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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kühlen einer flüssigkeitsgekühlten Reibungskupplung. Die
Erfindung betrifft weiter eine flüssigkeitsgekühlte Reibungskupplung.
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Die
während
des Schlupfes an Drehmoment übertragenden
Lamellen bzw. Reibscheiben entstehende Wärme wird bei flüssigkeitsgekühlten Reibungskupplungen
mittels Kühlflüssigkeit
abgeführt. Diese
Kühlflüssigkeit,
die gleichzeitig zur Schmierung von Lagern der Kupplung oder auch
eines Getriebes dienen kann, läuft
in einem Kreislauf um, innerhalb dessen es einen Kühler durchströmt. Es ist zweckmäßig, die
der Kupplung zugeführte
und zwischen den Reibscheiben hindurchströmende Kühlflüssigkeitsmenge je nach Fahrzustand
zu regeln. Während
der Fahrt wird ein Mindestvolumenstrom benötigt, um die bei Schlupfregelung
auftretende Wärme
abzuführen.
Beim Einkuppeln muss ein großer
Volumenstrom vorhanden sein, da dabei eine große Wärmemenge anfällt. Beim
Synchronisieren soll der Volumenstrom deutlich reduziert werden,
um ein Restschleppmoment an den Kupplungslamellen bzw. Reibscheiben
und somit an der entsprechenden Synchronisationseinheit zu vermeiden.
Zusätzlich muss
das Kühlflüssigkeitssystem
in der Lage sein, nach dem Anlassen des Motors selbsttätig einen Kühlkreislauf
in Gang zu setzen.
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In
der
EP 11 74 633 A2 ,
von der in den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche ausgegangen
wird, ist eine flüssigkeitsgekühlte Reibungskupplung
bekannt, bei dem radial innerhalb der Lamellen bzw. Reibscheiben
von einem getriebeseitigen Anschluss her Kühlflüssigkeit zugeführt wird,
die nach radialem Durchströmen
des Lamellenpakets zusammen mit der Innenseite des rotierenden Kupplungsgehäuses rotiert
bzw. umläuft
und von dort von feststehenden Schaufeln zunächst in axialer Richtung und
dann radial einwärts
abgeleitet wird und einem Ölsumpf
eines sich an die Kupplung anschließenden Getriebes zugeführt wird.
Auf diese Weise kann in den Innen- bzw. Nassraum der Kupplung eingeleitete Kühlflüssigkeit
drucklos rückgeführt werden,
so dass der Füllstand
der Kühlflüssigkeit
derart einstellbar ist, dass die Kupplungslamellen nicht permanent
in Kühlflüssigkeit
eintauchen und Schleppmomente vermieden werden. Die rückgeführte Kühlflüssigkeit
wird mit Hilfe einer Pumpe umgepumpt und der Kupplung radial innerhalb
der Reibscheiben wieder zugeführt.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine flüssigkeitsgekühlte Reibungskupplung
bei guter Einstellbarkeit des Kühlflüssigkeitsstroms
in ihrem Aufbau zu vereinfachen.
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Eine
erste Lösung
dieser Aufgabe wird mit einem Verfahren zum Kühlen einer flüssigkeitsgekühlten Reibungskupplung
erzielt, bei welchem die Kühlflüssigkeit
radial innerhalb von in Drehmoment übertragenden Reibeingriff bringbaren
Lamellen zugeführt,
radial außerhalb
der Lamellen abgeführt
und nach Durchströmen
eines Rückströmungspfades
zumindest teilweise radial innerhalb der Lamellen wieder zugeführt wird,
wobei zumindest ein Teil der radial außerhalb der Lamellen abgeführten Kühlflüssigkeit
ohne Durchströmen
einer das Druckniveau dieser Kühlflüssigkeit
erhöhenden
Pumpe radial innerhalb der Lamellen wieder zugeführt wird.
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Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird
zumindest ein Teil der zwischen den Lamellen radial auswärts strömenden Kühlflüssigkeit
dem Inneren der Kupplung radial innerhalb der Lamellen unter Nutzung
der kinetischen Energie der Kühlflüssigkeit,
sowie gegebenenfalls der Schwerkraft wieder zugeführt. Eine
mit Fremdkraft angetriebene Pumpe ist auf diese Weise überflüssig. Der
Volumenstrom der dem Inneren der Kupplung wieder zugeleiteten Kühlflüssigkeit
kann durch unterschiedlichste Maßnahmen in einfacher Weise
eingestellt werden, beispielsweise durch Verändern des Durchströmquerschnitts
des Rückströmungspfades,
Verändern
der Größe einer
Einlauföffnung
des Ölströmungspfades usw.
Es versteht sich, dass das erfindungsgemäße Verfahren bevorzugt bei
solchen Reibungskupplungen anwendbar ist, deren Drehachse derart
angeordnet ist, dass die kinetische Energie und die Schwerkraft
zum Rückführen der
Kühlflüssigkeit
nutzbar sind, wobei die potentielle Energie im Verhältnis zur kinetischen
Energie im Allgemeinen gering ist. Bei Kupplungen mit senkrechter
Drehachse ist die potentielle Energie nicht nutzbar.
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Vorteilhafterweise
wird die ohne Durchströmen
einer das Druckniveau erhöhenden
Pumpe wieder zugeführte
Kühlflüssigkeit
einem radial außerhalb
der Lamellen rotierenden Kühlflüssigkeitsring oberhalb
der Lamellen entnommen.
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Bei
einer bevorzugten Durchführungsform des
erfindungsgemäßen Verfahrens
wird der Volumenstrom der radial außerhalb der Lamellen abgeführten und
radial innerhalb der Lamellen wieder zugeführten Kühlflüssigkeit durch ein Kräftegleichgewicht
zwischen einer Kraft, die von einem außerhalb der Lamellen rotierenden
Kühlflüssigkeitsring
auf ein in den Kühlflüssigkeitsring
eintauchendes Schöpfrohr und
der im Schöpfrohr
auftretenden Impulskräfte,
die durch die Umlenkung der Kühlflüssigkeit
entstehen, ausgeübt
wird, und einer das Schöpfrohr
im Sinne einer Vergrößerung seiner
Eintauchtiefe vorspannenden Kraft geregelt.
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Radial
innerhalb der Lamellen kann zusätzlich
Kühlflüssigkeit
zugeführt
werden, die von der längs
des Rückströmungspfades
strömenden
Kühlflüssigkeit
gefördert
wird.
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In
einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird an einer
Berührungsstelle
zwischen einem innerhalb eines Kupplungsgehäuses rotierenden Kühlflüssigkeitsring
und einem in Umfangsrichtung im Wesentlichen unbeweglichen Bauteil
ein Unterdruck erzeugt, durch den Kühlflüssigkeit angesaugt und dem
Kühlflüssigkeitsring
zugeführt wird.
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Eine
weitere Lösung
der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe wird mit einer flüssigkeitsgekühlten Reibungskupplung
erzielt, enthaltend wenigstens eine mit einer Antriebswelle drehfest
verbundene Lamelle, wenigstens eine mit einer Abtriebswelle drehfest
verbundene Lamelle, welche Lamellen in gegenseitige Anlage pressbar
sind und innerhalb eines mit der Antriebswelle drehfest verbundenen
Kupplungsgehäuses
angeordnet sind, eine Kühlflüssigkeitsrückführleitung,
die von einem Bereich radial außerhalb
der Lamellen zu einem Bereich radial innerhalb der Lamellen führt und
Kühlflüssigkeit
nach deren radialer Strömung
längs der
Lamellen von dem radial äußeren Bereich
in den radial inneren Bereich rückführt, wobei
ein Endbereich der Rückführleitung
als ein Schöpfrohr
mit einer Einlassöffnung
ausgebildet ist, die radial außerhalb
der Lamellen in einen zusammen mit dem Kupplungsgehäuse rotierenden
Kühlflüssigkeitsring
eintaucht und die Kühlflüssigkeit
ohne Durchströmen
einer durch Fremdkraft angetriebenen Pumpe in den Bereich radial
innerhalb der Lamellen rückführt.
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Die
Einlassöffnung
des Schöpfrohrs
ist vorteilhafterweise etwa senkrecht über dem Zentrum der Kupplung
angeordnet.
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Zur
Einstellung des Volumenstroms kann das Schöpfrohr derart bewegbar sein,
dass sich seine Eintauchtiefe in den Kühlflüssigkeitsring ändert.
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Dazu
ist beispielsweise das Schöpfrohr
um eine exzentrisch zur Achse des Kühlflüssigkeitsrings angeordnete
Achse schwenkbar.
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Zum
Verschwenken des Schöpfrohrs
ist beispielsweise ein Aktor vorgesehen, der mit dem Schöpfrohr direkt
oder unter Zwischenanordnung einer Feder verbunden ist.
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Vorteilhafterweise
ist die vom Aktor auf das Schöpfrohr
entgegen der Strömungsrichtung
des Kühlflüssigkeitsrings
aufbringbare Kraft einstellbar.
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Das
Schöpfrohr
kann mit einem entgegen der Strömungsrichtung
des Kühlflüssigkeitsrings
radial einwärts
gerichteten Flügel
versehen sein.
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Die
Reibungskupplung ist beispielsweise derart ausgebildet, dass der
Kühlflüssigkeitsring
in einer mit dem Kupplungsgehäuse
rotierenden, radial nach innen offenen ringförmigen Rinne mitrotiert.
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Vorteilhafterweise
wird aus der Rinne überlaufende
Kühlflüssigkeit
von wenigstens einer radial außerhalb
der Rinne angeordneten Schaufel einem außerhalb der Kupplung befindlichen
Kühlflüssigkeitsvorrat
zugeleitet.
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Die
Rückführleitung
führt vorteilhaft
durch eine Temperiereinrichtung zum Temperieren der Flüssigkeit.
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Bevorzugt
ist weiter, dass die Rückführleitung
durch eine Saugstrahlpumpe führt,
deren Saugeinlass mit einem Kühlflüssigkeitsvorrat
verbunden ist.
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Eine
Weiterbildung der erfindungsgemäßen Reibungskupplung
besteht darin, dass an einer radial inneren Fläche des Kühlflüssigkeitsrings ein Strömungsabtastbauteil
anliegt, das mit einer Öffnung ausgebildet
ist, an welche eine mit einem außerhalb der Kupplung angeordneten
Flüssigkeitsvorrat
verbundene Nachfüllleitung
angeschlossen ist.
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Die
Nachfüllleitung
verläuft
vorteilhaft zwischen der in dem Strömungsabtastbauteil ausgebildeten Öffnung und
dem Flüssigkeitsvorrat
in Form eines umgekehrten U.
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Das
Strömungsabastbauteil
kann elastisch in Richtung auf den Flüssigkeitsring derart vorgespannt
sein, dass es auf dessen Oberfläche schwimmt
und nicht in ihm versinkt.
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Weiter
ist es vorteilhaft, das Strömungsabtastbauteil
derart auszubilden, dass es eine an den Kühlflüssigkeitsring tangential anliegende
Fläche aufweist
und an seinem der Strömung
entgegen gerichteten Ende vom Kühlflüssigkeitsring
weg gebogen ist, so dass es auf dem Kühlflüssigkeitsring aufschwimmt.
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Vorteilhaft
ist, wenn das den Kühlflüssigkeitsring
berührende
Ende der Leitung im Betrieb nahezu senkrecht zur Oberfläche des
rotierenden Kühlflüssigkeitsring
steht.
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Die
Erfindung wird im Folgenden beispielsweise und mit weiteren Einzelheiten
anhand von Figuren erläutert,
in denen darstellen:
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1 einen
schematischen Längsschnitt durch
eine flüssigkeitsgekühlte Reibungskupplung,
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2 eine
schematische Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Reibungskupplung,
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3 einen
Ausschnitt der 2 zur Erläuterung der Einstellung eines
Schöpfrohrs,
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4 einen
Ausschnitt der 2 zur Erläuterung einer Initialisierungsvorrichtung,
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5 eine
Ansicht ähnlich
der 1 mit Kühlflüssigkeitsstand
bei stehendem Motor,
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6 die
Ansicht der 5 bei schräg stehendem Fahrzeug,
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7 eine
abgeänderte
Ausführungsform eines
Schöpfrohrs,
und
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8 eine
Ansicht ähnlich
der 5 einer abgeänderten
Ausführungsform
einer Initialisierungsvorrichtung.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand einer Doppelkupplung erläutert, wie
sie für
Parallelschaltgetriebe verwendet wird. Es versteht sich, dass die
Erfindung auch für
andere Arten von Reibungskupplungen mit beispielsweise nur einer
Kupplungseinheit verwendet werden kann.
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Gemäß 1 ist
eine von einem nicht dargestellten Motor angetriebene Antriebswelle 10 starr
mit einem Kupplungsgehäuse 12 verbunden,
das radial außen
in einer radial nach innen offenen, insgesamt kreisförmigen Rinne 14 endet.
Die radial äußere Seite
der Rinne 14 ist mit Schaufeln 16 versehen. Mit dem
Kupplungsgehäuse 12 ist über einen
Träger
ein radial äußeres Lamellenpaket 18 und
ein radial inneres Lamellenpaket 20 drehfest verbunden.
An dem Kupplungsgehäuse 12 bzw.
dem starr mit diesem verbundenen Träger der Lamellenpakete 18 und 20 ist
eine hohle Abtriebswelle 22 gelagert, in der koaxial zu
ihr eine weitere Abtriebswelle 24 gelagert ist. Mit der äußeren Abtriebswelle 22 ist über einen
Träger drehfest
ein radial inneres Lamellenpaket 26 verbunden. Mit der
inneren Abtriebswelle 24 ist über einen Träger drehfest
ein radial äußeres Lamellenpaket 28 verbunden.
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Die
radial äußeren Lamellenpakete 18 und 28 können in
an sich bekannter Weise über
eine nicht dargestellte Betätigungseinrichtung
in gegenseitigen Reibeingriff gebracht werden. Die radial inneren
Lamellenpakete 20 und 26 können über eine weitere Betätigungseinrichtung
in gegenseitigen Reibeingriff gebracht werden. Zwischen den Lamellenpaketen angeordnete
Reibbeläge,
die mit jeweils einer Lamelle starr verbunden sein können, sind
der Einfachheit halber nicht dargestellt.
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Die
mit den vier ringförmigen
Lamellenpaketen bzw. Reibscheibensätzen ausgebildete Kupplung gemäß 1 bildet
eine Doppelkupplung, mit der wahlweise die Antriebswelle 10 mit
der Antriebswelle 22 oder der Antriebswelle 24 (oder
mit beiden Antriebswellen) in Drehmoment übertragenden Reibeingriff gebracht
werden kann.
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Während der
Schlupfphasen zwischen den kupplungsgehäusefesten Lamellenpaketen 18 bzw. 20 und
den abtriebswellenfesten Lamellenpaketen 26 bzw. 28 entsteht
in der Kupplung Reibungswärme, die
abgeführt
werden muss. Dazu wird dem Inneren des Kupplungsgehäuses 12,
das gemäß 1 rechtsseitig
durch eine nicht dargestellte ortsfeste Wand beispielsweise eines
Getriebegehäuses
flüssigkeitsdicht
abgeschlossen ist, punktiert dargestellte Kühlflüssigkeit zugeführt, die
in Folge der Fliehkraft die Lamellenpakete mit radialer Komponente
durchströmt
und innerhalb der Rinne 14 zusammen mit dieser bzw. dem
Kupplungsgehäuse
als ein Kühlflüssigkeitsring 30 rotiert.
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Anhand
der 2 wird erläutert,
wie die Kühlflüssigkeit
geführt
und gesteuert wird.
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Gemäß 2 taucht
in den Kühlflüssigkeitsring 30 die
entgegen der Strömungsrichtung
(durch einen Pfeil angedeutet) des Kühlflüssigkeitsrings 30 gerichtete
Einlassöffnung 32 eines
Schöpfrohrs 34 ein,
das auslassseitig mit einer Leitung 36 verbunden ist. Die
Leitung 36 führt
durch ein ortsfestes, die Kupplung aufnehmendes Gehäuse 38,
das beispielsweise einteilig mit einem Getriebegehäuse ausgebildet
ist, hindurch durch eine Temperiervorrichtung 40 und eine
Saugstrahlpumpe 41 und dann wiederum durch das Gehäuse 38 hindurch
und mündet
in einem zentralen Bereich des Innenraums des Kupplungsgehäuses 12 (1)
innerhalb der Lamellenpakete. Die Leitung 36 bildet somit
einen Rückströmungs- bzw.
Umlaufströmungspfad,
durch den dem Nassraum der Kupplung radial außen aus der Rinne 14 entnommene
Kühlflüssigkeit
radial innen unmittelbar wieder zugeführt wird. Die Einlassöffnung 32 ist bevorzugt,
etwa im Bereich des oberen Scheitelpunktes des Kühlflüssigkeitsrings 30 angeordnet.
Sie kann jedoch auch an anderen Stellen des Umlaufs des Kühlflüssigkeitsrings
angeordnet sein.
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Die
Eintauchtiefe der Einlassöffnung 32 in den
Kühlflüssigkeitsring 30 ist
mit Hilfe eines Aktors 42 verstellbar, der die Drehstellung
eines starr mit dem Schöpfrohr 34 verbundenen
Arms 44 verändert, der
um eine Achse 45 schwenkbar ist. Die Position der Achse 45 ist
derart exzentrisch zu der Achse des Flüssigkeitsrings 30,
dass sich die Tiefe, mit der das Schöpfrohr 34 in den Flüssigkeitsring 30 eintaucht, bei
einer Verschwenkung des Arms 44 und damit des Schöpfrohrs 34 ändert.
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Mit
Hilfe des Schöpfrohres
wird somit eine Umlaufströmung
erzeugt, deren Energiequelle der rotierende Kühlflüssigkeitsring und die Höhendifferenz
zwischen Einlassöffnung
des Schöpfrohrs
und der Mündung
der Leitung 36 in das Innere der Kupplung ist.
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Um
dem einen Nassraum bildenden Inneren des Kupplungsgehäuses 12 Kühlflüssigkeit
zuzuführen,
ist eine Initialisierungsvorrichtung 46 vorgesehen, die
eine anhand der 4 im Weiteren beschriebene Anlageplatte 48 aufweist,
die an der Innenseite des Kühlflüssigkeitsrings 30 anliegt
und eine Öffnung
hat, die über
eine Leitung 50 mit einem Kühlflüssigkeitsvorrat 52 verbunden
ist, beispielsweise dem Ölsumpf
eines Getriebes. Aus dem Kühlflüssigkeitsvorrat 52 heraus
führt eine
weitere Leitung 54 zu einem Sauganschluss der Saugstrahlpumpe 41.
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Die
an der radialen Außenseite
der Rinne 14 angebrachten Schaufeln 16 dienen
dazu, überschüssige Flüssigkeit,
die über
den einwärts
gerichteten Rand der Rinne 14 überläuft und sich an der Innenseite
des Gehäuses 38 sammelt,
mitzunehmen und durch einen Auslass 56 hindurch dem Flüssigkeitsvorrat 52 zuzuführen.
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Im
Folgenden wird anhand der 3 der Mechanismus
zum Verstellen des Schöpfrohrs 34 erläutert. Das
Schöpfrohr 34 bzw.
dessen Arm 44 ist um die Achse 45 schwenkbar gelagert.
An dem Schöpfrohr
greift eine Druckfeder 58 vorzugsweise gelenkig an, die
mit einer Schubstange 60 des Aktors 42 verbunden
ist. Der Aktor 42 ist vorzugsweise derart ausgebildet,
dass die Kraft, die die Schubstange 60 einer Bewegung in
Richtung der Rotation des Kühlflüssigkeitsrings 30 entgegensetzt,
einstellbar ist, beispielsweise als ein Elektromagnet, dessen Magnetstößel mit
einer von der Stromstärke
durch den Elektromagneten abhängigen
Kraft beaufschlagbar ist. Die von dem Kühlflüssigkeitsring 30 auf
das Schöpfrohr 34 aufgebrachte
Kraft F ist jeweils im Gleichgewicht mit der vom Aktor her auf dessen Schubstange 60 wirkende
Kraft, wobei die Druckfeder 58 dazu dient, Drehmomentschwankungen
am Schöpfrohr
auszugleichen. Bei Kenntnis des Schöpfrohrkennfeldes (Schöpfrohrkraft
F abhängig
von der Rotationsdrehzahl des Flüssigkeitsringes 30 und
der Temperatur der Kühlflüssigkeit)
kann die entsprechende Gegenkraft des Aktors 42 eingestellt
werden. Die Schöpfrohrkraft
wiederum entspricht dem vom Schöpfrohr
aus dem Flüssigkeitsring
abgeleiteten Volumenstrom der Kühlflüssigkeit,
der somit ohne eine Wegmessung eingestellt werden kann.
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Anhand
der 4 wird im Folgenden die Initialisierungsvorrichtung 46 erläutert, die
dazu dient, die Rinne 14 mit Kühlflüssigkeit zu füllen, sobald
die Antriebswelle 10 dreht.
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Gemäß 4 ist
die Leitung 50 mit einem in sich verhältnismäßig starren Rohrabschnitt 62 verbunden,
der mittels eines Lagers 64 schwenkbar gelagert ist und
mit einer Öffnung 66 verbunden
ist, die in der wasserskiartig ausgebildeten Anlageplatte 48 vorgesehen
ist. Die entgegen der Strömungsrichtung des
Flüssigkeitsrings 30 etwas
aufgebogene Anlageplatte 48 wird mittels einer Feder 58 in
Anlage an die Oberfläche
des Flüssigkeitsrings 30 gedrückt. Die Anlageplatte 48 liegt
vorteilhafterweise an der Innenseite des Kühlflüssigkeitsrings 30 im
Bereich von dessen unterem Scheitelpunkt an.
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Sobald
der Flüssigkeitsring 30 rotiert,
entsteht wegen der Strömungsgeschwindigkeit
der Kühlflüssigkeit
längs der
Anlageplatte 48 in deren Öffnung 66 ein Unterdruck,
der Kühlflüssigkeit
aus dem Kühlflüssigkeitsvorrat 52 ansaugt
und den Kühlflüssigkeitsring 30 einleitet.
Auf diese Weise ist gewährleistet,
dass sich die Rinne 14 beim Anlaufen des Motors rasch mit
Kühlflüssigkeit
füllt.
Zusätzlich ist
ein ständiger
Austausch der Kühlflüssigkeit
gewährleistet,
indem über
die Rinne überlaufende
Kühlflüssigkeit
durch den Auslass 56 herausgeführt und dem Kühlflüssigkeitsvorrat 52 zugeleitet
wird.
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Die
Saugstrahlpumpe 41 tritt in Tätigkeit, sobald die vom Schöpfrohr abgezweigte
Volumenströmung
ein gewisses Maß übersteigt.
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Die
Temperiervorrichtung 40 kann während des Normalbetriebs zum
Kühlen
der Kühlflüssigkeit verwendet
werden, oder aber, bei noch kaltem System, zum raschen Aufheizen
der Kühlflüssigkeit
auf Betriebstemperatur.
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Im
Folgenden werden verschiedene Fahrzustände beschrieben:
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a) Initialisierung
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Bei
stehendem Fahrzeug gleicht sich gemäß 5 der Flüssigkeitspegel 68 zwischen
dem Kühlflüssigkeitsvorrat 52,
beispielsweise dem Ölpegel
im Getriebe, aufgrund der vollständig
in die Kühlflüssigkeit
eintauchenden, in Form eines umgekehrten U ausgebildeten Leitung 50 aus.
Die Kühlflüssigkeitsmenge
bildet nach dem Anlaufen des Motors bzw. der Antriebswelle 10 einen
zusammen mit der Rinne 14 rotierenden Kühlflüssigkeitsring. Überschüssiges Öl wird durch
die Schaufeln 16 aus dem Kupplungsgehäuse bzw. der Kupplungsglocke
heraus geschaufelt und über
den Auslass 56, der vorzugsweise als Abstreifer ausgebildet
ist, in den Kühlflüssigkeitsvorrat 52 rückgefördert.
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Wenn
das Fahrzeug schief steht (Neigungswinkel α gemäß 6), befindet
sich innerhalb der Kupplung unter Umständen weniger Öl, das jedoch rasch
durch die geschilderte Wirkung der Initialisierungsvorrichtung 46 ergänzt wird,
bis das Schöpfrohr 34 arbeiten
kann.
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Es
versteht sich, dass die Leitung 50 zusammen mit den anderen
Bauteilen derart ausgebildet und positioniert ist, dass auch bei
Schräglage
des Fahrzeugs die Initialisierungsvorrichtung 46 Kühlflüssigkeit
aus dem Flüssigkeitsvorrat 52 ansaugen kann.
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b) Fahren
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Das
Schöpfrohr 34 wird
von dem Aktor 42 derart in den Kühlflüssigkeitsring 30 eingetaucht, dass
ein vorbestimmter, verhältnismäßig geringer Volumenstrom
abgeschöpft
wird, der so klein ist, dass die Saugstrahlpumpe 41 nicht
in Tätigkeit
tritt. Der abgeschöpfte
Volumenstrom wird in der vorzugsweise als Kühler ausgebildeten Temperiervorrichtung 40 gekühlt und
der Kupplung wiederum zugeführt. Über den Ölaustauschmechanismus
der Initialisierungsvorrichtung 46 findet ein ständiger Flüssigkeitsaustausch
mit dem Flüssigkeitsvorrat 52 statt.
Aus der Rinne 14 überlaufende
Kühlflüssigkeit,
vorzugsweise Getriebeöl,
wird von den Schaufeln 30 in den Flüssigkeitsvorrat 52 rückgeführt.
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Bei
Drehzahländerungen
des Motors kann mit Hilfe des im Steuergerät hinterlegten Kennfelds des
Schöpfrohrs
die Kraft des Aktors 42 so eingestellt werden, dass der
abgeschöpfte
Volumenstrom konstant bleibt. In Weiterbildungen der Erfindung kann davon
gedacht werden, einen Selbstreguliereffekt zu nutzen, da eine steigende
Rotationsgeschwindigkeit des Flüssigkeitsrings 30 zu
einer erhöhten,
auf das Schöpfrohr 34 wirkenden
Kraft führt,
so dass sich dieses selbsttätig
in Richtung einer verminderten Eintauchtiefe bewegt.
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c) Anfahren bzw. starker
Schlupf
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Das
Schöpfrohr 34 wird
durch Vergrößerung der
Aktorkraft tiefer in den Kühlflüssigkeitsring 30 eingetaucht,
so dass der abgeschöpfte
Volumenstrom zunimmt, der nach Durchströmen des Kühlers 49 gekühlt durch
die Saugstrahlpumpe 41 strömt, die in Folge der größeren Volumenströmung in
Tätigkeit tritt,
so dass der Kupplung zusätzliche
Kühlflüssigkeit zugeführt wird,
die die Lamellenpakete kühlt.
Der Kühlvolumenstrom
kann beispielsweise abhängig von
der Temperatur der Kühlflüssigkeit
stromabwärts des
Schöpfrohrs 34 eingestellt
werden, so dass eine Kopplung der Steuerung des Aktors direkt an
ein Getriebesteuergerät
nicht zwingend erforderlich ist. Die Saugstrahlpumpe 41 hat
durch den Selbstverstärkungseffekt
die Wirkung, dass die erforderliche Kühlflüssigkeitsmenge für die Kupplung
rasch bereitgestellt ist.
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d) Synchronisieren
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Im
Zustand Synchronisieren (Kupplung auf) wird die Aktorkraft stark
reduziert. Das Schöpfrohr 34 dreht
sich rasch so weit aus dem Flüssigkeitsring 30 heraus,
dass nur noch eine stark reduzierte Kühlflüssigkeit gefördert wird.
In Folge der Strömungsgeschwindigkeit
in den Leitungen setzt diese Reduzierung der Strömung sehr rasch ein und das
Synchronisieren kann weitgehend ohne Beeinträchtigung durch die Kühlflüssigkeitsströmung erfolgen.
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Es
versteht sich, dass der Aktor 42 vorteilhaft unmittelbar
an ein Kupplungs- bzw. Getriebesteuergerät angeschlossen ist und von
dorther entsprechend den Kupplungsbetätigungen angesteuert wird.
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Das
beschriebene System kann in vielfältiger Weise abgeändert werden.
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Beispielsweise
zeigt 7 eine Ausführungsform,
bei der das Schöpfrohr 34 mit
einem vorzugsweise starr mit ihm verbundenen Flügel 68 versehen ist,
der entgegen der Rotationsrichtung des Kühlflüssigkeitsrings 30 radial
einwärts
gebogen ist. Dieser Flügel
setzt einem tieferen Eintauchen des Schöpfrohrs in die Strömung einen
zusätzlichen
Widerstand entgegen, so dass Betriebspunkte besser definiert werden
können,
d.h. z.B. einer Berührung der
Flüssigkeitsoberfläche durch
den Flügel
ein bestimmter Betriebszustand bzw. Kühlflüssigkeitsvolumenstrom zugeordnet
werden kann. Auch durch die Formgebung der Einlassöffnung des
Schöpfrohrs 34 kann
dessen Kennlinie bzw. Kennfeld verändert werden.
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Der
Aktor 42 zum Einstellen der Eintauchtiefe des Schöpfrohrs 34 sowie
die Verstellgeometrie des Schöpfrohrs 34 können in
unterschiedlichster Weise ausgebildet sein. Die Kraft kann durch
einen Hydraulik- oder Pneumatikzylinder mit langhubiger Feder oder
einen nicht selbsthemmenden Elektromotor mit einstellbarem Drehmoment
eingestellt werden. Es sind auch Wegsteuerungen mittels unterschiedlichster
Antriebsmechanismen, wie Spindel- oder Kurvenantrieben möglich, wobei
die Regelstrategie jeweils entsprechend angepasst werden muss. Das
Schöpfrohr
kann linear senkrecht zur Ringströmung oder tangential zu ihr
bewegt werden. Wichtig ist, dass der wirksame Einlassquerschnitt
einer in den Kühlflüssigkeitsring
eintauchenden Öffnung
veränderbar
ist. Es ist auch denkbar, die Dicke bzw. Tiefe des Kühlflüssigkeitsrings
durch Manipulation an der Rinne, beispielsweise einer Veränderung
einer Überlauföffnung,
zu verändern.
Die Rinne bildet vorteilhafterweise den Außenrand des Kupplungsgehäuses. Sie
kann aber auch als gesondertes, am Kupplungsgehäuse oder einem Lamellenträger befestigtes
Bauteil ausgebildet sein.
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Die
Initialisierungsvorrichtung 46 muss nicht zwingend die
beschriebenen beweglichen Bauteile enthalten. Sie kann auch durch
ein feststehendes Rohr bzw. einer durch eine Trennwand 70 hindurchführende Öffnung 72,
die mit einer nicht dargestellten Vorrichtung zur Veränderung
des Öffnungsquerschnittes
ausgestattet sein kann (8) gebildet sein, das nach dem
Prinzip kommunizierender Röhren
arbeitet und bestrebt ist, ständig
einen Flüssigkeitspegelausgleich
zwischen Kupplung und Getriebe herzustellen.
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- 10
- Antriebswelle
- 12
- Kupplungsgehäuse
- 14
- Rinne
- 16
- Schaufel
- 18
- Lamellenpaket
- 20
- Lamellenpaket
- 22
- Abtriebswelle
- 24
- Abtriebswelle
- 26
- Lamellenpaket
- 28
- Lamellenpaket
- 30
- Kühlflüssigkeitsring
- 32
- Einlassöffnung
- 34
- Schöpfrohr
- 36
- Leitung
- 38
- Gehäuse
- 40
- Temperiervorrichtung
- 41
- Saugstrahlpumpe
- 42
- Aktor
- 44
- Arm
- 45
- Achse
- 46
- Initialisierungsvorrichtung
- 48
- Anlageplatte
- 50
- Leitung
- 52
- Flüssigkeitsvorrat
- 54
- Leitung
- 56
- Auslass
- 58
- Druckfeder
- 60
- Schubstange
- 62
- Rohrabschnitt
- 64
- Lager
- 66
- Öffnung
- 68
- Flügel
- 70
- Rohr