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Die Erfindung betrifft eine nasslaufende Lamellenkupplung, mit Kupplungslamellen, die drehfest, aber in axialer Richtung verschiebbar mit einem Lamellenträger verbunden sind, der Fluiddurchtrittsöffnungen aufweist.
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Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2014 221 577 A1 ist eine nasslaufende Kupplung mit einem Lamellenträger bekannt, der Fluidtaschen und Fluiddurchgangsausnehmungen aufweist. Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2015 201 550 A1 ist eine Kupplung mit einem Innenträger und einem Außenträger bekannt, die um eine gemeinsame Drehachse drehbar angeordnet sind, wobei ein Gehäuse zur Aufnahme des Innenträgers, des Außenträgers und der Reibpartner mit einer Flüssigkeit geflutet ist, wobei der Innenträger eine erste Aussparung und der Außenträger eine zweite Aussparung, jeweils zum radialen Durchtritt von Flüssigkeit im Bereich der Reibpartner, aufweist.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine nasslaufende Lamellenkupplung, mit Kupplungslamellen, die drehfest, aber in axialer Richtung verschiebbar mit einem Lamellenträger verbunden sind, der Fluiddurchtrittsöffnungen aufweist, insbesondere im Hinblick auf eine ausreichende Fluidumströmung der Kupplungslamellen, zu verbessern.
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Die Aufgabe ist bei einer nasslaufenden Lamellenkupplung, mit Kupplungslamellen, die drehfest, aber in axialer Richtung verschiebbar mit einem Lamellenträger verbunden sind, der Fluiddurchtrittsöffnungen aufweist, dadurch gelöst, dass mindestens eine der Kupplungslamellen radial innen und/oder radial außen mindestens eine Aussparung aufweist, durch die eine Fluidströmung durch eine in der Nähe befindliche Fluiddurchtrittsöffnung in einem der Lamellenträger verbessert wird. Bei den Kupplungslamellen handelt es sich zum Beispiel um Drucklamellen oder Stahllamellen, die in axialer Richtung im Wechsel mit Reiblamellen angeordnet sind. Der Begriff axial bezieht sich auf eine gemeinsame Drehachse der Kupplungslamellen. Axial bedeutet in Richtung oder parallel zur gemeinsamen Drehachse der Kupplungslamellen. Vorzugsweise sind alle Kupplungslamellen mit der beanspruchten Aussparung versehen. Eventuell ist aber auch nur eine gewisse Anzahl der Kupplungslamellen mit der Aussparung versehen. Die Kupplungslamellen oder zumindest einige der Kupplungslamellen sind in axialer Richtung verschiebbar, um die Kupplungslamellen zur Drehmomentübertragung zwischen einem inneren Lamellenträger, der auch als Innenlamellenträger bezeichnet wird, und einem äußeren Lamellenträger, der auch als Außenlamellenträger bezeichnet wird, reibschlüssig miteinander zu verbinden. In den Lamellenträgern, insbesondere in dem inneren Lamellenträger, der auch als Innenlamellenträger bezeichnet wird, befinden sich über den Umfang verteilt an verschiedenen axialen Positionen die Fluiddurchtrittsöffnungen, durch die ein Fluid in einen Reibraum gelangt. Als Reibraum wird ein vorzugsweise als Ringraum ausgeführter Raum zwischen den beiden Lamellenträgern bezeichnet. Aufgrund der axialen Verschiebung ändert sich die axiale Position der beziehungsweise einiger Kupplungslamellen beim Betätigen der Lamellenkupplung. Die Kupplungslamellen haben im Wesentlichen ein rechteckförmiges Profil. Je nach axialer Position der Kupplungslamellen kann es vorkommen, dass sich eine Kupplungslamelle oder mehrere Kupplungslamellen über oder vor einer der Fluiddurchtrittsöffnungen befindet und damit die Fluidzufuhr in den Reibraum behindert. Für das Fluid steht in diesem Fall nur ein eingeschränkter Strömungsquerschnitt zur Verfügung, was die Umlenkung und Verteilung des Fluids beeinträchtigt und allgemein den Strömungswiderstand für das Fluid erhöht. Als Folge davon kann die Versorgung einer herkömmlichen Kupplung mit Fluid eingeschränkt werden, was ihre Leistungsfähigkeit beeinträchtigt und insbesondere die thermische Belastung erhöht. Durch die beanspruchte Aussparung kann das Profil der Kupplungslamelle strömungstechnisch so verbessert werden, dass der Strömungswiderstand, insbesondere im Vergleich zu herkömmlichen Lamellenkupplungen, verkleinert wird und damit die Versorgung der Lamellenkupplung mit Fluid verbessert wird. Die Verbesserung der Fluidversorgung ist besonders dann vorteilhaft, wenn sich die Kupplungslamelle in ihrer axialen Position genau über einer oder benachbart zu beziehungsweise vor oder hinter einer Fluiddurchtrittsöffnung befindet. Die Aussparung kann radial innen oder radial außen im Bereich einer Formschlussgeometrie einer Kupplungslamelle vorgesehen sein. Die Aussparung ist aber auch radial außen oder radial innen an der gleichen Kupplungslamelle dort sinnvoll, wo die Kupplungslamelle keine Formschlussgeometrie aufweist. Die Aussparungen können radial innen und radial außen an der Kupplungslamelle gleich ausgeführt sein. Die Aussparungen können radial innen und radial außen aber auch unterschiedlich ausgeführt sein. Es kann auch nur radial innen eine Aussparung vorgesehen werden. Selbstverständlich kann auch nur radial außen eine Aussparung vorgesehen werden.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der nasslaufenden Lamellenkupplung ist dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Aussparung so in einem Verbindungsquerschnitt mindestens einer der Kupplungslamellen angeordnet ist, dass eine Fluidströmung durch eine in der Nähe befindliche Fluiddurchtrittsöffnung verbessert wird. Die Aussparung kann genau einer Fluiddurchtrittsöffnung zugeordnet sein. Es können aber auch mehrere Aussparungen an der Kupplungslamelle vorgesehen sein, die unterschiedlichen Fluiddurchtrittsöffnungen in dem Lamellenträger zugeordnet sind. Es können auch viele Aussparungen über einen Umfang der Kupplungslamelle gleichmäßig verteilt sein, so dass diese Aussparungen den Fluiddurchtritt durch sämtliche in der Nähe befindlichen Fluiddurchtrittsöffnungen in dem Lamellenträger verbessern. Dadurch wird die Montage vereinfacht, weil bei der Montage der Kupplungslamelle nicht darauf geachtet werden muss, dass eine bestimmte Aussparung einer Fluiddurchtrittsöffnung des Lamellenträgers zugeordnet wird.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der nasslaufenden Lamellenkupplung ist dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Aussparung die Gestalt eines Kreisbogens aufweist. Dadurch wird auf einfache Art und Weise eine gewünschte Verkleinerung des Krümmungswiderstands durch die Fluiddurchtrittsöffnung erreicht. Die Gestalt des Kreisbogens liefert darüber hinaus den Vorteil, dass die Fluidströmung durch die Fluiddurchtrittsöffnung nicht oder nur unwesentlich umgelenkt wird.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der nasslaufenden Lamellenkupplung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung in mindestens einer Abmessung größer als die in der Nähe befindliche Fluiddurchtrittsöffnung ist. Die Fluiddurchtrittsöffnung hat zum Beispiel die Gestalt eines Kreises mit einem Kreisdurchmesser. Wenn die Aussparung die Gestalt eines Kreisbogens hat, dann ist der Durchmesser des Kreisbogens vorteilhaft deutlich größer als der Kreisdurchmesser der Fluiddurchtrittsöffnung. Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die mindestens eine Abmessung der Aussparung mehr als doppelt so groß wie die in der Nähe befindliche Fluiddurchtrittsöffnung. Bei der Ausführung als Kreisbogen ist die Aussparung vorteilhaft sogar mindestens dreimal so groß wie die Fluiddurchtrittsöffnung.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der nasslaufenden Lamellenkupplung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung in Umfangsrichtung und/oder in axialer Richtung in der Nähe mindestens einer Fluiddurchtrittsöffnung angeordnet ist. Durch die lokale Anordnung der Aussparung kann der Rest des Umfangs der Kupplungslamelle unverändert bleiben. Das liefert den Vorteil, dass die Drehmomentübertragung zwischen dem Lamellenträger und der Kupplungslamelle durch die Aussparung nicht oder nur unwesentlich beeinträchtigt wird.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der nasslaufenden Lamellenkupplung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung in Umfangsrichtung und/oder in axialer Richtung in der Nähe mindestens einer Fluiddurchtrittsöffnung in einem Zahnkopfbereich einer Verzahnung angeordnet ist. Dadurch wird der Fluiddurchtritt durch die Fluiddurchtrittsöffnung im Zahnkopfbereich erheblich verbessert.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der nasslaufenden Lamellenkupplung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung in Umfangsrichtung und/oder in axialer Richtung in der Nähe mindestens einer Fluiddurchtrittsöffnung in einem Zahnfußbereich einer Verzahnung angeordnet ist. Dadurch wird der Fluiddurchtritt durch die Fluiddurchtrittsöffnung im Zahnfußbereich erheblich verbessert.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der nasslaufenden Lamellenkupplung ist dadurch gekennzeichnet, dass an einer Kupplungslamelle radial innen und/oder radial außen mehr als drei Aussparungen in Umfangrichtung gleichmäßig verteilt angeordnet sind. Das liefert den Vorteil, dass mit den Aussparungen an der Kupplungslamelle der Fluiddurchtritt durch mehrere Fluiddurchtrittsöffnungen des Lamellenträgers verbessert werden kann. Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel sind an der Kupplungslamelle radial innen oder radial außen mehr Aussparungen als Fluiddurchtrittsöffnungen in dem Lamellenträger vorgesehen. Dadurch wird die Montage vereinfacht, weil nicht oder nicht so genau auf die Zuordnung der Aussparungen zu den Fluiddurchtrittsöffnungen geachtet werden muss.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der nasslaufenden Lamellenkupplung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungslamelle zur drehfesten Verbindung mit dem Lamellenträger eine Verzahnung aufweist, die in eine komplementäre Verzahnung des Lamellenträgers eingreift und die mindestens eine Aussparung aufweist. Je nach Herstellungsart kann die Aussparung gleichzeitig mit der Verzahnung an der Kupplungslamelle erzeugt werden. Ansonsten wird die Aussparung vorteilhaft nach dem Herstellen der Verzahnung an der Kupplungslamelle erzeugt. Je nach Ausführung, insbesondere dann, wenn mehrere Aussparungen über einen Umfang der Kupplungslamelle verteilt sind, können die Aussparungen gegebenenfalls auch vorteilhaft vor dem Herstellen der Verzahnung fertigungstechnisch realisiert werden. Die Aussparungen können zum Beispiel durch Stanzen erzeugt werden.
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Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Kupplungslamelle für eine vorab beschriebene nasslaufende Lamellenkupplung. Die Kupplungslamelle ist separat handelbar.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:
- 1 ein Abschnitt einer Reiblamelle, die drehfest mit einem Lamellenträger verbunden ist, im Schnitt durch eine Fluiddurchtrittsöffnung in einem Zahnkopfbereich des Lamellenträgers;
- 2 eine ähnliche Darstellung wie in 1 mit einer Fluiddurchtrittsöffnung in einem Zahnfußbereich des Lamellenträgers;
- 3 eine ähnliche Darstellung wie in 1 mit einer Stahllamelle; und
- 4 eine ähnliche Darstellung wie in 2 mit einer Stahllamelle.
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In den 1 bis 4 ist ein Lamellenträger 1 einer nasslaufenden Lamellenkupplung dargestellt. Die nasslaufende Lamellenkupplung umfasst zwei Lamellenträger, von denen der eine als Außenlamellenträger und der andere als Innenlamellenträger 2 ausgeführt ist. Der Innenlamellenträger 2 ist mit einer Verzahnung 3 ausgestattet. Die Verzahnung 3 weist im Wechsel jeweils einen Zahnkopfbereich 4, 6 und einen Zahnfußbereich 5, 7 auf.
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Die nasslaufende Kupplung umfasst des Weiteren ein Lamellenpaket mit Kupplungslamellen. Die Kupplungslamellen sind im Wechsel als Reiblamellen und als Stahllamellen ausgeführt. Die Reiblamellen sind radial innen mit einer Innenverzahnung ausgestattet, die in die Verzahnung 3 des Innenlamellenträgers 2 eingreift. Daher werden die Reiblamellen auch als Innenlamellen bezeichnet.
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Die Stahllamellen sind radial außen mit einer Verzahnung ausgestattet, die in eine Innenverzahnung eines Außenlamellenträgers eingreift. Daher werden die Stahllamellen auch als Außenlamellen bezeichnet.
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Der Innenlamellenträger 2 ist mit Fluiddurchtrittsöffnungen 8, 9 versehen, die einen Durchtritt von Fluid in einen Reibraum ermöglichen. Als Reibraum wird ein Ringraum bezeichnet, der radial innen von dem Innenlamellenträger 2 und radial außen von dem Außenlamellenträger begrenzt wird. In dem Reibraum sind die Reiblamellen im Wechsel mit den Stahllamellen angeordnet.
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Die Kupplungslamellen sind in axialer Richtung relativ zu den Lamellenträgern verschiebbar oder verlagerbar. Der Begriff axial bezieht sich auf eine Drehachse der Lamellenkupplung. Axial bedeutet in Richtung oder parallel zu der Drehachse der Lamellenkupplung. Durch axiale Verschiebung oder Verlagerung können die Kupplungslamellen reibschlüssig miteinander verbunden werden, um ein Drehmoment zwischen den Lamellenträgern zu übertragen.
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In 1 ist ein Abschnitt einer Kupplungslamelle 10 dargestellt, die als Reiblamelle 11 ausgeführt ist. Die Reiblamelle 11 umfasst Reibbelagpads 12, 13, die an einem Trägerelement 14 befestigt sind. Das Trägerelement 14 ist als Trägerblech ausgeführt und mit einer Verzahnung 15 ausgestattet.
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Die Verzahnung 15 des Trägerelements 14 ist als Innenverzahnung ausgeführt und greift in die Verzahnung 3 an dem Innenlamellenträger 2 ein. Dadurch wird eine drehfeste Verbindung zwischen dem Innenlamellenträger 2 und der Kupplungslamelle 10 hergestellt. Gleichzeitig ist die Kupplungslamelle 10 in axialer Richtung relativ zu dem Innenlamellenträger 2 verlagerbar.
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Der Innenlamellenträger 2 weist in dem Zahnkopfbereich 6 eine Fluiddurchtrittsöffnung 8 auf. Die Reiblamelle 11 weist unmittelbar benachbart zu der Fluiddurchtrittsöffnung 8 eine Aussparung 16 auf. Die Aussparung 16 hat die Gestalt eines Kreisbogens und ermöglicht einen ungehinderten Durchtritt von Fluid durch die Fluiddurchtrittsöffnung 8.
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In 2 ist eine Kupplungslamelle 20 abschnittsweise dargestellt, die wie die Kupplungslamelle 10 in 1 als Reiblamelle 21 mit Reibbelagpads 22 und 23 ausgeführt ist. Die Reibbelagpads 22, 23 sind, wie die Reibbelagpads 12, 13 in 1, mit einer geprägten Nutung versehen und auf ein Trägerelement 24 aufgeklebt, das als Trägerblech ausgeführt ist.
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Das Trägerelement 24 weist radial innen eine Innenverzahnung 25 auf. Die Innenverzahnung 25 greift zur drehfesten Verbindung in die Verzahnung 3 des Innenlamellenträgers 2. Im Unterschied zu 1 ist eine Fluiddurchtrittsöffnung 9 in dem Zahnfußbereich 5 des Innenlamellenträgers 2 vorgesehen. Die Kupplungslamelle 20 weist benachbart zu der Fluiddurchtrittsöffnung 9 eine Aussparung 26 auf, die einen ungehinderten Durchtritt von Fluid durch die Fluiddurchtrittsöffnung 9 ermöglicht.
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Die 3 und 4 unterscheiden sich von den 1 und 2 dadurch, dass im Bereich der Fluiddurchtrittsöffnungen 8, 9 nicht eine Reiblamelle 11, 21, sondern eine Stahllamelle 31, 41 angeordnet ist. Die Stahllamellen 31, 41 weisen eine Außenverzahnung 35, 45 auf, die zur drehfesten Verbindung mit einem (nicht dargestellten) Außenlamellenträger dient. Die als Stahllamellen 31, 41 ausgeführten Kupplungslamellen 30, 40 weisen radial innen in der Nähe der Fluiddurchtrittsöffnungen 8, 9 eine Aussparung 36, 46 auf. Die Aussparungen 36, 46 haben die Gestalt von Kreisbögen.
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Die Kupplungslamellen 10, 20, 30, 40 sind relativ zu dem Innenlamellenträger 2 und dem (nicht dargestellten) Außenlamellenträger axial verschiebbar. Im Lamellenträger 1 befinden sich über dem Umfang verteilt an verschiedenen axialen Positionen die Fluiddurchtrittsöffnungen 8, 9, durch die Fluid in den Reibraum gelangt. Die axiale Position der Kupplungslamellen 10, 20, 30, 40 ändert sich während der Betätigung der Lamellenkupplung.
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Je nach axialer Position der Kupplungslamellen 10, 20, 30, 40, die verkürzt auch als Lamellen bezeichnet werden, kann es vorkommen, dass sich eine oder mehrere Lamellen über einer der Fluiddurchtrittsöffnungen 8, 9 befindet und damit die Fluidzufuhr erschwert. Für das Fluid steht in diesem Fall ein eingeschränkter Raum zur Strömung bereit, was die Umlenkungen und Verteilung des Fluids beeinträchtigt und allgemein den Strömungswiderstand erhöht.
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Als Folge davon kann die Versorgung der Kupplung mit Fluid eingeschränkt werden, was ihre Leistungsfähigkeit beeinträchtigt und insbesondere die thermische Belastung erhöht. Der effektive Strömungsquerschnitt der Fluiddurchtrittsöffnungen 8, 9 im Innenlamellenträger 2 wird durch darüber liegende Lamellen verringert. Dadurch wird der Strömungswiderstand für das Fluid noch vor dem eigentlichen Reibkontakt zwischen den Lamellen erhöht.
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Durch die Aussparungen 16, 26, 36, 46 in den Reiblamellen 11, 21 und den Stahllamellen 31, 41 an der entsprechenden Fluiddurchtrittsöffnung 8, 9 im Innenlamellenträger 2 kann der gesamte Strömungsquerschnitt der Fluiddurchtrittsöffnungen 8, 9 genutzt werden. Dadurch sinkt der Strömungswiderstand und mehr Fluid, insbesondere Öl, kann in den Reibkontakt zwischen den Lamellen gelangen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Lamellenträger
- 2
- Innenlamellenträger
- 3
- Verzahnung
- 4
- Zahnkopfbereich
- 5
- Zahnfußbereich
- 6
- Zahnkopfbereich
- 7
- Zahnfußbereich
- 8
- Fluiddurchtrittsöffnung
- 9
- Fluiddurchtrittsöffnung
- 10
- Kupplungslamelle
- 11
- Reiblamelle
- 12
- Reibbelagpad
- 13
- Reibbelagpad
- 14
- Trägerelement
- 15
- Verzahnung
- 16
- Aussparung
- 20
- Kupplungslamelle
- 21
- Reiblamelle
- 22
- Reibbelagpad
- 23
- Reibbelagpad
- 24
- Trägerelement
- 25
- Verzahnung
- 26
- Aussparung
- 30
- Kupplungslamelle
- 31
- Stahllamelle
- 35
- Verzahnung
- 36
- Aussparung
- 40
- Kupplungslamelle
- 41
- Stahllamelle
- 45
- Verzahnung
- 46
- Aussparung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014221577 A1 [0002]
- DE 102015201550 A1 [0002]
