进行冷却和/或润滑，多片式离合器10中的摩擦空间基本上具有环形空间的形状。在图1和图2中，径向箭头图示了流体如何在径向上无阻碍地通过摩擦衬垫11至14；51、52之间的凹槽1。在图3和图4中，分岔的箭头指示进入径向内侧的流体如何流动通过凹槽1以绕过摩擦衬垫11至14；51、52。
在图5至图8中，图1至图4的示例性实施方式被放大，并且用额外的附图标记示出。如图1至图4所示，2表示流体通道开口，通过该流体通道开口，流体通过相应的片承载件8、9向径向内侧供应。通过凹槽1，向径向内侧供应的流体被不同地导引通过摩擦空间，该摩擦空间由相应的离合器片4；5；6；7限制。
在图5和图7所示的离合器片4和6的情况下，凹槽1包括在每种情况下由两个相邻的摩擦衬垫12、13界定的凹槽16。在图5中，凹槽16布置在片承载件8的流体通道开口2的径向范围中。在图7中，凹槽16在两个流体通道开口2之间沿周向方向偏移。
在图6和图8中，凹槽1包括由两个摩擦衬垫51和52界定的凹槽56。在图6中，凹槽56与片承载件9的流体通道开口2布置在共同的径向线上。在图8中，凹槽56布置成在片承载件9的两个流体通道开口2之间沿周向方向偏移。
摩擦衬垫11至14和51、52配备有压印凹槽18、19；58、59。压印凹槽18、19；58、59在每个衬垫上彼此平行地延伸。各个摩擦衬垫11至14和51、52各自在径向上对准。
在图7中，压印凹槽18与片承载件8的流体通道开口2布置在共同的径向线上。压印凹槽19分配至片承载件8的在周向方向上相邻的流体通道开口2。
在图5和图7中，承载元件15的设计为内齿部的齿部由17表示。通过该齿部17，承载元件15被钩到片承载件8的设计为互补的外齿部的齿部50中。通过齿部17和50的相互啮合，在片承载件8与相应的离合器片4；6之间形成了用于共同旋转的连接。
在图6和图8中，承载元件55配备有设计为外齿部的齿部57，该齿部接合在片承载件9的互补的齿部60中。此处，在承载元件55与片承载件9之间也形成了用于共同旋转的连接。
在图5中，几何中心线61说明了摩擦衬垫12与摩擦衬垫13之间的凹槽1的凹槽沿着穿过片承载件8中的流体通道开口2的径向范围延伸。
在图6中，几何中心线62说明了摩擦衬垫51与摩擦衬垫52之间的凹槽1的凹槽沿着穿过片承载件9中的流体通道开口2的径向范围延伸。
在图7中绘制了摩擦衬垫12的几何中心线63。不同于图7中所示出的，几何中心线63对应于摩擦衬垫12的对称轴线。
摩擦衬垫12的几何中心线63或对称轴线沿着穿过片承载件8中的流体通道开口2的径向范围延伸。同时，图7中的摩擦衬垫12的几何中心线63或对称轴线与压印凹槽18的几何中心线63重合。
在图8中绘制了几何中心线64，该几何中心线对应于摩擦衬垫51的对称轴线。几何中心线64或对称轴线沿着穿过片承载件9的流体通道开口2的径向范围延伸。
附图标记列表
1 凹槽
2 流体通道开口
4 离合器片
5 离合器片
6 离合器片
7 离合器片
8片承载件(内侧)
9片承载件(外侧)
10 湿式多片式离合器
11 摩擦衬垫
12 摩擦衬垫
13 摩擦衬垫
14 摩擦衬垫
15 承载元件
16 凹槽
17 齿部
18 压印凹槽
19 压印凹槽
20 X轴
21 Y轴
22 Y轴
23 Y轴
24 输送的体积流
25 供应的体积流
26 进气
27 阻力扭矩
28 进气
30 阻力扭矩曲线
50 齿部
51 摩擦衬垫
52 摩擦衬垫
55 承载元件
56 凹槽
57 齿部
58 压印凹槽
59 压印凹槽
60 齿部
61 几何中心线
62 几何中心线
63 几何中心线
64 几何中心线

Claims (10)

1.一种湿式多片式离合器(10)，具有离合器片(4；5；6；7)，所述离合器片连接至片承载件(8；9)以进行共同旋转，同时能够沿轴向方向移位，并且所述片承载件具有流体通道开口(2)，其中，所述离合器片(4；5；6；7)中的至少一者、优选地所述离合器片(4；5；6；7)中的每一者设计为具有凹槽(1)的摩擦片，其特征在于，所述摩擦片的所述凹槽(1)、特别是所述凹槽(1)的至少一个几何中心线(61；62)在所述片承载件(8；9)中沿着穿过所述片承载件(8；9)中的所述流体通道开口(2)的径向范围延伸。
2.一种湿式多片式离合器(10)，具有离合器片(4；5；6；7)，所述离合器片连接至片承载件(8；9)以进行共同旋转，同时能够沿轴向方向移位，并且所述片承载件具有流体通道开口(2)，其中，所述离合器片(4；5；6；7)中的至少一者、优选地所述离合器片(4；5；6；7)中的每一者设计为具有凹槽(1)的摩擦片，其特征在于，所述摩擦片的所述凹槽(1)沿着穿过所述片承载件(8；9)中的两个紧邻的流体通道开口(2)之间的中心的径向范围延伸，特别地，其特征在于，界定所述凹槽(1)的至少一个摩擦衬垫(12；51)的几何中心线(63；64)沿着穿过所述流体通道开口(2)的径向范围延伸。
3.根据前述权利要求中的任一项所述的湿式多片式离合器，其特征在于，所述凹槽(1)包括由紧固至承载元件(15；55)的摩擦衬垫(12、13；51、52)界定的凹槽(16；56)。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的湿式多片式离合器，其特征在于，所有流体通道开口(2)布置在所述片承载件(8；9)的齿部(50；60)的齿梢部区域中。
5.根据权利要求1至3中的任一项所述的湿式多片式离合器，其特征在于，除了位于所述片承载件(8；9)的齿部(50；60)的齿梢部区域中的流体通道开口(2)之外，所述片承载件(8；9)具有位于所述片承载件(8；9)的齿基部区域(50；60)中的另外的流体通道开口。
6.根据权利要求5所述的湿式多片式离合器，其特征在于，所述摩擦片具有沿着穿过所述片承载件(8；9)的所述齿部(50；60)的所述齿基部区域中的流体通道开口的径向范围延伸的另外的凹槽。
7.根据权利要求5或6所述的湿式多片式离合器，其特征在于，所述摩擦片具有沿着穿过所述片承载件(8；9)的所述齿部(50；60)的所述齿基部区域中的流体通道开口的径向范围延伸的另外的压印凹槽。
8.根据权利要求1至6中的任一项所述的湿式多片式离合器，其特征在于，所述摩擦片具有形成在所述摩擦衬垫(12；52)中的压印凹槽(18、19；58、59)。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的湿式多片式离合器，其特征在于，所述摩擦衬垫(11-14；51、52)具有梯形形状。
10.一种用于根据前述权利要求中的任一项所述的湿式多片式离合器(10)的离合器片(4；5；6；7)。
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