DE102015207737A1

DE102015207737A1 - Kupplungseinrichtung

Info

Publication number: DE102015207737A1
Application number: DE102015207737.3A
Authority: DE
Inventors: Johannes Bernhardt
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2015-04-28
Filing date: 2015-04-28
Publication date: 2016-11-03

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kupplungseinrichtung, die drehbar um eine Drehachse lagerbar ist, aufweisend einen Innenraum, einen Lamellenträger und ein Reibpaket, wobei in dem Innenraum der Lamellenträger und das Reibpaket angeordnet sind, wobei der Lamellenträger einen Verzahnungsabschnitt umfasst, wobei das Reibpaket radial innenseitig des Verzahnungsabschnitts angeordnet ist, wobei wenigstens ein erster Reibpartner des Reibpakets drehmomentschlüssig mit dem Verzahnungsabschnitt gekoppelt ist, wobei der Innenraum zumindest teilweise mit einem Kühlmittel zur Kühlung des Reibpakets befüllbar ist, wobei in dem Verzahnungsabschnitt ein Ablaufkanal für das Kühlmittel aus dem Reibpaket vorgesehen ist, wobei der Ablaufkanal eine Drossel umfasst, wobei die Drossel ausgebildet ist, einen vordefinierten Aufstau von Kühlmittel stromaufwärtsseitig der Drossel radial innenseitig des Verzahnungsabschnitts zu erzielen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kupplungseinrichtung gemäß Patentanspruch 1.
Aus der DE 100 04 189 A1 ist eine nasslaufende Doppelkupplungseinrichtung bekannt. Die Doppelkupplungseinrichtung umfasst eine erste Kupplungsanordnung und eine zweite Kupplungsanordnung. Die erste Kupplungsanordnung ist einer ersten Getriebeeingangswelle des Getriebes und die zweite Kupplungsanordnung ist einer zweiten Getriebeeingangswelle zur Momentenübertragung zwischen der Antriebseinheit und dem Getriebe zugeordnet. Die Kupplungsanordnungen werden mittels eines Kühlfluids gekühlt.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Kupplungseinrichtung bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird mittels einer Kupplungseinrichtung gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Es wurde erkannt, dass eine verbesserte Kupplungseinrichtung dadurch bereitgestellt werden kann, dass die Kupplungseinrichtung drehbar um eine Drehachse lagerbar ist. Die Kupplungseinrichtung weist einen Innenraum, einen Lamellenträger und ein Reibpaket auf. In dem Innenraum sind der Lamellenträger und das Reibpaket angeordnet. Der Lamellenträger weist einen Verzahnungsabschnitt auf. Das Reibpaket ist radial innenseitig des Verzahnungsabschnitts angeordnet. Wenigstens ein erster Reibpartner des Reibpakets ist mit dem Verzahnungsabschnitt drehmomentschlüssig gekoppelt. Der Innenraum ist mit einem Kühlmittel zur Kühlung des Reibpakets zumindest teilweise befüllbar. In dem Verzahnungsabschnitt ist ein Ablaufkanal für das Kühlmittel aus dem Reibpaket vorgesehen. Der Ablaufkanal weist eine Drossel auf. Die Drossel ist ausgebildet, einen vordefinierten Aufstau von Kühlmittel stromaufwärtsseitig der Drossel radial innenseitig des Verzahnungsabschnitts zu erzielen.
Dadurch kann eine Verweildauer des Kühlmittels in dem Reibpaket erhöht werden, sodass durch eine Reduzierung einer Fließgeschwindigkeit des Kühlmittels eine Steigerung einer Kühlleistung des Kühlmittels erzielt wird. Dadurch kann eine verbesserte Kühlleistung bereitgestellt werden.
In einer weiteren Ausführungsform weist der Ablaufkanal einen ersten Kanalabschnitt mit einem ersten Querschnitt und die Drossel einen zweiten Querschnitt auf. Der zweite Querschnitt ist geringer als der erste Querschnitt. Der erste Kanalabschnitt ist stromaufwärtsseitig der Drossel angeordnet.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Drossel wenigstens ein Ventil. Das Ventil weist eine erste Position und wenigstens eine zweite Position auf. Das Ventil ist ausgebildet, mit dem vordefinierten Aufstau von der ersten Position in die zweite Position zu verfahren.
In einer weiteren Ausführungsform weist das Ventil einen Ventilinnenraum mit einem Ventilsitz, ein Schließelement und ein Federelement auf. Der Ventilinnenraum ist fluidisch mit dem ersten Kanalabschnitt verbindbar. In dem Ventilinnenraum sind das Schließelement und das Federelement angeordnet. Das Schließelement ist zwischen dem Federelement und dem Ventilsitz angeordnet. Das Federelement ist ausgebildet, das Schließelement in Richtung des Ventilsitzes zu bewegen.
In einer weiteren Ausführungsform ist das Federelement als Druckfeder ausgebildet, wobei das Federelement stromabwärtsseitig des Schließelements angeordnet und ausgebildet ist, das Schließelement in Richtung des Ventilsitzes zu drücken.
In einer weiteren Ausführungsform erstreckt sich der Ventilinnenraum im Wesentlichen in radialer Richtung.
In einer weiteren Ausführungsform weist der Ablaufkanal wenigstens einen zweiten Kanalabschnitt auf. Der erste Kanalabschnitt erstreckt sich im Wesentlichen in radialer Richtung und ist parallel zum Ventilinnenraum angeordnet. Der zweite Kanalabschnitt verbindet fluidisch das Ventil mit dem ersten Kanalabschnitt.
In einer weiteren Ausführungsform ist der erste Kanalabschnitt radial außenseitig zum Ventilsitz mit dem zweiten Kanalabschnitt verbunden.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst der Ablaufkanal einen dritten Kanalabschnitt. Der dritte Kanalabschnitt ist zwischen dem Ventil und dem zweiten Kanalabschnitt angeordnet. Der dritte Kanalabschnitt ist vorzugsweise parallel zum ersten Kanalabschnitt und vorzugsweise rechtwinklig zum zweiten Kanalabschnitt angeordnet.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst der Ablaufkanal einen vierten Kanalabschnitt. Der vierte Kanalabschnitt ist stromabwärtsseitig der Drossel angeordnet, wobei der vierte Kanalabschnitt sich im Wesentlichen in Umfangsrichtung und/oder in axialer Richtung erstreckt.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:
1 einen Halblängsschnitt durch eine schematische Darstellung einer Kupplungseinrichtung;
2 einen Ausschnitt einer Weiterbildung der in 1 gezeigten Kupplungseinrichtung; und
3 einen Ausschnitt einer Weiterbildung der in 1 und 2 gezeigten Kupplungseinrichtung;
1 zeigt einen Halblängsschnitt durch eine schematische Darstellung einer Kupplungseinrichtung 10.
Die Kupplungseinrichtung 10 ist drehbar um eine Drehachse 15 gelagert. Die Kupplungseinrichtung 10 weist eine Eingangsseite 20 und eine Ausgangsseite 25 auf. Die Eingangsseite 20 kann beispielsweise mit einem Antriebsmotor, insbesondere mit einem Hubkolbenmotor, beispielsweise eines Kraftfahrzeugs, drehmomentschlüssig verbunden werden. Die Ausgangsseite 25 kann beispielsweise mit einer Übersetzungseinrichtung eines Antriebsstrangs des Kraftfahrzeugs drehmomentschlüssig verbunden werden. Die Kupplungseinrichtung 10 umfasst ein Gehäuse 30, das einen Innenraum 35 begrenzt. Der Innenraum 35 ist teilweise mit einem Kühlmittel 40 befüllt. Das Kühlmittel 40 kann beispielsweise ein Kühlöl aufweisen.
Die Kupplungseinrichtung 10 umfasst ferner einen ersten Lamellenträger 45 und einen zweiten Lamellenträger 50. Der erste Lamellenträger 45 ist drehmomentschlüssig mit der Eingangsseite 20 verbunden.
In der Ausführungsform ist der erste Lamellenträger 45 als Außenlamellenträger ausgebildet. Der erste Lamellenträger 45 weist einen ersten Verzahnungsabschnitt 51, einen Abstützabschnitt 52 und einen ersten Radialabschnitt 53 auf. Der erste Verzahnungsabschnitt 51 erstreckt sich in axialer Richtung. Der erste Radialabschnitt 53 ist scheibenförmig ausgebildet und erstreckt sich in radialer Richtung und ist radial innenseitig mit der Eingangsseite 20 verbunden. Radial außenseitig ist der erste Radialabschnitt 53 mit dem ersten Verzahnungsabschnitt 51 verbunden. Der erste Verzahnungsabschnitt 51 weist eine erste Innenverzahnung 55 auf. In dem ersten Verzahnungsabschnitt 51 ist wenigstens ein Ablaufkanal 105 angeordnet. Der Abstützabschnitt 52 ist axial angrenzend an den ersten Verzahnungsabschnitt 51 auf einer zum ersten Radialabschnitt 53 gegenüberliegenden Seite angeordnet und mit diesem verbunden. Der Abstützabschnitt 52 erstreckt sich im Wesentlichen radial vom ersten Verzahnungsabschnitt 51 nach innen hin. Der erste Radialabschnitt 53 erstreckt sich radial zumindest zwischen dem ersten Verzahnungsabschnitt 51 innen zumindest bis auf Höhe eines radialen Endes Abstützabschnitts 52 im Wesentlichen geschlossen ausgebildet.
Der zweite Lamellenträger 50 ist drehmomentschlüssig mit der Ausgangsseite 25 verbunden. In der Ausführungsform ist der zweite Lamellenträger 50 als Innenlamellenträger ausgebildet. Der zweite Lamellenträger 50 weist einen zweiten Verzahnungsabschnitt 56 und einen zweiten Radialabschnitt 57 auf. Der zweite Verzahnungsabschnitt 56 erstreckt sich in axialer Richtung. Der zweite Radialabschnitt 57 ist axial angrenzend an den zweiten Verzahnungsabschnitt 56 angeordnet und mit diesem verbunden. Der zweite Radialabschnitt erstreckt sich im Wesentlichen radial vom zweiten Verzahnungsabschnitt 56 nach innen hin. Mit dem zweiten Radialabschnitt 57 ist der zweite Lamellenträger 50 drehmomentschlüssig mit der Ausgangsseite 25 gekoppelt. Der zweite Verzahnungsabschnitt 56 weist eine erste Außenverzahnung 60 auf. In dem zweiten Verzahnungsabschnitt 56 ist wenigstens ein Einlaufkanal 60 angeordnet
Der erste Lamellenträger 45 und der zweite Lamellenträger 50 bilden einen Ringspalt aus, in dem ein Reibpaket 65 angeordnet ist. Das Reibpaket 65 umfasst einen ersten Reibpartner 70 und einen zweiten Reibpartner 75, die stapelartig axial abwechselnd zueinander angeordnet sind. Dabei ist beispielhaft der erste Reibpartner 70 als belaglose Reiblamelle, insbesondere als Stahllamelle, und der zweite Reibpartner 75 als Belagslamelle ausgebildet. Selbstverständlich sind auch andere Ausgestaltungen der Reibpartner 70, 75 denkbar.
Der erste Reibpartner 70 weist eine erste Reibfläche 71 auf, die stirnseitig angeordnet und dem zweiten Reibpartner 75 zugewandt ist. Die zweite Reiblamelle 75 weist einen Reibbelag 76 und einen Träger 77 auf. Der Reibbelag 76 ist stirnseitig auf dem Träger 77 angeordnet ist. Der Reibbelag 75 weist stirnseitig eine zweite Reibfläche 78 auf, die der ersten Reibfläche 71 zugewandt ist. Der Reibbelag 76 weist einen Innenradius r_I, also einen Abstand zwischen einem radial innenliegenden Ende 135 des Reibbelags 76 und der Drehachse 15 auf. Ferner ist in dem Reibbelag 76 ein Kanal 79 vorgesehen.
Der erste Reibpartner 70 weist eine zweite Außenverzahnung 80 auf. Die zweite Außenverzahnung 80 ist korrespondierend zu der ersten Innenverzahnung 55 ausgebildet. Dabei greift die zweite Außenverzahnung 80 in die erste Innenverzahnung 55 ein, sodass der erste Reibpartner 70 drehmomentschlüssig, aber axial verschiebbar, mit dem ersten Lamellenträger 45 verbunden ist. Der zweite Reibpartner 75 weist eine zweite Innenverzahnung 85 auf. Die zweite Innenverzahnung 85 ist korrespondierend zu der ersten Außenverzahnung 60 des zweiten Lamellenträgers 50 ausgebildet. Die zweite Innenverzahnung 85 und die erste Außenverzahnung 60 greifen ineinander ein, sodass der zweite Reibpartner 75 axial verschiebbar drehmomentschlüssig mit dem zweiten Lamellenträger 50 verbunden ist.
In der Ausführungsform ist beispielhaft der Einlaufkanal 60 im Wesentlichen axial auf Höhe des ersten Reibpartners 70 angeordnet. Selbstverständlich ist auch denkbar, dass der Einlaufkanal 60 an einer anderen Position im zweiten Verzahnungsabschnitt 56 vorgesehen ist.
Der Ablaufkanal 105 ist im Wesentlichen axial auf Höhe der ersten und zweiten Reibfläche 71, 78 angeordnet. Selbstverständlich ist auch denkbar, dass der Ablaufkanal 105 an einer anderen Position im ersten Verzahnungsabschnitt 51 vorgesehen ist. Dabei sind beispielhaft mehrere in axialer Richtung beabstandete Ablaufkanäle 105 in dem ersten Verzahnungsabschnitt 51 angeordnet. Der erste Ablaufkanal 105 weist einen Abstand r_A zwischen einem radial innenseitigen Beginn des Ablaufkanals 105 und der Drehachse 15 auf.
Ferner ist eine Betätigungseinrichtung 90 vorgesehen. Die Betätigungseinrichtung 90 stellt eine Betätigungskraft F bereit. Der Abstützabschnitt 52 des ersten Lamellenträgers 45 stellt eine Gegenkraft F_G zu der Betätigungskraft F bereit. Mittels der Betätigungskraft F und der Gegenkraft F_G werden die Reibpartner 70, 75 durch die Betätigungseinrichtung 90 aneinander gepresst, sodass ein Reibschluss zwischen dem ersten Reibpartner 70 und dem zweiten Reibpartner 75 entsteht. Mittels des Reibschlusses wird der erste Lamellenträger 45 mit dem zweiten Lamellenträger 50 drehmomentschlüssig verbunden. Dadurch kann eine schaltbare Drehmomentübertragung zwischen der Eingangsseite 20 und der Ausgangsseite 25 gewährleistet werden.
Bei Bereitstellung der Betätigungskraft F werden die Reibflächen 71, 78 aneinander gepresst und bilden einen Reibkontakt 91 aus, so dass die Kupplungseinrichtung 10 geschlossen ist und der erste Lamellenträger 45 drehmomentschlüssig mit dem zweiten Lamellenträger 50 verbunden ist.
Der erste Lamellenträger 45 weist wenigstens einen Ablaufkanal 105 auf. Der Ablaufkanal 105 ist in dem Verzahnungsabschnitt 51 angeordnet. Der Ablaufkanal 105 ist dabei axial auf Höhe des zweiten Reibpartners 75 und/oder etwa des Reibkontakts 91 angeordnet. Selbstverständlich ist auch denkbar, dass der Ablaufkanal 105 an einer anderen Position im Verzahnungsabschnitt 51 vorgesehen ist.
Der Ablaufkanal 105 bildet eine Drossel 110 für das Kühlmittel 40 aus und weist bei einer beispielhaften Ausgestaltung des Ablaufkanals 105 als Bohrung einen Durchmesser D, eine Länge (in radialer Richtung) l und einen Querschnitt A auf, der kleiner ist als ein Querschnitt des Einlaufkanals 60. Selbstverständlich ist auch denkbar, dass der Ablaufkanal 105 einen anderen Querschnitt aufweist. Die Länge l des Ablaufkanals 105 entspricht dabei im Wesentlichen einer (Material-)Dicke des ersten Lamellenträgers 45. Je nach Ausgestaltung des ersten Lamellenträgers 45 kann eine Anzahl n von Ablaufkanälen 105 in Umfangsrichtung axial im Wesentlichen auf gleicher Höhe im ersten Lamellenträger 45 vorgesehen sein, wobei die Anzahl n von Ablaufkanälen 105 jeweils dem gleichen zweiten Reibpartner 75 zugeordnet ist.
Um die Reibpartner 70, 75 zu kühlen, wird mittels einer Kühlmittelfördereinrichtung 95 im Betrieb der Kupplungseinrichtung 10 das sich radial außen sammelnde Kühlmittel 40 radial nach innen innenseitig des zweiten Lamellenträgers 50 gefördert. Das geförderte Kühlmittel 40 tritt durch den Einlaufkanal 100 in das Reibpaket 65 ein und durchströmt dieses radial von innen nach außen hin über den Kanal 79 im Reibbelag 77. Dabei nimmt das Kühlmittel 40 Wärme von den Reibpartnern 70, 75 auf und kühlt dadurch die Reibpartner 70, 75. Dadurch kann vermieden werden, dass die Reibpartner 70, 75 überhitzen und beispielsweise ein Belag der Reibpartner 70, 75 thermisch beschädigt wird. Ferner wird eine thermische Verformung der Reibpartner 70, 75 durch die Kühlung mittels des Kühlmittels 40 vermieden. Das Kühlmittel 40 durchströmt den Ablaufkanal 105 und sammelt sich radial außen am Gehäuse 30.
Der Ablaufkanal 105 ist dabei derart ausgebildet, dass sich das Kühlmittel 40 stromaufwärtsseitig des Ablaufkanals 105 definiert bis zu einem vordefinierten Aufstau 130 radial innenseitig des ersten Verzahnungsabschnitts 51 aufstaut. Durch die schalenartige Ausgestaltung des ersten Lamellenträgers 50 wird vermieden, dass das Kühlmittel 40 an einer anderen Stelle als an dem Ablaufkanal 105 den ersten Lamellenträger 50 passieren kann. Dadurch wird eine lange Verweildauer des Kühlmittels im Bereich des Reibpakets 65 realisiert, so dass das Kühlmittel 40 zuverlässig die Wärme aus dem Reibpaket 65 aufnehmen kann und somit eine erhöhte Kühlleistung des Kühlmittels 40 erzielt werden kann. Zwar ist durch die erhöhte Verweildauer des Kühlmittels 40 und durch eine reduzierte Fließgeschwindigkeit des Kühlmittels 40 durch das Reibpaket eine Nußelt-Zahl des Kühlmittels 40 reduziert und somit ein konvektiver Wärmeübergangskoeffizient reduziert, jedoch wird durch die erhöhte Verweildauer des Kühlmittels 40 dieser Effekt überkompensiert. Dabei ist von besonderem Vorteil, wenn der Querschnitt A des Ablaufkanals 105 folgende Bedingung erfüllt:
Dabei ist V . ein Volumenstrom pro Reibkontakt 91; n die Anzahl von im ersten Lamellenträger 45 vorgesehenen Ablaufkanälen 105 pro Reibkontakt 91, ω eine Winkelgeschwindigkeit des zweiten Reibpartners 75 und eine Rohrreibungszahl als Maß eines Strömungswiderstands des Ablaufkanals 105. Dabei ist von besonderem Vorteil, wenn der Volumenstrom V . einen Wert aufweist, der in einem Bereich von 0,5 l/min bis 1,5 l/min, insbesondere von 0,8 l/min bis 1,2 l/min, liegt.
Ist der Ablaufkanal 105 als Bohrung mit kreisförmigen Querschnitt ausgebildet und strömt die Kühlflüssigkeit 40 im Wesentlichen laminar durch den Ablaufkanal 105, dann wird die oben genannte Bedingung erfüllt, wenn der Durchmesser d des Ablaufkanals 105 wie folgt bestimmt ist:
Dabei ist eine kinetische Viskosität des Kühlmittels 40.
2 zeigt einen Ausschnitt einer Weiterbildung der in 1 gezeigten Kupplungseinrichtung 10.
Der Ablaufkanal 105 weist einen ersten Kanalabschnitt 106, die Drossel 110 und einen zweiten Kanalabschnitt 115 auf. Der erste und zweite Kanalabschnitt 106, 115 erstrecken sich in einer Drehebene senkrecht zur Drehachse 15. Dabei ist der zweite Kanalabschnitt 115 radial außenseitig zu dem ersten Kanalabschnitt 106 angeordnet. Der erste und zweite Kanalabschnitt 106, 115 weisen einen ersten Querschnitt 120 auf. Die Drossel 110 ist stromabwärtsseitig des ersten Kanalabschnitts 106 zwischen dem ersten Kanalabschnitt 106 und dem zweiten Kanalabschnitt 115 angeordnet. Die Drossel 110 weist einen zweiten Querschnitt 125 auf. Der zweite Querschnitt 125 ist dabei geringer als der erste Querschnitt 120. Dabei entspricht der zweite Querschnitt 120 dem in 1 erläuterten Querschnitt A. Der zweite Querschnitt 125 ist kreisförmig, so dass die in 1 beschriebenen Bedingungen auch in der Weiterbildung gelten.
Die Drossel 110 verursacht durch ihren zweiten geringeren Querschnitt 125 den Aufstau 130 des Kühlmittels 40 im Reibpaket 65. Dadurch wird gewährleistet, dass das Kühlmittel 40 hinreichend lange Kontakt mit den Reibpartnern 70, 75 hat, um die Wärme aus dem Reibpartner 70, 75 aufzunehmen. Ferner wird gleichzeitig gewährleistet, dass das Reibpaket 65 nicht trocken läuft.
In der Ausführungsform sind die Ablaufkanäle 105 axial in gleichmäßigem Abstand jeweils auf Höhe des zweiten Reibpartners 75 angeordnet. Dabei sind in Umfangsrichtung die Ablaufkanäle 105 jeweils in einer gemeinsamen Ebene angeordnet. Selbstverständlich ist auch denkbar, dass die Ablaufkanäle 105 in Umfangsrichtung versetzt zueinander angeordnet sind, sodass über das Reibpaket 65 in axialer Richtung und in Umfangsrichtung hinweg der Aufstau 130 des Kühlmittels 40 im Wesentlichen auf gleicher radialer Höhe sich befindet.
Der Aufstau 130 wird durch den zweiten Querschnitt 125 derart eingestellt, dass der Aufstau 130 radial innenseitig des radial innenseitigen Endes 135 der ersten Reibpartner 70 liegt. Selbstverständlich ist auch eine andere Anordnung des Aufstaus 130 denkbar.
In der Ausführungsform ist der zweite Querschnitt 125 geringer als der erste Querschnitt 120 gewählt. Dabei kann der zweite Querschnitt 125 beispielsweise mittels eines spandenen Verfahrens, in den ersten Lamellenträger 45 eingebracht werden, während hingegen der erste Querschnitt mittels eines Prägeverfahrens erzeugt wird. Dadurch kann die Drossel 110 präzise in ihrem Querschnitt festgelegt werden. Selbstverständlich ist auch denkbar, dass der erste und zweite Querschnitt 120, 125 gleich groß sind und die Drossel 110 durch den Kanalabschnitt 106, 115 ausgebildet wird.
3 zeigt einen Ausschnitt einer Weiterbildung der in den 1 und 2 gezeigten Kupplungseinrichtung 10. Die Kupplungseinrichtung 10 ist ähnlich zu der in den 1 und 2 gezeigten Kupplungseinrichtung 10 ausgebildet. Abweichend dazu weist der Ablaufkanal 105 den ersten Kanalabschnitt 106, den zweiten Kanalabschnitt 115 sowie einen dritten Kanalabschnitt 200 und einen vierten Kanalabschnitt 205 auf. Der erste Kanalabschnitt 106 erstreckt sich in radialer Richtung in einer Drehebene senkrecht zur Drehachse 15. Dabei ist der erste Kanalabschnitt 106 mit dem zweiten Kanalabschnitt 115 verbunden. Der zweite Kanalabschnitt 115 verläuft in der Ausführungsform rechtwinklig zum ersten Kanalabschnitt 106 in axialer Richtung. An den zweiten Kanalabschnitt 115 grenzt der dritte Kanalabschnitt 200 an. Der dritte Kanalabschnitt 200 ist parallel zum ersten Kanalabschnitt 106 angeordnet. Dabei ist auch der dritte Kanalabschnitt 200 rechtwinklig zum zweiten Kanalabschnitt 115 angeordnet. Der dritte Kanalabschnitt 200 erstreckt sich vom zweiten Kanalabschnitt 115 radial nach innen hin. Die Drossel 110 umfasst ein Ventil 210. Das Ventil 210 weist eine erste Position und eine zweite Position auf. Die erste Position kann beispielsweise eine Schließposition sein. Die zweite Position kann beispielsweise eine Offenposition sein. Selbstverständlich ist auch denkbar, dass die erste Position eine erste Offenposition und die zweite Position eine zweite Offenposition ist. Dabei unterscheidet sich die erste Offenposition von der zweiten Offenposition, dass in der ersten Offenposition ein Ventilquerschnitt des Ventils 210 geringer ist als in der zweiten Offenposition.
Das Ventil 210 weist einen Ventilinnenraum 215 mit einem Ventilsitz 220 auf. Ferner umfasst das Ventil 210 ein Schließelement 225, das beweglich in dem Ventilinnenraum 215 angeordnet ist. Ferner ist in dem Ventilinnenraum 215 ein Federelement 230 des Ventils 210 vorgesehen.
Das Schließelement 225 ist in der Ausführungsform kugelförmig ausgebildet. Selbstverständlich ist auch denkbar, dass das Schließelement 225 andersartig ausgebildet ist. So ist beispielsweise denkbar, dass das Schließelement 225 einen Kegelsitz umfasst, der korrespondierend zu dem Ventilsitz 220 ausgebildet ist.
Der Ventilinnenraum 215 erstreckt im Wesentlichen in radialer Richtung parallel zum ersten Kanalabschnitt 106, wobei der Ventilinnenraum 215 radial innenseitig mit dem vierten Kanalabschnitt 205 und radial außenseitig mit dem dritten Kanalabschnitt 200 fluidisch verbunden ist. Radial innenseitig zu dem Schließelement 225 ist das Federelement 230 angeordnet. Das Federelement 230 ist in der Ausführungsform als Druckfeder ausgebildet und stromabwärtsseitig des Schließelements 225 angeordnet. Das Federelement 230 ist dabei ausgebildet, das Schließelement 225 in Richtung des Ventilsitzes 220 zu drücken.
Der erste Kanalabschnitt 106 ist radial außenseitig zu dem Ventilsitz 220 mit dem zweiten Kanalabschnitt 115 verbunden. Der zweite Kanalabschnitt 115 ist insgesamt radial außenseitig zum Ventilsitz 220 angeordnet. Der dritte Kanalabschnitt 200 verbindet den zweiten Kanalabschnitt 115 radial außenseitig des Ventilsitzes 220 und mündet am Ventilsitz 220 in dem Ventilinnenraum 215. Im Betrieb der Kupplungseinrichtung 10 wird das Kühlmittel 40 radial nach außen hin gedrückt. Das Ventil 210 befindet sich in der ersten Position. Dabei staut das Ventil 210 das Kühlmittel 40 mit einem Kühlmittelstand auf. Das Kühlmittel 40 wirkt mit einem Kühlmitteldruck, der abhängig vom Kühlmittelstand ist, von radial außen auf das Schließelement 225. Der Kühlmitteldruck resultiert in Kraft F_K, die von radial außen nach innen auf das Schließelement 225 wirkt.
Der vordefinierte Aufstau 130 entspricht dabei einem vordefinierten Druck, der auf das Schließelement 225 wirkt und das Schließelement 225 an den Ventilsitz 220 drückt.
Gleichzeitig wirkt von radial innen nach außen eine Fliehkraft F_Z auf das Schließelement 225 und drückt das Schließelement 225 in Richtung des Ventilsitzes 220. Zusätzlich wird das Schließelement 225 durch das Federelement 230 mit einer Federkraft F_F in Richtung des Ventilsitzes 220. Ist die mit dem Kühlmittelstand korrelierende Kraft F_K, die aus dem Kühlmitteldruck des Kühlmittels 40 resultiert, größer als die Summe der Fliehkraft F_Z und der Federkraft F_F, wird das Schließelement 225 durch das Kühlmittel 40 von radial außen nach radial innen von der ersten Position in die zweite Position (strichliert in 3 dargestellt) überführt.
In der zweiten Position ist das Ventil 210 geöffnet, sodass das Kühlmittel 40 über den Ventilinnenraum 215 und den vierten Kanalabschnitt 205 abströmen kann. Durch die Wahl der Masse des Schließelements 225 und/oder der Federkraft F_F des Federelements 230 kann auf einfache Weise der vordefinierte Aufstau 130 eingestellt werden. In geöffneten Zustand kann das Ventil 210 die in 1 erläuterten Bedingungen zusätzlich je nach Auslegung des Ventils 210 erfüllen.
Um die Abströmung des Kühlmittels 40 durch den vierten Kanalabschnitt 205 zu erleichtern, ist der vierte Kanalabschnitt 205 in Umfangsrichtung verlaufend angeordnet. Zusätzlich oder alternativ ist denkbar, dass sich der vierte Kanalabschnitt 205 in axialer Richtung erstreckt, sodass das Kühlmittel 40 seitlich am ersten Lamellenträger 45 austritt. Selbstverständlich ist auch denkbar, dass, wie in 3 strichliert gezeigt, der vierte Kanalabschnitt 205 sich radial nach außen hin erstreckt.
Fällt der Kühlmittelstand des Kühlmittels 40 unter den vordefinierten Aufstau 130, fällt somit am Ventil 210 der mit dem Kühlmittelstand korrelierende Kühlmitteldruck und somit die Kraft F_K ab. Ist der Kühlmitteldruck des Kühlmittels 40 geringer als die auf das Schließelement 225 wirkende Summe der Fliehkraft F_Z und der Federkraft F_F so wird das Schließelement 225 durch die Fliehkraft F_Z und die Federkraft F_F von der zweiten Position zurück in die erste Position überführt.
In der ersten Position kann dabei das Ventil 210 entweder vollständig geschlossen sein oder ein Durchtritt von Kühlmittel 40 durch das Ventil 210 über den Ventilinnenraum 215 hin zum vierten Kanalabschnitt 205 ermöglicht sein. Dabei ist ein Massenstrom von Kühlmittel 40 in der ersten Position geringer als in der zweiten Position. Dies ermöglicht einen Leerlauf des Reibpakets 65 bei einem geringen Kühlmittelstrom. Sollte das Ventil 210 in der ersten Position vollständig schließen, ist zusätzlich denkbar, dass ein zusätzlicher Kanal im ersten Lamellenträger 45 vorgesehen ist, durch den das Kühlmittel 40 von radial innen vom Reibpaket 65 nach radial außen durch den ersten Lamellenträger 45 durchtreten kann. Dies reduziert Schleppverlust innerhalb der Kupplungseinrichtung 10.
Durch gezielte Wahl einer Masse des Schließelements 225 und einer Federsteifigkeit des Federelements 230 kann gezielt der Aufstau 130 des Kühlmittels 40 am Reibpaket 65 drehzahlunabhängig eingestellt werden. Dadurch wird unabhängig von einem zum Reibpaket 65 zugeführten Strom von Kühlmittel 40 ein gleichbleibender Aufstau 130 und somit eine gleichbleibende Füllung am Reibpaket 65 sichergestellt.
Es wird darauf hingewiesen, dass die in den 1 bis 3 gezeigten Merkmale selbstverständlich miteinander kombiniert werden können.
Ferner wird darauf hingewiesen, dass abweichend von 1 selbstverständlich auch denkbar ist, dass die Kupplungseinrichtung 10 als Doppelkupplung ausgebildet ist. Dabei kann die Doppelkupplung entweder als axiale oder als radiale Doppelkupplung ausgebildet sein, wobei ein weiteres Reibpaket im Falle der radialen Doppelkupplung radial innen- oder außenseitig des Reibpakets 65 angeordnet ist. Ist die Doppelkupplung als axiale Doppelkupplung ausgebildet, so kann ein weiteres Reibpaket axial im Wesentlichen auf gleicher Höhe des in 1 gezeigten Reibpakets 65 angeordnet sein. Selbstverständlich sind auch andere Ausgestaltungen der Kupplungseinrichtung 10 denkbar.
Bezugszeichenliste

10: Kupplungseinrichtung
15: Drehachse
20: Eingangsseite
25: Ausgangsseite
30: Gehäuse
35: Innenraum
40: Kühlmittel
45: erster Lamellenträger
50: zweiter Lamellenträger
51: Verzahnungsabschnitt
52: Abstützabschnitt
55: erste Innenverzahnung
60: erste Außenverzahnung
65: Reibpaket
70: erster Reibpartner
71: erste Reibfläche
75: zweiter Reibpartner
76: Reibbelag
77: Träger
78: zweite Reibfläche
79: Kanal
80: zweite Außenverzahnung
85: zweite Innenverzahnung
90: Betätigungseinrichtung
91: Reibkontakt
95: Kühlmittelfördereinrichtung
100: Einlaufkanal
105: Ablaufkanal
106: erster Kanalabschnitt
110: Drossel
115: zweiter Kanalabschnitt
120: erster Querschnitt
125: zweiter Querschnitt
130: Aufstau
135: radial innenseitiges Ende
200: dritter Kanalabschnitt
205: vierter Kanalabschnitt
210: Ventil
215: Ventilsitz
220: Ventilinnenraum
225: Schließelement
230: Federelement

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10004189 A1 [0002]

Claims

Kupplungseinrichtung (10), die drehbar um eine Drehachse (15) lagerbar ist, – aufweisend einen Innenraum (35), einen Lamellenträger (45) und ein Reibpaket (65), – wobei in dem Innenraum (35) der Lamellenträger (45) und das Reibpaket (65) angeordnet sind, – wobei der Lamellenträger (45) einen Verzahnungsabschnitt (51) umfasst, – wobei das Reibpaket (65) radial innenseitig des Verzahnungsabschnitts (51) angeordnet ist, – wobei wenigstens ein erster Reibpartner (70) des Reibpakets (65) mit dem Verzahnungsabschnitt (51) drehmomentschlüssig gekoppelt ist, – wobei der Innenraum (35) zumindest teilweise mit einem Kühlmittel (40) zur Kühlung des Reibpakets (65) befüllbar ist, – wobei in dem Verzahnungsabschnitt (51) ein Ablaufkanal (105) für das Kühlmittel (40) aus dem Reibpaket (65) vorgesehen ist, – wobei der Ablaufkanal (105) eine Drossel (110) umfasst, – wobei die Drossel (110) ausgebildet ist, einen vordefinierten Aufstau (130) von Kühlmittel (40) stromaufwärtsseitig der Drossel (110) radial innenseitig des Verzahnungsabschnitts (51) zu erzielen.
Kupplungseinrichtung (10) nach Anspruch 1, – wobei der Ablaufkanal (105) einen ersten Kanalabschnitt (106) mit einem ersten Querschnitt (120) und die Drossel (110) einen zweiten Querschnitt (125) aufweist, – wobei der zweite Querschnitt (125) geringer ist als der erste Querschnitt (120), – wobei der erste Kanalabschnitt (106) stromaufwärtsseitig der Drossel (110) angeordnet ist.
Kupplungseinrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, – wobei die Drossel (110) wenigstens ein Ventil (210) umfasst, – wobei das Ventil (210) eine erste Position und wenigstens eine zweite Position aufweist, – wobei das Ventil (210) ausgebildet ist, mit dem vordefinierten Aufstau (130) von der ersten Position in die zweite Position zu verfahren.
Kupplungseinrichtung (10) nach Anspruch 3, – wobei das Ventil (210) einen Ventilinnenraum (215) mit einem Ventilsitz (220), ein Schließelement (225) und ein Federelement (230) umfasst, – wobei der Ventilinnenraum (215) fluidisch mit dem ersten Kanalabschnitt (106) verbindbar ist und in dem Ventilinnenraum (215) das Schließelement (225) und das Federelement (230) angeordnet sind, – wobei das Schließelement (225) zwischen der Federelement (230) und dem Ventilsitz (220) angeordnet ist, – wobei das Federelement (230) ausgebildet ist, das Schließelement (225) in Richtung des Ventilsitzes (220) zu bewegen.
Kupplungseinrichtung (10) nach Anspruch 4, – wobei das Federelement (230) als Druckfeder ausgebildet ist, – wobei das Federelement (230) stromabwärtsseitig des Schließelements (225) angeordnet und ausgebildet ist, das Schließelement (225) in Richtung des Ventilsitzes (220) zu drücken.
Kupplungseinrichtung (10) nach Anspruch 4 oder 5, wobei der Ventilinnenraum (215) sich im Wesentlichen in radialer Richtung erstreckt.
Kupplungseinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, – wobei der Ablaufkanal (105) wenigstens einen zweiten Kanalabschnitt (115) umfasst, – wobei der erste Kanalabschnitt (106) sich im Wesentlichen in radialer Richtung erstreckt und parallel zum Ventilinnenraum (215) angeordnet ist, – wobei der zweite Kanalabschnitt (115) das Ventil (210) mit dem ersten Kanalabschnitt (106) fluidisch verbindet.
Kupplungseinrichtung (10) nach Anspruch 7, wobei der erste Kanalabschnitt (106) radial außenseitig zum Ventilsitz (220) mit dem zweiten Kanalabschnitt (115) verbunden ist.
Kupplungseinrichtung (10) nach Anspruch 7 oder 8, – wobei der Ablaufkanal (105) einen dritten Kanalabschnitt (200) umfasst, – wobei der dritte Kanalabschnitt (200) zwischen dem Ventil (210) und dem zweiten Kanalabschnitt (115) angeordnet ist, – wobei der dritte Kanalabschnitt (200) vorzugsweise parallel zum ersten Kanalabschnitt (106) und vorzugsweise rechtwinklig zum zweiten Kanalabschnitt (115) angeordnet ist.
Kupplungseinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, – wobei der Ablaufkanal (105) einen vierten Kanalabschnitt (205) umfasst, – wobei der vierte Kanalabschnitt (205) stromabwärtsseitig der Drossel (110) angeordnet ist, – wobei der vierte Kanalabschnitt (205) sich im Wesentlichen in Umfangsrichtung und/oder in axialer Richtung erstreckt.