DE102016125074A1 - coupling device - Google Patents
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Abstract
Kupplungseinrichtung umfassend wenigstens einen sich axial erstreckenden Außenlamellenträger (1) mit einer sich axial erstreckenden Innenverzahnung (7) mit einer Vielzahl von Zähnen (8), die über sich axial erstreckende Nuten (9) voneinander beanstandet sind, sowie mehrere Außenlamellen mit einer Außenverzahnung, die in die Innenverzahnung (7) eingreift, wobei die Geometrie im jeweiligen Nutgrund (10) derart ist, dass sich im Nutgrund (10) ansammelndes Schmiermittel bei einer Rotation des Außenlamellenträgers (1) axial entlang der Nut (9) förderbar ist.Coupling device comprising at least one axially extending outer disk carrier (1) with an axially extending internal toothing (7) having a plurality of teeth (8) which are spaced apart from each other via axially extending grooves (9), and a plurality of outer disks with an external toothing, the engages in the internal toothing (7), wherein the geometry in the respective groove base (10) is such that in the groove base (10) accumulating lubricant in a rotation of the outer disk carrier (1) axially along the groove (9) can be conveyed.
Description
Die Erfindung betrifft eine Kupplungseinrichtung umfassend wenigstens einen sich axial erstreckenden Außenlamellenträger mit einer sich axial erstreckenden Innenverzahnung mit einer Vielzahl von Zähnen, die über sich axial erstreckende Nuten voneinander beabstandet sind, sowie mehrere Außenlamellen mit einer Außenverzahnung, die in die Innenverzahnung eingreift. The invention relates to a coupling device comprising at least one axially extending outer disk carrier having an axially extending internal toothing with a plurality of teeth, which are spaced from each other via axially extending grooves, and a plurality of outer disks with an external toothing, which engages in the internal toothing.
Derartige Kupplungseinrichtungen kommen beispielsweise bei Kupplungen von Kraftfahrzeugen zum Einsatz und können in unterschiedlicher Weise konzipiert sein. Bekannt sind beispielsweise nasse Einfach- oder Doppelkupplungen, wobei in einer Einfachkupplung eine Kupplungseinrichtung vorgesehen ist, während in einer Doppelkupplung zwei Kupplungseinrichtungen vorgesehen sind. Bekannt sind auch Hybridkupplungen, die die wahlweise Ankupplung einer Brennkraftmaschine oder einer elektrischen Maschine an ein nachgeschaltetes Getriebe ermöglichen, wobei in diesem Fall ein Rotor der elektrischen Maschine mit der Kupplungseinrichtung verbunden ist. Such coupling devices are used for example in clutches of motor vehicles and can be designed in different ways. For example, wet single or double clutches are known, wherein a clutch device is provided in a single clutch, while two clutch devices are provided in a dual clutch. Also known are hybrid clutches that allow the optional coupling of an internal combustion engine or an electric machine to a downstream transmission, in which case a rotor of the electric machine is connected to the coupling device.
Die Kupplungseinrichtung umfasst in an sich bekannter Weise wenigstens einen sich axial erstreckenden Außenlamellenträger mit einer Innenverzahnung, die eine Vielzahl von axial verlaufenden Zähnen, die über sich axial erstreckende Nuten voneinander beabstandet sind, aufweist. In die Innenverzahnung greifen die Außenverzahnungen mehrerer Außenlamellen, die am Außenlamellenträger axial beweglich geführt sind. Daneben ist natürlich auch ein Innenlamellenträger mit einer Außenverzahnung und eine entsprechende Anzahl von Innenlamellen mit einer Innenverzahnung, die in die trägerseitige Außenverzahnung eingreift und die ebenfalls axial beweglich geführt sind, vorgesehen. Über ein Betätigungselement, beispielsweise einen Drucktopf, kann dieses Lamellenpaket axial zusammengedrückt werden, so dass sich ein Reibschluss ergibt und ein Drehmoment vom Außenlamellenträger zum Innenlamellenträger und über diesen zu einer Abtriebswelle übertragen werden kann. Der Abbau und die Funktionsweise einer solchen Kupplungseinrichtung ist hinlänglich bekannt. The coupling device comprises, in a manner known per se, at least one axially extending outer disk carrier having an internal toothing which has a multiplicity of axially extending teeth, which are spaced apart from one another via axially extending grooves. In the internal teeth engage the external teeth of several outer plates, which are guided axially movable on the outer plate carrier. In addition, of course, an inner disk carrier with an external toothing and a corresponding number of inner disks with an internal toothing, which engages in the carrier-side outer toothing and are also guided axially movable, provided. Via an actuating element, for example a pressure pot, this disk set can be compressed axially, so that a frictional engagement results and a torque can be transmitted from the outer disk carrier to the inner disk carrier and via this to an output shaft. The degradation and operation of such a coupling device is well known.
In einer nass arbeitenden oder laufenden Kupplungseinrichtung strömt ein Schmiermittel, üblicherweise Öl, von radial innen nach radial außen durch das Lamellenpaket, wobei die Schmiermittelbewegung doch die gegebene Zentrifugalkraft getrieben ist. Im Betrieb rotiert üblicherweise der Außenlamellenträger permanent, insbesondere bei einer Hybridkupplung mit elektrischer Maschine, da auch der Rotor permanent dreht. Das durch das Lamellenpaket und insbesondere die Außenlamellen strömende Schmiermittel läuft in die jeweiligen Nuten und sammelt sich dort an. Nachteilig aus dieser Schmiermittelansammlung ist einerseits, dass hierüber ein gewisses Schleppmoment erzeugt wird, das zwischen dem Außenlamellen und den Innenlamellen gegeben ist, da ein gewisser Rückstau des Schmiermittels auftritt und es zu einer schleppenden Kopplung der Außenlamellen und der Innenlamellen kommen kann. Auch kann es bei einer Hybridkupplung dazu kommen, dass das im Betrieb natürlich heiße Schmiermittel über die Wickelköpfe oder Permanentmagneten geleitet wird, da es sich letztlich unkontrolliert ansammelt respektive unkontrolliert den Außenlamellenträger verlässt. Trifft das Schmiermittel auf die Wickelköpfe oder die Permanentmagneten, so kann dies deren Funktion negativ beeinflussen. In a wet-working or running clutch device, a lubricant, usually oil, flows from radially inward to radially outward through the disk pack, wherein the lubricant movement is nevertheless driven by the given centrifugal force. In operation, usually the outer disk carrier rotates permanently, especially in a hybrid clutch with electric machine, since the rotor rotates permanently. The lubricant flowing through the disk pack and especially the outer disks passes into the respective grooves and accumulates there. A disadvantage of this accumulation of lubricant is on the one hand, that over this a certain drag torque is generated, which is given between the outer disk and the inner disk, as a certain backlog of the lubricant occurs and it can lead to a sluggish coupling of the outer disk and the inner disk. It can also happen in a hybrid clutch that the naturally hot lubricant is passed over the winding heads or permanent magnets in operation, since it ultimately accumulates uncontrolled respectively uncontrollably leaves the outer disk carrier. If the lubricant hits the winding heads or the permanent magnets, this can negatively affect their function.
Der Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, eine demgegenüber verbesserte Kupplungseinrichtung anzugeben.The invention is therefore based on the problem to provide a contrast improved coupling device.
Zur Lösung dieses Problem ist bei einer Kupplungseinrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, das die Geometrie im jeweiligen Nutgrund derart ist, dass sich im Nutgrund ansammelndes Schmiermittel bei einer Rotation des Außenlamellenträgers axial entlang der Nut förderbar ist. To solve this problem is provided according to the invention in a coupling device of the type mentioned that the geometry in the respective groove bottom is such that in the groove bottom accumulating lubricant during a rotation of the outer disk carrier axially along the groove is conveyed.
Bei der erfindungsgemäßen Kupplungseinrichtung ist der Nutgrund jeder Nut derart ausgeführt, dass das sich im Nutgrund ansammelnde Schmiermittel bei einer Rotation des Außenlamellenträgers durch die herrschenden Zentrifugalkräfte eine Bewegungs- oder Richtungskomponente verliehen bekommt, die zu einer definierten Förderung oder einem definierten Strömen des Schmiermittels entlang der Nut, also in einer definierten Richtung, führt. Dies ermöglicht es, dass Schmiermittel gezielt und definiert in einer bestimmten Richtung längs des Außenlamellenträgers zu transportieren und an einem definierten Ende des Außenlamellenträgers auszuleiten und aus dem Kupplungsbereich zu fördern. Folglich wird der unkontrollierte Schmiermittelstau vermieden, da das Schmiermittel gezielt abgeförtdert wird, so dass sich einerseits das Schleppmoment zwischen Außenlamellen und Innenlamellen reduziert, und andererseits aufgrund der definierten Schmiermittelabführung an einer Seite des Außenlamellenträgers auch verhindert werden kann, dass das heiße Schmiermittel über die Wickelköpfe oder Permanentmagnete der elektrischen Maschine im Falle einer Hybridkupplung strömt. Durch eine entsprechende Geometrieausbildung in Verbindung mit den in Betrieb wirkenden Zentrifugalkräften kann folglich eine definierte Schmiermittelförderung und Abführung erreicht werden.In the case of the coupling device according to the invention, the groove base of each groove is designed in such a way that the lubricant accumulating in the groove base receives a movement or directional component during a rotation of the outer disk carrier due to the prevailing centrifugal forces, which results in a defined delivery or defined flow of the lubricant along the groove in a defined direction. This makes it possible to transport the lubricant selectively and in a defined direction along the outer disk carrier and to discharge it at a defined end of the outer disk carrier and to convey it out of the coupling region. Consequently, the uncontrolled lubricant accumulation is avoided because the lubricant is selectively abgeförtdert so that on the one hand reduces the drag torque between the outer disk and inner disk, and on the other hand can also be prevented due to the defined lubricant removal on one side of the outer disk carrier that the hot lubricant on the winding heads or Permanent magnets of the electric machine in the case of a hybrid clutch flows. By means of a corresponding geometry formation in conjunction with the centrifugal forces acting in operation, a defined lubricant delivery and removal can consequently be achieved.
Erfindungsgemäß kann hierfür der Nutgrund zumindest abschnittsweise schräg zur Längsachse der Innenverzahnung verlaufen. Das heißt, dass der Nutgrund nicht parallel zur Längsachse, sondern schräg und damit leicht rampenförmig, zumindest über eine gewisse Länge des Nutgrunds, verläuft. Durch diese leicht schräge oder rampenförmige Geometrie wird in Verbindung mit der Rotation des Außenlamellenträgers und damit den gegebenen Zentrifugalkräften das Schmiermittel definiert entlang des abfallenden Nutgrundes oder Nutgrundabschnitts getrieben und zu einer definierten Seite des Außenlamellenträgers geführt. According to the invention, for this purpose, the groove bottom can run at least in sections obliquely to the longitudinal axis of the internal toothing. This means that the groove bottom is not parallel to the longitudinal axis, but instead obliquely and thus slightly ramp-shaped, at least over a certain length of the groove bottom runs. Due to this slightly oblique or ramp-shaped geometry, in conjunction with the rotation of the outer disk carrier and thus the given centrifugal forces, the lubricant is driven in a defined manner along the sloping groove base or groove base section and guided to a defined side of the outer disk carrier.
Dabei kann der Nutgrund über seine gesamte Länge schräg zur Längsachse der Innenverzahnung verlaufen. Das heißt, dass der Nutgrund über seine gesamte Länge leicht rampenförmig ausgebildet ist, so dass eine quasi aktive Förderung über die gesamte Nutgrundlänge gegeben ist. In this case, the groove bottom can extend over its entire length obliquely to the longitudinal axis of the internal toothing. This means that the groove bottom is formed slightly ramp-shaped over its entire length, so that a quasi-active promotion over the entire groove base length is given.
Alternativ dazu kann der Nutgrund nur in einem bezogen auf die Fließrichtung vorderen Bereich der Nut schräg zur Längsachse der Innenverzahnung verlaufen und in dem daran anschließenden Bereich parallel zur Längsachse verlaufen. Hier ist also der Nutgrund nur abschnittsweise schräg oder rampenförmig ausgeführt, und zwar im vorderen Nutgrundbereich, also dem Abschnitt des Nutgrunds, der dem Ende der Nut, an dem das Schmiermittel gezielt austritt, gegenüberliegt. Es ist ausreichend, wenn dem Schmiermittel innerhalb dieses vorderseitigen Nutgrundabschnitts zentrifugalkraftbedingt eine Bewegungs- oder Richtungskomponente, die das Schmiermittel längs des Nutgrundes treibt, verliehen oder aufgeprägt wird, denn über dieses strömende oder fließende Schmiermittelvolumen wird auch das Schmiermittelt, das sich im daran anschließenden, parallel verlaufenden Nutgrundbereich ansammelt, definiert mit aus der Nut gefördert.Alternatively, the groove base may extend obliquely to the longitudinal axis of the internal toothing only in a front region of the groove with respect to the flow direction and extend parallel to the longitudinal axis in the adjoining region. Here, therefore, the groove base is only partially sections obliquely or ramped executed, in the front groove base region, ie the portion of the groove bottom, which is opposite to the end of the groove on which the lubricant selectively exits. It is sufficient if the lubricant within this front groove base portion centrifugal force induced or imparted a movement or direction component that drives the lubricant along the groove bottom, because on this flowing or flowing lubricant volume and the lubricant, which is in the adjoining, parallel accumulating groove bottom region defined defined with out of the groove.
Eine dritte Alternative sieht vor, dass der Nutgrund mehrere axial voneinander beabstandete Abschnitte, in denen der Nutgrund schräg zur Längsachse der Innenverzahnung verläuft, und zwischen denen der Nutgrund parallel zur Längsachse verläuft, aufweist. Hier ist also ein quasi gestufter Nutgrund vorgesehen, der beispielsweise zwei axial voneinander beabstandete, schräge oder rampenförmige Abschnitt aufweist, wobei bevorzugt einer am vorderen Ende der Nut ausgebildet ist. Zwischen diesen respektive an diese anschließend sind jeweils Abschnitte mit parallelverlaufenden Nutgrund vorgesehen. Auch hier wird das sich in diesen parallel verlaufenden Nutgrundabschnitten ansammelnde Schmiermittel durch das in den schräg verlaufenden Nutgrundabschnitten aktiv axial geförderte Schmiermittelvolumen mitgenommen und ausgetrieben. Die beiden oder die mehreren schräg verlaufenden Abschnitte befinden sich natürlich auf unterschiedlichen Radialniveaus.A third alternative provides that the groove bottom has a plurality of axially spaced-apart sections, in which the groove base extends obliquely to the longitudinal axis of the internal toothing, and between which the groove base extends parallel to the longitudinal axis. Here, therefore, a quasi-stepped groove base is provided, for example, has two axially spaced apart, inclined or ramp-shaped portion, wherein preferably one is formed at the front end of the groove. Between these respectively to these then sections are each provided with a parallel groove base. Here too, the lubricant accumulating in these parallel groove base sections is entrained and expelled by the lubricant volume actively conveyed axially in the obliquely running groove base sections. Of course, the two or more oblique sections are at different radial levels.
Der Winkel, unter dem der schräg oder rampenförmig verlaufende Nutabschnitt oder unter dem die mehreren Nutabschnitte zur Längsachse stehen ist natürlich sehr klein. Er ist beispielsweise ≤ 2°, insbesondere ≤ 1°.The angle at which the obliquely or ramp-shaped groove portion or below which the plurality of groove sections are to the longitudinal axis is of course very small. It is, for example, ≦ 2 °, in particular ≦ 1 °.
Die Kupplungseinrichtung selbst ist bevorzugt Teil einer nassen Doppelkupplung oder einer Hybridkupplung, in der der Außenlamellenträger mit einem Rotor einer elektrischen Maschine gekoppelt ist. The coupling device itself is preferably part of a wet double clutch or a hybrid clutch, in which the outer disk carrier is coupled to a rotor of an electric machine.
Neben der Kupplungseinrichtung selbst betrifft die Erfindung ferner einen Außenlamellenträger für eine Kupplungseinrichtung, mit einer sich axial erstreckenden Innenverzahnung mit einer Vielzahl von Zähnen, die über sich axial erstreckende Nuten voneinander beabstandet sind. Der Außenlamellenträger zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass die Geometrie im jeweiligen Nutgrund derart ist, dass sich im Nutgrund ansammelndes Schmiermittel bei einer Rotation des Außenlamellenträgers axial entlang der Nut förderbar ist. In addition to the coupling device itself, the invention further relates to an outer disc carrier for a coupling device, having an axially extending internal toothing with a plurality of teeth, which are spaced apart from each other via axially extending grooves. According to the invention, the outer disk carrier is characterized in that the geometry in the respective groove base is such that lubricant accumulating in the groove base can be conveyed axially along the groove during rotation of the outer disk carrier.
Bevorzugt verläuft der Nutgrund zumindest abschnittsweise schräg zur Längsachse der Innenverzahnung. Preferably, the groove base extends at least in sections obliquely to the longitudinal axis of the internal toothing.
Dabei kann der Nutgrund entweder über seine gesamte Länge schräg zur Längsachse der Inneverzahnung verlaufen. Alternativ kann der Nutgrund nur in einem bezogen auf die Fließrichtung vorderen Bereich der Nut schräg zur Längsachse der Innenverzahnung verlaufen und im daran anschließenden Bereich parallel zur Längsachse verlaufen. Eine dritte Alternative sieht vor, dass der Nutgrund mehrere axial voneinander beabstandete Abschnitte, in denen Nutgrund schräg zur Längsachse der Innenverzahnung verläuft und zwischen denen der Nutgrund parallel zur Längsachse verläuft, aufweist. In this case, the groove base extend either over its entire length obliquely to the longitudinal axis of the internal teeth. Alternatively, the groove base can extend only in a direction with respect to the flow direction of the front portion of the groove obliquely to the longitudinal axis of the internal teeth and extend in the adjoining region parallel to the longitudinal axis. A third alternative provides that the groove bottom has a plurality of axially spaced-apart sections, in which groove base extends obliquely to the longitudinal axis of the internal toothing and between which the groove base extends parallel to the longitudinal axis.
Schließlich betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Außenlamellenträgers der beschriebenen Art. Dieses Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass die Innenverzahnung des Außenlamellenträgers durch Drückwalzen hergestellt wird. Im Rahmen dieses Drückwalzens wird ein entsprechendes Drückwerkzeug verwendet, das eine entsprechende Außengeometrie aufweist, die durch das Drücken am Innenumfang des ringförmigen, den Außenlamellenträger bildenden Bauteils abgebildet wird. Diese Geometrie definiert folglich die Geometrie des Nutrgundes. Finally, the invention relates to a method for producing an outer disk carrier of the type described. This method is characterized in that the internal toothing of the outer disk carrier is produced by pressure-rolling. In the context of this spin forming a corresponding spinning tool is used, which has a corresponding outer geometry, which is imaged by the pressing on the inner circumference of the annular, the outer disk carrier forming member. This geometry thus defines the geometry of the nutrient.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen sind schematische Darstellungen und zeigen: The invention will be explained below with reference to embodiments with reference to the drawings. The drawings are schematic representations and show:
Am Außenlamellenträger
Erfindungsgemäß verläuft der Nutgrund
Im Betrieb rotiert der Außenlamellenträger
Eine dritte Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Außenlamellenträgers
Anstelle einer Hybridkupplung mit elektrischer Maschine kann der erfindungsgemäße Außenlamellenträger
Der jeweilige Winkel α, den der Nutgrund oder die entsprechende Nutgrundabschnitte zur Längsachse einnehmen, ist klein, er ist bevorzugt ≤ 2°, vorzugsweise ≤ 1°. Die Innenverzahnung
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Außenlamellenträger External disk carrier
- 22
- Rotor rotor
- 33
- Maschine machine
- 44
- Trägerabschnitt support section
- 55
- Lagerabschnitt bearing section
- 66
- Wälzlager roller bearing
- 77
- Innenverzahnung internal gearing
- 88th
- Zähne teeth
- 99
- Nuten groove
- 1010
- Nutgrund groove base
- 10a–10f10a-10f
- Nutgrundabschnitte Nutgrundabschnitte
- 1111
- Zahnflanken tooth flanks
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