DE102004030660A1 - Kupplung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kupplung, insbesondere eine nasslaufende Anfahrkupplung (1), mit Reibelementen (9), mit einem mit einer um eine Drehachse (ax) drehbaren ersten Antriebs- oder Abtriebswelle (2) drehfest verbundenen Betätigungskolben (10) und mit einem mit einer um eine Drehachse (ax) drehbaren zweiten Abtriebs- oder Antriebswelle (25) drehfest verbundenen Innenlamellenträger (9), wobei der Betätigungskolben (10) und der Innenlamellenträger (9) einen Kühlölraum (23, 24) einschließen, über den die Reibelemente (9) zur Kühlung mit Kühlöl versorgt werden. Erfindungsgemäß sind Mittel (13) vorgesehen, welche den Kühlölraum (23, 24) in einen ersten dem Betätigungskolben (10) zugeordneten Kühlölteilraum (23) und einen zweiten dem Innenlamellenträger (9) zugeordneten Kühlölteilraum (24) aufteilen.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Kupplung, insbesondere eine Anfahrkupplung, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
• Kupplungen, von der die Erfindung ausgeht, sind aus dem Stand der Technik in einer Veilzahl von Abwandlungen bekannt. Insbesondere lassen sich an Stelle von Hydrowandlern auch nasse Anfahrkupplungen in automatischen Fahrzeuggetrieben einsetzen, was vor allen Dingen Vorteile in der Dynamik (d.h. im Ansprechverhalten des Motors) und im Kraftstoffverbrauch bringt. Um einen Ersatz für den hydrodynamischen Wandler darzustellen, ohne größere Veränderungen an der Umgebung, d.h. des Getriebes und des Motors vorzunehmen, wird die nasse Anfahrkupplung – z.B. in Form einer Lamellenkupplung – in einem vergleichbaren geschlossenen Gehäuse untergebracht, wie ihn der Wandler darstellt.
• Üblicherweise versucht man bei rotierenden Betätigungskolben, die teilweise störenden Fliehkrafteinflüsse, nämlich Druckerhöhungen aufgrund des bei Rotation aufgrund der Fliehkraft nach außen geschleuderten zur Betätigung der Kupplung vorgesehenen Öls (der Begriff Öl wird hier synonym für jegliche geeignete Flüssigkeit verwendet), durch die Bereitstellung entsprechender Kompensationsräume auszugleichen, in denen ein entsprechender Gegendruck erzeugt wird. In einem geschlossenen Gehäuse, wie es bei der hier betrachteten Anfahrkupplung vorhanden ist, ist der hydraulisch angesteuerte Betätigungskolben, der für die Anpressung der Lamellen sorgt, prinzipiell dynamisch ausgeglichen, da er auf beiden Seiten von Öl umgeben ist, nämlich sowohl auf der mit Hilfe des Drucköls mit einem Betätigungsdruck beaufschlagbaren Seite, als auch auf der druckabgewandten Seite, auf der sich Kühlöl zur Kühlung der Reibflächen der Reibelemente (also z.B. bei einer Lamellenkupplung der Lamellen) befindet.
• Bei einer Anfahrkupplung treten jedoch gerade beim Anfahrvorgang selbst Verhältnisse auf, die dazu führen, dass der Betätigungskolben nicht komplett bzgl. Fliehöleinflüssen ausgeglichen ist. Dies liegt daran, dass beim Anfahrvorgang die beiden Hälften des Systems mit verschiedenen Drehzahlen rotieren: Die antriebs- bzw. motorseitigen Komponenten rotieren mit Motordrehzahl, die abtriebs- bzw. getriebeseitigen mit der Abtriebsdrehzahl, welche innerhalb einer gewissen Zeit von Null bis auf Motordrehzahl ansteigt. Als Folge ist festzustellen, dass auf der motorseitigen Fläche des Betätigungskolbens höhere Fliehölkräfte wirken als auf der getriebeseitigen.
• Wenn der Betätigungskolben rotationsmäßig betrachtet auf der Getriebeseite angeordnet ist, wirkt sich dieser Effekt so aus, dass die höheren Kräfte aus dem motorseitigen Ölraum die effektive Anpresskraft des Betätigungskolbens in unerwünschter Weise reduziert und der Motor bei starkem Gasgeben auf zu große Drehzahlen kommt, weil er nicht rechtzeitig „eingefangen" werden kann.
• Aus diesem Grunde ist es vorteilhaft, den Betätigungskolben so anzuordnen, dass er rotationsmäßig betrachtet auf der Antriebsseite liegt, sich also mit Motordrehzahl bewegt. Dann führen die unausgeglichenen Effekte zumindest nicht zu einer Reduzierung des anliegenden Momentes, sondern sind sozusagen „selbstverstärkend".
• Diese selbstverstärkenden Effekte erfordern jedoch, um sehr feinfühlig das Drehmoment der Kupplung einregeln zu können, eine entsprechend kennfeldgesteuerte Regelung.
• Nicht immer ist dies jedoch erwünscht, weshalb es Aufgabe der Erfindung ist, die unerwünschten Effekte weitgehend zu reduzieren.
• Diese Aufgabe wird bei einer Kupplung der gattungsgemäßen Art durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.
• Vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
• Die Erfindung geht ganz allgemein von einer Kupplung, insbesondere einer nasslaufenden Anfahrkupplung, mit Reibelementen aus, welche einen mit einer um eine Drehachse drehbare erste Antriebs- oder Abtriebswelle drehfest-verbundenen Betätigungskolben und einen mit einer um eine Drehachse drehbare zweite Abtriebs- oder Antriebswelle drehfest verbundenen Innenlamellenträger aufweist, wobei der Betätigungskolben und der Innenlamellenträger einen Kühlölraum einschließen, über den die Reibelemente der Kupplung zur Kühlung mit Kühlöl versorgt werden. Erfindungsgemäß sind Mittel vorgesehen, welche den Kühlölraum in einen ersten dem Betätigungskolben zugeordneten Kühlölteilraum und einen zweiten dem Innenlamellenträger zugeordneten Kühlölteilraum aufteilen. Der Betätigungskolben ist nunmehr beidseitig von Ölräumen umgeben, in denen das darin vorhandene Öl mit der Drehzahl des Betätigungskolbens dreht. Dies führt zu einem guten Fliehölausgleich, auch wenn eine hohe Differenzdrehzahl in der Kupplung vorliegt. Weiterhin trägt das Kühlöl aus beiden Kühlölteilräumen zur Kühlung der Kupplung bei.
• Die Erfindung wird nunmehr anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
• 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kupplung im Axialhalbschnitt
• 2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kupplung im Axialhalbschnitt
• Beide Ausführungsbeispiele sind in folgenden zunächst genannten Merkmalen im wesentlichen identisch ausgebildet.
• Erfindungsgemäß ist in einen zur Kühlung der Kupplung 1 vorgesehenen Ölraum eine zusätzliche Trennung, z.B. in Form einer Trennwand 13 oder eines Zylinders eingebracht. Damit wird der zwischen mit Motordrehzahl rotierendem Betätigungskolben 10 und mit Getriebedrehzahl rotierendem Innenlamellenträger 9 liegende Ölraum aufgeteilt in zwei Ölteilräume 23, 24. Der Betätigungskolben 10 ist nunmehr als Folge beidseitig von Ölräumen 23, 29 umgeben, die mit Motordrehzahl drehen, was zu einem guten Fliehölausgleich führt, auch wenn eine hohe Differenzdrehzahl in der Kupplung 1 vorliegt.
• Um die Bewegung des Betätigungskolbens 10 nicht zu behindern, muss der als Kompensationsraum wirkende erste Ölteilraum 23 Öffnungen haben, die eine Ölverdrängung bei Betätigung ermöglichen. In den Beispielen sind hierfür Bohrungen 14 vorgesehen, die möglichst nahe an der Drehachse ax liegen sollten.
• Außerdem sind in den Ausführungsbeispielen die Abdichtungen in einem Bereich 15 zwischen Betätigungskolben 10 und Trennwand 13 als Spaltdichtungen ausgebildet, da es hier nicht auf Dichtheit, sondern auf eine niedrige Hysterese bei Betätigung ankommt.
• Die Wirkung kann noch weiter verbessert werden, wenn die Trennwand 13 radial noch weiter nach außen geführt würde, und z.B. bis zu einem Kragen 30 des Betätigungskolbens 10 geführt würde, wo dieser gegen das Lamellenpaket 8 drückt. Allerdings steigt damit der materielle Aufwand noch stärker an, und auch der erforderliche axiale Bauraum würde größer.
• 1 stellt eine sogenannte 2-Kanal-Ausführung dar, bei welcher der Kühlölstrom über eine Blende bzw. Bohrung 20 vom Drucköl 19 abgezweigt wird.
• In 2 ist eine sogenannte 3-Kanal-Ausführung gezeigt, bei der für den Kühlölstrom zwei separate Kanäle 20 und 21 vorgesehen sind.
• Für die Erfindung ist es nicht wesentlich, wie die Bauteile im einzelnen ausgebildet sind, sondern vor allem, dass überhaupt für eine zusätzliche Trennwand 13 in dem zum Kolben benachbarten Ölraum gesorgt wird, welcher beim Anfahrvorgang prinzipiell mit zwei verschiedenen Drehzahlen beaufschlagt wird.
• Dieses Prinzip lässt sich auch einsetzen für Konstruktionsvarianten, bei denen der Betätigungskolben abtriebsseitig angebracht ist (hier nicht dargestellt), um oben genannte Effekte (Durchgehen des Motors) zu verhindern.

1

Kupplung

2

Kurbelwelle

3

Flexplate

4

Montageauge

5

Gehäuse

6

Gehäuse

7

Außenlamellenträger

8

Lamellenpaket

9

Innenlamellenträger

9a

Abtriebsnabe

10

Betätigungskolben

11

Dichtung

12

Dichtung

13

Abschirmblech

14

Öffnung

15

Spalt

16

Tellerfeder

17

Nabe

18

Sicherungsring

19

Druckölzufuhr

20

Kühlölzufuhr

21

Kühlölrücklauf

22

Nabe

23

Ölsäule innerhalb Abschirmblech

24

Ölsäule außerhalb Abschirmblech

25

Getriebeeingangswelle

26

Verschluß

27

Statorwelle

28

Mitnehmerklaue für Pumpenantrieb

29

Druckraum

30

Kragen

Claims (4)

1. Kupplung, insbesondere nasslaufende Anfahrkupplung (1), – mit Reibelementen (9) – mit einem mit einer um eine Drehachse (ax) drehbare erste Antriebs- oder Abtriebswelle (2) drehfest verbundenen Betätigungskolben (10) und – mit einem mit einer um eine Drehachse (ax) drehbare zweite Abtriebs- oder Antriebswelle (25) drehfest verbundenen Innenlamellenträger (9), wobei der Betätigungskolben (10) und der Innenlamellenträger (9) einen Kühlölraum (23, 24) einschließen, über den die Reibelemente (9) zur Kühlung mit Kühlöl versorgt werden, dadurch gekennzeichnet, dass – Mittel (13) vorgesehen sind, welche den Kühlölraum (23, 24) in einen ersten dem Betätigungskolben (10) zugeordneten Kühlölteilraum (23) und einen zweiten dem Innenlamellenträger (9) zugeordneten Kühlölteilraum (24) aufteilen.
2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel eine im wesentlichen radial verlaufende Scheibe oder einen Zylinder (13) mit im wesentlichen radial verlaufendem scheibenförmigem Boden aufweisen.
3. Kupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kühlölteilraum Ölverdrängungsöffnungen (14) aufweist.
4. Kupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölverdrängungsöffnungen (14) auf der der Drehachse (ax) zugeordneten Seite des Kühlölteilraums (23), inbesondere in der Trenneinrichtung (14) angeordnet sind.