DE102008006155A1

DE102008006155A1 - Lamellenkupplung

Info

Publication number: DE102008006155A1
Application number: DE102008006155A
Authority: DE
Inventors: Hans-Josef Dipl.-Ing. Bietenbeck; Kai Dr. Ing. Heukelbach; Clemens Dipl.-Ing. Hubmann (Ba); Bernd Dipl.-Ing. Koppitz (Ba); Tobias Dipl.-Ing. Schuster (BA); Bernhard Dipl.-Ing. Ziegler (Fh)
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2008-01-26
Filing date: 2008-01-26
Publication date: 2009-07-30

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lamellenkupplung. Um die Schleppverluste und den Verschleiß an einer Lamellenkupplung zu verringern, ist gemäß der Erfindung vorgesehen, dass mindestens die erste äußere und/oder die erste innere Lamelle (114, 116, 118) Mittel zur Zwangsdistanzierung der Reibflächen (R) der Lamellen (108, 110, 112, 114, 116, 118) im entkuppelten Zustand aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lamellenkupplung.
Lamellenkupplungen sind aus der Praxis bekannt. Bei diesen handelt es sich um Mehrscheibenkupplungen, die beispielsweise in automatischen Getrieben verwendet werden. Mehrere Lamellen (Kupplungsscheiben) sind dabei hintereinander im Wechsel als treibende bzw. getriebene Lamellen angeordnet, wobei erste äußere Lamellen verdrehfest mit einem Korb verbunden sind und mindestens eine erste innere Lamelle mit einer Nabe verbunden ist.
Aus der Praxis ist es ferner bekannt, die äußeren Lamellen über eine Außenverzahnung an dem Korb anzuschließen und die inneren Lamellen über eine Innenverzahnung an die Nabe anzuschließen, so dass durch die Aufprägung einer axial wirkenden Druckkraft, beispielsweise mit einer Druckplatte die Lamellen aneinander zur Anlage gebracht werden können, um eine reibschlüssige Verbindung herzustellen.
Im Allgemeinen wird die reibschlüssige Verbindung durch einen hydraulischen Kolben bewirkt, der die Druckplatte gegen die Lamellen vorspannt. Zum Auskuppeln ist im Allgemeinen eine Rückdruckfeder vorgesehen, die die Druckplatte in axialer Richtung gegen den hydraulischen Kolben zurückdrückt.
Da die Lamellen über Verzahnungen an die Nabe bzw. den Korb angeschlossen sind, ist ihre axiale Lage unbestimmt, woraus ein Lamellenspiel resultiert, welches Schleppverluste und einen erhöhten Verschleiß zur Folge hat.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Schleppverluste und den Verschleiß an einer Lamellenkupplung zu verringern.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen der Ansprüche 1 bzw. 9.
Gemäß der Erfindung sind bei einer Lamellenkupplung mit einer Nabe und einem Korb, wobei an der Nabe und dem Korb (104) mindestens eine erste innere Lamelle bzw. eine erste äußere Lamelle verdrehfest angeordnet sind, vorgesehen, dass mindestens die erste äußere und/oder die erste innere Lamelle Mittel zur Zwangsdistanzierung der Reibflächen der Lamellen im entkuppelten Zustand aufweist. Diese Mittel zur Zwangsdistanzierung der Reibflächen im entkuppelten Zustand bewirken, dass die Lamellen bei einem Entkupplungsvorgang sich schnell voneinander lösen, wodurch Schleppverluste und ein etwaiger Verschleiß erheblich minimiert werden. Da die genannten Mittel an der betreffenden Lamelle einstückig ausgebildet oder einstückig mit dieser verbunden sind, weist die Lamellenkupplung auch einen montagefreundlichen, einfachen Aufbau auf. Die Anzahl und Auslegung der Lamellen ist abhängig von der Größe des zu übertragenden Moments.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass mindestens die erste äußere und/oder die erste innere Lamelle mindestens einen ersten, in Achsrichtung der Lamellenkupplung federnden Anschlussabschnitt aufweist, dessen Anschlussposition in Achsrichtung der Lamellenkupplung an der Nabe bzw. dem Korb festgelegt ist. Diese Ausgestaltung erlaubt es, über den Anschlussabschnitt eine verbesserte Wärmeabführung zu erreichen und damit die thermische Belastung des Getriebeöles zu verringern. Darüber hinaus bewirken die Anschlussabschnitte einen kontinuierlicheren Momentenaufbau bei einer Kupplungszuschaltung. Ferner wird, da die Anschlussposition an der Nabe bzw. dem Korb festgelegt ist, eine verschleißarme Momentenanbindung der entsprechenden Lamelle an die Nabe bzw. den Korb erreicht.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die erste äußere oder erste innere Lamelle als Stahllamelle ausgebildet ist. Aufgrund der Erfahrungen mit Lamellenkupplungen, die Stahllamellen aufweisen, lässt sich eine solche Lamellenkupplung besonders zuverlässig dimensionieren und einfach herstellen. Prinzipiell können in dem Lamellenpaket Lamellen mit nur einseitig angeordneten Reibbelägen (single side) oder mit auf beiden Seiten angeordneten Reibbelägen (double side) verwendet werden.
Eine besonders gute Momentenübertragung ergibt sich, wenn – wie gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen – die erste innere bzw. die erste äußere Lamelle als Reiblamelle ausgebildet ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der mindestens eine erste, in Achsrichtung der Lamellenkupplung federnde Anschlussabschnitt an der mindestens einer, ersten Stahllamelle ausgebildet ist. An einer Stahllamelle lassen sich die gewünschten federnden Anschlussabschnitte besonders einfach dimensionieren und in der Fertigung ausbilden.
Der Gesamtaufbau der Lamellenkupplung wird vereinfacht, wenn – wie gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen – eine Endlamelle vorgesehen ist, die als biegesteifes Ringelement ausgebildet ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass mindestens die erste innere bzw. die erste äußere Lamelle eine Verzahnung aufweist und gegenüber der Nabe bzw. dem Korb axial verlagerbar angeordnet ist.
Dadurch ist es möglich, die Erfindung besonders einfach in die Serienfertigung zu überführen, denn von einer aus dem Stand der Technik bekannten Lamellenkupplung können dann zahlreiche Teile ohne Neukonstruktion und Neufertigung übernommen werden.
Die Vorteile der Erfindung zeigen sich schon an einer Lamelle für eine Lamellenkupplung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass ein in Achsrichtung der Lamellenkupplung federnder Anschlussabschnitt vorgesehen ist, dessen Anschlussposition in Achsrichtung der Lamellenkupplung an der Nabe bzw. dem Korb festlegbar ist. Daher wird auch für eine solche Lamelle, die vorzugsweise gemäß den entsprechenden Unteransprüchen der Lamellenkupplung ausgebildet ist, selbständig Schutz beansprucht. Auf die zuvor beschriebene Vorteile wird hiermit ausdrücklich Bezug genommen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen.
Dabei zeigen:
1 einen ersten Schnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Lamellenkupplung,
2 einen zweiten Schnitt durch die Lamellenkupplung in 1,
3 eine erste Ansicht auf einen Innenbereich der erfindungsgemäßen Lamellenkupplung gemäß der Linie III-III in 2,
4 eine zweite Ansicht auf einen Innenbereich der Lamellenkupplung gemäß der Linie IV-IV in 2, und
5 eine perspektivische Ansicht eines Teiles der erfindungsgemäßen Lamellenkupplung in den 1 bis 4.
Die in den 1 bis 5 gezeigte bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Lamellenkupplung 100 umfasst eine Nabe 102, die mit einer Antriebswelle verbunden ist. Ferner umfasst die Lamellenkupplung 100 einen Korb 104, welcher mit Abtriebsorganen und/oder einer Abtriebswelle verbunden ist.
An der Nabe 102 sind über Innenverzahnungen 106 eine erste, eine zweite und eine dritte innere Lamelle 108, 110, 112 verdrehfest angeordnet, welche mit einer ersten, zweiten und dritten äußeren Lamelle 114, 116, 118 sowie einer äußeren Endlamelle 120 zusammenwirken. Ferner ist eine Druckplatte 122 vorgesehen, welche auf die erste äußere Lamelle 114 einwirkt, um je nach Ansteuerung die Lamellen aneinander reibschlüssig zur Anlage zu bringen.
Die inneren Lamellen 108, 110, 112 sind als Reiblamellen ausgebildet und beidseitig mit einer ersten bzw. zweiten Reibfläche versehen, wobei sich die Reibflächen in Ebenen erstrecken, welche im Wesentlichen senkrecht zur Achsrichtung der Lamellenkupplung 100 orientiert sind. Reibflächen der Lamellen 108, 110, 112, 114, 116, 118 und der Endlamelle 120 sind mit R bezeichnet, wobei zwischen den Reibflächen R der inneren Lamellen 108, 110, 112 Kanäle für das Kühlöl vorgesehen sind.
Die äußeren Lamellen 114, 116, 118 sind als Stahllamellen ausgebildet und jeweils über zehn federnde Anschlussabschnitte 124 mit dem Korb 104 verbunden. Die Anschlussabschnitte 124 sind Mittel zur Zwangsdistanzierung, die auch einer verbesserten Momenteneinleitung dienen.
Dazu weisen die Anschlussabschnitte 124 jeweils einen Biegearm 126 auf, welcher in etwa tangential an einen im Wesentlichen kreisringförmigen Reibkörper 128 der jeweiligen äußeren Lamelle 114, 116, 118 herangeführt ist, wobei die Biegearme 126 und der ringförmige Reibkörper 128 einstückig als Stanzteil ausgebildet sind. An ihrem radial äußeren Ende weisen die Anschlussabschnitte 124 jeweils einen Aufnahmering 130 für einen Haltebolzen 132 auf, wobei dieser Haltebolzen im montierten Zustand vorzugsweise mit dem Korb 104 verschweißt ist. Da so verhältnismäßig große Querschnitte und Anlageflächen zur Verfügung stehen, ist sowohl eine gute Wärmeableitung als auch eine gute Momentenübertragung gewährleistet. Die Richtung der Anschlussabschnitte 124 ist dabei so gewählt, dass die Anschlussabschnitte 124 vorwiegend einer Zugbelastung ausgesetzt sind. Zur Vermeidung von Überlastung der Anschlussabschnitte 124 durch beispielsweise Schubumkehr, welches zu einer Druckbelastung der Anschlussabschnitte 124 führt, können auch Lamellen mit umgekehrter Ausrichtung der Anschlussabschnitte 124 vorgesehen werden. Denkbar sind auch Lamellen, die in beide Richtungen orientierte Anschlussabschnitte 124 aufweisen, die beispielsweise in Trapezanordnung ausgeführt sind.
Die geometrische Gestaltung der Anschlussabschnitte 124 insbesondere hinsichtlich Länge und Querschnitt beeinflussen die axiale Steifigkeit und somit die gewünschte Rückfederkraft der Lamellen und somit des Lamellenpakets.
Über die Haltebolzen 132, die einen gegenüber ihrem Durchsteckdurchmesser vergrößerten Kopf 134 aufweisen, ist auch die Endlamelle 120 mit dem Korb 104 drehfest verbunden.
Die Endlamelle 120 ist als biegesteife, im Querschnitt im Wesentlichen rechteckige Ringplatte ausgebildet und dient als Widerlager für die Lamellen 108, 110, 112, 114, 116, 118, wenn diese durch Betätigung der Druckplatte 122 mit Ihren Reibflächen R aneinander zur Anlage gebracht werden.
Auf den Haltebolzen 132 befinden sich zwischen den äußeren Lamellen 114, 116, 118 sowie zwischen der äußeren Lamelle 118 und der Endlamelle 120 Abstandsringe 136, deren Dicke den Abstand der gegenüberliegenden Reibflächen zweier äußerer Lamellen 114, 116, 118 bzw. der äußeren Lamelle 118 und der Endlamelle 120 im entkuppelten Zustand der Lamellenkupplung 100 bestimmt. Durch die beschriebene Konstruktion ist die Lage der äußeren Lamellen 114, 116, 118 nicht nur in radialer Richtung, sondern auch in Achsrichtung der Lamellenkupplung bei entkuppelter Lamellenkupplung bestimmt, so dass von einer Zwangsdistanzierung der äußeren Lamellen 114, 116, 118 gesprochen werden kann.
Die Abstandsringe 136 können auch einteilig mit den Anschlussabschnitten 124 beispielsweise durch angeformte Bunde an den Anschlussabschnitten 124 ausgeführt werden.
Wird die Lamellenkupplung 100 eingekuppelt, drückt die Druckplatte 122 in Richtung des Pfeiles A in den 1 und 2 auf die erste äußere Lamelle 114, diese drückt auf die erste innere Lamelle 108, diese ihrerseits auf die zweite äußere Lamelle 116, diese ihrerseits auf die zweite innere Lamelle 110, diese ihrerseits auf die dritte äußere Lamelle 118, diese ihrerseits auf die dritte innere Lamelle 112 und schließlich drückt die dritte innere Lamelle 112 gegen die Endlamelle 120. Durch die Druckbelastung werden die Arme 126 der äußeren Lamellen 114, 116, 118 durch Biegung ausgelenkt, wobei der Reibkörper 128 die sich jeweils auch aus dem Verschleiß der Kupplung ergebende Ebene senkrecht zur Achsrichtung der Lamellenkupplung einnimmt. Aufgrund ihrer Verzahnung 106 werden die inneren Lamellen 108, 110, 112 dabei auf der Nabe 102, die eine zu der Verzahnung 106 komplementäre Verzahnung aufweist, verlagert.
Soll nun entkuppelt werden, wird die Druckplatte 122 entgegen der Richtung des Pfeiles A in den 1 und 2 zurückgefahren. Dabei federn die Biegearme 126 zurück, wodurch die Reibkörper 128 ihre in 2 gezeigte neutrale Lage, in der zwischen den Reibflächen R der Lamellen 108, 110, 112, 114, 116, 118 und der Endlamelle 120 ein Abstand besteht, wieder einnehmen.

Claims

Lamellenkupplung mit einer Nabe (102) und einem Korb (104), wobei an der Nabe (102) und dem Korb (104) mindestens eine erste innere Lamelle (108, 110, 112) bzw. eine erste äußere Lamelle (114, 116, 118) verdrehfest angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens die erste äußere und/oder die erste innere Lamelle (114, 116, 118) Mittel zur Zwangsdistanzierung der Reibflächen (R) der Lamellen (108, 110, 112, 114, 116, 118) im entkuppelten Zustand aufweist.
Lamellenkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens die erste äußere und/oder die erste innere Lamelle (114, 116, 118) mindestens einen ersten, in Achsrichtung der Lamellenkupplung federnden Anschlussabschnitt (124) aufweist, dessen Anschlussposition in Achsrichtung der Lamellenkupplung an der Nabe bzw. dem Korb (104) festgelegt ist.
Lamellenkupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste äußere oder erste innere Lamelle (114, 116, 118) als Stahllamelle ausgebildet ist.
Lamellenkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste innere bzw. die erste äußere Lamelle (108, 110, 112) als Reiblamelle ausgebildet ist.
Lamellenkupplung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine erste, in Achsrichtung der Lamellenkupplung federnden Anschlussabschnitt an der mindestens einen, ersten Stahllamelle (114, 116, 118) ausgebildet ist.
Lamellenkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Endlamelle (120) vorgesehen ist, die als biegesteifes Ringelement ausgebildet ist.
Lamellenkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens die erste innere bzw. die erste äußere Lamelle (108, 110, 112) eine Verzahnung aufweist und gegenüber der Nabe (102) bzw. dem Korb axial verlagerbar angeordnet ist.
Lamelle für eine Lamellenkupplung, dadurch gekennzeichnet, dass ein in Achsrichtung der Lamellenkupplung federnder Anschlussabschnitt vorgesehen ist, dessen Anschlussposition in Achsrichtung der Lamellenkupplung an der Nabe bzw. dem Korb (104) festgelegbar ist.