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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lamellenkupplung zur Drehmomentübertragung zwischen einem ersten Kupplungsteil und einem zweiten Kupplungsteil.
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Derartige Lamellenkupplungen finden insbesondere bei Kraftfahrzeugen eine breite Anwendung. Beispielsweise werden Lamellenkupplungen in Verteilergetrieben eingesetzt, die bei allradgetriebenen Fahrzeugen zur Verteilung des Drehmoments auf die einzelnen Fahrzeugachsen dienen. Lamellenkupplungen weisen in der Regel ineinandergreifende Innen- und Außenlamellen auf, die mit einem Innenteil der Kupplung (z.B. Eingangswelle) bzw. mit einem Außenteil (z.B. Kupplungskorb) verbunden sind. Um die Welle und den Kupplungskorb antriebswirksam zu koppeln, werden die Lamellen miteinander in Reibschluss gebracht. Eine solche Lamellenkupplung ist in der
DE 10 2006 034 153 A1 beschrieben. Sie umfasst eine Kupplungsnabe, die eine drehfeste Verbindung zwischen den Innenlamellen der Kupplung und der Eingangswelle herstellt. In der Nabe ist auch eine Rückstelleinrichtung der Kupplung angeordnet, um bei einem Lösen der Kupplung die Innen- und Außenlamellen der Kupplung zuverlässig voneinander zu trennen („lüften“) und Schleppmomente zu verringern. Üblicherweise sind derartige Lamellenkupplungen nasslaufend, d.h. die Lamellen werden durch Öl geschmiert und gekühlt. Eine stets ausreichend gute Verteilung des Öls im Inneren der Lamellenkupplung ist daher von großer Bedeutung.
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Das Dokument
DE 663 670 A offenbart beispielsweise eine Mehrscheibenbremse mit abwechselnd metallischen und nichtmetallischen Reibscheiben, durch die ein Kühlmittel, wie Öl, hindurchgeführt wird. In den Reibscheiben der einen Gruppe, vorzugsweise in den nichtmetallischen Reibscheiben, sind Hohlräume zur Aufnahme des Öls vorgesehen, die sich im Wesentlichen über die ganze radiale Breite der Reibscheiben erstrecken und zu der benachbarten Reibscheibe hin offen sind, während sie mit dem Ölsammelraum der Bremse durch enge, den Ölumlauf drosselnde Öffnungen in Verbindung stehen.
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Das Dokument
US 2 827 142 A offenbart beispielsweise eine Reibungskupplung mit einer Nabe, die an ihrem einen Ende eine Rückenplatte aufweist, einer Vielzahl von schwimmenden Platten, die mit der Nabe in Zahneingriff stehen, einer Vielzahl von zusammenwirkenden Platten, die abwechselnd mit der Rückenplatte und den schwimmenden Platten in Beziehung stehen, Betätigungsmitteln zum Eingriff mit den Platten und Mittel zum Lösen der Kupplung und zum Bereitstellen einer Trennung der schwimmenden Platten.
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Das Dokument
DE 699 33 745 T2 offenbart beispielsweise eine Reibvorrichtung zur umfassend ein Antriebselement und ein angetriebenes Element, die um eine gemeinsame Achse drehbar sind und dazwischen ein Kupplungsgehäuse bilden, eine ringförmige Kupplungspackung mit einem Innendurchmesser und einem Außendurchmesser, die das Antriebselement und das angetriebene Element miteinander verbindet und voneinander trennt, um Drehmoment dazwischen zu übertragen und die Übertragung zu unterbrechen, eine Kolbeneinheit, die im Kupplungsgehäuse gelagert ist und eine expandierbare Kammer zwischen der Kolbeneinheit und dem Kupplungsgehäuse bildet, und eine Quelle eines unter Druck stehenden Strömungsmittels, die in Verbindung mit der expandierbaren Kammer steht. Die Kolbeneinheit spricht auf den Strömungsmitteldruck in der expandierbaren Kammer an, um sich zwischen einer ausgerückten und eingerückten Position zu bewegen und auf diese Weise die Kupplungspackung zum Verbinden und Trennen des Antriebselementes und des angetriebenen Elementes zu betätigen. Die Kupplungseinheit steuert den Strom des Kühlmittels unter Druck vom Außendurchmesser der Kupplungspackung bis zum Innendurchmesser derselben, um die Kupplungspackung zu kühlen, wenn das Antriebselement und das angetriebene Element miteinander verbunden sind, und den Strom des unter Druck stehenden Kühlmittels zur Kupplungspackung zu stoppen, wenn das Antriebselement und das angetriebene Element voneinander getrennt sind.
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Weiterhin offenbart das Dokument
EP 1 445 506 A1 beispielsweise eine Reibungsvorrichtung mit einem Antriebselement und einem angetriebenen Element, die zwischen sich ein Kupplungsgehäuse definieren. Ein Kupplungspaket ist zwischen dem treibenden und dem getriebenen Element angeordnet und dient dazu, das treibende und das getriebene Element zu verbinden und zu trennen, um Drehmoment dazwischen zu übertragen und zu unterbrechen. Weiterhin ist ein Steuerventil im Kupplungsgehäuse gelagert und zwischen einer offenen und einer geschlossenen Stellung beweglich, das zur Steuerung des Kühlmittelflusses von der Quelle zum Kupplungspaket dient. Die Reibungsvorrichtung umfasst auch einen Aktuator, der betriebsmäßig entweder mit einer Kolbenanordnung oder dem Kupplungspaket verbunden ist und so ausgelegt ist, dass er das Steuerventil so in Eingriff nimmt, dass die Bewegung der Kolbenanordnung aus ihrer ausgerückten Position in ihre Eingriffsposition das Steuerventil aus ihrer geschlossenen Position in ihre offene Position bewegt, um selektiv den Fluss von unter Druck stehendem Kühlfluid an dem Steuerventil vorbei und in Kontakt mit dem Kupplungspaket zu ermöglichen, wenn das Antriebs- und das angetriebene Element verbunden sind.Obgleich derartige Lamellenkupplungen grundsätzlich zuverlässig sind, besteht der Bedarf nach kostengünstigeren und langlebigeren Kupplungen, die insbesondere hinsichtlich ihrer Drehmomentübertragungsfähigkeit und Dynamik den bekannten Kupplungen in nichts nachstehen.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine kostengünstig zu fertigende Lamellenkupplung zu schaffen, die zuverlässig die Übertragung von hohen Drehmomenten ermöglicht und gleichzeitig eine hohe Dynamik aufweist. Außerdem soll sie zur Erhöhung der Betriebssicherheit und der Lebenserwartung eine verbesserte Verteilung von Schmiermittel in ihrem Inneren aufweisen.
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Diese Aufgabe wird durch eine Lamellenkupplung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Die erfindungsgemäße Lamellenkupplung zur Drehmomentübertragung zwischen einem ersten Kupplungsteil und einem zweiten Kupplungsteil - beispielsweise einer Welle und einem Kupplungskorb - weist zumindest eine erste und zumindest eine zweite Lamelle auf, die ineinander greifen und die parallel zu einer Rotationsachse der Lamellenkupplung verfahrbar sind. Weiterhin ist eine Rückstelleinrichtung zum gegenseitigen Lösen von benachbarten Lamellen vorgesehen. Das erste Kupplungsteil ist mit der ersten Lamelle (beispielsweise einer Innenlamelle) drehfest verbunden und das zweite Kupplungsteil ist drehfest mit der zweiten Lamelle (beispielsweise einer Außenlamelle) drehfest verbunden. Es kann eine beliebige Anzahl von Lamellen vorgesehen sein.
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Die Lamellenkupplung zeichnet sich dadurch aus, dass die Rückstelleinrichtung zumindest zwei bezüglich der Rotationsachse exzentrisch angeordnete, in Umfangsrichtung verteilte Rückstellelemente aufweist.
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Insbesondere sind die Rückstellelemente in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt. Bei besonderen Anwendungen kann auch eine ungleichmäßige Verteilung der Rückstellelemente - nicht nur in Umfangsrichtung sondern auch in radialer Richtung - von Vorteil sein.
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Bekannte Lamellenkupplungen weisen zumeist eine Rückstelleinrichtung auf, die koaxial zu einer Welle angeordnet ist, d.h. diese in Umfangsrichtung umgibt. Beispielsweise ist eine derartige Rückstelleinrichtung eine Druckfeder, die die Welle koaxial umgibt. Wie bereits eingangs im Zusammenhang mit den bekannten Lamellenkupplungen erwähnt, nimmt in solchen Fällen eine Kupplungsnabe die Rückstelleinrichtung auf. Dieses Konstruktionsprinzip wird erfindungsgemäß nicht angewendet, sondern die Rückstelleinrichtung weist mehrere Rückstellelemente auf, die nach radial außen versetzt sind, also nicht koaxial zu der Rotationsachse angeordnet sind. Die Rückstelleelemente sind in Umfangsrichtung verteilt angeordnet, um an verschiedenen Punkten eine Rückstellkraft zu erzeugen, die ein zuverlässiges Lüften der Lamellen ermöglicht. Insbesondere liegen die Rückstellelemente auf einem gemeinsamen Kreis, dessen Mittelpunkt mit der Rotationsachse der Lamellenkupplung zusammenfällt.
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Die räumliche Orientierung der Rückstellelemente in ihrer exzentrischen Lage bezüglich der Welle - d.h. beispielsweise ob sie mit ihrer Längserstreckung parallel zu der Welle angeordnet sind oder leicht schräg dazu - kann an die jeweils vorliegenden Anforderungen angepasst werden.
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Durch die erfindungsgemäße Konstruktion kann die bisher verwendete Nabe entfallen oder zumindest wesentlich einfacher ausgestaltet sein. Dies reduziert die Herstellungskosten und ermöglicht eine kompaktere Bauform.
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Zur verbesserten Verteilung von Schmiermittel ist ferner im radialen Innenraum der Lamellenkupplung ein Verteilereinsatz vorgesehen, der zumindest einen kanalartigen Fortsatz aufweist, der sich in axialer Richtung der Lamellenkupplung erstreckt. Durch den Verteilereinsatz kann auf einfache Weise eine Schmierung der Lamellenkupplung sichergestellt werden. Zu diesem Zweck ist der zumindest eine kanalartige Fortsatz - gleich welchen Querschnitts - vorgesehen. Durch ihn kann Schmiermittel in axialer Richtung befördert und verteilt werden.
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Vorzugsweise weist die erste Lamelle zumindest eine jeweilige Ausnehmung auf, durch die sich zumindest eines der Rückstellelemente in axialer Richtung erstreckt. Die Rückstellelemente erstrecken sich somit zumindest teilweise durch das Lamellenpaket, das durch die zumindest eine erste Lamelle und die zumindest eine zweite Lamelle gebildet wird.
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Die Rückstellelemente können - bezogen auf die Rotationsachse - radial innerhalb der zweiten Lamelle angeordnet sein. Mit anderen Worten sind die Rückstellelemente in radialer Richtung innerhalb des Innendurchmessers der zweiten Lamelle angeordnet. Beispielsweise sind mehrere erste und zweite Lamellen vorgesehen, wobei die ersten Lamellen Innenlamellen und die zweiten Lamellen Außenlamellen sind. In diesem Fall ist der Innenumfang der Außenlamellen radial weiter außen angeordnet als die Rückstellelemente. Bei dieser Anordnung wird bei einer Aktuierung der Lamellenkupplung die Kopplung zwischen den ersten und den zweiten Lamellen radial außerhalb der Rückstellelemente hergestellt, um eine Übertragung von möglichst großen Drehmomenten zu ermöglichen.
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Das erste Kupplungsteil kann eine Welle oder eine mit einer Welle drehfest verbundene Kopplungshülse sein, wobei sich die erste Lamelle in radialer Richtung im Wesentlichen bis zu der Welle erstrecken. Mit anderen Worten ist unter einer Kopplungshülse ein einfaches Bauteil zu verstehen, das insbesondere zur Vereinfachung der Montage dient, selbst aber keine wesentliche radiale Erstreckung aufweist. Die erste Lamelle sollen somit entweder direkt mit der Welle in Verbindung stehen oder indirekt - über die genannte Hülse - drehfest mit ihr verbunden sein. Bei einer indirekten Verbindung ist bevorzugt, wenn der Innenumfang der Lamelle im Wesentlichen dem Außenumfang der Welle entspricht, d.h. die Hülse relativ dünn ist und insbesondere keine weiteren Bauteile oder Funktionskomponenten beherbergt. Die drehfeste Verbindung kann beispielsweise durch eine Steckverzahnung gebildet sein.
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Es ist bevorzugt, wenn die Welle ein Durchtrieb eines Verteilergetriebes ist, wobei die Welle eine Eingangswelle und zugleich eine erste Ausgangswelle bildet, und wobei das Verteilergetriebe eine zweite Ausgangswelle umfasst, wie in der eingangs genannten
DE 10 2006 034 153 A1 beschrieben. Das Verteilergetriebe kann jedoch auch als ein Zwischenachs-Differentialgetriebe ausgebildet sein. Die Welle ist dann nicht ein Durchtrieb, sondern beispielsweise eine angetriebene Welle des Verteilergetriebes, und die Lamellenkupplung dient in diesem Fall als Sperrkupplung.
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Gemäß einer Ausführungsform der Lamellenkupplung ist eine Halteeinrichtung vorgesehen, um die Rückstellelemente in radialer Richtung der Lamellenkupplung zu sichern. Die Halteeinrichtung wirken somit den bei Betrieb der Kupplung auftretenden Zentrifugalkräften entgegen und sichert die Lage der Rückstellelemente, um in allen Betriebszuständen ein zuverlässiges Lüften der Kupplung zu ermöglichen.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung der Halteeinrichtung umfasst für jedes Rückstellelement einen sich in axialer Richtung erstreckenden Zapfen, der das jeweilige Rückstellelement trägt. Insbesondere stützt sich der Zapfen an einem ersten Bauteil der Kupplung in axialer Richtung ab und ist relativ zu einem zweiten Bauteil der Kupplung axial beweglich angeordnet. Die genannten Bauteile sind an einander axial gegenüberliegenden Seiten des durch die erste und zweite Lamellen gebildeten Lamellenpakets drehfest zueinander angeordnet. Bei dem zweiten Bauteil kann es sich beispielsweise um eine axial bewegliche Druckplatte (Druckkolben) zur Aktuierung der Kupplung handeln. Das erste Bauteil kann beispielsweise eine axialfeste Gegendruckplatte sein, gegen die das Lamellenpaket bei einer Betätigung der Kupplung von der Druckplatte gedrückt wird. In Bezug auf die axiale Abstützung des Zapfens ist zu erwähnen, dass es sich dabei um eine direkte oder indirekte Abstützung handeln kann, wobei unter einer indirekten Abstützung eine Zwischenschaltung von einem oder mehreren Bauteilen zu verstehen ist.
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Erfindungsgemäß ist zumindest einem der Rückstellelemente ein Fortsatz des Verteilersatzes zugeordnet, wobei der Fortsatz das Rückstellelement zumindest teilweise in Umfangsrichtung umgibt. Es kann auch jedem der Rückstellelemente ein solcher Fortsatz zugeordnet sein. Entsprechend der vorliegenden Erfindung weist der Fortsatz an seiner Umfangsfläche zumindest eine Öffnung auf, durch die Schmiermittel in radialer Richtung austreten kann. Durch die genannten Maßnahmen - einzeln oder in beliebiger Kombination - kann die Verteilung des Schmiermittels auf konstruktiv einfach umzusetzende Weise effizienter gestaltet werden.
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Weiterhin erfindungsgemäß bildet der Verteilereinsatz einen Schmiermittelraum, der mit dem zumindest einen Fortsatz in Verbindung steht und der in axialer Richtung versetzt zu den Lamellen angeordnet ist. Der Schmiermittelraum ist bei dieser Ausführungsform an einer der beiden Seiten des Lamellenpakets angeordnet, d.h. er ist beispielsweise nicht in radialer Richtung zwischen einer Eingangswelle und dem Lamellenpaket der Kupplung angeordnet. Der Schmiermittelraum dient insbesondere als Zwischenreservoir, das von außerhalb der Kupplung mit Schmiermittel versorgt wird und das das Schmiermittel an den zumindest einen Fortsatz „weiterleitet“. Der Schmiermittelraum kann vollständig oder teilweise durch den Verteilereinsatz gebildet sein. „Teilweise“ bedeutet, dass der Verteilereinsatz mit einem oder mehreren Bauteilen der Lamellenkupplung zusammen den Schmiermittelraum bildet.
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Der Verteilereinsatz umfasst erfindungsgemäß eine Ringplatte, die sich im Wesentlichen in einer Ebene senkrecht zu der Rotationsachse erstreckt und die mit dem Fortsatz in Verbindung steht, insbesondere einstückig mit dem Fortsatz ausgebildet ist. Die Ringplatte kann an ihrem Außenumfang einen sich in axialer Richtung erstreckenden Randabschnitt aufweisen, um mit einem Bauteil der Lamellenkupplung einen Schmiermittelraum zu bilden. Beispielsweise bildet ein Bauteil der Kupplung eine oder mehrere Seitenwände des Schmiermittelraums. Die anderen Seitenwände werden dann durch die Ringplatte und den Randabschnitt gebildet.
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Bevorzugt steht der Schmiermittelraum mit einem Schmiermittelkanal in Verbindung, durch den dem Schmiermittelraum Schmiermittel zuführbar ist, wobei der Schmiermittelkanal eine Ölfördereinrichtung aufweist. Die Ölfördereinrichtung ist insbesondere ein drehbar gelagertes und in axialer Richtung konisch geformtes Ringelement, beispielsweise ein frustokonischer Ring (Kegelstumpf), der eine Schleuderscheibe bildet. Unter „Förderung“ ist auch eine Unterstützung einer Schmiermittelverteilung zu verstehen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Lamellenkupplung ist eine Halteeinrichtung vorgesehen, um die Rückstellelemente in radialer Richtung der Lamellenkupplung zu sichern, wobei die Halteeinrichtung für jedes Rückstellelement zwei Fixiereinrichtungen aufweist, die an unterschiedlichen und drehfest zueinander angeordneten Bauteilen der Kupplung (beispielsweise an einer Druckplatte und einer Gegendruckplatte) ausgebildet sind, wobei die Bauteile an einander axial gegenüberliegenden Enden des durch die erste und die zweite Lamellen gebildeten Lamellenpakets angeordnet sind. Diese Ausführungsform der Halteeinrichtung ist besonders einfach zu realisieren und ermöglicht trotzdem eine zuverlässige Fixierung der Rückstellelemente.
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Als geeignete Fixiereinrichtungen kommen beispielsweise Ausnehmungen oder Zapfen in Betracht. Diese Fixiereinrichtungen können auch beliebig kombiniert werden, um eine zuverlässige Halteeinrichtung zu schaffen.
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Aus Gründen der Montagevereinfachung ist es vorteilhaft, wenn der Verteilereinsatz und die Halteeinrichtung eine Baueinheit bilden, die insbesondere einstückig ausgebildet ist. Der Verteilereinsatz und/oder die Halteeinrichtung können im Wesentlichen aus Kunststoff gefertigt sein, wodurch sich die Herstellungskosten der Lamellenkupplung reduzieren.
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Eine weitere Vereinfachung der Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Lamellenkupplung mit Verteilereinsatz und/oder Halteeinrichtung wird dadurch erreicht, wenn der Verteilereinsatz und/oder die Halteeinrichtung an einem zur Aktuierung der Kupplung in axialer Richtung bewegbaren Bauteil der Kupplung drehfest befestigt sind. Ein derartiges in axialer Richtung bewegbares Bauteil ist beispielsweise die bereits mehrfach angesprochene Druckplatte. Das Befestigen kann etwa durch Verrasten erfolgen.
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Vorteilhafte Rückstellelemente weisen elastische Eigenschaften auf. Geeignet sind beispielsweise Schraubenfedern, die insbesondere als Druckfedern ausgebildet sind.
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Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verteilergetriebe mit einer Lamellenkupplung gemäß einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen. Wie vorstehend bereits diskutiert, ist unter einem Verteilergetriebe insbesondere ein Getriebe mit einer Eingangs- und zwei Ausgangswellen zu verstehen (mit Durchtrieb oder Differential).
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Weitere Ausführungsformen der Erfindung sind in der Beschreibung, den Figuren und den Unteransprüchen angegeben.
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Nachstehend wird die vorliegende Erfindung rein beispielhaft anhand vorteilhafter Ausführungsformen beschrieben. Es zeigen:
- 1 schematisch einen Querschnitt durch eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lamellenkupplung,
- 2 einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lamellenkupplung,
- 3 eine perspektivische Ansicht der Ausführungsform von 2,
- 4 die Ansicht von 3 mit einer Innenlamelle,
- 5A schematisch einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lamellenkupplung,
- 5B eine Vergrößerung eines Ausschnitts von 5A,
- 6A und 6B verschiedene Ausführungsformen einer Halteeinrichtung, und
- 7A und 7B Explosionsdarstellungen einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lamellenkupplung.
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1 zeigt schematisch einen Querschnitt durch eine Lamellenkupplung 10. Die Lamellenkupplung 10 dient zur Drehmomentübertragung zwischen einer Welle 12, die zu einer Drehbewegung um eine Rotationsachse R angetrieben wird, und einem Kupplungskorb 14, der relativ zu der Welle 12 drehbar gelagert ist und der mit weiteren Elementen eines Verteilergetriebes (nicht gezeigt) in antriebswirksamer Verbindung steht. Die Lamellenkupplung 10 weist Innenlamellen 16 auf, die durch eine Verzahnung drehfest mit der Welle 12 verbunden sind. Die Innenlamellen 16 sind in axialer Richtung, d.h. parallel zu der Rotationsachse R, verschiebbar. In analoger Weise sind dem Kupplungskorb 14 Außenlamellen 18 zugeordnet.
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Zur Drehmomentübertragung von der Welle 12 auf den Kupplungskorb 14 - bei bestimmten Anwendungen kann die Drehmomentübertragung auch in der umgekehrten Richtung erfolgen - muss eine teilweise oder vollständige Kopplung zwischen den Innenlamellen 16 und den Außenlamellen 18 hergestellt werden. Dies geschieht durch ein axiales Verfahren der Lamellen 16, 18, um sie miteinander in Reibschluss zu bringen. Die Stärke der Kopplung hängt dabei von der für das axiale Verfahren aufgebrachten Axialkraft ab. Die Lamellen 16, 18 können zur Verbesserung des Reibschlusses mit Reibeinrichtungen versehen sein.
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Die vorstehend beschriebene Axialkraft zur Betätigung der Kupplung wird durch einen Druckkolben 20 bereitgestellt. Der Druckkolben 20 ist in axialer Richtung verfahrbar. Ein Verfahren des Druckkolbens 20 wird durch eine Kugelrampeneinrichtung 22 erreicht, die über ein Axiallager 24 mit dem Druckkolben 20 in Verbindung steht. Werden Rampenringe 22a, 22b der Kugelrampeneinrichtung 22 gegeneinander verdreht, so bewegen sie sich aufgrund von an ihnen ausgebildeten geneigten Rampen in Zusammenwirken mit zwischen den Rampenringen 22a, 22b angeordneten Kugeln 22c auseinander. Da sich der Rampenring 22a in axialer Richtung an einem Axiallager 24' abstützt, ist eine Bewegung des Rampenrings 22b nach links die Folge, wodurch der Druckkolben 20 das durch die Innenlamellen 16 und die Außenlamellen 18 gebildete Lamellenpaket zusammendrückt. Das Lamellenpaket stützt sich in axialer Richtung an einer Gegendruckplatte 26 ab, die dreh- und axialfest mit der Welle 12 verbunden ist.
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Wenn die Aktuierung der Kupplung aufgehoben wird - d.h. die Kupplung gelöst wird -, kann der Druckkolben 20 wieder nach rechts bewegt werden. Dies geschieht allerdings nur, wenn eine entsprechende Rückstellkraft bereitgestellt wird. Diese Rückstellkraft bewirkt ein Öffnen der Kupplung, d.h. die Lamellen 16, 18 können sich wieder voneinander entfernen, wodurch der Reibschluss aufgehoben wird („Lüften der Kupplung“).
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Die Rückstellkraft wird durch eine Rückstelleinrichtung bereitgestellt. 1 zeigt eine Feder 28, die als ein Rückstellelement Teil der Rückstelleinrichtung ist. Die Feder 28 wirkt zwischen dem Druckkolben 20 und der Gegendruckplatte 26. Bei Aktuierung der Kupplung 10 wird die Feder 28 zusammengedrückt. Die dabei aufgewendete Kraft wird bei Beendigung der Aktuierung wieder in eine Bewegung des Druckkolbens 20 nach rechts umgesetzt. Im Gegensatz zu bekannten Rückstelleinrichtungskonzepten ist die Feder 28 exzentrisch, d.h. nicht koaxial zu der Welle 12, angeordnet. Sie wirkt daher nicht in einem wellennahen Bereich auf die Druckplatte 20, sondern eher in einem - in radialer Richtung gesehen - mittleren Bereich, was sich vorteilhaft auf den Rückstell- oder Lüftvorgang auswirkt.
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Um die Feder 28 in ihrer Position zu sichern, ist ein Zapfen 30 vorgesehen, der sich durch die Feder 28 hindurch erstreckt. Dadurch kann sich die Feder 28 radial an dem Zapfen 30 abstützen, wenn bei Betrieb der Kupplung 10 Zentrifugalkräfte auf die Feder 28 wirken. Der Zapfen 30 ist an einem Verteilereinsatz 32 ausgebildet, der zugleich die Schmierölversorgung der Lamellenkupplung 10 bzw. die Verteilung von Schmiermittel in deren Inneren sicherstellt. Dem Zapfen 30 und der Feder 28 ist ein radial außen gelegener axialer Kanal 34 zugeordnet, durch den Schmiermittel in axialer Richtung durch das Lamellenpaket gefördert werden kann. Das Innere des Kanals 34 steht mit einem radial innen gelegenen Schmiermittelraum 36 in Verbindung, dem über einen Schmiermittelkanal 38 Schmiermittel zugeführt wird. Der Schmiermittelkanal 38 weist einen Schmiermittelkanalabschnitt 38' auf, der relativ zu einem Lamellenkupplungsgehäuse (nicht gezeigt) drehfest angeordnet ist. Das aus dem Kanalabschnitt 38' austretende Schmiermittel wird an einen Schmiermittelkanalabschnitt 38" übergeben, der mit rotierenden Elementen der Lamellenkupplung 10 in Kontakt steht. Bei der in I gezeigten Ausführungsform sind diese rotierenden Bauteile einerseits die Welle 12, andererseits eine Schleuderscheibe 40, die ein konisch geformter Ring bzw. ein konisch geformter Rohrabschnitt ist, der sich zu dem Lamellenpaket hin öffnet.
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Durch die Rotation der Welle 12 und der Schleuderscheibe 40 wird das Schmiermittel mitgeschleppt und zu dem Schmiermittelraum 36 gefördert. Die durch die Rotation auftretende Zentrifugalkraft drängt das Schmiermittel nach radial außen und damit auch in den Kanal 34, wo es in axialer Richtung weiter gefördert wird. Durch nicht gezeigte Öffnungen an der radial außenseitigen Wand des axialen Kanals 34 wird das Schmiermittel zwischen den Lamellen 16, 18 verteilt. An der radial innenseitigen Wand des Kanals 34 können grundsätzlich ebenfalls entsprechende Öffnungen vorgesehen sein.
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1 zeigt, dass sich der Kanal 34 im Bereich der Gegendruckplatte 26 nicht vollständig durch das Lamellenpaket erstreckt. Die Lücke zwischen dem Kanal 34 und der Gegendruckplatte 26 wird allerdings geschlossen, wenn der Druckkolben 20 bei Betätigung der Kupplung 10 auch den Verteilereinsatz 32 nach links drückt. Um eine axiale Bewegung des Verteilereinsatzes 32 relativ zu der Gegendruckplatte 26 zu ermöglichen, ist auch der Zapfen 30 axial beweglich an der Gegendruckplatte 26 gelagert. Zu diesem Zweck ist eine Bohrung 42 in der Gegendruckplatte 26 vorgesehen. Druckkolbenseitig stützt sich die Feder 28 axialfest über einen Bodenabschnitt 44 des Verteilereinsatzes 32 axialfest an dem Druckkolben 20 ab.
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Um den Schmiermittelraum 36 in einem wellennahen Bereich gegenüber dem Lamellenpaket abzugrenzen, weist der Verteilereinsatz 32 eine Ringplatte 46 auf.
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In 1 ist lediglich eine einzige Feder 28 mit einem sie umgebenden Kanal 34 gezeigt. In der Praxis weist die Lamellenkupplung 10 allerdings zwei oder mehr rückstellende Federn 28 und Kanäle 34 auf, die in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt sind. Dabei kann es vorgesehen sein, dass jeder Feder 28 ein Kanal 34 zugeordnet ist. Bei bestimmten Anwendungen ist es jedoch von Vorteil, wenn nicht jeder Feder 28 ein Kanal 34 zugeordnet ist, sondern beispielsweise nur jeder zweiten. Umgekehrt ist auch denkbar, mehr Kanäle 34 vorzusehen als Federn 28.
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Der Verteilereinsatz 32 lässt sich kostengünstig als einstückiges Bauteil aus Kunststoff fertigen, das sowohl eine Verteilung von Schmiermittel im Inneren der Kupplung 10 sicherstellt, als auch die Komponenten der Rückstelleinrichtung in Form der Feder 28 trägt. Zur Vereinfachung der Montage ist der Verteilereinsatz mit Hilfe von Rasthebeln 48 an der Druckplatte 20 befestigbar.
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2 zeigt eine weitere Ausführungsform der Lamellenkupplung 10, wobei zur Wahrung der Übersichtlichkeit auf die Darstellung der Welle 12 und des Lamellenpakets sowie des Kupplungskorbs 14 verzichtet wurde. Die mit den entsprechenden Bauteilen der vorstehend beschriebenen Ausführungsform funktionell übereinstimmenden Bauteile sind mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet.
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Zu erkennen ist u.a. der gehäusefeste Schmiermittelkanalabschnitt 38' mit einem Anschlussstück 38a zum Anschluss einer Schmiermittelversorgung und die Schleuderscheibe 40, die zusammen mit der nicht dargestellten Welle 12 den Schmiermittelkanal 38 bilden. Weiterhin sind Bestandteile der Kugelrampeneinrichtung 22 zu erkennen, die für eine axiale Bewegung des Druckkolbens 20 verantwortlich ist. Der Rampenring 22b weist ein Zahnrad 50 auf. Durch das Zahnrad 50 kann der Rampenring 22b gegenüber dem Rampenring 22a verdreht werden und so die Kupplung 10 aktuiert werden.
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Weiterhin ist die Ausgestaltung des Verteilereinsatzes 32 zu erkennen, der an dem Druckkolben 20 verrastet ist. Die dargestellte Ausführungsform weist sechs, in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilte Kanäle 34 auf, wovon in der dargestellten Ansicht in einer Schnittebene längs der Rotationsachse R der Lamellenkupplung 10 lediglich drei zu erkennen sind. Die Kanäle 34 umgeben die ihnen zugeordneten und an Zapfen 30 angeordneten Federn 28. Der Verteilereinsatz 32 ist drehfest mit dem Druckkolben 20 verbunden, der wiederum über eine Verzahnung 52 drehfest mit der nicht dargestellten Welle 12 verbunden ist.
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2 verdeutlicht auch die Ausgestaltung des Schmiermittelraums 36, der mit jedem der Kanäle 34 in Verbindung steht und der in axialer Richtung durch die Ringplatte 46 begrenzt wird. Die in axialer Richtung gegenüberliegende Wand des Schmiermittelraums 36 wird durch den Druckkolben 20 gebildet. In radialer Richtung wird ein Entweichen des Schmiermittels aus dem Schmiermittelraum 36 durch einen Seitenwandabschnitt 54 verhindert, der an dem Verteilereinsatz 32 ausgebildet ist.
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3 zeigt eine perspektivische Ansicht der Ausführungsform der 2, um die räumliche Anordnung der beschriebenen Bauteile zu verdeutlichen.
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4 basiert auf der Ansicht von 3. Es wurde jedoch eine Innenlamelle 16 hinzugefügt, um die Ausgestaltung und Funktionsweise der Innenlamelle 16 zu beschreiben. Die Innenlamelle 16 ist durch eine Verzahnung 52' mit der nicht dargestellten Welle 12 drehfest verbunden. Eine axiale Verschiebung der Innenlamelle 16 ist dahingegen möglich, wie bereits eingangs beschrieben wurde. Die Innenlamelle 16 weist Ausnehmungen 55 auf, die umfänglich geschlossen sind und durch die sich die Kanäle 34 des Verteilereinsatzes 32 erstrecken. Die Federn 28 durchdringen somit die Innenlamelle 16 (und die weiteren, hier nicht dargestellten Innenlamellen). Ferner ist die Innenlamelle 16 in einem radial äußeren Bereich mit Reibbelägen 56 versehen, die bei Betätigung der Lamellenkupplung 10 mit entsprechenden Reibbelägen einer nicht dargestellten benachbarten Außenlamelle 18 zusammenwirken. Der mit den Reibbelägen 56 versehene Bereich entspricht in etwa auch jenem Bereich, der bei Betätigung der Lamellenkupplung 10 durch den Druckkolben 20 mit einer Axialkraft beaufschlagt wird. Die Außenlamellen 18 erstrecken sich in radialer Richtung nicht wesentlich weiter nach innen als der durch die Reibbeläge 56 definierte Bereich der Innenlamellen 16. Zum einen ist eine möglichst weit außen liegende Kopplung der Lamellen 16, 18 erwünscht, um große Drehmomentbeträge übertragen zu können, zum anderen können sich die Außenlamellen 18 nicht wesentlich weiter nach radial innen erstrecken, da sonst die Kanäle 34 eine Rotation zwischen den Lamellen 16, 18 blockieren würden.
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In der dargestellten Ausführungsform weisen die Kanäle 34 keine Öffnungen an ihren Außenseiten auf. Solche Öffnungen können jedoch vorgesehen sein, um die Kupplung 10 in verschiedenen axialen Abschnitten des Lamellenpakets mit Schmiermittel zu versorgen.
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Eine weitere Ausführungsform der Lamellenkupplung 10 ist in 5A dargestellt. Die mit den entsprechenden Bauteilen der vorstehend beschriebenen Ausführungsform funktionell übereinstimmenden Bauteile sind mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet.
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Der wesentliche Unterschied der beiden Ausführungsformen besteht darin, dass die Federn 28 der Ausführungsform der 5A nicht an einem axialen Zapfen 30 gelagert sind. Zur Sicherung der Federn 28 sind an der Gegendruckplatte 26 und dem Druckkolben 20 Ausnehmungen 58 bzw. 58' vorgesehen, in die die jeweiligen Enden der Federn 28 eingesetzt werden. Diese konstruktiv einfache Ausführungsform benötigt keine weiteren baulichen Komponenten, um der axialen Relativbewegung der Gegendruckplatte 26 und des Druckkolbens 20 Rechnung zu tragen.
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5B zeigt einen vergrößerten Ausschnitt von 5A, um die Ausgestaltung der Ausnehmungen 58, 58' und die darin angeordnete Feder 28 zu verdeutlichen. Außerdem ist durch gestrichelte Pfeile der Verlauf eines Schmiermittelflusses SF durch den Verteilereinsatz 32 in das Lamellenpaket gezeigt. Der in 5B gezeigte Kanal 34 weist radiale Öffnungen 60 auf, um das Schmiermittel in verschiedene axiale Bereiche des Lamellenpaketes zu verteilen. Der Schmiermittelfluss SF durch den Schmiermittelkanal 38 in den Schmiermittelraum 36 ist in 5A gezeigt.
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6A verdeutlicht noch einmal schematisch, wie die Ausnehmungen 58, 58' zur Sicherung der Feder 28 angeordnet sind. 6B zeigt eine alternative Ausführungsform, bei der anstelle der Ausnehmungen 58, 58' Zapfen 58a, 58a' vorgesehen sind, um die Feder 28 in ihrer Lage zu halten. Es versteht sich, dass auch Mischformen der beiden gezeigten Varianten möglich sind. Bei einer Mischform kann beispielsweise eine Seite der Feder 28 in der Ausnehmung 58 bzw. 58' angeordnet sein, während die andere Seite der Feder durch den Zapfen 58a' bzw. 58a gesichert ist. Eine besonders zuverlässige Sicherung wird erzielt, wenn sowohl Ausnehmungen 58, 58' als auch Zapfen 58a, 58a' vorgesehen sind, d.h. wenn im zentralen Bereich der Ausnehmung 58 bzw. 58' zusätzlich der Zapfen 58a bzw. 58a' angeordnet ist, um die Feder 28 von „innen“ und von „außen“ gegen Lageänderungen zu sichern.
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7A und 7B zeigen eine Explosionsdarstellung einer Ausführungsform, die wie die Ausführungsform der 5A und 5B keine axialen Zapfen 30 zur Sicherung der Federn 28 aufweist. Deutlich zu erkennen sind die einstückige Ausgestaltung des Verteilereinsatzes 32 sowie die Ausnehmungen 58, 58' an der Gegendruckplatte 26 bzw. dem Druckkolben 20. Ferner sind Rasthebel 48' an der Schleuderscheibe 40 gezeigt, die zu einer drehfesten Fixierung der Schleuderscheibe 40 an der Druckplatte 20 beitragen. Eine relative Verdrehung der Schleuderscheibe 40 und der Druckplatte 20 wird auch durch Ausnehmungen 62 an der Schleuderscheibe 40 verhindert, die mit den Verzahnungssegmenten 52 der Druckplatte 52 zusammenwirken.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Lamellenkupplung
- 12
- Welle
- 14
- Kupplungskorb
- 16
- Innenlamelle
- 18
- Außenlamelle
- 20
- Druckkolben
- 22
- Kugelrampeneinrichtung
- 22a, 22b
- Rampenring
- 22c
- Kugel
- 24, 24'
- Axiallager
- 26
- Gegendruckplatte
- 28
- Feder
- 30
- Zapfen
- 32
- Verteilereinsatz
- 34
- Kanal
- 36
- Schmiermittelraum
- 38
- Schmiermittelkanal
- 38'
- Schmiermittelkanalabschnitt, fest
- 38"
- Schmiermittelkanalabschnitt, rotierend
- 38a
- Anschlussstück
- 40
- Schleuderscheibe
- 42
- Bohrung
- 44
- Bodenabschnitt
- 46
- Ringplatte
- 48, 48'
- Rasthebel
- 50
- Zahnrad
- 52,52'
- Verzahnung
- 54
- Seitenwandabschnitt
- 55
- Ausnehmung
- 56
- Reibbelag
- 58, 58', 58, 58a'
- Ausnehmung
- 60
- Öffnung
- 62
- Schleuderscheibenausnehmung
- R
- Rotationsachse
- SF
- Schmiermittelfluss
