DE102005021899A1 - Kupplung - Google Patents

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    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D25/00Fluid-actuated clutches
    • F16D25/12Details not specific to one of the before-mentioned types
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    • F16D25/0635Fluid-actuated clutches in which the fluid actuates a piston incorporated in, i.e. rotating with the clutch the clutch having friction surfaces with clutch members exclusively moving axially with flat friction surfaces, e.g. discs
    • F16D25/0638Fluid-actuated clutches in which the fluid actuates a piston incorporated in, i.e. rotating with the clutch the clutch having friction surfaces with clutch members exclusively moving axially with flat friction surfaces, e.g. discs with more than two discs, e.g. multiple lamellae

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kupplung mit einem dynamischen Druckausgleich, umfassend ein rotierendes, als Lamellenträger ausgebildetes Eingangselement (1), ein als Lamellenträger ausgebildetes Ausgangselement (2), ein im Kraftfluss zwischen Eingangs- und Ausgangselement (1, 2) angeordnetes Lamellenpaket (3), einen auf das Lamellenpaket (3) wirkenden hydraulisch betätigbaren Kolben (4), der an dem Eingangselement (1) druckmitteldicht axial verschiebbar gelagert ist, ein zur Betätigung des Kolbens (4) mit Druckmittel befüllbaren Druckraum (6), der durch einen Abschnitt des Kolbens (4) und einen Abschnitt des Eingangselementes (1) gebildet wird, ein Kolbbenrückstellelement (5), eine Stauscheibe (9), die zum Eingangselement (1) hin axial festgesetzt und gegenüber dem Kolben (4) axial verschiebbar schmiermitteldicht abgedichtet ist, sowie einen drucklos mit Schmiermittel befüllbaren Druckausgleichsraum (11), der auf der dem Druckraum (6) gegenüberliegenden Seite des Kolbens (4) angeordnet ist und durch einen Abschnitt des Kolbens (4) und die Stauscheibe (9) gebildet wird. Es wird vorgeschlagen, dass der Kolben (4) ein Dichtelement (16) aufweist, welches eine Schmiermittelzuführung (12) zum Druckausgleichsraum (11) in Abhängigkeit von der axialen Position des Kolbens (4) verschließt oder öffnet, derart, dass zu Beginn des Schließvorgangs der Kupplung in der Anlegephase des Kolbens (4) an das Lamellenpaket (3) der dynamische Druckausgleich kupplungsseitig abgeschaltet ist und ...

Description

  • Die Erfindung betrifft eine hydraulisch betätigbaren Kupplung mit dynamischem Druckausgleich, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Rotierende Reibkupplungen sind aus dem Stand der Technik vielfältig bekannt. Eine Kupplung in Lamellenbauweise besteht üblicherweise aus einem ersten Zylinder mit Außenlamellen, einem zweiten Zylinder mit Innenlamellen, einem Kolben und einem Rückstellelement, zum Beispiel in Bauform einer Tellerfeder. Beide Zylinder sind im Bereich der Lamellen mit axial verlaufenden Nuten versehen, so dass die Lamellen durch den Kolben axial verschiebbar sind. Die Drehmomentübertragung Zylinder/Lamelle erfolgt formschlüssig, üblicherweise über ein am Zylinder und an der Lamelle vorgesehene korrespondierendes Mitnahmeprofil. Zylinder und Kolben bilden einen Druckraum, derart, dass der Kolben bei einer Druckbeaufschlagung dieses Druckraums mit einem Druckmedium axial gegenüber dem Zylinder verschoben wird. Die Kupplung schließt, indem der Kolben die Lamellen gegen einen Endanschlag drückt. Die Kraft zum Verstellen des Kolbens wird zum Beispiel durch ein Druckmedium erbracht. Die Kupplung öffnet, indem die Kraftwirkung des Druckmediums entfällt und der Kolben durch das Rückstellelement in seine Ausgangslage zurückgeschoben wird. Dadurch wird die reibschlüssige Verbindung zwischen Innen- und Außenlamellen aufgehoben. Bei Rotation der Kupplung kommt es aufgrund der Zentrifugalkraft zu einer drehzahlabhängigen Verteilung des Druckmediums. Hieraus resultiert als Störgröße eine zusätzliche axiale Kraftkomponente, welche der Kraftrichtung des Kolbens überlagert ist und sich entsprechend auf den Schließ- und Öffnungsvorgang des Kolbens bzw. der Kupplung auswirkt.
  • Rotierende Kupplungen mit einem zusätzlichen dynamischen Druckausgleich zur mehr oder wenig vollständigen Kompensation des rotatorischen Drucks der rotierenden Kupplungsdruckraums sind aus dem Stand der Technik ebenfalls vielfach bekannt. Üblicherweise wird der als Störgröße wirkende rotatorische Kupplungsdruck kompensiert, indem auf der dem Druckraum entgegengesetzter Seite des Kolbens ein zweiter Raum vorgesehen ist, der drucklos mit Schmiermedium beaufschlagt wird. Die hieraus resultierende Kraft ist vorzugsweise gleich groß wie die Störgröße und wirkt entgegengesetzt zur Betätigungsrichtung des Kolbens bzw. entgegengesetzt zur Schließrichtung des Lamellenpaketes der Kupplung, so dass auf das Lamellenpaket dann nur noch die statischen Druckkräfte der Druckraumbeaufschlagung wirken. Dieser zweite Raum wird üblicherweise als Druckausgleichsraum bezeichnet und setzt sich üblicherweise zusammen aus dem Kolben und einer in axialer Richtung feststehenden Scheibe. In diesem zweiten Raum kann auch das Rückstellelement zur Kolbenrückstellung angeordnet sein. Als Beispiele für eine Kupplungskonstruktion mit dynamischem Druckausgleich seien die Patentschriften US 5,172,799 und DE 103 09 601 A1 genannt.
  • Bei der aus der US 5,172,799 bekannten hydraulisch betätigbaren Lamellenkupplung handelt es sich um eine „klassische" Konstruktion mit einem Außenlamellenträger zur Aufnahme von Außenlamellen, einem Innenlamellenträger zur Aufnahme von Innenlamellen, einem Lamellenpaket mit Außen- und Innenlamellen, sowie einer Servoeinrichtung zum Betätigen des Lamellenpaketes beim Schließen der Kupplung bekannt. Dabei ist die Servoeinrichtung axial verschiebbar am Außenlamellenträger gelagert und rotiert stets mit dessen Drehzahl. Die Servoeinrichtung umfasst im wesentlichen einen auf das Lamellenpaket wirkenden Kolben, einen dem Kolben zugeordneten und zur axialen Verschiebung des Kolbens mit Druckmittel befüllbaren Druckraum, ein Kolbenrückstellelement, eine Stauscheibe sowie einen drucklos mit Schmiermittel befüllbaren Druckausgleichsraum zum Ausgleich des rotatorischen Drucks des befüllten Druckraums. Der Druckraum wird von einem Abschnitt des Kolbens und von einem Abschnitt des Außenlamellenträgers gebildet, wobei der Kolben gegenüber dem Außenlamellenträger axial verschiebbar druckmitteldicht abgedichtet ist. Der Druckausgleichsraum ist auf der dem Druckraum gegenüberliegenden Seite des Kolbens angeordnet und wird durch den Kolben und eine Stauscheibe gebildet, die auf der dem Druckraum gegenüberliegenden Seite des Kolbens angeordnet und am Außenlamellenträger axial festgesetzt und gegenüber dem Kolben axial verschiebbar schmiermitteldicht abgedichtet ist. Das als Sprialfederpaket ausgeführte Kolbenrückstellelement ist axial zwischen Kolben und Stauscheibe eingespannt und stützt sich gegenüber einer Nabe des Außenlanmellenträgers axial ab. Von der Funktion her beeinflusst die Beaufschlagung des Druckausgleichsraums drucklos mit Schmiermittel die Bewegung des Kolbens der Kupplung gar nicht oder zumindest quasi nicht, der Kolben ist also nicht über die Differenzflächen von Druckraum und Druckausgleichsraum ansteuerbar.
  • Die DE 103 09 601 A1 offenbart eine hydraulisch betätigbare Lamellenkupplung mit eine speziellen konstruktiven Ausgestaltung ihres Kupplungsdruckraums auf, durch die die Reaktionsgeschwindigkeit beim Schließen der Kupplung gegenüber einer „klassischen" Lamellenkupplung mit dynamischem Druckausgleich erhöht werden soll. Wiederum weist die Kupplung einen Außenlamellenträger zur Aufnahme von Außenlamellen auf, einen Innenlamellenträger zur Aufnahme von Innenlamellen, ein Lamellenpaket mit Außen- und Innenlamellen, einen auf das Lamellenpaket wirkenden Kolben, der am Außenlamellenträger druckmitteldicht axial verschiebbar gelagert ist, einen zur Betätigung des Kolbens mit Druckmittel befüllbaren Druckraum, der durch einen Abschnitt des Kolbens und einen Abschnitt des Außenlamellenträgers gebildet wird, eine Kolbenrückstellfeder, eine Stauscheibe, die am Außenlamellenträger axial festgesetzt und gegenüber dem Kolben axial verschiebbar schmiermitteldicht abgedichtet ist, sowie einen drucklos mit Schmiermittel befüllbaren Druckausgleichsraum, der auf der dem Druckraum gegenüberliegenden Seite des Kolbens angeordnet ist und durch einen Abschnitt des Kolbens und die Stauscheibe gebildet wird. Der Druckraum ist in zwei Kammern unterteilt: eine kleine und eine große Kammer. Der Kolben ist dabei so ausgeformt, dass zum Beginn des Kupplungsschließens – also bei noch zurückgefahrenem Kolben – zunächst nur die kleine Kammer des Druckraums mit Druckmittel zu befüllen ist. Entsprechend schnell wird sich der Kolben axial in Bewegung setzen und das obligatorische Lüftspiel zwischen Kolben und Lamellenpaket schnell fast vollständig überwinden. Während dieser Zeit pumpt die Kolbenbewegung Schmiermittel über ein im Kolben angeordnetes Ventilsystem vom Druckausgleichsraum in die große Kammer des Druckraums. Der Kolben ist weiterhin so geformt, dass er dann, wenn er fast am Lamellenpaket anliegt, die Druckmittelführung zur großen Kammer des Druckraums freigibt. Zu diesem Zeitpunkt ist die große Kammer des Druckraums bereits soweit drucklos mit Schmiermittel befüllt, wie es die Auslegung das Ventilsystems im Kolbens ermöglicht. Auf diese Weise soll ein Druckeinbruch beim Öffnen der hydraulischen Verbindung zwischen den beiden Druckkammern des Druckraums vermieden werden. Die zur Drehmomentübertragung erforderliche Kolbenkraft wird anschließend über den ganzen Druckraum aufgebaut. Diese vergleichsweise sehr aufwendige Kupplungskonstruktion der DE 103 09 601 A1 verkürzt die Reaktionszeit beim Kupplungsschließen im Vergleich zur „klassischen" Kupplungskonstruktion.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydraulisch betätigbare rotierende Kupplung mit dynamischem Druckausgleich hinsichtlich Verkürzung der Reaktionszeit beim Kupplungsschließen weiterzuentwickeln, wobei der konstruktiven Mehraufwand gegenüber einer „klassischen" Kupplungskonstruktion vergleichsweise gering sein soll.
  • Die Vorteile eines dynamischen Druckausgleichs bei der Regelung der Drehmomentübernahme einer rotierende Kupplung sind hinlänglich bekannt. Auf die Vorteile der Kompensation des rotatorischen Drucks des rotierenden Druckraums der Kupplung mittels eines auf den Kolben der Kupplung wirken den drehzahlproportionalen Gegendrucks, der in einem drucklos mit Schmiermittel befüllbaren und ebenfalls rotierenden Druckausgleichsraumes der Kupplung erzeugt wird, soll bei der erfindungsgemäßen Kupplung nicht verzichtet werden.
  • Erfindungsgemäß gelöst wird diese Aufgabe durch eine Kupplung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs. Weitere vorteilhaft Ausgestaltungen der Kupplung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Die erfindungsgemäße Kupplung weist ein rotierendes, als Lamellenträger ausgebildetes Eingangselement auf, ein als Lamellenträger ausgebildetes Ausgangselement, ein im Kraftfluss zwischen Eingangs- und Ausgangselement angeordnetes Lamellenpaket, einen auf das Lamellenpaket wirkenden hydraulisch betätigbaren Kolben, der an dem Eingangselement druckmitteldicht axial verschiebbar gelagert ist, einen zur Betätigung des Kolbens mit Druckmittel befüllbaren Druckraum, der durch einen Abschnitt des Kolbens und einen Abschnitt des Eingangselementes gebildet wird, ein Kolbenrückstellelement, eine Stauscheibe, die zum Eingangselement hin axial festgesetzt und gegenüber dem Kolben axial verschiebbar schmiermitteldicht abgedichtet ist, sowie einen drucklos mit Schmiermittel befüllbaren Druckausgleichsraum, der auf der dem Druckraum gegenüberliegenden Seite des Kolbens angeordnet ist und durch einen Abschnitt des Kolbens und die Stauscheibe gebildet wird. Das Eingangselement der Kupplung kann wahlweise als Außenlamellenträger oder als Innenlamellenträger ausgebildet sein.
  • Gemäß der Erfindung ist der dynamische Druckausgleich der Kupplung kupplungsseitig schaltbar ausgeführt, derart, dass zu Beginn des Schließvorgangs der Kupplung in der Anlegephase des Kolbens an das Lamellenpaket der Kupplung der dynamische Druckausgleich abgeschaltet ist, und dass spätestens dann, wenn der Kolben am Lamellenpaket anliegt und die Drehmo mentübernahme der Kupplung beginnt, der dynamische Druckausgleich zugeschaltet ist. Hierzu weist der Kolben ein Dichtelement auf, welches die Schmiermittelzuführung zum Druckausgleichsraum der Kupplung in Abhängigkeit von der axialen Position des Kolbens verschließt oder öffnet.
  • Im folgenden wird die Erfindung anhand einer in der Figur dargestellten beispielhaften Kupplungskonstruktion näher erläutert.
  • Ein rotierendes Eingangselement der Kupplung ist hier beispielhaft als Außenlamellenträger ausgeführt und mit 1 bezeichnet, ein Ausgangselement der Kupplung entsprechend als Innenlamellenträger 2. Im Kraftfluss zwischen Außenlamellenträger 1 und Innenlamellenträger 2 ist ein Lamellenpaket 3 angeordnet.
  • Ein Kolben 4 der Kupplung ist an dem Kupplungseingangselement bzw. Außenlamellenträger 1 axial verschiebbar gelagert und dabei gegen diesen druckmitteldicht abgedichtet. Die Dichtelemente zwischen Kolben 4 und Außenlamellenträger 1 sind mit 8 bezeichnet und hier beispielhaft als handelsübliche O-Ringe ausgebildet, die in entsprechende Kolbennuten eingelegt sind. Selbstverständlich kann die Abdichtung zwischen Kolben 4 und Außenlamellenträger 1 konstruktiv auch anders ausgeführt sein; beispielsweise mit einem Dichtelement bzw. beiden Dichtelementen anderer Querschnitts-Geometrie, mit anderen Nutform, mit einer Nutanordnung im Außenlamellenträger, oder auch mit direkt an den Kolben oder den Außenlamellenträger angespritzten bzw. anvulkanisierten Dichtlippen. Ein Druckraum 6 der Kupplung wird gebildet durch eine innere Mantelfläche des Außenlamellenträgers 1 und den Kolben 4. Als optionales Konstruktions-Detail weist der Kolben 4 auf seiner Druckraumseite am Umfang verteilt angeordnete Anlagenoppen 18 auf, die an der inneren Mantelfläche des Außenlamellenträgers 1 lose anliegen, wenn der Druckraum 6 drucklos ist. Eine Druckmittelzufuhr 7 zum Druckraum 6 verläuft abschnitts weise über eine Nabe 10 des Außenlamellenträgers 1, die sich ausgehend vom Innendurchmesser der zylinderförmigen Mantelfläche des Außenlamellenträgers 1 axial in Richtung Lamellenpaket 3 erstreckt. Räumlich gesehen ist der Kolben 4 also radial über dieser Nabe 10 angeordnet.
  • Auf der dem Druckraum 6 gegenüberliegenden Seite des Kolbens 4 ist ein gemäß der Erfindung schaltbarer Druckausgleichsraum 11 angeordnet. Gebildet wird dieser Druckausgleichsraum 11 durch den Kolben 4, durch einen axialen Abschnitt am Außendurchmesser der Nabe 10 des Außenlamellenträgers 1 und durch eine gegen den Kolben 4 axial verschiebbar schmiermitteldicht abgedichtete Stauscheibe 9. Das entsprechende Dichtelement zwischen Stauscheibe 9 und Kolben 4 ist mit 13 bezeichnet und hier beispielhaft als handelsüblicher O-Ring ausgebildet, der in eine entsprechende Kolbennut eingelegt ist. Selbstverständlich kann auch die Abdichtung zwischen Kolben 4 und Stauscheibe 9 konstruktiv anders ausgeführt sein; beispielsweise mit einem Dichtelement anderer Querschnitts-Geometrie, mit einer anderen Nutform, mit einer Nutanordnung am Außendurchmesser der Stauscheibe, oder auch mit einer direkt an den Kolben oder die Stauscheibe angespritzten bzw. anvulkanisierten Dichtlippe. Die Stauscheibe 9 wiederum ist an der Nabe 10 des Außenlamellenträgers 1 festgesetzt. Weiterhin ist die Stauscheibe 9 gegen diese Nabe 10 über geeignete Mittel schmiermitteldicht abgedichtet, beispielsweise über ein bei der Montage eingelegtes Dichtelement, ein bei der Montage eingebrachtes flüssiges Dichtmittel, eine bei der Montage vorgenommene Verklebung oder mittels einer hinreichend dichten Passung zwischen Stauscheibe 9 und Nabe 10. Axial zwischen Kolben 4 und Stauscheibe 9 ist ein Rückstellelement 5 eingespannt, das hier beispielhaft als Paket ringförmig angeordneter, kinematisch parallelgeschalteter Spiralfedern ausgebildet ist. Entsprechend bewegt sich der Kolben 4 bei einer Druckbeaufschlagung des Druckraums 6 gegen die Federkraft des Rückstellelementes 5 axial in Richtung Lamellenpaket 3 der Kupplung. Selbstverständlich kann das Rückstellelement 5 beispiels weise auch als Tellerfeder ausgeführt sein, die dann zwischen Kolben 4 und Stauscheibe 9 oder zwischen Kolben 4 und Nabe 10 eingespannt ist.
  • Die Schmiermittelzufuhr zum drucklos mit Schmiermittel befüllbaren schaltbaren Druckausgleichsraum 11 verläuft abschnittsweise über die Nabe 10 des Außenlamellenträgers 1 und einen zylindrischen Abschnitt 14 des Kolbens 4. Eine entsprechende radial gerichtete Bohrung in der Nabe 10 des Außenlamellenträgers 1 ist mit 12 bezeichnet. Selbstverständlich kann diese Nabenbohrung 12 auch als Langloch oder als in die Nabe 10 eingeformter radialer Durchbruch ausgebildet sein; selbstverständlich können am Umfang der Nabe 10 verteilt auch mehrere solcher Nabenbohrungen 12 vorgesehen sein. Der genannte zylindrische Abschnitt 14 des Kolbens 4 erstreckt sich ausgehend vom Innendurchmesser des Kolbens 4 axial in zum Druckraum 6 entgegengesetzter Richtung. Eine zur Schmiermittelzufuhr zum Druckausgleichsraum 11 vorgesehene radial gerichtete Bohrung in diesem zylindrischen Abschnitt 14 des Kolbens 4 ist mit 15 bezeichnet. Selbstverständlich kann diese Kolbenbohrung 15 auch als Langloch oder als in den Kolben 4 eingeformter radialer Durchbruch ausgebildet sein; selbstverständlich können am Umfang des Kolbenabschnitts 14 verteilt auch mehrere solcher Kolbenbohrungen 15 vorgesehen sein.
  • Erfindungswesentlich ist, dass Nabenbohrung 12 und Kolbenbohrung 15 der Schmiermittelzuführung zum Druckausgleichsraum 11 derart axial versetzt zueinander angeordnet sind, dass die Nabenbohrung 12 bei zurückgefahrenem – d.h. am Außenlamellenträger 1 anliegenden – Kolben 4 durch ein Dichtelement 16 des Kolbens 4, welches am Innendurchmesser des zylindrischen Abschnitts 14 des Kolbens 4 in axialer Richtung gesehen auf der druckraumfernen Seite der Kolbenbohrung 15 angeordnet ist und den zylindrischen Abschnitt 14 des Kolbens 4 zur Nabe 10 hin abdichtet, verschlossen ist. Die axiale Erstreckung dieses Dichtelementes 16 ist dabei so bemessen, dass der zum Kolben 4 weisende Querschnitt der Nabenbohrung 12 von dem Dichtelement 16 freigegeben ist, wenn der Kolben 4 axial an dem ihm zugeordneten Lamellenpaket 3 anliegt.
  • Die Stauscheibe 9 weist ein Entleerventil 17 zum bedarfsweisen Entleeren des Druckausgleichsraums 11 auf, hier beispielhaft in Form eines Kugelventils mit einem in axialer Richtung kegeligen Kugelsitz und einer axial in zum Druckraum 6 entgegengesetzter Richtung gegen den Kegelsitz schließender Kugel. Hierbei ist dieses Entleerventil 17 einerseits derart ausgelegt, dass es sich öffnet, wenn die Schmiermittelzufuhr zum Druckausgleichsraum 11 hin unterbrochen bzw. geschlossen ist und der Kolben 4 zumindest nicht mehr an dem Lamellenpaket 3 anliegt. Dabei ist das Entleerventil 17 vorzugsweise derart in der Stauscheibe 9 angeordnet, dass sich der Druckausgleichsraum 11 (infolge der Rotation) bei geöffnetem Entleerventil 17 zumindest weitgehend entleert. Vorzugsweise ist das Entleerventil 17 also im Bereich des Außendurchmessers der Stauscheibe 9 angeordnet. Andererseits ist das Entleerventil 17 auch derart ausgelegt, dass es sofort schließt, wenn sich der Kolben 4 infolge einer Druckbeaufschlagung des Druckraums 6 axial in Richtung Lamellenpaket 3 in Bewegung setzt und sich hierdurch in dem Druckausgleichsraum 11 einen geringen Druck aufbaut. Zum Entleeren des Druckausgleichsraum 11 beim Öffnen der Kupplung wird die Schmiermittelzufuhr zum Druckausgleichsraum 11 durch das Dichtelement 16 des durch die Federkraft des Rückstellelementes 5 zurückfahrenden Kolbens 4 unterbrochen. Durch den nach dem Verschließen der Bohrung 12 verbleibenden Kolbenhub bis zur Anlage der Abstandsnoppen 18 an der inneren Mantelfläche des Außenlamellenträgers 1 entsteht im Druckausgleichsraum 11 ein geringer Unterdruck, infolge dessen das Entleerventil 17 öffnet und das im Druckausgleichsraum 11 befindliche Schmiermittel abfließen kann.
  • Zum Schaltungsbeginn – d.h. bei noch zurückgefahrenem Kolben 4 – verschließt der Kolben 4 also die über die Nabe 10 des Außenlamellenträgers 1 führende Schmierölzuführung zum Druckausgleichsraum 11. Mit Schaltungsbeginn wird der Druckraum 6 wie gewohnt mit Druckmittel befüllt. Der Kolben 4 setzt sich dabei etwas schneller in Bewegung als bei einer „klassischen" Kupplungskonstruktion, wie sie beispielsweise aus der US 5,172,799 bekannt ist, da zumindest bis zu einem gewissen Kolbenhub der Druckausgleichsraum 11 keinen Kolbengegendruck aufbaut. Kurz vor Anliegen des Kolbens 4 am Lamellenpaket 3 muss dann die Schmierölzuführung zum Druckausgleichsraum 11 freigegeben werden, damit in der Drehmomentübernahmephase der Schaltung ein drehzahlproportionaler Druckausgleich des dynamischen Druckes des rotierenden Druckraums 6 vorliegt.
  • Der "Gewinn" der erfindungsgemäßen Lösung liegt darin, dass der in der Anlegephase des Kolbens 4 auf diesen Kolben 4 effektiv wirkende Druck gegenüber einer „klassischen" Kupplungskonstruktion um etwa 1 bar gesteigert ist. Entsprechend ist die Reaktionszeit der erfindungsgemäßen Kupplung beim Schließvorgang bis zur beginnenden Drehmomentübertragung gegenüber einer „klassischen" Kupplungskonstruktion kürzer. Dabei ist der für die erzielte Verringerung der Kupplungsschließzeit erforderliche konstruktive Bauaufwand der erfindungsgemäßen Kupplung gegenüber einer „klassischen" Kupplungskonstruktion vergleichsweise gering.
  • 1
    Außenlamellenträger, Eingangselement der Kupplung
    2
    Innenlamellenträger, Ausgangselement der Kupplung
    3
    Lamellenpaket der Kupplung
    4
    Kolben
    5
    Kolbenrückstellelement
    6
    Druckraum
    7
    Druckmittelzuführung
    8
    Dichtelement
    9
    Stauscheibe
    10
    Nabe des Außenlamellenträgers bzw. des Eingangselementes
    11
    Druckausgleichsraum
    12
    Nabenbohrung, Schmiermittelzuführung
    13
    Dichtelement
    14
    zylindrischer Abschnitt des Kolbens
    15
    Kolbenbohrung, Schmiermittelzuführung
    16
    Dichtelement
    17
    Entleerventil
    18
    Abstandsnoppe

Claims (10)

  1. Kupplung mit einem dynamischen Druckausgleich, umfassend ein rotierendes, als Lamellenträger ausgebildetes Eingangselement (1), ein als Lamellenträger ausgebildetes Ausgangselement (2), ein im Kraftfluss zwischen Eingangs- und Ausgangselement (1, 2) angeordnetes Lamellenpaket (3), einen auf das Lamellenpaket (3) wirkenden hydraulisch betätigbaren Kolben (4), der an dem Eingangselement (1) druckmitteldicht axial verschiebbar gelagert ist, ein zur Betätigung des Kolbens (4) mit Druckmittel befüllbaren Druckraum (6), der durch einen Abschnitt des Kolbens (4) und einen Abschnitt des Eingangselementes (1) gebildet wird, ein Kolbenrückstellelement (5), eine Stauscheibe (9), die zum Eingangselement (1) hin axial festgesetzt und gegenüber dem Kolben (4) axial verschiebbar schmiermitteldicht abgedichtet ist, sowie einen drucklos mit Schmiermittel befüllbaren Druckausgleichsraum (11), der auf der dem Druckraum (6) gegenüberliegenden Seite des Kolbens (4) angeordnet ist und durch einen Abschnitt des Kolbens (4) und die Stauscheibe (9) gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (4) ein Dichtelement (16) aufweist, welches eine Schmiermittelzuführung (12) zum Druckausgleichsraum (11) in Abhängigkeit von der axialen Position des Kolbens (4) verschließt oder öffnet, derart, dass zu Beginn des Schließvorgangs der Kupplung in der Anlegephase des Kolbens (4) an das Lamellenpaket (3) der dynamische Druckausgleich kupplungsseitig abgeschaltet ist, und dass spätestens dann, wenn der Kolben (4) am Lamellenpaket (3) anliegt und die Drehmomentübernahme der Kupplung beginnt, der dynamische Druckausgleich kupplungsseitig zugeschaltet ist.
  2. Kupplungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stauscheibe (9) ein Entleerventil (17) aufweist, über das der Druckausgleichsraum (11) entleerbar ist, wobei das Entleerventil (17) öffnet, wenn die Schmiermittelzufuhr zum Druckausgleichsraum (11) hin unter brochen ist und der Kolben (4) zumindest nicht mehr an dem Lamellenpaket (3) anliegt, und wobei das Entleerventil (17) schließt, wenn sich der Kolben (4) infolge einer Druckbeaufschlagung des Druckraums (6) axial in Richtung Lamellenpaket (3) bewegt.
  3. Kupplungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Entleerventil (17) derart in der Stauscheibe (9) angeordnet ist, dass sich der Druckausgleichsraum (11) bei geöffnetem Entleerventil (17) zumindest weitgehend entleert.
  4. Kupplungsanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Entleerventil (17) im Bereich des Außendurchmessers der Stauscheibe (9) angeordnet ist.
  5. Kupplungsanordnung nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Entleerventil (17) als Kugelventil ausgebildet ist mit einem in axialer Richtung kegeligen Kugelsitz und einer axial in zum Druckraum (6) entgegengesetzter Richtung gegen den Kegelsitz schließender Kugel.
  6. Kupplungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Eingangselement (1) der Kupplung eine Nabe (10) aufweist; die sich in axialer Richtung radial unterhalb des Kolbens (4) erstreckt und zumindest eine radial gerichtete Nabenbohrung (12) oder Ausnehmung aufweist, die der Schmiermittelzuführung zum Druckausgleichsraum (11) zugeordnet ist, dass der Kolben (4) einen zylindrischen Abschnitt (14) aufweist, der sich ausgehend vom Innendurchmesser des Kolbens (4) axial in zum Druckraum (6) entgegengesetzter Richtung erstreckt, dass dieser zylindrische Abschnitt (14) zumindest eine radial gerichtete Kolbenbohrung (15) oder Ausnehmung aufweist, die der Schmiermittelzuführung zum Druck ausgleichsraum (11) zugeordnet ist, dass das Dichtelement (16) des Kolbens (4) in axialer Richtung gesehen auf der druckraumfernen Seite der Kolbenbohrung (15) am Innendurchmesser des zylindrischen Abschnitts (14) des Kolbens (4) angeordnet ist und den zylindrischen Abschnitt (14) des Kolbens (4) zur Nabe (10) hin abdichtet, wobei Nabenbohrung (12) und Kolbenbohrung (15) derart axial versetzt zueinander angeordnet sind, dass die Nabenbohrung (12) bei am Eingangselement (1) der Kupplung anliegenden Kolben (4) durch das Dichtelement (16) verschlossen ist, und wobei die axiale Erstreckung des Dichtelementes (16) so bemessen ist, dass der zum Kolben (4) weisende Querschnitt der Nabenbohrung (12) von dem Dichtelement (16) freigegeben ist, wenn der Kolben (4) axial an dem Lamellenpaket (3) anliegt.
  7. Kupplungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das kolbenseitige Dichtelement (16), welches die Schmiermittelzuführung (12) zum Druckausgleichsraum (11) in Abhängigkeit von der axialen Position des Kolbens (4) verschließt oder öffnet, als Dichtring ausgebildet ist, der in eine entsprechende Kolbennut eingelegt ist.
  8. Kupplungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das kolbenseitige Dichtelement (16), welches die Schmiermittelzuführung (12) zum Druckausgleichsraum (11) in Abhängigkeit von der axialen Position des Kolbens (4) verschließt oder öffnet, als Dichtring ausgebildet ist, der direkt an den Kolben (4) angespritzt bzw. anvulkanisiert ist.
  9. Kupplungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Eingangselement (1) der Kupplung als Außenlamellenträger oder als Innenlamellenträger ausgebildet ist.
  10. Kupplungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Kolbenrückstellelement (5) als Spiralfederpaket oder als Tellerfeder ausgebildet ist, das bzw. die axial zwischen Kolben (4) und Stauscheibe (9) eingespannt ist, oder dass das Kolbenrückstellelement als Tellerfeder ausgebildet ist, die axial zwischen Kolben und Nabe des Eingangselementes der Kupplung eingespannt ist.
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