DE102015213079A1

DE102015213079A1 - Kupplung

Info

Publication number: DE102015213079A1
Application number: DE102015213079.7A
Authority: DE
Inventors: Michael Kühnle; Thorsten Krause; Kai Schenck
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2015-07-13
Filing date: 2015-07-13
Publication date: 2017-01-19
Also published as: US20170016521A1; US10060516B2

Abstract

Die vorliegenden Erfindung zeigt eine ölgeflutete Einflächen- oder Mehrflächenkupplung in einer Drehmomentübertragungseinrichtung, wie einem Wandler, einer Doppelkupplung, einer Anfahrkupplung, einem Handschalter oder einer Lastschaltkupplung, mit einem Kolben zum Schließen der Kupplung und einem Dämpfer, wobei der Kolben der Kupplung gleichzeitig auch als Teil des Dämpfer ausgebildet ist, und wobei der Kolben mit einem Gehäuse der Drehmomentübertragungseinrichtung bei geschlossener Kupplung einen abgeschlossenen Druckraum bildet, wobei im Kolben in einem Bereich außerhalb des Druckraumes Öldurchflussöffnungen vorgesehen sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine ölgeflutete Einflächen- oder Mehrflächenkupplung in einer Drehmomentübertragungseinrichtung, wie einem Wandler, einer Doppelkupplung, einer Anfahrkupplung, einem Handschalter oder einer Lastschaltkupplung, mit einem Kolben zum Schließen der Kupplung und einem Dämpfer, wobei der Kolben der Kupplung gleichzeitig auch als Teil des Dämpfer ausgebildet ist, und wobei der Kolben mit einem Gehäuse der Drehmomentübertragungseinrichtung bei geschlossener Kupplung einen abgeschlossenen Druckraum bildet.
Die vorliegende Erfindung ist insbesondere bei ölgefluteten Einflächenkupplungen mit Kolben, insbesondere mit kombiniertem Retainer-Kolben in 2-Kanal Drehmomentwandlern verwendbar.
Diese Einflächenkupplungen werden bei einigen Wandlerkonstruktionen verwendet, um den Kolben der Wandlerüberbrückungskupplung gleichzeitig in sehr platzsparender Weise insbesondere als Retainer-Dämpfer zu nutzen.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine ölgeflutete Einflächen- oder Mehrflächenkupplung der Eingangs genannten Art mit verbesserter Einregelbarkeit zu entwickeln.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine ölgeflutete Einflächen- oder Mehrflächenkupplung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den zugehörigen Figuren näher erläutert. In diesen zeigen:
1 einen Zweikanaldrehmomentwandler mit ölgefluteter Einflächenkupplung mit kombiniertem Retainer-Kolben,
2 eine schematische Darstellung eines Zweikanalwandlers mit Retainer Kolben und erfindungsgemäßen Ölflussdurchbrüchen im kombinierten Retainer-Kolben und
3 eine Draufsicht auf einen Retainer-Kolben mit Ölflussdurchbrüchen.
Wie in der Schnittansicht gemäß 1 dargestellt, weist in dieser Ausführungsform ein Drehmomentwandler, der als Hydraulikgetriebeeinheit dient, auf:
ein Pumpenrad 11, das an einem Gehäuse 10 befestigt ist, ein Turbinenlaufrad 12, das dem Pumpenlaufrad 11 zugewandt und im Gehäuse 10 drehbar angeordnet ist, einen Stator 2, der zwischen dem Pumpenrad 11 und dem Turbinenlaufrad 12 angeordnet ist, und eine Freilaufkupplung 3. Die Freilaufkupplung 3 ist im Stator 2 radial angeordnet und weist einen Innenlaufring 4, einen Außenlaufring 5 und einen zwischen diesen angeordneten Hemmkeil 6 auf. Der Stator 2 und der Außenlaufring 5 der Freilaufkupplung 3 sind gegen Drehbewegung befestigt und konzentrisch miteinander angeordnet.
Vorliegend befinden sich der Stator 2 und der Außenlaufring 5 über einen Keilprofilabschnitt A und einen Zentrierabschnitt B, die axial und radial gegeneinander versetzt sind, in Eingriff. Wie in 2 dargestellt, weist der Keilprofilabschnitt A ein Innenkeilprofil 21 und ein Außenkeilprofil 51 auf.
Die Freilaufkupplung 3 ist mit einer vorderen Ringscheibe 7 und einer hinteren Ringscheibe 2a versehen, so dass der Außenlaufring 5 in Bezug auf den Innenlaufring 4 zentriert wird, die axiale Positionierung des Hemmkeils 6 mittels eines Käfigs ebenfalls fest ist. In dieser Ausführungsform hat der Stator 2 einen langgestreckten Abschnitt, der sich vom Zentrierabschnitt B radial nach innen erstreckt, und dieser langgestreckte Abschnitt fungiert als die hintere Ringscheibe 2a zum Positionieren der Freilaufkupplung 3. Das heißt, der Stator 2 ist mit der hinteren Ringscheibe 2a der Freilaufkupplung 3 einstückig ausgebildet. Demzufolge wird der Stator 2 in Bezug auf den Innenlaufring 4 durch Eingriff zwischen einer abgestuften Innenumfangsfläche der hinteren Ringscheibe 2a, die einstückig mit diesem ausgebildet ist, und der Außenumfangsfläche des Innenlaufrings 4 zentriert.
Die vordere Ringscheibe 7, die herkömmlicherweise als getrenntes Element ausgebildet ist, wird in Bezug auf den Innenlaufring 4 durch Eingriff seiner abgestuften Innenumfangsfläche mit der Außenumfangsfläche und der Vorderkante des Innenlaufrings 4 zentriert. Die abgestufte Außenumfangsfläche der vorderen Ringscheibe 7 ist an der Innenumfangsfläche des Außenlaufrings 5 angeordnet und in Bezug auf den Außenlaufring 5 durch eine Verkeilung 50 axial positioniert und befestigt. Die Verkeilung 50 ist in einer die Position des Schnapprings 22 radial überlappenden Position angeordnet. Infolgedessen wird, obwohl die Vorderseite des Stators 2 in Bezug auf den Innenlaufring 4 mittels des Außenlaufrings 5 und der vorderen Ringscheibe 7 auf herkömmliche Weise zentriert wird, seine Rückseite in Bezug auf den Innenlaufring 4 direkt in einer Stufe mittels der hinteren Ringscheibe 2a, die mit dem Stator 2 einstückig ausgebildet ist, zentriert.
Der Stator 2, der Außenlaufring 5, die vordere Ringscheibe 7 und der Innenlaufring 4, die wie oben beschrieben zentriert und axial positioniert werden, sind im Gehäuse 10 mittels eines Axiallagerpaars, d. h. eines vorderen Axiallagers 8 und eines hinteren Axiallagers 9, gelagert. Das hintere Axiallager 9 ist axial gegenüber dem Außenlaufring 5 angeordnet, und zwar auf der anderen Seite der hinteren Ringscheibe 2a, die mit dem Stator 2 einstückig ausgebildet ist. Ein Keilprofil C ist am Innenumfang des Laufrings 91 des Lagers 9 zur Verhinderung einer relativen Drehbewegung zwischen dem Lagerlaufring 91 und der hinteren Ringscheibe 2a ausgebildet und ist radial innerhalb des Lagers 9 und axial hinter dem Hemmkeil 6 angeordnet.
Das vordere Axiallager 8 ist zwischen der vorderen Ringscheibe 7 und dem Turbinenlaufrad 12 angeordnet. Eine Nabe 13, die auch als die Nabe einer Überbrückungskupplung 14 dient, ist im Gehäuse 10 mittels eines Axiallagers 15 gelagert.
Da, wie oben beschrieben, ein Fluid in der Richtung des Pfeils in 1 strömt, wird im Wandlerbereich, wenn eine große Differenz der Drehbewegung zwischen dem Pumpenrad 11 und dem Turbinenlaufrad 12 besteht (besonders wenn das Turbinenlaufrad 12 wegen einer übermäßigen Fahrzeuglast oder dgl. abgebremst wird), eine von vorn nach hinten wirkende Axiallast auf den Stator 2 des Drehmomentwandlers ausgeübt, die über dem Stator 2 auf die hintere Ringscheibe 2a übertragen und schließlich vom Lager 9 aufgenommen und absorbiert wird. Da in dieser Ausführungsform die Biegekraft, die auf die hintere Ringscheibe 2a wirkt und aus der Axiallast resultiert, direkt auf das Lager 9 übertragen wird, wird die hintere Ringscheibe 2a dadurch gegen Verformung geschützt.
In 1 ist weiterhin ein Reibbelag 100 gezeigt, welcher auf der motorseitigen Seitenfläche des kombinierten Kolben-Retainers angeordnet ist und bei axialer Verlagerung des Kolbens 14 zur Anlage an die gegenüberliegende Innenseite des Gehäuses 101 vorgesehen ist, um die Überbrückungskupplung zu schließen. Um einen gewissen Kühlölfluss auch bei geschlossener Wandlerüberbrückungskupplung zu ermöglichen, ist im Kolben 14 eine Blende 102 vorgesehen, durch die ein gewisser Ölaustausch zwischen den gegenüberliegenden Seiten des Kolbens 14 ermöglicht ist.
Während einer Zuschaltung der Wandlerüberbrückungskupplung ergibt sich ein Schlupf zwischen dem Kolben und dem Gehäuse. Aufgrund der zu diesem Zeitpunkt bestehenden Drehzahldifferenzen, welche erst bei schlupffreiem Betrieb abgebaut sind. Aufgrund dieser Drehzahlunterschiede ergeben sich Fliehöldrücke. Hierdurch entstehen zum Druckausgleich im Wandler Strömungen. Hierfür muss die Strömung bei Einflächenkupplungen, deren Kolben als Retainer-Schale ausgeführt ist, um die Retainer-Schale herumfließen. Zur Vermeidung dieser nur schwer möglichen Ausgleichsströmung sind die in der 2 gezeigten schematischen Darstellung Durchbrüche 104 radial außerhalb des Reibbelags 100 und radial innerhalb der Rundung des Retainers 106 in den Retainer-Kolben 108 eingebracht, welche als Ölflussdurchbrüche für eine freie Ölzirkulation dienen, d. h. das Öl muss nicht um den Retainerrand herumlaufen. Vorzugsweise sind diese Öldurchbrüche 104 in unmittelbarer Nähe des Reibbelags 100 angeordnet. In der Regel gilt sicherlich, je größer die Durchbrüche 104 und je mehr (Lang-)Löcher, Schlitze usw. vorgesehen sind, desto vorteilhafter. Jedoch muss dabei der zur Verfügung stehende Platzbedarf und die notwendige Steifigkeit des Bauteils 108 berücksichtigt werden, so dass eine Optimierung zwischen Öldurchflussquerschnitt und Platzbedarf / Steifigkeit erreicht wird.
Wird der Kolben 108 mit Retainer-Schale 106 mit den außerhalb des Reibbelags 100 vorgesehenen Ölflussdurchbrüchen 104 ausgebildet, ergibt sich eine verbesserte Einregelbarkeit der Kupplung, insbesondere wenn die Druckausgleichsbohrungen bzw. Öldurchbrüche 104 in einem radial außerhalb des Druckraums 112 liegenden Abschnitts 110 des Kolbens 108 und insbesondere in unmittelbarer Nähe des Reibbelags 100 angebracht sind (da die Retainer-Kolben druckdicht sein müssen, ist die Anordnung der Bohrungen / Durchbrüche erst radial außerhalb des Reibbelags möglich). Durch diese Bohrungen / Durchbrüche 104 kann das Öl direkt an der Kolbenrückseite (bevorzugt radial) abfließen und muss nicht erst einen weiten Weg um den Retainerrand und Federn fließen. Dies ist ein entscheidender Vorteil zur Folge beim Übergang Kupplung offen zu Kupplung zu, wenn schon sehr kleine Ölspalte und Strecken relevant sind.
In 3 ist eine Draufsicht auf den Retainer-Kolben 108 mit einer hohen Anzahl an solchen in dem radialen Abschnitt 110 und radial außerhalb des Reibbelags 100 angeordneten Ölflussdurchbrüchen 104 (beispielweise 50 Löcher mit Durchmesser 3mm) in Draufsicht gezeigt.

Claims

Ölgeflutete Einflächen- oder Mehrflächenkupplung in einer Drehmomentübertragungseinrichtung, wie einem Wandler, einer Doppelkupplung, einer Anfahrkupplung, einem Handschalter oder einer Lastschaltkupplung, mit einem Kolben zum Schließen der Kupplung wobei der Kolben mit einem Gehäuse der Drehmomentübertragungseinrichtung bei geschlossener Kupplung einen abgeschlossenen Druckraum bildet, dadurch gekennzeichnet, dass im Kolben in einem Bereich außerhalb des Druckraumes Öldurchflussöffnungen vorgesehen sind.
Ölgeflutete Einflächen- oder Mehrflächenkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Drehmomentübertragungseinrichtung einen Dämpfer aufweist, wobei der Kolben der Kupplung gleichzeitig auch als Teil des Dämpfer ausgebildet ist.
Ölgeflutete Einflächen- oder Mehrflächenkupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben gleichzeitig als Retainer für die Federn des Dämpfers ausgebildet ist.
Ölgeflutete Einflächen- oder Mehrflächenkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen Reibbelag, welcher auf der motorseitigen Seitenfläche des Kolbens angeordnet ist und bei axialer Verlagerung des Kolbens zur Anlage an die gegenüberliegende Innenseite des Gehäuses vorgesehen ist, um die Überbrückungskupplung zu schließen.
Ölgeflutete Einflächen- oder Mehrflächenkupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, die Öldurchflussöffnung radial außerhalb des Reibbelags angebracht ist.
Ölgeflutete Einflächen- oder Mehrflächenkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Kolben radial über den Druckraum hinaus erstreckt und die Öldurchflussöffnung radial außerhalb des Druckraums vorliegt,
Ölgeflutete Einflächen- oder Mehrflächenkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Öldurchflussöffnung als Bohrung ausgeführt ist.
Ölgeflutete Einflächen- oder Mehrflächenkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Öldurchflussöffnung einen Druckausgleich zwischen einer ersten und zweiten axialen Seite des Kolbens bewirkt.