DE102006040506A1

DE102006040506A1 - Kupplungsvorrichtung, insbesondere nasslaufende Lamellenkupplung für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102006040506A1
Application number: DE102006040506A
Authority: DE
Inventors: Wilhelmus Gieles; Georg Hommes
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2006-08-30
Filing date: 2006-08-30
Publication date: 2008-03-20
Anticipated expiration: 2026-08-31
Also published as: FR2905435A1; FR2905435B1; DE102006040506B4; ITMI20071692A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kupplungsvorrichtung, insbesondere nasslaufende Lamellenkupplung, mit einem Wellenabschnitt (25), in dem sich in Axialrichtung zumindest ein Kühlmittelkanal (37) erstreckt, der über eine radiale Abströmöffnung (43) in einen Kupplungsraum (36) mündet, in dem zu kühlende Reibelemente (16) der Kupplungsvorrichtung angeordnet sind. Erfindungsgemäß ist dem axialen Kühlmittelkanal (37) ein Vorsprung (45) zugeordnet, der eine Kühlmittelströmung (I) vor ihrem Austritt aus der radialen Abströmöffnung (43) radial nach innen umlenkt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kupplungsvorrichtung, insbesondere eine nasslaufende Lamellenkupplung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Bei Doppelkupplungsgetrieben für ein Kraftfahrzeug sind die beiden Teilgetriebe eingangsseitig über jeweils eine Getriebeantriebswelle mit einer, mit der Brennkraftmaschine gekoppelten Kupplungsvorrichtung verbunden, die aus zwei getrennt voneinander arbeitenden Einzelkupplungen besteht, die in einem gemeinsamen Kupplungsgehäuse untergebracht sind.
Aus der EP 1 398 520 A2 ist eine gattungsgemäße Kupplungsvorrichtung bekannt, bei der je nach Fahrsituation die jeweils momentenführende Einzelkupplung der Doppelkupplung durch einen Kühlölvolumenstrom gekühlt wird. Der Kühlölvolumenstrom ist durch die beiden Einzelkupplungen geführt. Bei einem solchen bekannten Doppelkupplungsgetriebe erfolgt eine Gangstellbewegung bei geöffneter Einzelkupplung auf der momentenfreien Getriebeantriebswelle. Der Kühlölvolumenstrom erzeugt dabei in der geöffneten Einzelkupplung ein zusätzliches Schleppmoment, das den Synchronisiervorgang und das Einlegen der Gänge auf der freien Getriebeantriebswelle beeinträchtigt.
Dadurch ergeben sich zusätzliche Belastungen der Synchronringe und Gangeinlegegeräusche.
Um dies zu vermeiden, kann gemäß der DE 103 06 895 A1 bei Gangstellbewegungen auf der momentenfreien Getriebeantriebswelle die Kupplungskühlung kurzzeitig ausgeschaltet werden, um den Kühlölvolumenstrom und damit das erzeugte Schleppmoment zu unterbrechen.
Eine Unterbrechung des Kühlmittelstroms durch das Kupplungsgehäuse ergibt sich jedoch erst zeitverzögert. Der Grund hierfür besteht darin, dass sich die im mitdrehenden, eingangsseitigen Hohlwellenabschnitt der Kupplungsvorrichtung verlaufenden axialen Kühlmittelkanäle bei bereits ausgeschalteter Kühlung weiter in den Kupplungsraum der Kupplungsvorrichtung entleeren, in dem sich die Lamellenpakete befinden.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Kupplungsvorrichtung, insbesondere eine nasslaufende Lamellenkupplung bereitzustellen, bei der der Kühlmittelvolumenstrom in die Kupplungsvorrichtung nahezu verzögerungsfrei unterbrochen werden kann.
Die Aufgabe der Erfindung ist durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.
Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 ist dem zumindest einen in einem Wellenabschnitt der Kupplungsvorrichtung verlaufenden axialen Kühlmittelkanal ein Vorsprung zugeordnet, der die Kühlmittelströmung vor ihrem Austritt aus der radialen Abströmöffnung in den Kupplungsraum radial in Richtung Drehachse der Kupplung nach innen umlenkt. Nach dem Ausschalten der Kupplungskühlung wird das Kühlmittel nicht mehr durch den axialen Kühlmittelkanal gefördert. Vielmehr wird durch die im Wellenabschnitt wirkende Zentrifugalkraft das Kühlmittel radial nach außen gedrückt und kann es den radial nach innen vorstehenden Vorsprung daher nicht mehr überwinden. Ein Auslaufen des Kühlmittels vom Kühlmittelkanal in den Kupplungsraum nach dem Ausschalten der Kühlung ist somit verhindert. Der Kühlmittelstrom in den Kupplungsraum kann daher nahezu ohne Zeitverzögerung nach dem Ausschalten der Kühlung unterbrochen werden.
Bei nicht unterbrochenem Kühlmittelstrom, d. h. die Kühlung ist eingeschaltet, kann der Kühlmittelstrom dagegen ohne größeren Strömungswiderstand am Vorsprung vorbei geführt werden. Bei einem erneuten Einschalten der Kühlung ergibt sich darüber hinaus nur eine kurze Ansprechzeit bis der Kühlmittelstrom wieder durch den Kupplungsraum gefördert wird, da der in dem Wellenabschnitt der Kupplungsvorrichtung verlaufende Kühlmittelkanal nicht erst wieder befüllt werden muss.
Gemäß einer Ausführungsform kann der axiale Kühlmittelkanal eine dem Vorsprung gegenüberliegende korrespondierende Ausnehmung aufweisen. Dadurch kann ein Strömungsquerschnitt im Bereich des Vorsprungs vergrößert und entsprechend ein Strömungswiderstand im Bereich des Vorsprungs reduziert werden.
Um nach dem Ausschalten der Kühlung eine signifikante Kühlmittelmenge im Kühlmittelkanal zurückzuhalten, ist es bevorzugt, wenn der Vorsprung in der Axialrichtung zumindest zur Hälfte den Strömungsquerschnitt des Kühlmittelkanals überdeckt.
Die Kupplungsvorrichtung ist mit ihrem Kupplungsgehäuse drehfest mit einer Abgabewelle der Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs gekoppelt. Das Kupplungsgehäuse dreht daher mitsamt dem Wellenabschnitt mit der Brenn kraftmaschinen-Drehzahl. In diesem Fall kann der eingangsseitige mitdrehende Wellenabschnitt des Kupplungsgehäuses wie eine Hohlwelle am Kupplungsgehäuse angeformt sein, der sich über Lager auf einer Getriebeantriebswelle abstützen kann. In dem gehäuseseitigen Hohlwellenabschnitt erstrecken sich die axialen Kühlmittelkanäle in Form von zur Drehachse radial versetzten Axialbohrungen, die jeweils in einen sich um die Drehachse erstreckenden Ringraum münden. Der Ringraum ist wiederum über die radiale Abströmöffnung mit dem Kupplungsraum in Verbindung.
In einem solchen Fall kann sich der Vorsprung außenumfangsseitig im Ringraum erstrecken, während sich die korrespondierende Ausnehmung innenumfangsseitig im Ringraum erstreckt.
Bevorzugt kann die zumindest eine Axialbohrung mit ihrer Mündung dem Vorsprung gegenüberliegen. Dabei ist es vorteilig, wenn der Vorsprung die Mündung der Axialbohrung in der Axialrichtung im Wesentlichen oder gänzlich überdeckt. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass sich bei ausgeschalteter Kühlung sowie bei drehendem Hohlwellenabschnitt aufgrund der Zentrifugalkraft das Kühlmittel in Strömungsrichtung hinter dem Vorsprung sammelt und nicht in den Kupplungsraum entleert. Die Kühlmittelkanäle bleiben daher nach dem Ausschalten der Kühlung nahezu vollständig mit Kühlmittel gefüllt.
Der oben genannte Ringraum kann außenumfangsseitig durch ein Wellenende des Hohlwellenabschnitts des Kupplungsgehäuses und innenumfangsseitig durch eine, mit einer Getriebeeingangswelle verbundenen Nabe eines Innenlamellenträgers begrenzt sein. In diesem Fall kann die dem Vorsprung korrespondierende Ausnehmung in der Nabe des Innenlamellenträgers vorgesehen sein. Damit die Nabe des Innenlamellenträgers als ein momentenführendes Teil nicht zu stark geschwächt wird, ist es von Vorteil, wenn die Materialstärke der Nabe durch die Ausnehmung nicht zu stark reduziert wird.
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den beigefügten Figuren schematisch dargestellt.
Es zeigen:
1 in einem Halbschnitt eine als nasslaufende Doppellamellenkupplung ausgeführte Kupplungsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel; und
2 das zweite Ausführungsbeispiel in vergrößerter Teilseitenansicht.
Die Kupplungsvorrichtung 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist in ihrer, in der 1 nicht dargestellten Betriebslage zwischen einer Brennkraftmaschine und einem Wechselgetriebe eines Kraftfahrzeugs angeordnet und innerhalb eines Getriebegehäuses untergebracht. Die Kupplungsvorrichtung 1 besteht gemäß der 1 aus zwei voneinander unabhängig arbeitenden Einzelkupplungen 5, 6 und einem damit verbundenen, nicht gezeigten Schwingungsdämpfer. Die in Radialrichtung außen liegende Einzelkupplung 5 weist einen ersten Innenlamellenträger 9 auf, der über seine Nabe 11 mit einer angedeuteten ersten Getriebeantriebswelle 13 verzahnt ist. Radial innerhalb des ersten Innenlamellenträgers 9 ist ein zweiter Innenlamellenträger 15 angeordnet, der über seine Nabe 17 mit einer angedeuteten zweiten Getriebeantriebswelle 19 in Eingriff ist.
Jedem der beiden Innenlamellenträger 9, 15 sind über angedeutete Lamellenpakete 16 jeweils entsprechende Außenlamellenträger 21 und 23 zugeordnet. Die Außenlamellenträger 21, 23 erstrecken sich halbschalenförmig um die Drehachse 24 und sind ein Teil des Kupplungsgehäuses, das sich mit einem Hohlwellenabschnitt 25 fortsetzt, der über zwei in Axialrichtung voneinander beabstandeten Nadellagern 27 auf der zweiten Getriebeeingangswelle 19 abgestützt ist. Darüber hinaus kann das Kupplungsgehäuse in bekannter Weise mit einem nicht gezeigten Sekundärteil des Schwingungsdämpfers üblicher Bauart gekoppelt sein.
Die Lamellenpakete 16 der beiden Einzelkupplungen 5, 6 sind in einem Kupplungsraum 36 der Vorrichtung angeordnet, der über radial zur Drehachse 24 versetzte Kühlmittelkanäle 37 mit Kühlöl versorgt wird. In der 1 und 2 ist lediglich einer der Kühlmittelkanäle 37 gezeigt. Dieser ist eine sich in Axialrichtung durch den Hohlwellenabschnitt 25 des Kupplungsgehäuses 5 erstreckende Axialbohrung, die mit ihrer Mündung 39 mit einem sich um die Drehachse 24 erstreckenden Ringraum 41 strömungstechnisch verbunden ist. Der Ringraum 41 ist außenumfangsseitig durch ein hohlzylindrisches Wellenende 42 des Hohlwellenabschnitts 25 und innenumfangsseitig durch die zweite Getriebeantriebswelle 19 sowie durch die Nabe 17 des zweiten Innenlamellenträgers 15 begrenzt. Die Nabe 17 ragt hierzu in Axialrichtung in den Hohlwellenabschnitt 25 hinein. Der Ringraum 41 ist über eine radiale Abströmöffnung 43 mit dem Kupplungsraum 36 in Verbindung.
In der 2 ist in vergrößerter Seitenteilansicht das zweite Ausführungsbeispiel einer Kupplungsvorrichtung gezeigt, dessen Bauteile identisch mit denen des ersten Ausführungsbeispiels ist. Gemäß der 2 geht der axiale Kühlmittelkanal 37, wie auch in der 1, mit seiner Mündung 39 stufenlos in den Ringraum 41 über. Der Ringraum 41 weist unmittelbar nach der Kanalmündung 39 einen Außendurchmesser a₁ auf. Weiter stromaufwärts ist an der, den Ringraum 41 begrenzenden Zylinderwand des Wellenendes 42 ein ringförmig um die Drehachse 24 verlaufender Vorsprung 45 angeformt, der an seinem Scheitel einen Scheiteldurchmesser a₂ aufweist.
In der 2 ist der Scheiteldurchmesser a₂ um den zweifachen Durchmesser d der Kühlmittelkanäle 37 kleiner als der Ringraum-Außendurchmesser a₁. Damit ist die Mündung 39 des Kühlmittelkanals 37 in der Axialrichtung vollständig vom Vorsprung 45 überdeckt.
Beispielhaft kann in der 2 der Strömungsdurchmesser d des Kühlmittelkanals 37 bei 5 mm liegen, so dass gemäß der 2 der Scheiteldurchmesser a₂ des Vorsprungs 45 um 10 mm kleiner ist als der Ringraum-Außendurchmesser a₁. Die Höhe h des Vorsprungs 45 entspricht daher dem Strömungsdurchmesser d des Kühlmittelkanals 37 von 5 mm.
Alternativ kann die Höhe h des Vorsprungs 45 auch größer als der Strömungsdurchmesser d des Kühlmittelkanals 37 sein. Auf diese Weise kann das im Ringraum 41 befindliche Kühlmittel nach dem Ausschalten der Kühlung noch besser zurückgehalten werden.
Radial gegenüberliegend zum Vorsprung 45 ist in den 1 und 2 eine korrespondierende Ausnehmung 47 in der Nabe 17 des Innenlamellenträgers 15 vorgesehen, damit der Strömungsquerschnitt im Bereich des Vorsprungs 45 nicht übermäßig reduziert ist. Der umlaufende Vorsprung 45 bewirkt, dass die Kühlölströmung vor ihrem Austritt aus der radialen Abströmöffnung 43 in der in der 2 angedeuteten Pfeilrichtung I radial nach innen umgelenkt wird.
Im Fahrzeugbetrieb muss die momentenführende Einzelkupplung 5 oder 6 beim Anfahren oder auch beim Fahren in Mikroschlupf durch den, durch die Kühlmittelkanäle 37 geführten Kühlölvolumenstrom gekühlt werden. Der Kühlölvolumenstrom wird dabei z. B. mittels einer nicht gezeigten Saugstrahlpumpe durch die Kühlmittelkanäle 37 in den Kupplungsraum 36 gefördert und dort sowohl der momentenführenden als auch der momentenfreien Kupplung 5, 6 zugeführt. Der Kühlölvolumenstrom erzeugt in der jeweils nicht betätigten Ein zelkupplung ein zusätzliches Schleppmoment, das das Synchronisieren und das Einlegen der Gänge auf der freien Getriebeantriebswelle beeinträchtigt. Um eine solche Beeinträchtigung zu vermeiden, wird die Saugstrahlpumpe bei einer Gangstellbewegung auf der freien Getriebeantriebswelle kurzzeitig ausgeschaltet. Entsprechend reduziert sich der Kühlölvolumenstrom durch den Kupplungsraum 36 und damit das Schleppmoment an der nicht betätigten Einzelkupplung.
Nach dem Ausschalten der Saugstrahlpumpe fließt das in den Kühlkanälen 37 befindliche Kühlöl nicht mehr in den Kupplungsraum 36 ab, sondern wird es aufgrund der wirkenden Fliehkraft des mit der Drehzahl der Brennkraftmaschine drehenden Wellenabschnitts 25 radial nach außen gedrückt. Der umlaufende Vorsprung 45 in dem Ringraum 41 hält dabei das Kühlöl in den Axialbohrungen 37 und verhindert somit, dass sich die Kühlmittelkanäle 37 in den Kupplungsraum 36 entleeren können. Auf diese Weise wird die Kühlmittelströmung durch den Kupplungsraum 36 nach dem Ausschalten der Saugstrahlpumpe nahezu verzögerungsfrei ohne ein Nachlaufen der Kupplungskühlung unterbrochen.
Nach erfolgter Gangstellbewegung auf der freien Getriebeantriebswelle wird die Saugstrahlpumpe erneut eingeschaltet. Die Kühlmittelströmung strömt daraufhin nahezu verzögerungsfrei wieder durch den Kupplungsraum 36, da die Kühlmittelsäule im Kühlmittelkanal 37 bereits bis zu dem umlaufenden Vorsprung 45 reicht, so dass der Kupplungsraum 36 nach dem Einschalten der Saugstrahlpumpe nach kurzer Reaktionszeit wieder mit dem Kühlöl durchströmt wird.

Claims

Kupplungsvorrichtung, insbesondere nasslaufende Lamellenkupplung, mit einem Wellenabschnitt (25), in dem sich in Axialrichtung zumindest ein Kühlmittelkanal (37) erstreckt, der über eine radiale Abströmöffnung (43) in einen Kupplungsraum (36) mündet, in dem zu kühlende Reibelemente (16) der Kupplungsvorrichtung (1) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass dem axialen Kühlmittelkanal (37) ein Vorsprung (45) zugeordnet ist, der eine Kühlmittelströmung (I) vor ihrem Austritt aus der radialen Abströmöffnung (43) radial nach innen umlenkt.
Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der axiale Kühlmittelkanal (37) eine dem Vorsprung (45) gegenüberliegende korrespondierende Ausnehmung (47) aufweist.
Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der axiale Kühlmittelkanal (37) von einer Drehachse (24) des Wellenabschnitts (25) radial versetzt ist und/oder einen sich anschließenden, um die Drehachse (24) erstreckenden Ringraum (41) aufweist.
Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Vorsprung (45) außenumfangsseitig im Ringraum (41) erstreckt.
Kupplungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (45) zumindest die Hälfte des Strömungsquerschnitts des Kühlmittelkanals (37) in Axialrichtung überdeckt.
Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Ausnehmung (47) im Ringraum (41) innenumfangsseitig korrespondierend zum Vorsprung (45) erstreckt.
Kupplungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der axiale Kühlmittelkanal (37) mit seiner Mündung (39) dem Vorsprung (45) gegenüberliegt.
Kupplungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (45) den axialen Kühlmittelkanal (37) in der Axialrichtung im Wesentlichen zumindest überdeckt.
Kupplungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringraum (41) innenumfangsseitig durch eine mit einer Getriebeeingangswelle (19) verbundenen Nabe (17) eines Innenlamellenträgers (15) begrenzt ist, und außenumfangsseitig durch ein die Nabe (17) überlappendes Wellenende (42) des Wellenabschnitts (25) begrenzt ist.
Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (47) in der Nabe (17) des Innenlamellenträgers (15) vorgesehen ist.
Kupplungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Förderung des Kühlmittels eine Pumpe, insbesondere Saugstrahlpumpe, vorgesehen ist, die stromauf des Vorsprungs (45) angeordnet ist.
Doppelkupplungsgetriebe mit einer Kupplungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.