DE10125628A1 - Kupplungsanordnung - Google Patents
KupplungsanordnungInfo
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- F16D25/123—Details not specific to one of the before-mentioned types in view of cooling and lubrication
Abstract
Eine Kupplungsanordnung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, umfasst eine mit Fluid gefüllte oder füllbare Gehäuseanordnung (12), wenigstens ein mit der Gehäuseanordnung (12) gemeinsam drehbares erstes Reiborgan (22) und wenigstens ein mit einem Abtriebsorgan (18) gemeinsam drehbares zweites Reiborgan (24), welches zur Herstellung einer Reibwechselwirkung in Anlage an wenigstens einem ersten Reiborgan (22) bringbar ist. Dabei ist vorgesehen, dass wenigstens ein Reiborgan (22, 24) zur Erzeugung einer die Reiborgane (22, 24) wenigstens bereichsweise umströmenden Fluidzirkulation ausgebildet ist.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kupplungsanordnung, insbesondere
für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine mit Fluid gefüllte oder füllbare Ge
häuseanordnung, wenigstens ein mit der Gehäuseanordnung gemeinsam
drehbares erstes Reiborgan und wenigstens ein mit einem Abtriebsorgan
gemeinsam drehbares zweites Reiborgan, welches zur Herstellung einer
Reibwechselwirkung in Anlage an wenigstens einem ersten Reiborgan
bringbar ist.
Eine derartige im Allgemeinen auch als nasslaufende Kupplung bekannte
Kupplunganordnung ist beispielsweise aus der DE 199 17 893 A1 bekannt.
Diese Kupplungsanordnung umfasst mehrere in Reibwechselwirkung mitein
ander bringbare Reiborgane, im Allgemeinen als Lamellen bezeichnet. Durch
einen Kupplungskolben können diese Lamellen gegeneinander gepresst
werden, so dass zwischen der Gehäuseanordnung und einer Abtriebswelle
eine durch coulombsche Reibung erzeugte Drehmomentübertragung erhal
ten werden kann. Insbesondere im Schlupfbetrieb, beispielsweise beim
Anfahren, wird durch die reibend aneinander abgleitenden Reiborgane
zumindest ein Teil des Antriebsmomentes des Antriebsaggregats in Wärme
umgesetzt. Vor allem bei länger anhaltenden Schlupfzuständen, wie z. B.
beim Anfahren am Berg, kann dies zu einer Überhitzung im Bereich der
Reiborgane und ggf. zur Beschädigung von Reibbelägen derselben führen.
Um für Kühlung zu sorgen, ist eine Fluidströmungsanordnung vorgesehen,
durch welche, beispielsweise durch eine in der Getriebeanordnung vor
gesehene Fluidförderpumpe Fluid in die Gehäuseanordnung eingeleitet
werden kann und aus der Gehäuseanordnung abgezogen werden kann. Das
Fluid strömt dabei entlang der Reiborgane, nimmt Wärme auf und trans
portiert diese Wärme aus dem Bereich der Kupplungsanordnung heraus.
Das beim Durchströmen der Kupplungsanordnung erwärmte Fluid kann
beispielsweise in einem Getriebekühler dann wieder gekühlt werden. Die
auf diese Art und Weise aufgebaute Fluidströmung ist vergleichsweise
langsam und führt beispielsweise dazu, dass die verschiedenen Reiborgane
mit einer Fluidmenge von etwa 10 l/min umströmt werden. Bei sehr starken
Belastungen kann auch mit dieser Umströmung oftmals nicht die erforder
liche Wärmeabfuhr erreicht werden.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine nasslaufende Kupp
lungsanordnung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, bereitzustellen, bei
welcher auch bei starker Belastung die Gefahr einer zumindest lokalen
Überhitzung weitgehend ausgeschlossen werden kann.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Kupplungsanord
nung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine mit Fluid gefüllte
oder füllbare Gehäuseanordnung, wenigstens ein mit der Gehäuseanord
nung gemeinsam drehbares erstes Reiborgan und wenigstens ein mit einem
Abtriebsorgan gemeinsam drehbares zweites Reiborgan, welches zur Her
stellung einer Reibwechselwirkung in Anlage an wenigstens einem ersten
Reiborgan bringbar ist.
Dabei ist dann weiter vorgesehen, dass wenigstens ein Reiborgan zur
Erzeugung einer die Reiborgane wenigstens bereichsweise umströmenden
Fluidzirkulation ausgebildet ist.
Da bei der erfindungsgemäßen Kupplungsanordnung also durch die Reib
organe selbst eine diese umströmende Fluidzirkulation induziert wird, wobei
nicht ausgeschlossen sein soll, dass noch andere Elemente zur Erzeugung
der Fluidzirkulation beitragen, wird erreicht, dass das in der Gehäuseanord
nung vorhandene Fluid, bevor es im Rahmen der allgemein vorhandenen
Fluidströmung ausgetauscht wird, mehrfach an den Reiborganen entlang
strömt und somit auf Grund der vorhandenen Wärmespeicherkapazität des
Fluids mit diesem auch deutlich mehr Wärme abgeführt werden kann, als
dies beim nur einmaligen Strömen entlang der Reiborgane möglich wäre.
Diese Anordnung ist besonders bei kurzzeitigen, starken Belastungen
vorteilhaft, welche dann zu einer Erhöhung der Temperatur des Fluids
führen. Im Rahmen des allgemein vorhandenen Fluidaustausches wird
dieses auf deutlich höhere Temperaturen gebrachte Fluid jedoch aus der
Gehäuseanordnung abgezogen und im Getriebekühler oder einem sonstigen
Kühler wieder auf normale Temperatur gebracht. Es lassen sich durch die
erfindungsgemäße, vermittels der Reiborgane selbst induzierte Fluidzirkula
tion Strömungen induzieren, bei welchen die Reiborgane oder zumindest ein
Teil derselben mit einer Fluidmenge von 3000 l/min umströmt werden.
Eine Maßnahme, durch welche eine sehr hohe Fluidfördereffizienz bereitge
stellt werden kann, ist, dass wenigstens ein erstes Reiborgan und
wenigstens ein zweites Reiborgan zur Erzeugung der Fluidzirkulation ausge
bildet sind. Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass wenigstens ein
erstes Reiborgan wenigstens eine Fluidförderfläche aufweist und dass
wenigstens ein zweites Reiborgan wenigstens eine Fluidförderfläche auf
weist. Es sei hier darauf hingewiesen, dass im Sinne der vorliegenden
Erfindung eine Fluidförderfläche eine derartige Fläche ist, welche auf das
zur Zirkulation anzuregende Fluid einwirkt, um dieses in Bewegung zu
versetzen, also beispielsweise um dem Fluid eine Strömungsgeschwindig
keit in Umfangsrichtung zu geben und somit dafür zu sorgen, dass flieh
kraftbedingt dieses Fluid sich nach radial außen bewegen wird. Gleichwohl
ist eine Fluidförderfläche auch eine derartige Fläche, welche beispielsweise
nach Art eines Turbinenrades zur Momentenabstützung eines zur Strömung
angeregten Fluids sorgt und somit letztendlich insbesondere auch auf
Grund der vorhandenen Drehzahldifferenz zwischen zwei Fluidförderflächen
zur Förderung des Fluids und somit zur Erzeugung der die erfindungsge
mäße Kühlwirkung induzierenden Fluidzirkulation beiträgt. Ein weiterer
bedeutungsvoller Aspekt bei der vorliegenden Erfindung ist, dass durch die
aufgebaute Fluidzirkulation nicht nur verbessert Wärme aus dem Bereich
der thermisch beaufschlagten Oberflächen abgeführt werden kann, sondern
dass durch Drehmomentenabstützung diese Fluidzirkulation auch nach Art
einer Pumpe/Turbine-Anordnung zur Drehmomentübertragung beiträgt. Dies
bedeutet, dass bei derartigen nasslaufenden Kupplungen die Drehmoment
übertragungskapazität erhöht werden kann. Des Weiteren ist diese durch
Fluidzirkulation erzeugte Drehmomentübertragung bereits in einem Zustand
wirksam, in dem die reibend miteinander in Wechselwirkung bringbaren
Oberflächenbereiche noch nicht in Kontakt stehen.
Um eine möglichst gute Fluidfördereffizienz bereitstellen zu können, kann
gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehen sein, dass die wenigstens
eine Fluidförderfläche eine Radialerstreckungskomponente und eine Axial
erstreckungskomponente aufweist.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Fluidförder
fläche wenigstens bereichsweise mit einer im Wesentlichen tangential
orientierten Flächennormalen ausgebildet ist.
Bei einer besonders einfach aufzubauenden erfindungsgemäßen Ausgestal
tungsform kann die wenigstens eine Fluidförderfläche dadurch vorgesehen
werden, dass das wenigstens eine erste Reiborgan oder/und das wenigs
tens eine zweite Reiborgan an wenigstens einer axialen Seite eine die
wenigstens eine Fluidförderfläche bereitstellende Reibbelaganordnung
aufweist. Dies kann beispielsweise realisiert werden, indem die wenigstens
eine Fluidförderfläche wenigstens eine einen nutartigen Kanal in der Reibbe
laganordnung in Umfangsrichtung begrenzende Wandung umfasst.
Um die Fluidfördereffizienz weiter erhöben zu können, wird vorgeschlagen,
dass das wenigstens eine erste Reiborgan oder/und das wenigstens eine
zweite Reiborgan an beiden axialen Seiten jeweils Fluidförderflächen bereit
stellende Reibbelaganordnungen aufweist.
Bei einer die Reibbelastung auf verschiedene Reiborgane besonders gut
verteilenden Ausgestaltungsform kann vorgesehen sein, dass das wenigs
tens eine erste Reiborgan oder/und das wenigstens eine zweite Reiborgan
nur an einer axialen Seite eine wenigstens eine Fluidförderfläche bereit
stellende Reibbelaganordnung aufweist und dass der anderen axialen Seite
eine Reibbelaganordnung eines weiteren Reiborgans gegenüberliegt.
In einer alternativen Ausgestaltungsform, welche eine hohe Fluidförder
effizienz bereitstellen kann, kann vorgesehen sein, dass das wenigstens
eine erste Reiborgan oder/und das wenigstens eine zweite Reiborgan einen
Reibbelagträger aufweist, welcher vorzugsweise an wenigstens einer
axialen Seite eine Reibbelaganordnung trägt, und dass wenigstens eine
Fluidförderfläche durch den Reibbelagträger bereitgestellt ist. Dies kann
beispielsweise dadurch erreicht werden, dass der Reibbelagträger in Um
fangsrichtung aufeinander folgende, axial zueinander versetzte Belag
trageabschnitte aufweist, welche durch Verbindungsabschnitte miteinander
verbunden sind, und dass die wenigstens eine Fluidförderfläche durch
einen Verbindungsabschnitt bereitgestellt ist.
Um den Aufbau so einfach als möglich vornehmen zu können, wird vor
geschlagen, dass der Reibbelagträger durch Umformen eines im Wesentli
chen ringartigen Blechrohlings gebildet ist.
Weiter kann vorgesehen sein, dass an den zueinander axial versetzten
Belagtrageabschnitten an deren jeweils voneinander weg gerichteten axia
len Seiten Belagsegmente jeweiliger Reibbelaganordnungen vorgesehen
sind.
Eine sehr hohe Fluidfördereffizienz kann erhalten werden, wenn eine Mehr
zahl von in Umfangsrichtung aufeinander folgenden Fluidförderflächen an
dem wenigstens einen ersten Reiborgan oder/und dem wenigstens einen
zweiten Reiborgan vorgesehen ist.
Bei der erfindungsgemäßen Kupplungsanordnung kann ein Anpresselement
vorgesehen sein, durch welches die ersten und zweiten Reiborgane in
Reibwechselwirkung miteinander bringbar sind, wobei durch das Anpress
element ein Innenraumbereich der Gehäuseanordnung in einen die Reib
organe enthaltenden ersten Raumbereich und einen zweiten Raumbereich
unterteilt ist.
Wie bereits angesprochen, ist es vorteilhaft für einen nahezu permanenten
Austausch des in der Gehäuseanordnung vorhandenen Fluids zu sorgen,
um die darin gespeicherte Wärme abführen zu können. Es wird daher
vorgeschlagen, dass eine Fluidströmungsanordnung vorgesehen ist zur
Zufuhr von Fluid in den ersten Raumbereich und zur Abfuhr von Fluid aus
dem ersten Raumbereich im Wesentlichen unabhängig von der Fluidzirkula
tion.
Bei einer alternativen Ausgestaltungsform kann vorgesehen sein, dass der
erste Raumbereich gegen Fluidaustausch im Wesentlichen vollständig
abgeschlossen ist.
Zur Einstellung eines Drehmoment übertragenden Zustands kann vorge
sehen sein, dass in den zweiten Raumbereich Fluid zur Beaufschlagung des
Anpresselements zur Erzeugung der Reibwechselwirkung der Reiborgane
einleitbar ist.
Bei einer alternativen Ausgestaltungsform kann der Drehmoment
übertragende Zustand dadurch erhalten werden, dass das Anpresselement
zur Erzeugung der Reibwechselwirkung durch eine im Wesentlichen außer
halb der Gehäuseanordnung vorgesehene Betätigungsanordnung beauf
schlagbar ist.
Für eine möglichst gute Wärmeabfuhr aus dem Bereich der reibend mitein
ander wechselwirkenden Oberflächen ist eine möglichst starke Fluidzirku
lation vorteilhaft. Daher kann gemäß einem weiteren vorteilhaften Aspekt
der vorliegenden Erfindung vorgesehen sein, dass das wenigstens eine
erste Reiborgan oder/und das wenigstens eine zweite Reiborgan einen
Reibbelagträger mit einer zur Erzeugung der Fluidzirkulation beitragenden
lappenartigen Abbiegung aufweist.
Weiter ist es bei der erfindungsgemäßen Kupplungsanordnung zum Erhalt
einer effizienten Fluidzirkulation vorteilhaft, dass die Anzahl der an dem
wenigstens einen ersten Reiborgan vorgesehenen Fluidförderflächen
oder/und die Anzahl der an dem wenigstens einen zweiten Reiborgan
vorgesehenen Fluidförderflächen im Bereich von 6-48, vorzugsweise bei
24, liegt oder/und dass bei dem wenigstens einen ersten Reiborgan
oder/und bei dem wenigstens einen zweiten Reiborgan:
- - eine Fluidförderflächeninnenabmessung zu einer Fluidförderflächen außenabmessung ein Verhältnis im Bereich von 0,35-0,85, vor zugsweise etwa 0,6, aufweist oder/und
- - eine Außenabmessung eines äußeren Fluidumlenkungsraumes zu einer Fluidförderflächenaußenabmessung ein Verhältnis im Bereich von 1,03-1,2, vorzugsweise etwa 1,1, aufweist oder/und
- - eine Innenabmessung eines inneren Fluidumlenkungsraumes zu einer Fluidförderflächeninnenabmessung ein Verhältnis von 0,4-0,9, vorzugsweise etwa 0,7, aufweist.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltungsform kann vorgesehen sein,
dass eine Axialabmessung eines durch die zur Fluidzirkulation beitragenden
ersten Reiborgane eingenommenen Axialerstreckungsbereiches zu einer
Axialabmessung eines durch die zur Fluidzirkulation beitragenden zweiten
Reiborgane eingenommenen Axialerstreckungsbereiches ein Verhältnis im
Bereich von 0,5-1,2, vorzugsweise etwa 1, aufweist. In Verbindung mit
der Erzeugung einer Fluidzirkulation hat es sich als vorteilhaft herausge
stellt, wenn an wenigstens einem ersten Reiborgan oder/und an wenigstens
einem zweiten Reiborgan ein Reibbelag vorgesehen ist, dessen Innenab
messung zu seiner Außenabmessung ein Verhältnis im Bereich von 0,6-0,9,
vorzugsweise 0,75, aufweist.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung eine
Kupplungsanordnung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine
mit Fluid gefüllte oder füllbare Gehäuseanordnung, wenigstens ein mit der
Gehäuseanordnung gemeinsam drehbares erstes Reiborgan, wenigstens ein
mit einem Abtriebsorgan gemeinsam drehbares zweites Reiborgan, welches
zur Herstellung einer Reibwechselwirkung in Anlage an wenigstens einem
ersten Reiborgan bringbar ist, sowie ein in der Gehäuseanordnung ver
lagerbar angeordnetes Anpresselement, durch welches die ersten und
zweiten Reiborgane in gegenseitige Reibwechselwirkung bringbar sind.
Erfindungsgemäß ist dabei weiter vorgesehen, dass das Anpresselement
durch eine im Wesentlichen außerhalb der Gehäuseanordnung vorgesehene
Betätigungsanordnung zur Erzeugung der Reibwechselwirkung beauf
schlagbar ist.
Bei einer derartigen Anordnung wird also die Betätigung von außerhalb des
Gehäuses her vorgenommen, beispielsweise durch einen herkömmlichen
Ein- bzw. Ausrückermechanismus, einen membranfederartigen Kraft
speicher o. dgl.. Fluidleitungen, über welche Fluid zur Ansteuerung der
Kupplung in die Gehäuseanordnung geleitet werden muss, sind nicht erfor
derlich. Eine derartige Ausgestaltung ist insbesondere in Verbindung mit
den weiteren Prinzipien der vorliegenden Erfindung, insbesondere also der
Erzeugung einer Fluidzirkulation im Bereich der reibend aneinander angrei
fenden Oberflächen, vorteilhaft, da hier keine externe Fluidzufuhr zum
Kühlen der thermisch beaufschlagten Bereiche erforderlich ist.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Gehäuseanordnung gegen
Fluidaustausch im Wesentlichen vollständig abgeschlossen ist.
Ferner ist bei der erfindungsgemäßen Kupplungsanordnung vorzugsweise
eine Drehschwingungsdämpfungsanordnung vorgesehen, welche im Dreh
momentübertragungsweg zwischen einem mit der Gehäuseanordnung zu
koppelnden Antriebsorgan und dem wenigstens einen ersten Reiborgan
vorgesehen sein kann oder/und im Drehmomentübertragungsweg zwischen
dem wenigstens einen zweiten Reiborgan und dem Abtriebsorgan vorgese
hen sein kann.
Ferner kann bei der erfindungsgemäßen Kupplungsanordnung eine Starter-
Generator-Anordnung vorgesehen sein, wobei eine vorzugsweise Perma
nentmagneten tragende Rotoranordnung der Starter-Generator-Anordnung
mit der Gehäuseanordnung zur gemeinsamen Drehung gekoppelt ist.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Reiborgan für eine Kupplungs
anordnung, umfassend einen Reibbelagträger, welcher an wenigstens einer
axialen Seite eine Reibbelaganordnung trägt, und dass wenigstens eine
Fluidförderfläche durch den Reibbelagträger bereitgestellt ist.
Dabei kann wieder vorgesehen sein, dass der Reibbelagträger in Umfangs
richtung aufeinander folgende, axial zueinander versetzte Belagtrageab
schnitte aufweist, welche durch Verbindungsabschnitte miteinander ver
bunden sind, und dass die wenigstens eine Fluidförderfläche durch einen
Verbindungsabschnitt bereitgestellt ist.
Der Reibbelagträger kann beispielsweise durch Umformen aus einem im
Wesentlichen ringförmigen Blechrohling gebildet sein.
Weiter ist es vorteilhaft, wenn an zueinander axial versetzten Belagtrageab
schnitten an deren jeweils voneinander weg gerichteten axialen Seiten
Belagsegmente jeweiliger Reibbelaganordnungen des Reiborgans vorgese
hen sind.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden
Zeichnungen anhand bevorzugter Ausgestaltungsformen detailliert be
schrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine Teil-Längsschnittansicht einer erfindungsgemäßen Kupp
lungsanordnung;
Fig. 2 eine Teil-Axialansicht eines bei der Kupplungsanordnung der
Fig. 1 eingesetzten Reiborgans;
Fig. 3 eine Ansicht des in Fig. 2 dargestellten Reiborgans von radial
außen;
Fig. 4 eine Teil-Axialansicht eines alternativ ausgestalteten Reib
organs;
Fig. 5 eine Abwandlung des in Fig. 4 dargestellten Reiborgans;
Fig. 6 eine alternative Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen
Kupplungsanordnung;
Fig. 7 eine Teil-Axialansicht eines bei der Kupplungsanordnung der
Fig. 6 eingesetzten Reiborgans;
Fig. 8 eine der Fig. 6 entsprechende Ansicht einer weiteren alternati
ven Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen Kupplungs
anordnung;
Fig. 9 eine weitere Darstellung einer alternativen Ausgestaltungs
form der erfindungsgemäßen Kupplungsanordnung;
Fig. 10 eine Teil-Axialansicht eines bei der Ausgestaltungsform ge
mäß Fig. 9 eingesetzten Reiborgans;
Fig. 11 eine Teil-Axialansicht eines weiteren bei der Ausgestaltungs
form gemäß Fig. 9 eingesetzten Reiborgans;
Fig. 12-15 verschiedene Ausgestaltungsformen von Reibbelagträgern für
Außen- bzw. Innenlamellen;
Fig. 16 eine Teil-Schnittansicht einer alternativen Ausgestaltungsart
einer erfindungsgemäßen Kupplungsanordnung;
Fig. 17 eine perspektivische Ansicht eines bei der Ausgestaltungs
form gemäß Fig. 16 einsetzbaren Fluidförderflächenelementes;
Fig. 18 eine Schnittansicht eines Reiborgans;
Fig. 19-21 Teil-Längsschnittansichten erfindungsgemäßer Kupplungs
anordnungen, welche die verschiedenen Möglichkeiten der
Fluidströmung darstellen;
Fig. 22 eine Teil-Längsschnittansicht einer erfindungsgemäßen Kupp
lungsanordnung, anhand welcher verschiedene Abmessungen
dargestellt sind;
Fig. 23 eine Teil-Längsschnittansicht eines Außenlamellenträgers;
Fig. 24 eine Teil-Längsschnittansicht einer erfindungsgemäßen Kupp
lungsanordnung gemäß einer alternativen Ausgestaltungs
form;
Fig. 25-30 weitere Ausgestaltungsformen der erfindungsgemäßen Kupp
lungsanordnung in Verbindung mit einem Drehschwingungs
dämpfer bzw. einer Starter-Generator-Anordnung.
In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Kupplungsanordnung allgemein mit 10
bezeichnet. Diese nasslaufende Kupplungsanordnung 10 umfasst eine
Gehäuseanordnung 12, die über eine Mehrzahl von Befestigungsorganen
und ein nicht dargestelltes Kopplungselement, wie z. B. Flexplatte, mit einer
Antriebswelle, beispielsweise Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine, zur
gemeinsamen Drehung gekoppelt werden kann. An der von der Kopplung
mit der Antriebswelle entfernt liegenden axialen Seite weist die Gehäuse
anordnung 12 eine Gehäusenabe 16 auf, die beispielsweise in eine Getrie
beanordnung (nicht dargestellt) eingreift und dort eine Fluidförderpumpe zur
Drehung antreibt. Zur Gehäusenabe 16 konzentrisch angeordnet ist eine
Abtriebswelle 18, die mit ihrem freien Ende in den Innenraum 20 der Ge
häuseanordnung 12 ragt. Diese Abtriebswelle 18 kann beispielsweise eine
Getriebeeingangswelle sein.
In der Gehäuseanordnung 12 ist eine Mehrzahl von ersten Reiborganen 22,
welche mit der Gehäuseanordnung 12 zur gemeinsamen Drehung gekoppelt
sind, vorgesehen. Weiter ist eine Mehrzahl von zweiten Reiborganen 24
vorgesehen, welche über ein Kopplungselement 26 und eine Abtriebsnabe
28 mit der Abtriebswelle 18 zur gemeinsamen Drehung gekoppelt sind. An
dem Kopplungselement 26 ist ein Widerlagerelement 30 drehfest und
zumindest in einer axialen Richtung durch einen Sicherungsring 31 fest
stehend vorgesehen. Zwischen diesem Widerlagerelement 30 und einem
Kupplungskolben 32 liegen die ersten Reiborgane 22 und zweiten Reib
organe 24. Durch den Kupplungskolben 32 wird der Innenraum 20 der
Gehäuseanordnung 12 in einen ersten Raumbereich 34, welcher die Reib
organe 22, 24 enthält, und einen zweiten Raumbereich 36 unterteilt. In den
zweiten Raumbereich 36 ist über eine in der Abtriebswelle 18 vorgesehene
Zentralöffnung 38 Fluid einleitbar. Um diesen zweiten Raumbereich 36
bezüglich des ersten Raumbereichs 34 abzudichten, ist der im Wesentli
chen ringartig ausgebildete Kupplungskolben 32 radial außen und radial
innen auf jeweiligen Lagerungselementen 40, 42 unter Zwischenlagerung
von Dichtungselementen fluiddicht, jedoch axial verschiebbar aufgenom
men. In dem radial inneren Lagerungselement 42 sind mehrere Fluidströ
mungskanäle 44 vorgesehen, welche die Zufuhr von Fluid in den Raumbe
reich 36 zulassen.
Auch in den ersten Raumbereich 34 kann Fluid eingeleitet werden bzw. es
kann Fluid aus diesem abgeleitet werden. Zu diesem Zwecke ist beispiels
weise in dem zwischen der Abtriebswelle 18 und der Gehäusenabe 16
gebildeten Raumbereich ein hohlzylindrisches Trennelement 46 vorgesehen,
welches einen Strömungsraum 48 zwischen der Gehäusenabe 16 und sich
selbst bildet und welches weiter einen Strömungsraumbereich 50 zwischen
der Abtriebswelle 18 und sich selbst bildet. Es kann beispielsweise von der
in der Getriebeanordnung vorgesehenen Fluidförderpumpe Arbeitsfluid
durch den Strömungsraumbereich 48 in den Raumbereich 34 eingeleitet
werden, so dass es am rechten Ende der Gehäuseanordnung 12 nach radial
außen strömt. Das Fluid umströmt dann die Reiborgane 22, 24, tritt nach
radial innen und wird über den Strömungsraumbereich 50 wieder abgezo
gen. Auf diese Art und Weise kann das, wie im Folgenden noch beschrie
ben, in der Gehäuseanordnung 12 erwärmte Fluid kontinuierlich ausge
tauscht und durch kühleres Fluid ersetzt werden.
Zumindest ein Teil der ersten Reiborgane 22 und ein Teil der zweiten
Reiborgane 24 trägt an seinen beiden axialen Seiten jeweils Reibbelag
anordnungen 52, 54. Diesen Reibbelaganordnungen 52 bzw. 54 liegt dann
jeweils ein weiteres Reiborgan zur reibmäßigen Wechselwirkung axial
gegenüber. Die verschiedenen Reiborgane 22, 24 sind an der Gehäuse
anordnung 12 bzw. dem Kopplungselement 26 durch axialverzahnungs
artigen Eingriff drehfest und in Richtung der Drehachse A axial verlagerbar
getragen. Der Aufbau eines derartigen mit Reibbelaganordnungen 52, 54
versehenen Reiborganes wird im Folgenden anhand der Fig. 2 und 3 mit
Bezug auf ein erstes Reiborgan 22 beschrieben. Es sei darauf hingewiesen,
dass der grundsätzliche Aufbau ebenso für die mit Reibbelaganordnungen
52, 54 versehenen zweiten Reiborgane 24 zutrifft.
Man erkennt in Fig. 2, dass dieses erste Reiborgan 22 einen Reibbelag
träger 56 mit im Wesentlichen ringartiger Kontur aufweist. Bei Betrachtung
von radial außen her erkennt man, dass der Reibbelagträger 56 mit ondu
lierter Struktur ausgebildet ist und zueinander in Richtung der Drehachse A
versetzt liegende Belagtrageabschnitte 58, 60 aufweist. An ihren von
einander axial abgewandt liegenden Seiten tragen die Belagtrageabschnitte
58, 60 jeweilige Belagsegmente 62 bzw. 64 der Reibbelaganordnungen 52,
54. Im Bereich von jedem der Belagtrageabschnitte 58, 60 ist radial außen
ein Kopplungsvorsprung 66 bzw. 68 vorgesehen, durch welchen die dreh
feste Ankopplung an entsprechende Kopplungsvorsprünge 70 der Gehäu
seanordnung 12 erfolgt.
Man erkennt in Fig. 3 weiter, dass die axial zueinander versetzt liegenden
Belagtrageabschnitte 58, 60 durch Verbindungsabschnitte 72 miteinander
verbunden sind. Diese Verbindungsabschnitte 72 erstrecken sich, wie man
auch in Fig. 2 erkennt, näherungsweise von radial innen nach radial außen
und liegen im Wesentlichen in einer die Drehachse A enthaltenden Ebene.
Beispielsweise können die jeweiligen Verbindungsabschnitte mit zu einer
Umfangskreislinie tangential stehender Flächennormalen ausgebildet sein.
An ihren in Umfangsrichtung weisenden Oberflächenbereichen bilden diese
Verbindungsabschnitte 72 Fluidförderflächen 74, 76. Dabei wirken die
Fluidförderflächen 74, 76 der ersten Reiborgane 22, welche mit der Gehäu
seanordnung 12 zur gemeinsamen Drehung gekoppelt sind, beispielsweise
bei einem Einkuppelvorgang, bei welchem die ersten Reiborgane 22 eine
deutlich höhere Drehzahl aufweisen, als die zweiten Reiborgane 24, als
Pumpenschaufelflächen und sorgen dafür, dass in ihrem Bereich eine nach
radial außen geführte Fluidströmung erzeugt wird. In gleicher Weise wirken
die an den zweiten Reiborganen 24 in entsprechender Weise bereitgestell
ten Fluidförderflächen als Turbinenschaufelflächen, welche auf Grund der
vorhandenen Drehzahldifferenz zwischen den ersten Reiborganen 22 und
den zweiten Reiborganen 24 für das durch die Fluidförderflächen 74, 76
der ersten Reiborgane 22 in Bewegung gesetzte Fluid zur Momentenabstüt
zung dienen und dabei dieses Fluid nach radial innen leiten bzw. zur Förde
rung des Fluids nach radial innen dienen. Dieses vermittels der Fluidförder
flächen der zweiten Reiborgane 24 nach radial innen geleitete bzw. geför
derte Fluid ersetzt somit das durch die Fluidförderflächen 74, 76 der ersten
Reiborgane 22 von radial innen nach radial außen geförderte Fluid. Es wird
somit, wie durch strichlierte Pfeile in Fig. 1 eingezeichnet, eine Fluidzirkula
tion aufgebaut, die letztendlich der Fluidzirkulation entspricht, wie sie durch
ein Pumpenrad und ein Turbinenrad eines hydrodynamischen Drehmoment
wandlers oder einer Fluidkupplung erzeugt wird. Die bei der erfindungs
gemäßen Kupplungsanordnung 10 erzeugte Fluidzirkulation führt dazu,
dass unabhängig von dem angesprochenen Austausch des in der Gehäu
seanordnung 12 vorhandenen Fluids, welcher Fluidaustausch beispiels
weise mit einer Rate von 10 l/min erfolgen kann, eine permanente Fluidzir
kulation und Umströmung der Reiborgane 22, 24 induziert wird, welche
beispielsweise eine Umströmung dieser Reiborgane 22, 24 mit einer Flüs
sigkeitsmenge von 3000 l/min erzeugen kann. Auf diese Art und Weise
kann die im Reib- oder Schlupfbetrieb in den verschiedenen Reiborganen
22, 24 erzeugte Reibwärme vor allem bei diese Reiborgane stark beanspru
chenden Anfahrvorgängen deutlich besser im Fluid aufgenommen werden.
Der erfindungsgemäß aufgebauten Fluidzirkulation ist der vergleichsweise
langsame Fluidaustausch überlagert, so dass ständig das durch die Zirkula
tion auf vergleichsweise hohe Temperatur gebrachte Fluid zum Teil abgezo
gen wird und durch kühleres Fluid ersetzt wird.
Es sei hier darauf hingewiesen, dass selbstverständlich das in Fig. 1 darge
stellte Prinzip der Erzeugung einer Fluidzirkulation unabhängig von der
Anzahl an ersten Reiborganen bzw. zweiten Reiborganen bereitgestellt
werden kann. Durch die in Fig. 1 dargestellte Positionierung, bei welcher
zunächst die zur Fluidförderung ausgebildeten ersten Reiborgane 22 aufein
ander folgend angeordnet sind, wobei jeweils ein im Wesentlichen platten
artig ausgebildetes zweites Reiborgan 24 zwischen diesen liegt, und dann
nach einem Übergangsreiborgan 22, welches keine Reibbeläge trägt, die
zur Fluidförderung ausgebildeten zweiten Reiborgane 24 folgen, zwischen
welchen ein im Wesentlichen plattenartig ausgebildetes und nicht mit
Reibbelägen versehenes erstes Reiborgan liegt, wird eine hinsichtlich der
Gesamtheit der Reiborgane 22, 24 globale Fluidzirkulation erzeugt. Durch
gestaffeltes Anordnen von zur Fluidströmungserzeugung beitragenden
ersten Reiborganen 22 und zur Fluidströmungserzeugung beitragenden
zweiten Reiborganen 24 können mehrere lokale Fluidzirkulationsbereiche im
Bereich der Reiborgane 22, 24 erzeugt werden. Auch ist es nicht zwingend
erforderlich, die gleiche Anzahl an zur Fluiderzeugung ausgebildeten ersten
Reiborgan 22 und zweiten Reiborgan 24 bereitzustellen. Beispielsweise
können mehr als Pumpenräder oder Pumpenschaufeln wirksame erste
Reiborgane 22 bereitgestellt werden.
Man erkennt des Weiteren, dass im axial zentralen Bereich zwei erste
Reiborgane 22 aufeinander folgen, so dass eine nicht wirksame Reibflä
chenpaarung geschaffen ist. Dies kann beispielsweise dadurch vermieden
werden, dass an den Reibbelagträgern der ersten Reiborgane 22 letztend
lich keine Reibbeläge vorgesehen sind und dafür jedoch an allen zweiten
Reiborganen 24, insbesondere auch dem in der Fig. 1 rechts erkennbaren
plattenartigen zweiten Reiborgan 22, beidseits Reibbeläge vorgesehen sind.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung ist ein derartiger keine Reibbeläge
tragender Reibflächenträger gleichwohl als Reibbelagträger insbesondere
hinsichtlich des zur Fluidförderung relevanten Aufbaus zu betrachten.
In Fig. 4 ist eine abgewandelte Ausgestaltungsform eines ersten Reibor
gans 22 dargestellt. Man erkennt im Vergleich zur Ausgestaltungsform
gemäß Fig. 2, dass die zur Drehkopplung dienenden und versetzt zuein
ander liegenden Vorsprünge 66, 68 radial weiter nach außen verlagert sind
und dass zwischen den einzelnen Reibbelagsegementen der Reibbelag
anordnungen jeweils im in Umfangsrichtung gelegenen Übergangsbereich
zwischen den Belagtrageabschnitten 58, 60 Fluiddurchtrittsöffnungen 78
vorgesehen sind. Diese Fluiddurchtrittsöffnungen 78 ermöglichen die im
Wesentlichen ungehinderte Fluidzirkulation. Bei der Ausgestaltungsform
gemäß Fig. 5 sind diese Fluiddurchtrittsöffnungen 78 nach radial außen
offen, so dass hier jeweils in radialer Richtung vergleichsweise langge
streckte Vorsprünge 66, 68 zur Ankopplung an die entsprechende Forma
tion 70 der Gehäuseanordnung 12 bereitgestellt sind. Auch hier sind je
weils die verschiedenen Verbindungsabschnitte 72 zur Bereitstellung der in
Fig. 3 erkennbaren Fluidförderflächen vorgesehen.
Es sei darauf hingewiesen, dass auch die Ausgestaltungsformen gemäß
den Fig. 4 und 5 ebenso bei den mit der Abtriebswelle 18 gekoppelten
zweiten Reiborganen 24 zur Anwendung kommen können, wobei dann die
verschiedenen Öffnungen bzw. Kopplungsvorsprünge bezüglich des die
Reibbelagsegmente tragenden Bereichs sich nach radial innen erstrecken.
In den Fig. 12-15 sind verschiedene Ausgestaltungsvarianten von Reibbe
lagträgern 56 sowohl für die mit der Abtriebswelle 18 zu koppelnden
zweiten Reiborgane 24 als auch für die mit der Gehäuseanordnung 12 zu
koppelnden ersten Reiborgane 22 dargestellt. Man erkennt in Fig. 12 einen
Reibbelagträger 56 für ein mit der Abtriebswelle 18 zu koppelndes Reib
organ 24. Dieser weist, wie vorangehend bereits beschrieben, die verschie
denen zueinander axial versetzten Belagtrageabschnitte 58, 60 auf, welche
durch die Verbindungsabschnitte 72 miteinander gekoppelt sind. An den in
Umfangsrichtung orientierten Oberflächen bilden die Verbindungsabschnitte
72 wiederum die Fluidförderflächen 74, 76. Von jedem der Belagtrageab
schnitte 58, 60 geht nach radial innen ein Stegabschnitt 100, 102 aus.
Diese münden in einen radial inneren ringartigen Abschnitt 104 ein, der an
seiner Innenumfangsseite eine nicht dargestellte Verzahnung zur drehfesten
Ankopplung an das Kopplungselement 26 aufweist. Da die Belagtrageab
schnitte 58, 60 axial zueinander versetzt sind, verlaufen die von diesen
jeweils ausgehenden Stegabschnitte 100, 102 in dem in Fig. 12 dargestell
ten Muster bezüglich der Drehachse A bzw. einer dazu orthogonalen Ebene
geneigt. Zwischen den einzelnen Stegabschnitten 100, 102 sind jeweils
Durchtrittsöffnungen 106 gebildet, durch welche das zur Zirkulation ange
regte Fluid in axialer Richtung hindurchtreten kann.
Bei der in Fig. 13 dargestellten Ausgestaltungsvariante gehen nur von
einem Satz der Belagtrageabschnitte 58, 60, nämlich von den Belag
trageabschnitten 60, Stegabschnitte 100 aus. Die Belagtrageabschnitte 58
sind in ihrem radial inneren Bereich nicht direkt an den Ringabschnitt 104
angebunden. Daraus ergibt sich eine Konfiguration, bei welcher die Steg
abschnitte 100 in der gleichen Ebene liegen können wie die Belagtrageab
schnitte 60 und bei welcher des Weiteren aufgrund der halbierten Anzahl
an Stegabschnitten, die dann etwas größere Breite aufweisen können,
grundsätzlich die zwischen den einzelnen Stegabschnitten 100 gebildeten
Öffnungen 106 eine größere Abmessung aufweisen.
In Fig. 14 ist ein Reibbelagträger 56 für ein radial außen zu koppelndes
Reiborgan, also beispielsweise ein an die Gehäuseanordnung 12 anzukop
pelndes Reiborgan 22 dargestellt. Auch hier erkennt man wieder die axial
zueinander versetzt liegenden Belagtrageabschnitte 58, 60 sowie die diese
verbindenden Verbindungsabschnitte 72 mit den daran vorgesehenen
Fluidförderflächen 74, 76. Axial außen schließen an die Belagtrageab
schnitte 60 Stegabschnitte 108 an, die in einen äußeren Ringabschnitt 110
einmünden. Dieser weist eine Außenverzahnung 112 zur drehfesten An
kopplung beispielsweise an die Kopplungsvorsprünge 70 auf. Zwischen den
einzelnen Stegabschnitten 108 sind in Umfangsrichtung wieder Öffnungen
114 bereitgestellt, durch welche das Fluid in axialer Richtung hindurch
treten kann. Es sei hier darauf hingewiesen, dass selbstverständlich auch
oder zusätzlich von den Belagtrageabschnitten 58 Stegabschnitte nach
radial außen abgehen können, so dass wieder die am Beispiel der Fig. 12
erkennbare geneigte Orientierung der verschiedenen Stegabschnitte vor
gesehen ist.
Bei der in Fig. 15 dargestellten Ausgestaltungsvariante sind im Übergangs
bereich zwischen den Belagtrageabschnitten 60, 58 nach radial außen
vorstehende Vorsprünge 116 ausgebildet. Da diese Vorsprünge 116 sich
von den Belagtrageabschnitten 60 über die Verbindungsabschnitte 72 und
die Belagtrageabschnitte 58 erstrecken, haben sie näherungsweise eine S-
Kontur bzw. eine doppelt abgewinkelte Kontur und sind daher sehr steif
und zur Übertragung großer Drehmomente geeignet.
Eine weitere Abwandlung der vorangehend dargestellten Prinzipien ist in
den Fig. 16-18 erkennbar. Bei dieser Ausgestaltungsform sind die ver
schiedenen Reiborgane jeweils aus mindestens einem ringscheibenartigen
Blechelement aufgebaut. Die zur Fluidzirkulation beitragenden ersten bzw.
zweiten Reiborgane 22, 24 umfassen jeweils zwei derartige nach Art
herkömmlicher Lamellen ausgebildete Blechelemente 118, 120, 122, 124.
Während die Blechelemente 118, 120 radial außen wieder die Öffnungen
114 zum axialen Fluiddurchtritt aufweisen, weisen die Blechelemente 122,
124 radial innen die Öffnungen 106 zum Fluiddurchtritt auf. Zwischen
jeweils zwei dieser Blechelemente 118, 120, 122, 124 ist eine die Fluidför
derflächen bereitstellende Anordnung eingesetzt. Diese kann beispielsweise
das in Fig. 17 erkennbare Förderflächenelement 126 umfassen. Dieses
weist wieder axial zueinander versetzte Abschnitte 58, 60 auf, welche in
den vorangehend beschriebenen Varianten den Belagtrageabschnitten
entsprechen und durch Verbindungsabschnitte 72 miteinander verbunden
sind. Jeder dieser Verbindungsabschnitte 72 stellt an seinen beiden Um
fangsseiten wieder die Fluidförderflächen 74, 76 bereit. Das Förderflächen
element 126 kann beispielsweise durch Verlöten, Verkleben o. dgl. mit den
zugeordneten und beispielsweise stanztechnisch hergestellten Blechelemen
ten 118, 120 bzw. 122, 124 fest verbunden werden. Es sei darauf hinge
wiesen, dass selbstverständlich auch andersartig, beispielsweise aus meh
reren Teilen aufgebaute Förderflächenanordnungen hier vorgesehen sein
können. Die nicht unmittelbar zur Fluidzirkulation beitragenden Reiborgane
22', 24' sind nach Art herkömmlicher Lamellen ausgebildet, d. h. umfassen
ebenfalls ringscheibenartige Blechelemente o. dgl., die an ihren beiden
axialen Seiten Reibbeläge tragen. Es sei darauf hingewiesen, dass selbst
verständlich auch an den die Fluidzirkulation erzeugenden Reiborganen 22,
24 Reibbeläge vorgesehen sein können. Es können hier vor allem Reib
beläge mit an ihren Oberflächen vorgesehenen kanalartigen Einsenkungen
eingesetzt werden, so dass auch in diesen Oberflächenbereichen zur ver
besserten Wärmeabfuhr Fluid strömen kann. Es wird des Weiteren noch
darauf hingewiesen, dass bei der erfindungsgemäßen Kupplungsanordnung
diejenigen Reiborgane, welche durch entsprechende Geometrie zur Erzeu
gung der Fluidzirkulation beitragen, nicht notwendigerweise auch die Reib
beläge tragen müssen. Beispielsweise kann das in Fig. 17 dargestellte
Förderflächenelement ohne daran vorgesehene Reibbeläge in eine Kupp
lungsanordnung integriert werden, und beidseits davon können beispiels
weise ringscheibenartig ausgebildete und in Umfangsrichtung beispiels
weise durchgehende Reibbeläge tragende Gegenreiborgane vorgesehen
sein. Auch ist es selbstverständlich möglich, bei einer Anordnung, wie sie
im Folgenden noch mit Bezug auf die Fig. 6-11 beschrieben wird, Ober
flächenkanäle in beispielsweise aus Blech aufgebaute Reiborgane einzubrin
gen und an entsprechenden Gegenreiborganen dann in Umfangsrichtung
entweder durchgehende oder beispielsweise ebenfalls Oberflächenkanäle
aufweisende Reibbeläge vorzusehen.
Die in den Fig. 16 und 17 erkennbare Ausgestaltung ist aufgrund des
Einsatzes von Standardbauteilen einfach herstellbar und somit auch kosten
günstig. Um bei einer erfindungsgemäßen Kupplungsanordnung die Fluidzir
kulation noch weiter zu verstärken, kann vorgesehen sein, dass an den
verschiedenen aus Blech gebildeten Bauteilen, beispielsweise den voran
gehend beschriebenen Belagträgern 56, nicht nur die den Fluiddurchtritt
gestattenden Öffnungen oder Ausnehmungen radial außerhalb oder radial
innerhalb der Reibbeläge vorgesehen sind, sondern zusätzliche Förder- oder
Schaufelflächen bereitgestellt sind. Dies kann, wie im Beispiel der Fig. 18
erkennbar, beispielsweise dadurch geschehen, dass beim Bilden einer radial
außen liegenden Öffnung 114 das Blechteil nicht vollständig gestanzt wird,
sondern ein U-förmiger Stanzschnitt gebildet wird und auf diese Art und
Weise dann ein seitlich oder schräg abgebogener Lappen 127 erzeugt wird.
Mehrere derartige in Umfangsrichtung aufeinander folgende Lappen wirken
nach Art von Förderschaufeln und verstärken die durch die vorangehend
beschriebenen erfindungsgemäßen Maßnahmen ohnehin bereits bereitge
stellte Zirkulation. Der Winkel, mit welchem diese Lappen 127 bezüglich
einer zur Drehachse A im Wesentlichen orthogonalen Ebene abgebogen
sind, liegt vorzugsweise im Bereich von etwa 90°, kann jedoch auch im
Winkelbereich von 15-165° liegen.
Eine abgewandelte Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen Kupplungs
anordnung ist in Fig. 6 dargestellt. Komponenten, welche vorangehend
beschriebenen Komponenten entsprechen, sind mit dem gleichen Bezugs
zeichen unter Hinzufügung eines Anhangs "a" bezeichnet. Im Folgenden
wird lediglich auf die wesentlichen konstruktionsmäßigen und funktionalen
Unterschiede eingegangen.
Bei der Ausgestaltungsform gemäß Fig. 6 sind an den die Fluidzirkulation
induzierenden ersten bzw. zweiten Reiborganen 22a, 24a an beiden Seiten
wieder Reibbelaganordnungen 52a, 54a in Form von beispielsweise ringar
tig ausgebildeten Reibbelägen bereitgestellt. Wie man beispielsweise in Fig.
7 anhand eines ersten Reiborgans 22a bzw. des daran vorgesehenen
Reibbelags 52a erkennt, weist dieser beispielsweise durch Stanzen oder
Prägen eingebracht eine Mehrzahl von sich vorzugsweise im Wesentlichen
radial erstreckenden Fluidströmungskanälen 80a auf. Jeder dieser Fluid
strömungskanäle 80a ist in Umfangsrichtung durch nunmehr die Fluidför
derflächen 74a, 76a bereitstellende Wandungen begrenzt. Dabei überneh
men diejenigen Fluidförderflächen 74a, 76a, welche an den mit der Gehäu
seanordnung 12a drehbaren ersten Reiborganen 22a vorgesehen sind, im
Schlupfbetrieb wieder die Funktion der Pumpenschaufelflächen, während
die entsprechenden Fluidförderflächen an den zweiten Reiborganen 24a
wieder die Funktion der Turbinenschaufelflächen bereitstellen. Bei dieser
Ausgestaltungsform sind die Reibbelagträger 56a als im Wesentlichen eben
ausgebildete Blechteile bereitgestellt. Man erkennt auch hier, dass zwi
schen zwei die Fluidzirkulation induzierenden ersten Reiborganen 22a bzw.
zweiten Reiborganen 24a jeweils wiederum ein zweites Reiborgan bzw.
erstes Reiborgan liegt, an dem keine Reibbeläge vorgesehen sind.
Um die auch in Fig. 6 erkennbare Blindreibfläche zwischen zwei unmittelbar
benachbart liegenden ersten Reiborganen 22a zu vermeiden, kann eine
Anordnung vorgesehen sein, wie sie in Fig. 8 gezeigt ist. Man erkennt hier,
dass jeweils an nur einer axialen Seite der ersten Reiborgane 22a und der
zweiten Reiborgane 24a ein Reibbelag 52a (im Falle der ersten Reiborgane
22a) bzw. 54a (im Falle der zweiten Reiborgane 24a) vorgesehen ist. Jeder
dieser Reibbeläge 52a, 54a weist wieder die angesprochenen Kanäle 80a
auf. Auch das Widerlagerelement 30a kann einen derartigen Reibbelag 54a
mit Kanälen 80a tragen. Es werden bei dieser Ausgestaltungsform dann die
vorangehend bereits angesprochenen lokalen Zirkulationen erzeugt. Wäh
rend die in Fig. 8 dargestellte Ausgestaltungsform auf Grund des Vermei
dens einer nicht wirksamen Blindreibfläche ein verbessertes Drehmoment
übertragungsvermögen bei gleicher Anzahl an Reiborganen aufweist, wird
durch die mehreren lokalen Zirkulationen ein geringfügig verringerter Volu
menstrom im Vergleich zu dem globalen Zirkulationsstrom der Fig. 6 er
reicht. Auch wird eine axial sehr kompaktbauende Ausgestaltungsform
erhalten. Sowohl die in Fig. 6 als auch die in Fig. 8 dargestellte Ausgestal
tungsform weist den Vorteil auf, dass ein äußerst einfach herzustellender
konstruktiver Aufbau vorhanden ist. Man erkennt vor allem, dass auf Grund
des Wegfalls der Verbindungsabschnitte der Ausgestaltungsform gemäß
Fig. 1 eine deutlich geringere axiale Baugröße erreicht wird, wenngleich
insgesamt die im Bereich der Reibbelaganordnungen bereitgestellten Fluid
förderflächen eine geringere Gesamtoberfläche bereitstellen und somit auch
eine verminderte Fördereffizienz vorliegt. Um dem entgegenzuwirken, sollte
unter Ausnutzung des zur Verfügung stehenden axialen Bauraums die
Dicke der verschiedenen Reibbeläge bzw. die Tiefe der darin eingebrachten
Nuten so groß als möglich sein.
Eine weitere Abwandlung des Fluidförderflächen im Bereich von Reibbelä
gen einsetzenden Erfindungsprinzips ist in Fig. 9 dargestellt. Auch hier sind
mehrere erste Reiborgane 22a und wenigstens ein zweites Reiborgan 24a
in axial gestaffelter Anordnung vorgesehen. Die ersten Reiborgane 22a und
die zweiten Reiborgane 24a tragen wieder an einer axialen Seite die Reib
beläge bzw. Reibbelaganordnungen 52a, 54a. In Abwandlung zu den
vorangehend dargestellten Ausgestaltungsformen sind die zweiten Reib
organe 24a, welche über das Kopplungselement 26a an die Abtriebswelle
angekoppelt sind, nunmehr als sogenannte Außenlamellen ausgebildet, d. h.
ihre Drehmitnahmevorsprünge greifen nach radial außen. Die ersten Reib
organe 22a sind als sogenannte Innenlamellen ausgebildet und weisen
innen liegende Drehkopplungsvorsprünge zum Eingriff mit entsprechenden
Formationen 70a an der Gehäuseanordnung 12a auf. Auch ist hier ein
System des Zweileitungsprinzips dargestellt, bei welchem zur Herstellung
des eingekuppelten Zustands im ersten Raumbereich 34a durch vermehrte
Fluidzufuhr der Fluiddruck gegenüber dem Fluiddruck im zweiten Raumbe
reich 36a erhöht wird. Der Kupplungskolben 32a wird somit axial gegen die
Reiborgane 22a bzw. 24a gepresst. Im Kupplungskolben 32a ist wenigs
tens eine Durchtrittsöffnung 90a vorgesehen, welche auch bei eingekuppel
ter Kupplungsanordnung 10a einen Fluidaustausch ermöglicht. Der Kupp
lungskolben 32a ist über eine Drehkopplungsanordnung 91a mit der Gehäu
seanordnung 12a drehfest gekoppelt, bezüglich dieser jedoch axial beweg
bar. In diesem Falle ist also der Kupplungskolben 32a auch als mit der
Gehäuseanordnung 12a drehbares erstes Reiborgan zu betrachten, welches
letztendlich auch einen Reibbelag 52a trägt.
In Fig. 10 ist eine Teil-Axialansicht eines zweiten Reiborgans 24a erkenn
bar. Man sieht, dass der daran vorgesehene Reibbelag 54a nach radial
innen hin abgeschlossene Nuten oder Kanäle 80a aufweist. Es bleibt ein
radial innerer ringartiger Abschnitt 82a bestehen. Im radial inneren Endbe
reich der Kanäle 80a sind in dem Reibbelagträger 56a Durchtrittsöffnungen
84a vorgesehen. Die Reibbeläge 52a der in Fig. 11 erkennbaren ersten
Reiborgane 22a weisen ebenfalls eine Mehrzahl von nach radial innen hin
begrenzten Kanälen 80a auf, die in ihrem radial inneren Endbereich in einen
ringartigen Kanalbereich 86a einmünden. Dieser ringartige Kanalbereich 86a
liegt den Durchtrittsöffnungen 84a gegenüber. Ebenso wie bei den vor
angehend beschriebenen Ausgestaltungsformen bilden die die Kanäle 80a
begrenzenden Seitenwandungen jeweilige Fluidförderflächen 74a, 76a. Im
Falle der mit der Gehäuseanordnung 12a drehbaren ersten Reiborgane 22a
wirken diese Fluidförderflächen 74a, 76a wiederum als das Fluid nach
radial außen fördernden Schaufelflächen, während die an den zweiten
Reiborganen 24 bereitgestellten Fluidförderflächen 74a, 76a die Fluidströ
mung nach radial innen unterstützen und zur Momentenabstützung dienen.
Bei den in Fig. 9 dargestellten Ausgestaltungsvarianten werden wieder
lokale Zirkulationen erzeugt, die sich jeweils über einen Belagträger eines
zweiten Reiborgans 24a, einen Reibbelag 54a eines zweiten Reiborgans
24a und einen Reibbelag 52a eines ersten Reiborgans 22a erstrecken. Es
sei darauf hingewiesen, dass in dieser Ausgestaltungsform das Kopplungs
element 26a, welches radial außerhalb der verschiedenen Reibbeläge 52a,
54a liegt, eine Funktion zum Unterstützen der Umlenkung der Fluidzirkula
tion im radial äußeren Bereich übernimmt, während in den vorangehend
beschriebenen Ausgestaltungsformen dieses Kopplungselement eine ent
sprechende Umlenkung der Fluidzirkulation im radial inneren Bereich bereit
gestellt hat. Die Umlenkung im radial äußeren Bereich erfolgt dort durch die
radial außen liegenden Abschnitte der Gehäuseanordnung. Insbesondere
mit Bezug auf die in den Fig. 6-11 dargestellten Ausgestaltungsformen sei
darauf hingewiesen, dass derartige Reiborgane selbstverständlich nicht
notwendigerweise aus einem separaten Trägerelement und daran, beispiels
weise durch Verklebung festgemachten separaten Reibbelägen bestehen
müssen. Vielmehr können hier auch beispielsweise aus Faserverbundwerk
stoff, z. B. Kohlefaserverbund, einteilig aufgebaute Reiborgane
bereitgestellt werden, die in ihrer Geometrie dann beliebig ausgestaltet
werden können, die aber auch beispielsweise so wie die in Fig. 8 erkenn
baren Reiborgane ausgebildet sein können. Diese Reiborgane weisen dann
an ihren axialen Seiten im Sinne der vorliegenden Erfindung Reibbeläge
oder Reibbelagabschnitte auf, die mit einem zur Anbindung an die Gehäu
seanordnung bzw. die Abtriebswelle ausgebildeten Körperbereich einteilig
ausgebildet sind. Selbstverständlich ist es auch bei derartigen Reiborganen,
bei welchen die Reibbeläge oder Reibbelagabschnitte also integral und aus
dem gleichen Werkstoff ausgebildet sind, wie die zur Anbindung an andere
Komponenten ausgestalteten Körperbereiche, möglich, eine mäanderartige
Struktur bereitzustellen, wie sie beispielsweise in Fig. 17 erkennbar ist.
Die vorangehend beschriebenen und auch die nachfolgend noch beschrie
benen Ausgestaltungsformen, insbesondere die in Fig. 9 dargestellte Aus
gestaltungsform, eignen sich auch als Kupplungsanordnung bei einem
hydrodynamischen Drehmomentwandler oder einer Fluidkupplung, also als
sogenannte Überbrückungskupplungsanordnung. Auch dort wird bei Her
stellung des Überbrückungszustands ein erheblicher Teil des eingeleiteten
Drehmomentes in Reibwärme umgesetzt, die durch die erfindungsgemäß
induzierte Zirkulation dann schnell abgeführt werden kann. Von wesentli
chem Vorteil bei allen erfindungsgemäßen Ausgestaltungsformen ist, dass
die im Rahmen der Fluidzirkulation geförderte Fluidmenge mit zunehmender
Drehzahldifferenz zwischen den verschiedenen reibend aneinander anlie
genden und als Pumpen bzw. Turbinen wirksamen Reiborganen zunimmt.
D. h. insbesondere dann, wenn eine starke Reibbelastung vorliegt, also
wenn ein großer Schlupf vorhanden ist, wird eine große Fluidmenge durch
die Fluidzirkulation umgewälzt mit der Folge einer deutlich verbesserten
Abfuhr der durch Reibung erzeugten Wärme. Durch die im Bereich der
verschiedenen reibend wirksam werdenden Oberflächenbereiche selbst
erzeugte Fluidzirkulation wird gewährleistet, dass letztendlich zu allen
thermisch beaufschlagten Oberflächenbereichen sehr schnell Fluid gefördert
werden kann und Wärme von dort abgeführt werden kann.
Im Folgenden werden die verschiedenen Möglichkeiten der der erfindungs
gemäßen Fluidzirkulation überlagerten oder überlagerbaren Fluidströmung
dargestellt. So zeigt die Fig. 19 allgemein eine erfindungsgemäße Kupp
lungsanordnung 10, bei welcher die Fluidzufuhr bzw. -abfuhr nach Art
eines 3-Leitungssystems erfolgt. Während in den Raumbereich 36 zur
axialen Verlagerung des Kupplungskolbens 32 über die zentrale Öffnung 38
der Abtriebswelle 18 Fluid eingeleitet bzw. von dort wieder abgeleitet wird,
wird über eine im Wesentlichen den Strömungsraumbereich 50 umfassende
weitere Leitung in den Raumbereich 34 Fluid eingeleitet. Über eine weitere
den Strömungsraumbereich 48 umfassende Leitung kann das Fluid wieder
aus dem Raumbereich 34 abgezogen werden. Es sei darauf hingewiesen,
dass in der Darstellung der Fig. 19 das Trennelement 46 nach Art einer
labyrinthartigen Dichtung wirksam ist und zwei grundsätzlich bezüglich ein
ander drehbare Dichtelemente umfassen kann. Der Vorteil dieser Anord
nung ist, dass der Vorgang des Ein- und Ausrückens völlig unabhängig
gemacht werden kann von irgendwelchen Druckzuständen im Raumbereich
34. Es lässt sich somit eine hervorragende Wärmeabfuhr erhalten, die vom
Getriebe aus regelbar ist. Auch lässt sich eine sehr präzise Verlagerung des
Kupplungskolbens 32 erreichen.
Die Ausgestaltungsform gemäß Fig. 20 wirkt nach dem sogenannten 2-
Leitungsprinzip. Das Fluid wird in die Gehäuseanordnung 12 über die
zentrale Öffnung 38 der Abtriebswelle 18 eingespeist, und zwar in den
Raumbereich 36. Über eine oder mehrere Öffnungen 130 im Kupplungs
kolben 32 tritt das Fluid unter Bereitstellung einer Drosselwirkung in den
Raumbereich 34 ein und kann über einen zwischen der Nabe 16 und der
Abtriebswelle 18 bereitgestellten Raumbereich 51 wieder abströmen. Zum
Einrücken dieser Kupplungsanordnung 10 wird also verstärkt Fluid in den
Raumbereich 36 eingespeist. Aufgrund der Erhöhung des Fluiddrucks in
diesem Raumbereich 36 wird der Kupplungskolben 32 dann gegen die
Reiborgane gepresst. Hier ist es zum Erhalt eines schnelleren Ausrückvor
ganges möglich, die Fluidströmungsrichtung umzukehren. Durch das Bereit
stellen der wenigstens einen Öffnung 130 ist auch hier im eingerückten
Zustand permanent ein Fluidaustausch und eine dementsprechende Wärme
abfuhr möglich. Obgleich die gewünschte Fluidleckage (erzeugt durch die
Öffnung oder Öffnungen 130) einen verminderten Wirkungsgrad zur Folge
hat, da permanent Öl nachgespeist werden muss, ist bei geringem Bau
aufwand ein permanenter Fluidaustausch möglich.
Die in Fig. 21 dargestellte Ausgestaltungsvariante entspricht im Wesentli
chen der in Fig. 20 dargestellten Ausgestaltungsvariante, bei welcher Fluid
über die zentrale Öffnung 38 der Abtriebswelle 18 in den Raumbereich 36
eingespeist wird. Im Kupplungskolben 32 ist jedoch keine Durchtrittsöff
nung vorgesehen. Es besteht also keine direkte Fluidaustauschverbindung
zwischen den beiden Raumbereichen 34, 36. Der Raumbereich 34 ist bei
dieser Variante mit Fluid vorbefüllt. Die Wärmeabfuhr aus den reibmäßig
beaufschlagten Bereichen erfolgt hier lediglich durch die erfindungsgemäß
aufgebaute Fluidzirkulation im Bereich der verschiedenen Reiborgane. Ein
Fluidaustausch, durch welchen Fluid aus dem Raumbereich 34 abgeführt
wird, ist nicht vorhanden. Um hier die durch Verschiebung des Kupplungs
kolbens 32 induzierte Volumenänderung des Raumbereichs 34 kompen
sieren zu können, wird dieser nicht vollständig mit dem Arbeitsfluid, also
einer ölartigen Flüssigkeit o. dgl., gefüllt, so dass ein komprimierbares
Gasvolumen verbleibt.
In Fig. 22 sind verschiedene Abmessungen dargestellt, welche zum Erhalt
einer effizienten Fluidzirkulation in bestimmten Bereichen liegen sollten. So
ist es beispielsweise vorteilhaft, wenn das Verhältnis des Innendurchmes
sers zum Außendurchmesser der die Fluidzirkulation letztendlich erzeugen
den Fluidförderflächen, also das Verhältnis d/D im Bereich von 0,35-0,85,
vorzugsweise bei etwa 0,6, liegt. Die Anzahl der wirksamen Fluidförder
flächen sollte im Bereich von 6-48, vorzugsweise bei etwa 24, liegen. Für
die Reibbeläge hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn deren Durch
messerverhältnis dB/DB im Bereich von 0,6-0,9, vorzugsweise bei etwa
0,75, liegt.
Durch das Bereitstellen der vorangehend angesprochenen verschiedenen
radial außen bzw. innen vorgesehenen Öffnungen 114, 106 bzw. Durch
trittsaussparungen zwischen jeweiligen Kopplungsvorsprüngen werden die
vorangehend bereits angesprochenen radial äußeren bzw. radial inneren
Fluidströmungsräume 134, 136 gebildet. Diese können nach radial außen
bzw. radial innen durch die verschiedenen vorangehend angesprochenen
Ringabschnitte der Reibbelagträger 56 gebildet sein, können jedoch, wie
beispielsweise in Fig. 1 auch erkennbar, unmittelbar durch die Gehäuse
anordnung 12 bzw. das Kopplungselement 26 begrenzt sein. Für diese
radial äußeren bzw. radial inneren Fluidströmungsräume, in welchen das
Fluid näherungsweise in Achsrichtung strömt, hat es sich als vorteilhaft
erwiesen, als Verhältnis zur Außenabmessung der Fluidförderflächen, also
Verhältnis Da/D, einen Wert im Bereich von 1,03-1,2, vorzugsweise etwa
1,1, vorzusehen, bzw. als Verhältnis zum Innendurchmesser der Fluidför
derflächen, also als Verhältnis di/d einen Wert im Bereich von 0,4-0,9,
vorzugsweise etwa 0,7 vorzusehen. Ferner ist es vorteilhaft, wenn das
Verhältnis der Axialerstreckung der nach Art einer Pumpe wirkenden Reib
organe, welche näherungsweise durch die Abmessung BP in Fig. 22 ausge
drückt ist, zur Axialerstreckung der nach Art einer Turbine wirksamen
Reiborgane, in Fig. 22 näherungsweise durch die Erstreckung BP ausge
drückt, im Bereich von 0,5-1,2, vorzugsweise etwa bei 1, liegt. Es sei hier
darauf hingewiesen, dass in Fig. 22 insofern eine geringe Ungenauigkeit
besteht, als zwischen zwei nach Art einer Pumpe wirksamen Reiborganen
22 ein radial innen mit dem Kopplungselement 26 drehfest gekoppeltes
Reiborgan 24 liegt, das jedoch zur Fluidzirkulationserzeugung nicht beiträgt.
Entsprechendes gilt auch für den turbinenmäßig wirksamen Bereich.
Weiter hat es sich als vorteilhaft, jedoch nicht als zwingend, herausgestellt,
wenn, wie in Fig. 22 dargestellt, die Reibbeläge radial außen im gleichen
Bereich enden, wie die Fluidförderflächen an den verschiedenen Belag
trägern.
Es sei darauf hingewiesen, dass die vorangehend mit Bezug auf die Fig. 19-22
beschriebenen Details davon unabhängig sind, in welcher Art und
Weise die die Fluidzirkulation erzeugenden Fluidförderflächen ausgebildet
sind, also unabhängig davon sind, ob diese an Belagträgern oder an Stirn-
oder Seitenflächen von Belägen selbst ausgebildet sind. Insofern treffen die
mit Bezug auf die Fig. 19-22 vorgebrachten Aussagen ebenso auf die
Ausgestaltungsformen gemäß den Fig. 6-11 zu.
Eine weitere vorteilhafte Variante ist in Fig. 23 angedeutet. Wie voran
gehend bereits mit Bezug auf die Fig. 19-21 ausgeführt, wird durch
verschiedene Strömungen bzw. Vorbefüllung dafür gesorgt, dass im Be
reich der reibend aneinander anliegenden oder in Wechselwirkung bring
baren Oberflächenbereiche Arbeitsfluid vorhanden ist, um durch Fluidströ
mung oder/und Fluidzirkulation Wärme abzuführen. In einem Zustand, in
welchem die Kupplung 10 nicht eingerückt ist, ist diese Funktion der Wär
meabfuhr jedoch nicht erforderlich. Da dann noch vorhandene Arbeitsfluid
hat den Aufbau von Schleppmomenten zur Folge, was beispielsweise dann
nachteilhaft ist, wenn die erfindungsgemäße Kupplung als Teil einer Dop
pelkupplung wirksam ist. In diesem Falle soll über nur jeweils eine der
Kupplungen ein Drehmoment übertragen werden. Gemäß der in Fig. 23
dargestellten Variante wird nun dafür gesorgt, dass nur dann, wenn ein
Drehmoment zu übertragen ist, der die reibend beaufschlagten Ober
flächenbereiche enthaltende Volumenbereich mit Arbeitsfluid befüllt ist.
Dies kann beispielsweise dadurch erlangt werden, dass für dis an die
Gehäuseanordnung 12 drehfest angekoppelten Reiborgane ein von der
Gehäuseanordnung 12 separat ausgebildetes Kopplungselement 140 vor
gesehen ist, das beispielsweise mit der Gehäuseanordnung 140 drehfest
verbunden ist. Dieses Kopplungselement 140 weist mehrere Durchtrittsöff
nungen 142 auf, durch welche von radial innen nach radial außen Fluid
strömen kann. Im Betrieb wird dafür gesorgt, dass dann, wenn die Kupp
lung in einen eingerückten Zustand gebracht werden soll, Fluid in den
Raumbereich 34 geleitet wird, und zwar beispielsweise mit einer Förderrate
von etwa 20 l/min. Dieses Fluid wird fliehkraftbedingt nach radial außen
strömen und aufgrund der Drosselwirkung der Öffnungen 142 sich ver
stärkt in dem von dem Kopplungselement 140 umgebenen Volumenbereich
ansammeln. Dort nimmt es Wärme von den reibend aneinander anliegenden
Bauteilen auf und führt die Wärme dann nach dem Durchtritt durch die
Öffnungen 142 und dem Abzug aus dem Raumbereich 34 ab. Soll die
Kupplung wieder in einen ausgerückten Zustand gebracht werden, so wird
die Fluidzufuhr gestoppt, das zunächst noch vorhandene Fluid wird über die
Öffnungen 142 hindurchtreten und dann abgezogen werden. Es ist dann
keine fluidbedingte Schleppwirkung mehr vorhanden. Eine derartige Ausge
staltung ist selbstverständlich auch bei der in Fig. 9 dargestellten Variante
möglich, bei welcher die an die Abtriebswelle angebundenen Reiborgane
24a an das die verschiedenen Reiborgane 24a, 22a radial außen um
gebende Kopplungsorgan 26a angebunden sind.
Auch hier ist es wieder unerheblich, in welcher Art und Weise die Fluidför
derflächen bereitgestellt werden, so dass auch dieser Aspekt der vorliegen
den Erfindung grundsätzlich bei allen vorangehend beschriebenen Ausge
staltungsvarianten zum Einsatz kommen kann.
Eine weitere erfindungsgemäße Kupplungsanordnung ist in Fig. 24
dargestellt. Diese entspricht insbesondere hinsichtlich der Erzeugung der
Fluidzirkulation den vorangehend beschriebenen Prinzipien und kann,
insofern als die Reiborgane betroffen sind, so ausgebildet sein, wie vor
angehend mit Bezug auf verschiedene Ausgestaltungsvarianten beschrie
ben.
Man erkennt bei der in Fig. 24 dargestellten Ausgestaltungsvariante, dass
der dem Kupplungskolben 32b gegenüber liegende und nach radial innen
sich erstreckende Gehäuseabschnitt 150b radial innen eine zur Drehachse
A vorzugsweise konzentrische Öffnung aufweist. Durch diese hindurch ist
eine axiale, im Wesentlichen zylindrisch sich erstreckende durch Umfor
mung gebildete Ausformung 152b des Kupplungskolbens 32 unter Bereit
stellung einer Dichtwirkung eines Dichtelements 154b geführt. Der die
Raumbereiche 34b, 36b umfassende gesamte Innenraum des Gehäuses
12b ist somit fluiddicht abgeschlossen und mit Fluid vorbefüllt. Die beiden
Raumbereiche 34b, 36b stehen radial außen in direkter Verbindung, da dort
der Kupplungskolben 32b durch eine an diesem vorgesehene Verzahnungs
anordnung 156b ebenso wie die Reiborgane 22b drehfest an die Gehäuse
anordnung 12b angebunden ist. Für den Kupplungskolben 32b ist ein
allgemein mit 158b bezeichneter Betätigungsmechanismus vorgesehen.
Dieser kann beispielsweise nach Art eines herkömmlichen Kolben/Zylinder-
Betätigungsmechanismus zur Betätigung von Reibungskupplungen, nach
Art eines Kraftspeichers, beispielsweise Membranfeder, oder sonstigen
Aktuators ausgebildet sein. Der Mechanismus 158b beaufschlagt den aus
der Gehäuseanordnung 12b hervorspringenden Bereich 152b des Kupp
lungskolbens 32b und presst diesen somit zur Herstellung des Einkuppelzu
stands gegen die verschiedenen Reiborgane 22b, 24b. Es sind hier also
keine zur Herstellung des Einkuppelzustands dienende Fluidleitungen erfor
derlich, was vor allem in fluidführungstechnischer Hinsicht den Aufbau
wesentlich vereinfacht. Um in definierter Art und Weise den Kupplungs
kolben beim Übergang in den Ausrückzustand von den Reiborganen wegzu
bewegen, könnte daran gedacht werden, entweder innerhalb der Ge
häuseanordnung 12b oder außerhalb derselben ein diesen axial vorspan
nendes Federelement bereitzustellen, das nur eine vergleichsweise geringe
Federkraft aufweisen muss.
Die in Fig. 24 dargestellte Ausgestaltungsvariante kombiniert das Prinzip
einer nasslaufenden, also durch Fluidumströmung gekühlten Kupplung, mit
der Betätigung einer herkömmlichen Trockenreibkupplung. Es kann eine
derartige Kupplungsanordnung also beispielsweise dort zum Einsatz kom
men, wo zwar eine herkömmliche Betätigung, also Betätigung einer her
kömmlichen Trockenreibkupplung, bereitgestellt sein soll, jedoch durch den
bestimmten Einsatzzweck die insbesondere im Schlupfbetrieb auftretende
Belastung für eine Trockenreibkupplung zu groß wäre. Es sei noch darauf
hingewiesen, dass selbstverständlich bei der Ausgestaltungsform gemäß
Fig. 24 hinsichtlich des Aufbaus und der Wirkung der Reiborgane alle
vorangehend beschriebenen Maßnahmen bereitgestellt sein können.
Eine Weiterbildung der erfindungsgemäßen Kupplungsanordnung ist in Fig.
25 dargestellt. Man erkennt hier, dass die Gehäuseanordnung 12 der
Kupplungsanordnung 10 über einen allgemein mit 200 bezeichneten Dreh
schwingungsdämpfer zur gemeinsamen Drehung an eine Antriebswelle oder
ein sonstiges Antriebsorgan ankoppelbar ist. Die Gehäuseanordnung 12
weist dazu einen nach radial außen flanschartig verlängerten Bereich 202
auf, der die Sekundärseite des Drehschwingungsdämpfers 200 bildet. An
beiden axialen Seiten des flanschartig verlängerten Bereichs 200 sind im
Wesentlichen die Primärseite bildende Deckelemente 204, 206 vorgesehen.
In an sich bekannter Art und Weise wirken zwischen den Deckelementen
204, 206 und dem flanschartigen radial nach außen verlängerten Bereich
mehrere Dämpferfedern 208, so dass in begrenztem Drehwinkelbereich die
Gehäuseanordnung 12 sich gegen die im Wesentlichen die Primärseite
bildenden Deckelemente 204, 206 verdrehen kann. Diese Primärseite kann
dann über eine Flexplatte o. dgl. an die Antriebswelle angebunden sein.
Bei der in Fig. 26 dargestellten Ausgestaltungsvariante ist der Dreh
schwingungsdämpfer 200 abtriebsseitig vorgesehen und liegt im Dreh
momentübertragungsweg zwischen dem Kopplungselement 26 und der
schematisch dargestellten Abtriebswelle 18. In diesem Fall ist die Ge
häuseanordnung 12 beispielsweise über eine Flexplatte direkt an die An
triebswelle angebunden. Der Drehschwingungsdämpfer 200 ist wiederum
nach herkömmlicher Bauart aufgebaut und weist beispielsweise in Ver
bindung mit dem Kopplungselement 26 ein flanschartiges Zentralscheiben
element nach Art des in Fig. 25 erkennbaren Bereichs 202 auf sowie zwei
an beiden axialen Seiten davon liegende Deckscheibenelemente 204, 206,
die selbstverständlich auch integral miteinander ausgebildet sein können.
Bei der in Fig. 27 dargestellten Ausgestaltungsform ist der Dreh
schwingungsdämpfer 200 im Innenbereich der Gehäuseanordnung 12, d. h.
in dem mit Arbeitsflüssigkeit gefüllten Raumbereich, vorhanden. Ein all
gemein mit 210 bezeichnetes Trägerelement trägt sowohl die Reiborgane
22 als auch den Kupplungskolben 32 drehfest. In seinem radial äußeren
Bereich bildet dieses Trägerelement 210 dann das Zentralelement 200, an
dessen beiden Seiten mit der Gehäuseanordnung 12 integral ausgebildete
Deckelemente 204, 206 zur Wechselwirkung mit den Dämpferfedern 208
vorgesehen sind. Auch hier ist der Drehschwingungsdämpfer 200 antriebs
seitig, also im Drehmomentübertragungsweg zwischen der Antriebswelle
und den Reiborganen 22 vorgesehen. Bei der in Fig. 28 dargestellten Aus
gestaltungsvariante ist der Drehschwingungsdämpfer 200 wiederum inner
halb der Gehäuseanordnung 12, nunmehr jedoch abtriebsseitig zwischen
dem Kopplungselement 26 und einem weiteren dann mit der Abtriebswelle
drehfest gekoppelten Kopplungselement 212 angeordnet.
In Fig. 29 ist eine erfindungsgemäße Kupplungsanordnung 10 in Verbin
dung mit einer allgemein mit 220 bezeichneten Starter-Generator-Anord
nung dargestellt. An der einem Motorblock 222 zugewandten Seite trägt
die Gehäuseanordnung eine Rotoranordnung 224 der Starter-Generator-
Anordnung, die beispielsweise auch über den Torsionsschwingungsdämpfer
200 mit der Gehäuseanordnung 12 zur gemeinsamen Drehung gekoppelt
sein kann. Entweder radial innerhalb oder, wie im dargestellten Beispiel,
radial außerhalb der Rotoranordnung 24 liegt die Leitungsspulen auf
weisende Statoranordnung 226 der Starter-Generator-Anordnung 220. Die
Statoranordnung 226 ist beispielsweise am Motorblock 222 drehfest ge
halten.
Bei der in Fig. 30 dargestellten Ausgestaltungsvariante ist die Rotoranord
nung 224 an der abtriebsseitigen Seite der Gehäuseanordnung 12 angeord
net. Die Statoranordnung 226 ist beispielsweise an der Innenseite einer
Getriebeglocke 228 getragen.
Es sei darauf hingewiesen, dass in den mit Bezug auf die Fig. 25-30
beschriebenen Ausgestaltungsformen der innere Aufbau der Kupplungs
anordnungen insbesondere insofern, als die verschiedenen Reiborgane
betroffen sind, so wie vorangehend mit Bezug auf die Fig. 1-24 beschrie
ben ausgebildet sein kann. Auch hier wird, wie durch Zirkulationskreise
angedeutet, die die Reiborgane umströmende Fluidzirkulation bereitgestellt.
Es ist selbstverständlich, bei einer erfindungsgemäßen Kupplungsanord
nung 10 sowohl den Drehschwingungsdämpfer 200 als auch die Starter-
Generator-Anordnung 220 vorzusehen. Beispielsweise ist es möglich, eine
Antriebswelle über eine Flexplatte o. dgl. mit der Rotoranordnung der
Starter-Generator-Anordnung zu koppeln, die Rotoranordnung mit der
Eingangsseite oder Primärseite des Drehschwingungsdämpfers zu koppeln
und die Ausgangsseite des Drehschwingungsdämpfers dann mit der Ge
häuseanordnung der erfindungsgemäßen Kupplungsanordnung zu koppeln.
Es sei weiter noch darauf hingewiesen, dass das Erfindungsprinzip der
Erzeugung einer Fluidzirkulation im Bereich der reibend miteinander in
Wechselwirkung bringbaren Reiborgane selbstverständlich auch Anwen
dung finden kann bei Doppel-Nasslaufkupplungsanordnungen, bei welchen
über zwei Sätze von Reiborganen zwei verschiedene Abtriebswellen durch
wahlweises Einrücken einer der beiden Nasslaufkupplungen in Dreh
momentübertragungsverbindung mit einer Antriebswelle gebracht werden
können.
Claims (32)
1. Kupplungsanordnung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, umfas
send:
eine mit Fluid gefüllte oder füllbare Gehäuseanordnung (12; 12a),
wenigstens ein mit der Gehäuseanordnung (12; 12a) gemein sam drehbares erstes Reiborgan (22; 22a),
wenigstens ein mit einem Abtriebsorgan (18) gemeinsam drehbares zweites Reiborgan (24; 24a), welches zur Herstel lung einer Reibwechselwirkung in Anlage an wenigstens ei nem ersten Reiborgan (22; 22a) bringbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Reiborgan (22, 24; 22a, 24a) zur Erzeugung einer die Reiborgane (22, 24; 22a, 24a) wenigstens bereichsweise umströmenden Fluidzirkulation ausgebil det ist.
eine mit Fluid gefüllte oder füllbare Gehäuseanordnung (12; 12a),
wenigstens ein mit der Gehäuseanordnung (12; 12a) gemein sam drehbares erstes Reiborgan (22; 22a),
wenigstens ein mit einem Abtriebsorgan (18) gemeinsam drehbares zweites Reiborgan (24; 24a), welches zur Herstel lung einer Reibwechselwirkung in Anlage an wenigstens ei nem ersten Reiborgan (22; 22a) bringbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Reiborgan (22, 24; 22a, 24a) zur Erzeugung einer die Reiborgane (22, 24; 22a, 24a) wenigstens bereichsweise umströmenden Fluidzirkulation ausgebil det ist.
2. Kupplungsanordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein erstes Reiborgan (22;
22a) und wenigstens ein zweites Reiborgan (24; 24a) zur Erzeugung
der Fluidzirkulation ausgebildet sind.
3. Kupplungsanordnung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein erstes Reiborgan (22;
22a) wenigstens eine Fluidförderfläche (74, 76; 74a, 76a) aufweist
und dass wenigstens ein zweites Reiborgan (24; 24a) wenigstens
eine Fluidförderfläche aufweist.
4. Kupplungsanordnung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Fluidförderfläche
(74, 76; 74a, 76a) eine Radialerstreckungskomponente und eine
Axialerstreckungskomponente aufweist.
5. Kupplungsanordnung nach Anspruch 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Fluidförderfläche
(74, 76; 74a, 76a) wenigstens bereichsweise mit einer im Wesentli
chen tangential orientierten Flächennormalen ausgebildet ist.
6. Kupplungsanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine erste Reiborgan
(22a) oder/und das wenigstens eine zweite Reiborgan (24a) an
wenigstens einer axialen Seite eine die wenigstens eine Fluidförder
fläche (74a, 76a) bereitstellende Reibbelaganordnung (52a, 54a)
aufweist.
7. Kupplungsanordnung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Fluidförderfläche
(74a, 76a) wenigstens eine einen nutartigen Kanal (80a) in der
Reibbelaganordnung (52a, 54a) in Umfangsrichtung begrenzende
Wandung umfasst.
8. Kupplungsanordnung nach Anspruch 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine erste Reiborgan
(22a) oder/und das wenigstens eine zweite Reiborgan (24a) an
beiden axialen Seiten jeweils Fluidförderflächen (74a, 76a) bereit
stellende Reibbelaganordnungen (52a, 54a) aufweist.
9. Kupplungsanordnung nach Anspruch 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine erste Reiborgan
(22a) oder/und das wenigstens eine zweite Reiborgan (24a) nur an
einer axialen Seite eine wenigstens eine Fluidförderfläche (74a, 76a)
bereitstellende Reibbelaganordnung (52a, 54a) aufweist und dass
der anderen axialen Seite eine Reibbelaganordnung (52a, 54a) eines
weiteren Reiborgans (22a, 24a) gegenüberliegt.
10. Kupplungsanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine erste Reiborgan
(22) oder/und das wenigstens eine zweite Reiborgan (24) einen
Reibbelagträger (56) aufweist, welcher vorzugsweise an wenigstens
einer axialen Seite eine Reibbelaganordnung (52, 54) trägt, und dass
wenigstens eine Fluidförderfläche (74, 76) durch den Reibbelag
träger (56) bereitgestellt ist.
11. Kupplungsanordnung nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, dass der Reibbelagträger (56) in Umfangs
richtung aufeinander folgende, axial zueinander versetzte Belagtra
geabschnitte (58, 60) aufweist, welche durch Verbindungsab
schnitte (72) miteinander verbunden sind, und dass die wenigstens
eine Fluidförderfläche (74, 76) durch einen Verbindungsabschnitt
(72) bereitgestellt ist.
12. Kupplungsanordnung nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, dass der Reibbelagträger (56) durch Um
formen eines im Wesentlichen ringartigen Blechrohlings gebildet ist.
13. Kupplungsanordnung nach Anspruch 11 oder 12,
dadurch gekennzeichnet, dass an den zueinander axial versetzten
Belagtrageabschnitten (58, 60) an deren jeweils voneinander weg
gerichteten axialen Seiten Belagsegmente (62, 64) jeweiliger Reibbe
laganordnungen (52, 54) vorgesehen sind.
14. Kupplungsanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 13,
gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung aufein
ander folgenden Fluidförderflächen (74, 76; 74a, 76a) an dem we
nigstens einen ersten Reiborgan (22; 22a) oder/und an dem wenigs
tens einen zweiten Reiborgan (24; 24a).
15. Kupplungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14,
gekennzeichnet durch ein Anpresselement (32; 32a), durch welches
die ersten und zweiten Reiborgane (22, 24; 22a, 24a) in Reibwech
selwirkung miteinander bringbar sind, wobei durch das Anpress
element (32; 32a) ein Innenraumbereich der Gehäuseanordnung (12;
12a) in einen die Reiborgane (22, 24; 22a, 24a) enthaltenden ersten
Raumbereich (34; 34a) und einen zweiten Raumbereich (36; 36a)
unterteilt ist.
16. Kupplungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 15,
dadurch gekennzeichnet, dass eine Fluidströmungsanordnung vor
gesehen ist zur Zufuhr von Fluid in den ersten Raumbereich (34;
34a) und zur Abfuhr von Fluid aus dem ersten Raumbereich (34;
34a) im Wesentlichen unabhängig von der Fluidzirkulation.
17. Kupplungsanordnung nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet, dass der erste Raumbereich (34; 34a)
gegen Fluidaustausch im Wesentlichen abgeschlossen ist.
18. Kupplungsanordnung nach einem der Ansprüche 15 bis 17,
dadurch gekennzeichnet, dass in den zweiten Raumbereich (36; 36a)
Fluid zur Beaufschlagung des Anpresselements (32; 32a) zur Erzeu
gung der Reibwechselwirkung der Reiborgane (22, 24; 22a, 24a)
einleitbar ist.
19. Kupplungsanordnung nach einem der Ansprüche 15 bis 17,
dadurch gekennzeichnet, dass das Anpresselement (32b) zur Erzeu
gung der Reibwechselwirkung durch eine im Wesentlichen außerhalb
der Gehäuseanordnung (12b) vorgesehene Betätigungsanordnung
(158b) beaufschlagbar ist.
20. Kupplungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 19,
dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine erste Reiborgan
(22) oder/und das wenigstens eine zweite Reiborgan (24) einen
Reibbelagträger mit einer zur Erzeugung der Fluidzirkulation beitra
genden lappenartigen Abbiegung (127) aufweist.
21. Kupplungsanordnung nach Anspruch 3 oder einem der Ansprüche 4
bis 20, sofern auf Anspruch 3 rückbezogen,
dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der an dem wenigstens
einen ersten Reiborgan (22; 22a) vorgesehenen Fluidförderflächen
oder/und die Anzahl der an dem wenigstens einen zweiten Reiborgan
(24; 24a) vorgesehenen Fluidförderflächen im Bereich von 6-48,
vorzugsweise bei 24, liegt.
22. Kupplungsanordnung nach Anspruch 3, oder einem der Ansprüche 4
bis 21, sofern auf Anspruch 3 rückbezogen,
dadurch gekennzeichnet, dass bei dem wenigstens einen ersten
Reiborgan (22; 22a) oder/und bei dem wenigstens einen zweiten
Reiborgan (24; 24a):
eine Fluidförderflächeninnenabmessung (d) zu einer Fluidför derflächenaußenabmessung (D) ein Verhältnis (d/D) im Be reich von 0,35-0,85, vorzugsweise etwa 0,6, aufweist oder/und
eine Außenabmessung (Da) eines äußeren Fluidumlenkungs raumes zu einer Fluidförderflächenaußenabmessung (D) ein Verhältnis (Da/D) im Bereich von 1,03-1,2, vorzugsweise etwa 1,1, aufweist oder/und
eine Innenabmessung (di) eines inneren Fluidumlenkungsrau mes zu einer Fluidförderflächeninnenabmessung (d) ein Ver hältnis (di/d) von 0,4-0,9, vorzugsweise etwa 0,7, aufweist.
eine Fluidförderflächeninnenabmessung (d) zu einer Fluidför derflächenaußenabmessung (D) ein Verhältnis (d/D) im Be reich von 0,35-0,85, vorzugsweise etwa 0,6, aufweist oder/und
eine Außenabmessung (Da) eines äußeren Fluidumlenkungs raumes zu einer Fluidförderflächenaußenabmessung (D) ein Verhältnis (Da/D) im Bereich von 1,03-1,2, vorzugsweise etwa 1,1, aufweist oder/und
eine Innenabmessung (di) eines inneren Fluidumlenkungsrau mes zu einer Fluidförderflächeninnenabmessung (d) ein Ver hältnis (di/d) von 0,4-0,9, vorzugsweise etwa 0,7, aufweist.
23. Kupplungsanordnung nach Anspruch 2 oder einem der Ansprüche 3
bis 22, sofern auf Anspruch 2 rückbezogen,
dadurch gekennzeichnet, dass eine Axialabmessung eines durch die
zur Fluidzirkulation beitragenden ersten Reiborgane (22; 22a) einge
nommenen Axialerstreckungsbereiches zu einer Axialabmessung
eines durch die zur Fluidzirkulation beitragenden zweiten Reiborgane
(24; 24a) eingenommenen Axialerstreckungsbereiches ein Verhältnis
im Bereich von 0,5-1,2, vorzugsweise etwa 1, aufweist.
24. Kupplungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 23,
dadurch gekennzeichnet, dass an wenigstens einem ersten Reibor
gan (22; 22a) oder/und an wenigstens einem zweiten Reiborgan (24;
24a) ein Reibbelag vorgesehen ist, dessen Innenabmessung (dB) zu
seiner Außenabmessung (DB) ein Verhältnis im Bereich von 0,6-0,9,
vorzugsweise 0,75, aufweist.
25. Kupplungsanordnung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, umfas
send:
eine mit Fluid gefüllte oder füllbare Gehäuseanordnung (12b), wenigstens ein mit der Gehäuseanordnung (12b) gemeinsam drehbares erstes Reiborgan (22b),
wenigstens ein mit einem Abtriebsorgan gemeinsam dreh bares zweites Reiborgan (24b), welches zur Herstellung einer Reibwechselwirkung in Anlage an wenigstens einem ersten Reiborgan (22b) bringbar ist,
ein in der Gehäuseanordnung (12b) verlagerbar angeordnetes Anpresselement (32b), durch welches die ersten und zweiten Reiborgane (22b, 24b) in gegenseitige Reibwechselwirkung bringbar sind, optional in Verbindung mit einem oder mehreren der Merkmale der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das Anpresselement (32b) durch eine im Wesentlichen außerhalb der Gehäuseanordnung (12b) vorge sehene Betätigungsanordnung (158b) zur Erzeugung der Reibwech selwirkung beaufschlagbar ist.
eine mit Fluid gefüllte oder füllbare Gehäuseanordnung (12b), wenigstens ein mit der Gehäuseanordnung (12b) gemeinsam drehbares erstes Reiborgan (22b),
wenigstens ein mit einem Abtriebsorgan gemeinsam dreh bares zweites Reiborgan (24b), welches zur Herstellung einer Reibwechselwirkung in Anlage an wenigstens einem ersten Reiborgan (22b) bringbar ist,
ein in der Gehäuseanordnung (12b) verlagerbar angeordnetes Anpresselement (32b), durch welches die ersten und zweiten Reiborgane (22b, 24b) in gegenseitige Reibwechselwirkung bringbar sind, optional in Verbindung mit einem oder mehreren der Merkmale der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das Anpresselement (32b) durch eine im Wesentlichen außerhalb der Gehäuseanordnung (12b) vorge sehene Betätigungsanordnung (158b) zur Erzeugung der Reibwech selwirkung beaufschlagbar ist.
26. Kupplungsanordnung nach Anspruch 25,
dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäuseanordnung (12b) gegen
Fluidaustausch im Wesentlichen vollständig abgeschlossen ist.
27. Kupplungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 26,
gekennzeichnet durch eine Drehschwingungsdämpferanordnung
(200) im Drehmomentübertragungsweg zwischen einem mit der
Gehäuseanordnung (12) zu koppelnden Antriebsorgan und dem
wenigstens einen ersten Reiborgan (22) oder/und im Drehmoment
übertragungsweg zwischen dem wenigstens einen zweiten Reib
organ (24) und dem Abtriebsorgan (18).
28. Kupplungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 27,
gekennzeichnet durch eine Starter-Generator-Anordnung (220),
wobei eine vorzugsweise Permanentmagneten tragende Rotoranord
nung (224) der Starter-Generator-Anordnung mit der Gehäuseanord
nung (12) zur gemeinsamen Drehung gekoppelt ist.
29. Reiborgan für eine Kupplungsanordnung, insbesondere nach einem
der vorangehenden Ansprüche, umfassend einen Reibbelagträger
(56), welcher an wenigstens einer axialen Seite eine Reibbelaganord
nung (52, 54) trägt, und dass wenigstens eine Fluidförderfläche (74,
76) durch den Reibbelagträger (56) bereitgestellt ist.
30. Reiborgan für eine Kupplungsanordnung nach Anspruch 29,
dadurch gekennzeichnet, dass der Reibbelagträger (56) in Umfangs
richtung aufeinander folgende, axial zueinander versetzte Belagtra
geabschnitte (58, 60) aufweist, welche durch Verbindungsab
schnitte (72) miteinander verbunden sind, und dass die wenigstens
eine Fluidförderfläche (74, 76) durch einen Verbindungsabschnitt
(72) bereitgestellt ist.
31. Reiborgan für eine Kupplungsanordnung nach Anspruch 30,
dadurch gekennzeichnet, dass der Reibbelagträger (56) durch Um
formen eines im Wesentlichen ringartigen Blechrohlings gebildet ist.
32. Reiborgan für eine Kupplungsanordnung nach Anspruch 30 oder 31,
dadurch gekennzeichnet, dass an den zueinander axial versetzten
Belagtrageabschnitten (58, 60) an deren jeweils voneinander weg
gerichteten axialen Seiten Belagsegmente (62, 64) jeweiliger Reibbe
laganordnungen (52, 54) des Reiborgans (22, 24) vorgesehen sind.
Priority Applications (8)
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---|---|---|---|
DE10125628A DE10125628A1 (de) | 2001-03-02 | 2001-05-25 | Kupplungsanordnung |
AT02702323T ATE370346T1 (de) | 2001-03-02 | 2002-01-29 | Kupplungsanordnung |
EP02702323A EP1364134B1 (de) | 2001-03-02 | 2002-01-29 | Kupplungsanordnung |
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