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Die Erfindung betrifft eine Reibkupplung für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einer Druckplatte, einer Anpressplatte und einer Kupplungsscheibe, die zum Einund Auskuppeln der Kupplung zueinander relativpositionierbar sind und über zwischenliegende Reibbeläge miteinander in Reibschluss bringbar sind, wobei die Reibkupplung eine Kupplungsglocke, die ein die Kupplungsscheibe und die Reibbeläge zumindest teilweise umgebendes Gehäuse ausbildet, und eine innerhalb der Kupplungsglocke vorliegendes Fluid umwälzende Kühleinrichtung aufweist.
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Aus der
DE 101 61 205 A1 ist eine Kupplung bekannt, bei der infolge einer Strömungswandung innerhalb einer Kupplungsglocke Luft an einem Zentralausrücker vorbeigeführt wird, so dass dieser bzw. das enthaltene Druckmittel gekühlt wird. Durch die Luftumwälzung weist die Reibungskupplung einen geringeren Verschleiß auf. Nachteilig ist aber eine insgesamt über eine bestimmte Betriebsdauer der Kupplung auftretende Gesamterwärmung des in der Kupplung vorliegenden Fluids.
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Aus der
DE 10 2006 008 857 A1 ist ein Wärmetauscher zur Kühlung eines rotierenden Maschinenelements bekannt, bestehend aus wenigstens einem Rohr und wenigstens einer Lamelle, zum Wärmetausch zwischen einem ersten Kühlmittel, welches unter Einwirkung von Fliehkräften den Wärmetauscher benetzt, um gekühlt zu werden und zur weiteren Kühlung des rotierenden Maschinenelements zu Verfügung steht, welches in einem Gehäuse angeordnet ist. Nachteilig ist, dass durch Vorsehen des Wärmetauschers in der Kupplung deren Baugröße groß ist.
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Aus der
WO 2015/149875 A1 ist schließlich eine Reibkupplung für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, mit einer zum Ein- und Auskuppeln der Kupplung gegenüber einer Druckplatte und einer Kupplungsscheibe verschiebbaren Anpressplatte und mit einem, die Anpressplattenverschiebestellung beeinflussenden, drehfest mit der Anpressplatte verbundenen Betätigungselement, welches zumindest einen Fluidumlenkabschnitt aufweist, der in einem Betriebszustand der Kupplung, zur Kühlung der Anpressplatte, Druckplatte und/oder Kupplungsscheibe ein Kühlfluid in das Innere der Kupplung einleitet, wobei das Betätigungselement als starres Bauteil ausgestaltet ist.
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Ausgehend von dem vorgenannten Stand der Technik ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu beheben und eine thermisch hoch robuste Reibkupplung mit gegenüber dem Stand der Technik verbessertem Abkühlverhalten und einfachem Aufbau zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird bei eine gattungsgemäße Reibkupplung, die als Einfachkupplung oder als Doppelkupplung ausgebildet sein kann, erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass, die Kühleinrichtung einen außerhalb der Kupplungsglocke angeordneten Fluidleitungsabschnitt aufweist. Anders als beim Stand der Technik, bei dem eine Kühlung der Kupplung durch Kühlung von in der Kupplung befindlichem Fluid, wie zum Beispiel Luft, innerhalb der Kupplung erfolgt, wird nach der Erfindung durch einen Betrieb der Kupplung erwärmtes Fluid aus dem Kupplungsinnenraum entnommen, durch den Fluidleitungsabschnitt geführt und dabei außerhalb der Kupplung gekühlt und derart gekühlt wieder zurück in den Kupplungsinnenraum eingebracht. Dies bietet den Vorteil, Fluid aus dem Kupplungsinnenraum ohne im Hinblick auf räumliche Gegebenheiten eingeschränkte Bedingungen effektiv kühlen zu können.
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Man kann sagen, dass durch die Erfindung Fluid, insbesondere Luft, durch mindestens eine außerhalb der Kupplungsglocke liegende Fluidleitung, die beispielsweise besonders einfach als Rohr ausgebildet sein kann, in Richtung Ausrücker geführt wird. Zumindest ein Teil oder ein Abschnitt der Fluidleitung oder des Rohrs ist dabei außerhalb der Kupplungsglocke angeordnet. Der Einlass in die Leitung ist gezielt platziert, insbesondere in einen Bereich oder an eine Stelle, wo Fluid mit hoher oder höchster Temperatur vorliegt. Erfindungsgemäß ist der Leitungsabschnitt außerhalb der Kupplung geführt, in einem Bereich von geringerer Temperatur als der Kupplungsinnenraum. Zum Beispiel kann der Leitungsabschnitt in direktem Kontakt mit dem Motorraum stehen oder durch ein Ölbad geführt sein und wirkt wie ein Wärmetauscher. Warmes Fluid wird der Kupplung entzogen und durch den Leitungsabschnitt außerhalb der Kupplung geführt. Dabei wird dem Fluidstrom Wärmeenergie entzogen. Ausströmendes Fluid wird derart im Vergleich zum Stand der Technik zusätzlich (ohne Pumpe) gekühlt.
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Besonders elegant an der Erfindung ist, dass zum Fördern von Fluid durch die Fluidleitung, die man auch als Abkühlröhre bezeichnen kann, der im Rahmen einer Betätigung der Kupplung auftretende Pumpeffekt der Kupplung genutzt wird. Dies ist besonders effektiv, da keine weitere Energie aufgewendet werden muss, um Kühlung zu verbessern. Der Pumpeffekt tritt durch bei Kuppeln und Entkuppeln vorliegenden Relativbewegungen der Anpressplatte relativ zur Grundplatte ein.
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Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.
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Eine Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Fluidleitungsabschnitt eine Einlassöffnung, die in einem radial äußeren Bereich der Kupplung und/oder angrenzend an die Reibbeläge ausgebildet ist, und eine Auslassöffnung aufweist, die in einem radial inneren Bereich der Kupplung ausgebildet ist. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass durch den Kupplungsbetrieb erwärmtes Fluid dort für einen Kühlung aus der Kupplung entnommen wird, wo die größter Erwärmung erfolgt und die Temperatur des Fluid am höchsten ist, nämlich im Bereich der Reibbeläge. Des Weiteren wird gekühltes Fluid an einer weit entfernten Stelle wieder in die Kupplung eingeführt, nämlich in einem radial inneren Bereich, insbesondere in Richtung des Aus-/Einrücksystems der Kupplung. Auf diese Weise wird eine Durchströmung des Kupplungsinnenraums mit Fluid erzeugt, insbesondere von radial innen nach radial außen, derart, dass stets kühles Fluid von radial innen an den Reibbelägen vorbei nach radial außen zur Einlassöffnung des Fluidleitungsabschnitts geleitet wird. Die Kühlung der Reibbeläge ist daher sehr effektiv.
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Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Fluidleitungsabschnitt zumindest abschnittsweise in einer Wärmetauschereinheit angeordnet ist. Eine solche Wärmetauschereinheit kann gesondert vorgesehen sein. Besonders vorteilhaft ist aber, wenn der Fluidleitungsabschnitt durch ohnehin vorhandene Wärmetauscher geleitet ist, wie zum Beispiel durch eine Ölwanne mit Getriebeöl oder ein ähnliches Speichermedium eines Kraftfahrzeugs.
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Es ist besonders vorteilhaft, wenn der Fluidleitungsabschnitt düsenförmig ausgebildet ist. Durch eine derartige Gestalt kann Fluid in dem Leitungsabschnitt zusätzlich beschleunigt werden und mit erhöhter Geschwindigkeit zurück in die Kupplung geführt werden. Infolge der hohen Fluidgeschwindigkeit kommt es zu einer hohen Fluiddurchmischung innerhalb der Kupplung, was eine besonders effektive Kühlung ermöglicht.
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Man kann auch sagen, dass die Erfindung eine Vorrichtung zur Kühlung einer Kupplung betrifft. Ein Kühlungsrohr, welches Düseneigenschaften aufweisen kann, ist als passives Kühlungsorgan der Kupplung radial außen im Bereich von Kupplungsscheiben an einem Kupplungsdeckel angeordnet. Das Rohr kann insbesondere einen im Wesentlichen U-förmigen Verlauf aufweisen, so dass abgekühltes Fluid, insbesondere Luft, wieder der Kupplung zugeführt werden kann. Das Rohr kann durch ein Kühlfluid, ggf. zumindest zeitweise durch ein Kühlmittelbad als Wärmetauscher, hindurchgeführt sein. Es kann bevorzugt im Bereich einer radial inneren Öffnung des Kupplungsdeckels enden. Falls der Fluidleitungsabschnitt in Form einer Düse gestaltet ist, kann das Fluid darin beschleunigt werden, was für eine verbesserte Abkühlung der Kupplung innerhalb der Glocke sorgt.
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Die Erfindung wird nachfolgend mittels eines Ausführungsbeispiels anhand von Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt:
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1 eine schematische Längsschnittdarstellung einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kupplung,
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2 eine schematische Längsschnittdarstellung einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kupplung,
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3 eine schematische Längsschnittdarstellung einer dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kupplung, und
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4 eine schematische Längsschnittdarstellung einer vierten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kupplung.
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Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen nur dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen bzw. vergleichbaren Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
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Die 1 bis 4 zeigen jeweils in einer schematischen Darstellung eine Ausführungsform der Erfindung. Dargestellt ist in jeder der Figuren eine Kupplung 1 in Form einer Doppelkupplung, mit einer zentralen Druckplatte 2, einer ersten Anpressplatte 3, einer zweiten Anpressplatte 4, einer ersten Kupplungsscheibe 5 und einer zweiten Kupplungsscheibe 6. Die Druckplatte 2 bildet zusammen mit der ersten Anpressplatte 3 und der ersten Kupplungsscheibe 5 eine erste Kupplung der Doppelkupplung 1 aus. Sie bildet zusammen mit der zweiten Anpressplatte 4 und der zweiten Kupplungsscheibe 6 eine zweite Kupplung der Doppelkupplung 1 aus. Die Drehachse der Doppelkupplung 1 ist mit dem Bezugszeichen 7 gekennzeichnet. Die Doppelkupplung 1 ist mittels einer Kupplungsglocke 8 eingehaust. Für die Funktion der Erfindung nicht wesentliche Elemente der Doppelkupplung 1, wie zum Beispiel die Kupplungsscheiben 5, 6 tragenden Wellen und andere sonst durchaus bedeutsame Maschinenelemente, sind in den Figuren nicht dargestellt.
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Die erste Kupplungsscheibe 5 trägt an ihrem radial äußeren Ende (radial außen mit Bezug auf die Drehachse 7 Reibbeläge 13a, 13b, zum Ausbilden eines Reibschlusses zwischen der ersten Kupplungsscheibe 5, der Druckplatte 2 und der ersten Anpressplatte 3 in bekannter Weise. Eine Betätigung erfolgt über eine erste Tellerfeder 9. Die zweite Kupplungsscheibe 6 trägt an ihrem radial äußeren Ende, insbesondere radial außen mit Bezug auf die Drehachse 7, Reibbeläge 14a, 14b, zum Ausbilden eines Reibschlusses zwischen der zweiten Kupplungsscheibe 6, der Druckplatte 2 und der zweiten Anpressplatte 4. Eine Betätigung der zweiten Kupplung erfolgt über eine zweite Tellerfeder 10.
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Während des Betriebs der Doppelkupplung 1 kommt es zu einer Erwärmung insbesondere der Reibbeläge 13a, 13b, 14a und 14b, weshalb diese durch Umströmen mit innerhalb der Kupplungsglocke 8 vorliegendem Fluid gekühlt werden. Zum Abtransportieren der im Bereich der Reibbeläge 13a, 13b, 14a, 14b entstehenden Wärme ist ein Fluidleitungsabschnitt 11 vorgesehen, mit dem innerhalb der Kupplungsglocke 8 vorliegendes Fluid, im Falle einer Trockenkupplung ist das in der Regel Luft, zirkuliert wird. Der Fluidleitungsabschnitt 11 ist zumindest abschnittweise außerhalb der Kupplungsglocke 8 angeordnet.
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Bei der ersten Ausführungsform der 1 ist der Fluidleitungsabschnitt 11 in Form eines außen liegenden Rohrs 12 gebildet. Der Fluidleitungsabschnitt 11 weist eine Einlassöffnung 15, über die heißes, zu kühlendes Fluid aus dem Kupplungsinnenraum 16 in den Fluidleitungsabschnitt 11 einströmt, und eine Auslassöffnung 17 auf, über die gekühltes Fluid zurück in den Kupplungsinnenraum 16 strömt. Der Fluideinlass 15 ist besonders vorteilhaft in einem Bereich platziert, wo Fluid mit von hoher Temperatur vorliegt. Wie in 1 gezeigt ist, ist die Fluideinlassöffnung 15 in einem radial äußeren Bereich der Doppelkupplung 1 angrenzend an die Reibbeläge 13a, 13b, 14a, 14b angeordnet. Das außerhalb der Kupplung 1 liegende U-förmige Rohr 12 und der Fluidleitungsabschnitt 11 können zum Beispiel in einem Motorraum eines Kfz liegen und wirken wie ein Wärmetauscher. Heißes Fluid wird dem Innenraum 16 entnommen und durchströmt den Fluidleitungsabschnitt 11, wobei ihm Wärmeenergie entzogen wird und gekühltes Fluid über die Auslassöffnung 17 wieder dem Innenraum 16 der Kupplung 1 zugeführt wird.
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2 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der der Fluidleitungsabschnitt 11 nicht nur der Kühlung von Fluid außerhalb der Kupplung 1 dient, sondern gekühltes Fluid derart wieder in den Innenraum 16 eingebracht wird, dass eine besonders effektive Durchströmung des Kupplungsinnenraums 16 und damit Kühlung der Reibbeläge 13a, 13b, 14a, 14b bewirkt werden. Nach dieser Ausführungsform ist der Fluidleitungsabschnitt 11 nach radial innen in Richtung der Drehachse 7 verlängert. Die Auslassöffnung 17 befindet sich daher in einem radial inneren Bereich des Innenraums 16, so dass eine Fluidströmung ausgebildet wird, mittels der relativ kühles Fluid aus der Auslassöffnung 17 von radial innen nach radial außen an den zu kühlenden Reibbelägen 13a, 13b, 14a, 14c vorbei strömt, wo das Fluid sich erwärmt und zum Kühlen über die Einlassöffnung 15 in den Fluidleitungsabschnitt 11 geführt wird.
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3 zeigt eine dritte Ausführungsform und entspricht im Wesentlichen der ersten und zweiten Ausführungsform. Allerdings ist der Fluidleitungsabschnitt außerhalb der Kupplungsglocke 8 durch ein Ölbad 18 geführt. Hier kann zum Beispiel eine Verbindung zum Getriebeöl hergestellt werden. Diese Variante bietet im Vergleich zu den beiden vorstehend beschriebenen Ausführungsformen einen verbesserten Wärmeaustausch im Abkühlrohr 12. Anstelle eines Ölbades 18 kann der Fluidleitungsabschnitt durch eine beliebige Wärmetauschereinheit hindurchgeführt sein.
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4 zeigt schließlich eine vierte Ausführungsform, die wieder im Wesentlichen den vorstehenden Ausführungsformen entspricht. Der Fluidleitungsabschnitt 11 ist dabei aber düsenförmig mit einem Düsenabschnitt 19 ausgebildet, so dass gekühltes Fluid in Richtung zur Auslassöffnung hin durch das düsenförmige Rohr 12 beschleunigt wird und mit relativ hoher Strömungsgeschwindigkeit zurück in den Kupplungsinnenraum 16 eingebracht wird. Diese Variante bietet eine verbesserte Abkühlung der Kupplung 1.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kupplung, Doppelkupplung
- 2
- Druckplatte
- 3
- erste Anpressplatte
- 4
- zweite Anpressplatte
- 5
- erste Kupplungsscheibe
- 6
- zweite Kupplungsscheibe
- 7
- Drehachse
- 8
- Kupplungsglocke
- 9
- erste Tellerfeder
- 10
- zweite Tellerfeder
- 11
- Fluidleitungsabschnitt
- 12
- Rohr
- 13a, b
- Reibbelag
- 14a, b
- Reibbelag
- 15
- Einlassöffnung
- 16
- Kupplungsinnenraum
- 17
- Auslassöffnung
- 18
- Ölbad
- 19
- Düsenabschnitt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10161205 A1 [0002]
- DE 102006008857 A1 [0003]
- WO 2015/149875 A1 [0004]
