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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lamellenkupplung für einen Kraftfahrzeug-Antriebsstrang mit mehreren Innenlamellen, die axial verschieblich aber drehmomentübertragend an einem Innenlamellenträger angebunden sind und mit mehreren Außenlamellen, die axial verschieblich aber drehmomentübertragend an einem Außenlamellenträger angebunden sind, wobei die Innenlamellen und die Außenlamellen so in Axialrichtung abwechselnd hintereinander bzw. nebeneinander, also alternierend angeordnet sind, dass bei einer Axialverlagerung der Innenlamellen und der Außenlamellen eine Drehmomentübertragung zwischen ihnen bewirkbar ist, wobei ein Rückstellelement so auf die Innenlamellen und/oder die Außenlamellen einwirkt, dass eine Zwangsbewegung zum Lösen der Drehmomentübertragung zwischen den Innenlamellen und den Außenlamellen erreicht / erreichbar ist.
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Aus dem Stand der Technik sind Mehrscheibenkupplungen mit Rückstellelementen mehrfach bekannt. So offenbart bspw. die
DE 10 2012 213 143 A1 eine Mehrscheibenkupplung mit einer axial fest angeordneten Gegendruckplatte und einer von einer sich an einem mit der Gegendruckplatte drehfest verbundenen Deckel axial abstützenden Tellerfeder axial gegen diese abhängig von einer Stellung eines auf die Tellerfeder axial einwirkenden Ausrücksystems vorspannbaren, axial verlagerbar und drehfest mit dem Deckel verbundenen Anpressplatte, zumindest einer axial zwischen Gegendruckplatte und Anpressplatte axial verlagerbar und drehfest mit dem Deckel verbundenen Zwischenplatte sowie zumindest zwei geschichtet zwischen Gegendruckplatte, der zumindest einen Zwischenplatte und der Anpressplatte angeordneten und von diesen axial verspannbar angeordneten Reibbelägen jeweils einer Kupplungsscheibe sowie für Anpressplatte und der zumindest einen Zwischenplatte vorgesehene Anschläge zur Begrenzung eines Abhubs der Anpressplatte und der zumindest einen Zwischenplatte von den Reibbelägen bei die Anpressplatte entlastenden Tellerfeder, wobei Anpressplatte und zumindest eine Zwischenplatte jeweils federbeaufschlagt gegen die Anschläge vorgespannt sind.
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Eine weitere Ausführungsform ist aus der
DE 10 2015 216 731 A1 bekannt. Hier sind hantelförmige Verformungselemente in Ausnehmungen der Außenlamellen vorgesehen. Kommt es zu einer Drehmomentübertragung werden die Verformungsbereiche zwischen benachbarten Außenlamellen verformt und bilden eine entsprechend rückstellende Axialkraft aus.
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Im Stand der Technik sind die Rückstellelemente jedoch nur an den plattenartigen Kupplungsscheiben bzw. an den Kupplungsplatten, wie der Anpressplatte oder der Zwischenplatte vorgesehen. Die mit Reibbelägen versehenen Kupplungsscheiben jedoch verfügen nicht über solche Rückstellelemente. Beim Öffnen der Kupplung sorgen die Rückstellelemente an den Kupplungsplatten dafür, dass diese sich in ihre Einbauposition zurück bewegen, wenn die Anpresskraft wieder entfernt wird. Dadurch werden die (mit den Reibbelägen versehenen) Kupplungsscheiben nicht mehr aktiv, so wie im Zustand der Drehmomentübertragung, zwischen den Platten eingeklemmt. Jedoch lösen sich die Reibkontakte nicht vollständig, da sich die Kupplungsscheiben trotz allem, bzw. aufgrund der an den Reibkontakten herrschenden Reibung, nicht weit genug von den Kupplungsplatten entfernen. Deshalb existiert auch bei geöffneter Kupplung weiterhin Reibung zwischen den Kupplungsscheiben und den Kupplungsplatten. Dadurch liegen Schleppmomente an, welche wiederum der Wirkungsgrad der Kupplung vermindern.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu vermeiden oder wenigstens zu mildern, und insbesondere ein Lüften der Kupplung so umsetzen zu können, dass Lüftelemente in die Lamellenträger derart integrierbar sind, dass radialer Bauraum eingespart werden kann.
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Die Aufgabe der Erfindung wird bei einer gattungsgemäßen Lamellenkupplung erfindungsgemäß gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Dabei ist das wenigstens eine Rückstellelement an einem Absatz des Innenlamellenträgers oder des Außenlamellenträgers und einer darin axial verschieblich angebrachten Innenlamelle oder Außenlamelle abstützt.
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Dadurch kann bspw. der wirksame Reibdurchmesser der Kupplung erhöht werden, wodurch das übertragbare Drehmoment der Kupplung gesteigert wird.
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Es ist zu beachten, dass eine Lamellenkupplung eine Sonderform einer Mehrscheibenkupplung darstellt. Im Gegensatz zu einer „klassischen Mehrscheibenkupplung“, welche Kupplungsscheiben mit Reibbelägen aufweist, die zwischen einer Gegendruckplatte, mindestens einer Zwischenplatte und einer Anpressplatte angeordnet sind, die allgemein auch als Kupplungsplatten bezeichnet werden können, bei denen die Kupplungsplatten (wie bspw. Anpressplatte, Zwischenplatte und Gegendruckplatte) an einem Kupplungsdeckel befestigt sind, oder insbesondere die Gegendruckplatte als ein Teil des Kupplungsdeckels ausgebildet ist, weist eine Lamellenkupplung in der Regel einen Innenlamellenträger mit mehreren Innenlamellen und einen Außenlamellenträger mit mehreren Außenlamellen auf. Die Innenlamellen und die Außenlamellen sind dabei in Axialrichtung alternierend angeordnet. Hierbei sind entweder die Innenlamellen, die in ihrer Gesamtheit auch als Innenlamellenpaket bezeichnet werden können, oder die Außenlamellen, die Gesamtheit als Außenlamellenpaket bezeichnet werden können, als Kupplungsscheibe mit axial beidseitig angebrachten Reibbelägen vorgesehen und die jeweils andere Lamellenart ist als Stahllamelle ausgebildet.
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Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend erläutert.
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Erfindungsgemäß ist es von Vorteil, wenn mehrere Rückstellelemente am Innen- oder Außenlamellenträger vorhanden sind. Vorzugsweise entspricht die Anzahl der Rückstellelemente mindestens der Anzahl der am Innen- oder Außenlamellenträger angeordneten Innen- oder Außenlamellen, sodass pro Innen- oder Außenlamelle zumindest ein Rückstellelement vorhanden ist.
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Weiter sind erfindungsgemäß mehrere Rückstellelemente pro Innen- und/oder Außenlamelle über den Umfang verteilt, vorzugsweise gleichverteilt, vorhanden. Dadurch wird beim Öffnen der Kupplung eine Rückstellkraft erzeugt, die gleichmäßig auf die Fläche der Innen- oder Außenlamelle wirkt, wodurch ein Verkippen oder gar Verkanten der Innen- oder Außenlamelle verhindert wird.
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Ebenso sieht die Erfindung vor, dass mehrere Absätze pro Innen- oder Außenlamelle über den Umfang verteilt am Innen- oder Außenlamellenträger vorhanden sind. Somit können sich die mehreren Rückstellelemente pro Lamelle an jeweils einem Absatz abstützen, um die Rückstellkraft gleichmäßig auf die Innen- oder Außenlamelle aufzubringen.
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Die erfindungsgemäße Ausführungsform sieht vor, dass die Absätze unterschiedlicher Innen- oder Außenlamellen eines Innen- oder Außenlamellenpakets in Axialrichtung unterschiedliche Längen aufweisen, d.h., an voneinander verschiedenen axialen Positionen enden. Somit können die Innen- oder Außenlamellen mit Hilfe der Absätze an die entsprechende axiale Position innerhalb des Innen- oder Außenlamellenpakets, welches an dem Innen- oder Außenlamellenträger angebracht ist, positioniert werden.
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Hierfür hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn ein erster axialer Versatz zwischen zwei Absätzen gleich einem anderen (zweiten) axialen Versatz zwischen zwei weiteren Absätzen ist. Dadurch werden die gleichartigen Lamellen in Axialrichtung mit demselben Abstand zueinander, d.h. mit einem konstanten Abstand, angeordnet.
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Ferner ist es von Vorteil, wenn das Rückstellelement als eine Feder, bspw. als eine Druckfeder, wie eine Schraubenfeder, ausgebildet ist. Federn oder Federelemente sind Standardteile, welche in großer Stückzahl und günstig zu fertigen sind.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform für die Lamellen sieht vor, dass die Innenlamellen und/oder die Außenlamellen eine solche Verzahnung aufweisen, dass sie nur an der korrekten Position an dem Innen- oder dem Außenlamellenträger montierbar ist. Hierfür weist die Außenlamelle die Verzahnung an ihrem Außenumfang auf, wohingegen die Innenlamelle eine solche Verzahnung an ihrem inneren Umfang aufweist. Dabei ist es von Vorteil, wenn die Zähne der Verzahnung unterschiedlich ausgestaltet sind. So kann die Verzahnung derart ausgestaltet werden, dass ein falsches Positionieren der Lamellen verhindert wird.
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Hierfür ist es besonders von Vorteil, wenn die Verzahnung so ausgelegt ist, dass die Innen- oder Außenlamelle durch Verdrehen um ihre Rotationsachse an jeder durch die verschiedenen Absätze definierte Position auf den Innen- oder Außenlamellenträger montierbar / anbringbar ist. Das bedeutet, dass die Verzahnung so ausgebildet ist, dass durch ein Verdrehen der Lamelle um ihre Rotationsachse eine für jeden Absatz passende Position existiert, in der die Lamelle auf den entsprechenden Lamellenträger aufgeschoben werden kann und durch den zugehörigen Absatz in Axialrichtung begrenzt wird. Dadurch kann die Vielzahl an Lamellen, die für die Kupplung benötigt werden, als Gleichteil verwendet werden.
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Ferner ist es von Vorteil, wenn die Lamellenkupplung als eine trockene Lamellenkupplung ausgelegt ist.
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Mit anderen Worten besteht die Erfindung darin, durch die geschickte Integration von Lüftelementen bzw. Rückstellelementen in die Lamellenträger radialen Bauraum einzusparen. Dadurch kann bspw. der wirksame Reibdurchmesser der Kupplung erhöht werden, wodurch das übertragbare Drehmoment der Kupplung gesteigert wird. Hierfür werden gemäß der Erfindung die für das Lüften der Kupplung zuständigen Bauteile innerhalb der Lamellenträger platziert.
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Beim Schließen der Kupplung werden die Platten und Kupplungsscheiben axial gegen die elastischen Elemente gedrückt und stauchen diese dadurch zusammen. Beim Öffnen der Kupplung wird die durch die Verformung gespeicherte Energie wieder freigesetzt und stellt die Platten und Kupplungsscheiben, bzw. die Lamellen wieder in ihre Einbaulage zurück. Um die Bauteilanzahl möglichst gering zu halten, weist die Kupplungsscheibe eine geschickte Verzahnungsgeometrie auf, die für jede der Anschlagspositionen passt, sodass eine einzige Kupplungsscheibengeometrie ausreichend ist. Die Kupplungsscheibe muss bei der Montage jeweils lediglich um bspw. 10° um die eigene Achse gedreht werden, damit sie für die nächste Einbauposition passt.
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Dadurch kann die Anzahl an Flächenpaarungen für die Verzahnung zwischen den Kupplungsscheiben und dem (Innen-) Lamellenträger maximiert werden.
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Man kann auch sagen, dass die Erfindung alternative Rückstell- / Lüftelemente für eine trockene Mehrscheibenkupplung bereitstellt. Hierfür sind platzsparend (Schrauben-) Federn an Innen- und/oder Außenlamellen vorgesehen. Die Federn sind an Anschlägen für die jeweiligen Scheiben vorgesehen. Über entsprechend abgestimmte Formgebungen können für gleiche Scheiben unterschiedlich axial beabstandete Anschläge durch Drehen der Scheiben ausgewählt werden.
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Die Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe von Figuren näher erläutert, in denen eine beispielhafte Ausführungsform dargestellt ist. Es zeigen:
- 1 eine Längsschnittansicht eines exemplarischen Kupplungsaufbaus in Form einer Doppelkupplung;
- 2 eine perspektivische Darstellung eines in 1 gezeigten Innenlamellenträgers einer linken Teilkupplung mit an Anschlägen positionierten Rückstellelementen; und
- 3 eine Draufsicht auf eine Kupplungsscheibe.
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Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen nur dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt zwei Lamellenkupplungen 1, wobei jede der Lamellenkupplungen 1, 1 jeweils Innenlamellen 2 aufweisen, die an einem Innenlamellenträger 3 axial verschieblich aber drehmomentübertragbar angeordnet sind. In der Axialrichtung A, welche der Richtung der Längsachse bzw. Rotationsachse der Kupplung 1 entspricht, sind die Innenlamellen 2 alternierend, das heißt, abwechselnd mit Außenlamellen 4 angeordnet, die axial verschieblich aber drehmomentübertragend an einem Außenlamellenträger 5 angebracht sind.
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2 zeigt ein Beispiel für einen Lamellenträger in Form des Innenlamellenträgers 3 in perspektivischer Darstellung. Der Innenlamellenträger 3 weist über den Umfang verteilt mehrere Rückstellelemente 6 auf, die mit einem Ende an Absätzen 7 des Innenlamellenträgers 3 anliegen.
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Mit Bezug zurück zu 1 sind die Lamellenkupplungen 1, 1 beispielhaft als Kupplungen ausgebildet, die jeweils drei Innenlamellen 2 und zwei Außenlamellen 4 aufweisen. Die Gesamtheit der Innenlamellen 2 bzw. der Außenlamellen 4 pro Lamellenkupplung 1 kann auch als Innenlamellenpaket 8 bzw. Außenlamellenpaket 9 bezeichnet werden. Die beiden Lamellenkupplungen 1, 1 sind radial leicht bzw. teilweise ineinander verschachtelt angeordnet und bilden eine Doppelkupplung 10 aus. Beim Betätigen der Doppelkupplung 10 durch eine Betätigungseinrichtung 11 werden das Innenlamellenpaket 8 und das Außenlamellenpaket 9 der in 1 rechts angeordneten Lamellenkupplung 1 zusammengeschoben und gegen eine Gegendruckplatte 12 geschoben, welche integral mit dem Außenlamellenträger 5 der rechten Lamellenkupplung 1 ausgebildet ist. An dem rechten Außenlamellenträger 5 stützt sich der Außenlamellenträger 5 der linken Lamellenkupplung 1 ab und somit wird bei Betätigung der Doppelkupplung 10 das Innenlamellenpaket 8 und das Außenlamellenpaket 9 der linken Lamellenkupplung 1 durch Kontaktieren der Gegendruckplatte 12 mit der ihr am nächsten angeordneten Innenlamelle 2 in Axialrichtung A in 1 nach links verschoben bis die ganz links positionierte Innenlamelle 2 eine Gegendruckplatte 13 kontaktiert. Die Gegendruckplatte 13 begrenzt die axiale Verschiebung der Lamellenpakete 8, 9 beider Lamellenkupplungen 1, 1, sodass es bei geschlossener Doppelkupplung 10 zu einer Drehmomentübertragung kommt.
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In 1 ist in dem Detailbereich I gut zu erkennen, wie sich das Rückstellelement 6, das hier als Schraubenfeder 14 ausgebildet ist, einerseits an einem Absatz 7 des Außenlamellenträgers 5 abstützt und andererseits an einer der Außenlamellen 4 abgestützt ist.
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In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Innenlamellen 2 als Reiblamellen 15 ausgebildet, wohingegen die Außenlamellen 4 als Stahllamellen 16 ausgebildet sind.
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2 zeigt, wie vorstehend erwähnt, den Innenlamellenträger 3 in perspektivischer Darstellung. Der Innenlamellenträger 3 weist eine Vielzahl der Absätze 7 auf, die über seinen Umfang verteilt angeordnet sind. In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel weist der Innenlamellenträger 3 entsprechend der Anzahl der Innenlamellen 2 des an ihm anzubringenden Lamellenpakets 8, drei verschiedene Absätze 7 auf (für drei Innenlamellen 2, siehe 1). Diese drei Absätze 7 unterscheiden sich durch ihre axiale Länge. So ist der Absatz 7, welcher die kürzeste Axiallänge aufweist in Form eines umlaufenden Führungsbords 17 bzw. einer umlaufenden Bordkante 17 ausgebildet. Der Absatz 7 mit einer mittleren Axiallänge ist mit dem Bezugszeichen 18 versehen. Der dritte Absatz 7, welcher sich in Axialrichtung gesehen am weitesten erstreckt, ist mit dem Bezugszeichen 19 markiert.
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Zwischen den unterschiedlichen Absätzen sind Zähne 20 angeordnet, die der klassischen Zahngeometrie von Innenlamellenträgern entspricht. Über den Umfang gesehen sind die Absätze mit den Absatzlängen 17, 18 bzw. 19 und die Zähne 20 mit den gleichen Abständen zueinander beabstandet vorgesehen. Der axiale Abstand zwischen dem kürzesten Absatz 17 und dem mittellangen Absatz 18 beträgt Δ2. Der axiale Abstand zwischen dem mittleren Absatz 18 und dem längsten Absatz 19 beträgt Δ1. Vorzugsweise sind die Abstände Δ1 und Δ2 gleich lang bzw. identisch.
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3 zeigt eine für den in 2 dargestellten Innenlamellenträger 3 passende Innenlamelle 2. Die Innenlamelle 2 weist an ihrem inneren Umfang eine Verzahnung 21 auf, deren Geometrie so auf die Geometrie der Absätze 17, 18 und 19 sowie den Zähnen 20 des Innenlamellenträgers 3 (siehe 2) abgestimmt ist, dass die Innenlamelle 2 durch ein Verdrehen um ihre Rotationsachse, welche durch den Mittelpunkt M verläuft, für jede Anschlagsposition passend auf den Innenlamellenträger 3 aus 2 aufschiebbar ist.
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Die Verzahnung 21 ist hierbei so auszulegen, dass diese Zahnlücken 22, 23 aufweist, die so angeordnet sind, dass die Zähne 20 bzw. die Absätze 7, an denen die Innenlamelle 2 nicht anliegen / anschlagen soll, in diese Zahnlücken 22, 23 hineinpassen und somit eine Art Führungsgeometrie ausbilden.
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Das Prinzip der in 3 gezeigten Verzahnung 21 für die Innenlamelle 2 ist analog auf eine Verzahnung einer Außenlamelle zu übertragen, welche sich am äußeren Umfang der Außenlamelle befindet. Ebenso ist das in 2 gezeigte Absatzprinzip des Innenlamellenträgers 3 auf einen Außenlamellenträger übertragbar, wobei die Absätze 7 bzw. Zähne 20 sich nach radial innen erstrecken.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Lamellenkupplung
- 2
- Innenlamelle
- 3
- Innenlamellenträger
- 4
- Außenlamelle
- 5
- Außenlamellenträger
- 6
- Rückstellelement
- 7
- Absatz
- 8
- Innenlamellenpaket
- 9
- Außenlamellenpaket
- 10
- Doppelkupplung
- 11
- Betätigungseinrichtung
- 12
- Gegendruckplatte
- 13
- Gegendruckplatte
- 14
- Schraubenfeder
- 15
- Reiblamelle
- 16
- Stahllamelle
- 17
- Führungsbord / Bordkante
- 18
- Absatz mittlerer Länge
- 19
- Absatz größter Länge
- 20
- Zahn
- 21
- Verzahnung
- 22
- Zahnlücke
- 23
- Zahnlücke
- A
- Axialrichtung
