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GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Kupplungen für Kraftfahrzeuggetriebe und insbesondere auf Kupplungen für Handschaltgetriebe oder Automatikgetriebe, die eine verbesserte Kühlung besitzen.
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HINTERGRUND
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Die Aussagen in diesem Abschnitt stellen lediglich Hintergrundinformationen in Bezug auf die vorliegende Offenbarung dar und können, müssen jedoch nicht Stand der Technik bilden.
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Kupplungen für Kraftfahrzeugantriebsstränge stellen ein variables Reibungsdrehmoment bereit, wobei sie eine Kopplung zwischen der Fahrzeugantriebsmaschine und dem Getriebe übertragen. Wegen dieser Funktion kann in den Kupplungsplatten insbesondere dann, wenn das Fahrzeug schwer angetrieben wird oder wenn die Kupplung für irgendeine Zeitdauer teilweise eingerückt betrieben wird, erhebliche Wärme entwickelt werden. Solche ungünstigsten Betriebsszenarien, die behandelt werden müssen, führen üblicherweise zu Kupplungsentwürfen, die größere Kupplungsplatten, eine größere Anzahl von Kupplungsplatten, ein größeres Schwungrad, robustere Kupplungsmaterialien (Beläge) und andere Entwurfsherangehensweisen umfassen. Solche größeren Kupplungskomponenten werden nicht allein durch höhere Drehmomentanforderungen, sondern auch durch Betriebstemperatur- und Wärmeableitungsbetrachtungen gefordert. Das heißt, während größere Kupplungsplatten und -flächen weniger Drehmoment transportieren und somit weniger Wärme pro Quadratmaßeinheit als kleinere Kupplungen erzeugen, besitzen sie außerdem nicht nur wegen ihrer größeren Größe, sondern auch wegen der größeren Größe ihrer Gehäuse, die wiederum die Rate, mit der Wärme an die Umgebung übertragen werden kann, erhöht, die Fähigkeit, mehr Wärme schneller als kleine Kupplungen abzuleiten.
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Während das Erhöhen der Größe einer Kupplung somit von den Standpunkten der Wärmeerzeugung und -ableitung zweifellos vorteilhaft ist, ist es keine technische Lösung ohne ernste Folgen. Zuerst beeinflusst es zweifellos das Gewicht der Kupplung und des Gehäuses und somit das Gesamtgewicht des Fahrzeugs. In einer Zeit, in der jede Unze entferntes Fahrzeuggewicht als ein kleiner Sieg angesehen wird, erfordert das Hinzufügen mehrerer Unzen oder Pfund zu einer Kupplungsanordnung die gründlichste Rechtfertigung. Zweitens beeinflusst die erhöhte Kupplungs- und Gehäusegröße nicht nur die Größe des Gesamtantriebsstrangs, sondern auch seine Packung. Während eine kleinere Kupplung und ein kleineres Gehäuse eine erhöhte Packungsflexibilität zulassen, kann eine größere Kupplung zusätzliche Beschränkungen erzeugen. Schließlich hat die Erhöhung des Gewichts der sich drehenden Antriebsstrangkomponenten eine kleine, aber reale Wirkung auf den Kraftstoffverbrauch des zugeordneten Fahrzeugs sowie auf seine Leistung.
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Aus dem Vorstehenden geht hervor, dass andere Herangehensweisen zur Kupplungswärmeableitung als das einfache Erhöhen der Größe der Kupplung bessere Lösungen mit weniger Kompromissen schaffen können. Die vorliegende Erfindung behandelt dieses Problem.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Die vorliegende Erfindung schafft eine Kupplung für einen Handschaltgetriebe- oder Automatikgetriebe-Kraftfahrzeugantriebsstrang, die verbesserte Wärmeableitungseigenschaften aufweist. Die Kupplung gemäß der vorliegenden Erfindung enthält einen Axiallüfter oder ein Turbinenrad, der bzw. das an einer Welle angeordnet ist, die zwischen der Kupplung und dem Getriebe verläuft. Dem Turbinenrad wird durch einen oder mehrere radiale Durchgänge zwischen der Kupplung und dem Getriebegehäuse Luft zugeführt und diese wird durch einen ringförmigen Durchgang, der um die Getriebeeingangswelle angeordnet ist, an den Innenraum der Kupplung geliefert. Daraufhin wird Luft von dem ringförmigen Durchgang allgemein radial zwischen den Kupplungsplatten oder -scheiben und anderen Kupplungskomponenten verteilt, um während des Betriebs der Kupplung erzeugte Wärme aufzunehmen und abzuführen.
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Somit ist ein Aspekt der vorliegenden Erfindung, dass sie ein Mittel zum Zuführen von Kühlluft zu den Komponenten einer Handschaltgetriebe- oder Automatikgetriebe-Kraftfahrzeugkupplung schafft.
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Es ist ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung, dass sie einen Axiallüfter oder ein Turbinenrad schafft, der bzw. das den Komponenten einer Handschaltgetriebe- oder Automatikgetriebe-Kraftfahrzeugkupplung Kühlluft zuführt.
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Es ist ein nochmals weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung, dass sie einen Axiallüfter oder ein Turbinenrad schafft, der bzw. das benachbarte radiale Luftdurchgänge aufweist, die den Komponenten einer Handschaltgetriebe- oder Automatikgetriebe-Kraftfahrzeugkupplung Kühlluft zuführen können.
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Es ist ein nochmals weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung, dass sie einen Axiallüfter oder ein Turbinenrad schafft, der bzw. das den Komponenten einer Handschaltgetriebe- oder Automatikgetriebe-Kraftfahrzeugkupplung durch einen ringförmigen Durchgang Kühlluft zuführt.
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Es ist ein nochmals weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung, dass sie einen Axiallüfter oder ein Turbinenrad schafft, der bzw. das den Kupplungsplatten einer Handschaltgetriebe- oder Automatikgetriebe-Kraftfahrzeugkupplung Kühlluft zuführt.
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Es ist ein nochmals weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung, dass sie einen Axiallüfter oder ein Turbinenrad schafft, der bzw. das den Kupplungsplatten einer Handschaltgetriebe- oder Automatikgetriebe-Kraftfahrzeugkupplung Kühlluft zuführt, um Wärme an die Umgebung zu transportieren.
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Weitere Aspekte, Vorteile und Bereiche der Anwendbarkeit gehen aus der hier gegebenen Beschreibung hervor. Selbstverständlich sind die Beschreibung und die spezifischen Beispiele nur zu Veranschaulichungszwecken bestimmt und sollen den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken.
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ZEICHNUNGEN
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Die hier beschriebenen Zeichnungen dienen nur zur Veranschaulichung und sollen den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung in keiner Weise einschränken.
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1 ist eine vollständige Schnittansicht von oben einer Trockengetriebekupplung, die die vorliegende Erfindung enthält;
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2 ist eine vergrößerte Schnittansicht des Turbinenrads in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung; und
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3 ist eine vollständige Schnittansicht durch die Einlassdurchgänge einer Trockengetriebekupplung, die die vorliegende Erfindung enthält.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Die folgende Beschreibung ist dem Wesen nach lediglich beispielhaft und soll die vorliegende Offenbarung, die vorliegende Anwendung oder die vorliegenden Verwendungen nicht einschränken.
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Anhand von 1 ist ein Abschnitt eines Kraftfahrzeugantriebsstrangs dargestellt und allgemein mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet. Der Kraftfahrzeugantriebsstrang 10 enthält eine Kupplungsanordnung 12, die ein üblicherweise Gussmetall-Außengehäuse 14 enthält, das die verschiedenen Komponenten der Kupplungsanordnung 12 lokalisiert, befestigt und schützt. Der Kupplungsanordnung 12 wird durch ein Kurbelwellen/Kupplungs-Eingangselement 18 ein Antriebsdrehmoment von einer Antriebsmaschine 16 wie etwa einem Benzin-, Diesel-, Flex-Kraftstoff- oder Hybridmotor zugeführt und sie führt einem Getriebe 20 über eine Getriebeeingangswelle (Kupplungsausgangswelle) 22 ein Antriebsdrehmoment zu. Es ist festzustellen, dass das Getriebe 20, mit dem die vorliegende Erfindung genutzt wird, entweder ein Handschaltgetriebe oder ein Automatikgetriebe, z. B. ein Doppelkupplungsgetriebe (DCT), sein kann. Das Kupplungs-Eingangselement 18 ist mit einem herkömmlichen Zwei-Massen-Schwungrad 24 und mit einer Federdämpfungsanordnung 26 gekoppelt und treibt sie an, was wiederum eine manuelle Trockenkupplung 30 antreibt. Obwohl die Trockenkupplung 30 hier als eine manuelle Kupplung charakterisiert ist, ist festzustellen, dass sie entweder eine manuelle Kupplung (eine direkt durch den Betreiber gesteuerte Kupplung) oder eine durch einen hydraulischen, pneumatischen oder elektrischen Aktuator gesteuerte Kupplung sein kann.
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Die manuelle Trockenkupplung 30 enthält ein Paar eingangsseitiger oder erster Kupplungsplatten oder -scheiben 32, die auf gegenüberliegenden Seiten und in Betriebsbeziehung, d. h. in wahlweise ein Drehmoment übertragender Beziehung, mit einer Ausgangsseite oder mit einer zweiten, zweiseitigen Kupplungsplatte oder -scheibe 34 angeordnet sind. In einer Trennplatte 38 zwischen der ausgangsseitigen Kupplungsplatte oder -scheibe 34 und der Getriebeeingangswelle (Kupplungsausgangswelle) 22 sind mehrere Stoßdämpfungstrennfedern 36 angeordnet. Die Trennplatte 38 ist vorzugsweise durch einen Satz von Keilprofilen 42, die miteinander in Eingriff sind, mit der Getriebeeingangswelle 22 gekoppelt.
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Die manuelle Trockenkupplung 30 enthält außerdem mehrere Hebel 44 erster Klasse, die zwischen einem Kupplungsausrücklager 46 und einer des Paars eingangsseitiger Kupplungsplatten oder -scheiben 32 verlaufen und eine axiale Kupplungseinrück- und Kupplungslösebewegung dazwischen übertragen. Das Kupplungsausrücklager 46 ist an einem Bund oder an einer Nabe 50 gestützt, der bzw. die konzentrisch um die Getriebeeingangswelle 22 angeordnet ist und durch mehrere geeignete Befestigungselemente (nicht dargestellt) an dem Gussmetallgehäuse 14 befestigt ist. Der Bund oder die Nabe 50 definiert zwischen seiner Innenoberfläche und der Außenoberfläche der Getriebeeingangswelle 22 einen ringförmigen Lufteinlassdurchgang 56. Das obere Ende des Gehäuses 14 der Kupplungsanordnung 12 enthält und definiert eine Luftaustrittsmündung oder Luftauslassmündung oder einen Luftauslassdurchgang 58, die bzw. der ermöglicht, dass Luft aus dem Innenraum der Kupplungsanordnung 12 aus dem Gehäuse 14 nach außen strömt und dadurch Wärme aus dem Innenraum der Kupplungsanordnung 12 an die Umgebung transportiert.
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Wie in 2 dargestellt ist, verläuft die Getriebeeingangswelle 22 dort, wo sie zur Drehung an einer Wälzlageranordnung 62 gestützt ist, in ein Getriebegehäuse 60. Eine zwischen der Getriebeeingangswelle 22 und dem Getriebegehäuse 60 angeordnete Öldichtung 64 stellt eine fluiddichte Dichtung dazwischen bereit.
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Ein Lüfter oder ein Turbinenrad 70 ist einteilig mit der Getriebeeingangswelle 22 gebildet oder daran durch eine Presspassung oder durch ein anderes mechanisches Mittel wie etwa Flachstellen, Keilprofile, Keile und Keilnuten, eine oder mehrere Stellschrauben oder eine Kombination davon befestigt. Der Lüfter oder das Turbinenrad 70 enthält Schaufeln oder Flügel 72, die zum Ansaugen von Luft an ihrer Unterseite und um sie unter niedrigem Druck axial zu dem ringförmigen Durchgang 56 zu liefern, wenn sich die Getriebeeingangswelle 22 in einer der Vorwärtsbewegung des zugeordneten Fahrzeugs entsprechenden Richtung dreht, konfiguriert sind. Von der Rückseite der Kupplungsanordnung 12 aus gesehen, d. h. von rechts in 2 gesehen, dreht sich die typische Getriebeeingangswelle 22 entgegen der Uhrzeigerrichtung, wenn sich das zugeordnete Fahrzeug vorwärtsbewegt und somit die Blätter oder Flügel 72 wie in 2 dargestellt konfiguriert sind, wobei sie Luft an einer Unterseite des Lüfters oder des Turbinenrads 70 ansaugt und die Luft axial in den ringförmigen Durchgang 56 ausstößt, während sie sich entgegen der Uhrzeigerrichtung dreht. Es wird auf die Pfeile in 1 hingewiesen, die eine solche Luftströmung darstellen.
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Nun anhand von 3 definiert das Kupplungsaußengehäuse 14 eine zentrale kreisförmige Kammer 82, die den Lüfter oder das Turbinenrad 70, der bzw. das an der Getriebeeingangswelle 22 angeordnet ist, aufnimmt. Mit der kreisförmigen Kammer 82 stehen mehrere vorzugsweise radiale Durchgänge 84 in Verbindung. Die Anzahl der radialen Durchgänge 84 kann zwei, drei, vier oder mehr betragen und vorzugsweise sind sie wie in 3 dargestellt bei oder über dem horizontalen Mittelpunkt des Kupplungsaußengehäuses 14 angeordnet. Die radialen Durchgänge 84 vereinigen sich und stehen mit einem Umfangsdurchgang 86, der eine Einlassmündung oder -öffnung 88 aufweist, die allgemein oben (bei 12 Uhr) an dem Kupplungsaußengehäuse 14 angeordnet ist, in Verbindung.
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Der untere Abschnitt des Umfangsdurchgangs 86 kann abgeschlossen sein oder kann optional ein kleines Ablassloch 92 enthalten, das als ein Ablauf fungiert. Die Lufteinlassmündung oder -öffnung 88 ist vorzugsweise durch eine Kappe oder durch ein Umlenkstück 94 bedeckt. Es wird gewürdigt werden, dass die radialen Durchgänge und die Umfangsdurchgänge 84 und 86 und die Lufteinlassmündung 88 ebenfalls in der Fläche des Getriebegehäuses 60 gebildet sein können. Somit wird durch die Einlassmündung oder -öffnung 88, durch den Umfangsdurchgang 86 und durch die radialen Durchgänge 84 Umgebungsluft zu dem Lüfter oder Turbinenrad 70 angesaugt, während sich die Getriebeeingangswelle 22 dreht und während sich das zugeordnete Kraftfahrzeug bewegt. Daraufhin wird Luft unter niedrigem Druck entlang des ringförmigen Durchgangs 56 und allgemein ins Innere der manuellen Trockenkupplung 30 gedrängt. Daraufhin verteilt sich die Luft und strömt über und durch die manuelle Trockenkupplung 30 und die zugeordneten Komponenten wie etwa das Schwungrad 24, wobei sie Wärme an die Umgebung abtransportiert.
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Es wird gewürdigt werden, dass der Kühllüfter oder das Kühlturbinenrad 70 der vorliegenden Erfindung die Betriebstemperatur der manuellen Trockenkupplung 30 und des Zwei-Massen-Schwungrads 24 verringert. Wie oben angemerkt wurde, ermöglicht dies eine Verringerung der Größe der Kupplung 30 und des Schwungrads 24 und somit ebenfalls ihres Gewichts. Da diese sich drehende Komponenten sind, verringert die Gewichtsverringerung nicht nur das Fahrzeuggewicht, sondern auch die Rotationsträgheit, und verbessert sie somit die Fahrzeugleistung. Diese Kühlung verringert ebenfalls die Betriebstemperatur des Kupplungshydraulikfluids, was die Reibung und die Hysterese des Anlegesystems verringert.
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Die Beschreibung der Erfindung ist dem Wesen nach lediglich beispielhaft und Änderungen, die nicht vom Hauptpunkt der Erfindung abweichen, sollen im Schutzumfang der Erfindung liegen. Solche Änderungen werden nicht als Abweichung von dem Erfindungsgedanken und von dem Schutzumfang der Erfindung angesehen.
