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Die Erfindung betrifft eine Reibungskupplung, insbesondere eine Doppelkupplung, die zum Kuppeln einer Antriebswelle eines Kraftfahrzeuges mit einer Getriebeeingangswelle (oder bei einer Doppelkupplung mit einer von zwei Getriebeeingangswellen) eines Getriebes geeignet ist, mit mindestens einer Gegenplatte und mindestens einer Anpressplatte zum reibschlüssigen Verpressen einer Kupplungsscheibe zwischen der mindestens einen Gegenplatte und der mindestens einen Anpressplatte.
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Bei der Übertragung von Drehmomenten zwischen einer Antriebseite (z. B. Anpressplatte und Gegenplatte) und einer Abtriebsseite (z. B. Kupplungsscheibe) und wenn dabei Antriebseite und Abtriebsseite mit unterschiedlicher Drehzahl um die Drehachse rotieren, tritt ein Schlupf an den Reibflächen der Reibungskupplung auf. Dieser Schlupf erzeugt Wärme, durch die sich die Reibungskupplungen insbesondere beim Anfahren, Schalten oder bei anderen Fahrzuständen, bei denen Schlupf auftritt, aufheizen. Damit die Reibflächen nicht überhitzen, was zu Fading, übermäßigem Verschleiß der Reibbeläge und thermisch bedingten Bauteilverformungen führen kann, wird die in die Reibungskupplung eingebrachte Reibenergie kurzfristig durch Aufheizen des Materials in den Kupplungsplatten (Anpressplatte/ Gegenplatte/ Kupplungsscheibe/ Zwischenplatte) zwischengespeichert. Anschließend gibt die Reibungskupplung Wärme an die sie umgebende Luft ab (Konvektion). Um die Reibungskupplung effektiv zu kühlen, muss die Luft bzw. das in der Kupplungsglocke (dem Kupplungsgehäuse) befindliche Fluid wieder abgekühlt oder ausgetauscht werden.
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Bei geschlossenen Kupplungsglocken (bzw. Kupplungsgehäusen) gibt die von der Reibungskupplung aufgeheizte Luft (bzw. das Fluid) ihre Wärme an das Kupplungsgehäuse ab, das wiederum von der Luft im Motorraum des Kraftfahrzeugs gekühlt wird. Im Gegensatz dazu findet bei offenen Kupplungsglocken ein Luftaustausch in der Kupplungsglocke statt. Offene Kupplungsglocken kühlen die Reibungskupplungen daher viel effektiver und ermöglichen daher größere und/oder häufigere Energieeinträge in die Reibungskupplung als geschlossene Kupplungsglocken. Der große Nachteil von geöffneten Kupplungsglocken ist jedoch, dass nicht nur Frischluft in die Kupplungsglocke eingebracht wird, sondern auch Schmutz und Feuchtigkeit eingetragen werden. Bei Kraftfahrzeugen werden daher die meisten Reibungskupplungen in geschlossenen Kupplungsglocken verbaut, um die Reibungskupplung von Umgebungseinflüssen zu schützen. Der eingeschränkte Wärmeaustausch ist dabei aber ein häufiges Problem.
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Aus der
WO 2015/149785 A1 ist eine Reibungskupplung bekannt, die innerhalb des Kupplungsgehäuses ein Betätigungselement für eine Anpressplatte aufweist. Dieses Betätigungselement bildet einen Fluidumlenkabschnitt, durch den das die Reibungskupplung kühlende Fluid gezielt umgelenkt werden kann.
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Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die in dem Stand der Technik entdeckten Nachteile zumindest teilweise zu überwinden und eine Reibungskupplung vorzuschlagen, bei der eine effektivere Kühlung der Reibungskupplung in einem geschlossen ausgeführten Kupplungsgehäuse ermöglicht wird.
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Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Reibungskupplung gemäß den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängig formulierten Ansprüchen angegeben. Die in den abhängig formulierten Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus werden die in den Ansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt werden.
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Es wird eine Reibungskupplung vorgeschlagen, mit einer sich entlang einer axialen Richtung erstreckenden Drehachse und zumindest aufweisend eine Gegenplatte, eine entlang der axialen Richtung verlagerbare erste Anpressplatte zum reibschlüssigen Verpressen einer Kupplungsscheibe zwischen der Gegenplatte und der ersten Anpressplatte und ein Kupplungsgehäuse. Die Reibungskupplung weist mindestens einen Kühlkanal zur Kühlung eines in dem Kupplungsgehäuse vorhandenen Fluidvolumens (insbesondere ein Luftvolumen) auf, wobei der mindestens eine Kühlkanal sich zumindest teilweise in einer radialen Richtung außen von zumindest Gegenplatte und erster Anpressplatte und dabei zumindest teilweise von Gegenplatte und erster Anpressplatte durch mindestens eine Wandung getrennt erstreckt.
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Insbesondere umschließt das Kupplungsgehäuse die Reibungskupplung und ist gegenüber einer Umgebung der Reibungskupplung geschlossen ausgeführt.
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Die Anordnung des Kühlkanals außerhalb von Gegenplatte und erster Anpressplatte ermöglicht es insbesondere die Drehbewegung der Reibungskupplung bzw. der darin angeordneten Komponenten zu nutzen das in dem Kupplungsgehäuse angeordnete Fluid (z. B. Luft oder auch ein Öl) umzuwälzen und dabei durch mindestens einen Kühlkanal strömen zu lassen. Mit dem mindestens einen Kühlkanal kann die zur Kühlung des Fluid geeignete Oberfläche der Reibungskupplung erhöht und das Fluid zu besonders kühlen Bereichen der Reibungskupplung gezielt umgeleitet werden, wobei das Fluid in einem geschlossenen Kreislauf umgewälzt wird, so dass Schmutz oder Feuchtigkeit nicht eingetragen werden.
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Mit dem mindestens einen Kühlkanal kann das Fluidvolumen zumindest teilweise durch den mindestens einen Kühlkanal hindurch geleitet werden, wobei das im Kühlkanal befindliche Fluid dann zumindest zeitweise räumlich von dem Fluid getrennt ist, das die die Wärme erzeugenden Komponenten (Kupplungsscheibe, Reibbeläge, Anpressplatte, Gegenplatte, etc.) der Reibungskupplung unmittelbar umgibt. Der Fluidaustausch mit dem die Komponenten der Reibungskupplung unmittelbar umgebenden Fluid erfolgt am Anfang (Einlass) und am Ende (Auslass) des jeweiligen Kühlkanals.
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Die Fluidströmung durch den mindestens einen Kühlkanal kann insbesondere durch die Rotation der Komponenten der Reibungskupplung angetrieben werden.
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Die mindestens eine Wandung kann zumindest teilweise (oder auch vollständig) durch das Kupplungsgehäuse gebildet sein. Insbesondere kann der mindestens eine Kühlkanal zumindest teilweise (oder vollständig) durch zumindest ein (einteiliges) Bauteil des Kupplungsgehäuses gebildet werden.
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Insbesondere weist der Kühlkanal zwischen einem Einlass und einem Auslass eine Länge auf, wobei der Kühlkanal über zumindest 20 %, bevorzugt über zumindest 40 %, besonders bevorzugt über zumindest 60 %, der Länge einen konstanten Durchströmungsquerschnitt aufweist.
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Insbesondere variiert der Durchströmungsquerschnitt aber höchstens um einen Faktor drei, insbesondere um einen Faktor von höchstens zwei (jeweils in Bezug auf den kleinsten Durchströmungsquerschnitt). Der größte Durchströmungsquerschnitt ist also höchstens dreimal größer als der kleinste Durchströmungsquerschnitt entlang der Länge.
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Der Durchströmungsquerschnitt ist der an einer Position entlang einer Erstreckung des Kühlkanals vorliegende kleinste für das Fluid durchströmbare Querschnitt.
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Der Kühlkanal wird entlang der Länge durch den Einlass und den Auslass begrenzt. Der Kühlkanal kann insbesondere auch mehrere Einlässe und/oder Auslässe aufweisen. Es können auch mehrere Kühlkanäle vorliegen.
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Insbesondere ist ein Einlass des Kühlkanals in einer radialen Richtung außen von einem Auslass des Kühlkanals angeordnet. Insbesondere kann so das Fluid infolge der Rotation der in der Reibungskupplung vorliegenden Komponenten in der radialen Richtung nach außen beschleunigt werden, so dass in der radialen Richtung außen der Fluiddruck höher ist als in der Nähe der Drehachse. Damit kann die Fluidströmung zur Durchströmung des mindestens einen Kühlkanals angetrieben werden.
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Insbesondere kann der mindestens eine Kühlkanal durch eine Kanalwandung begrenzt sein, wobei die Kanalwandung zumindest teilweise Kühlrippen aufweist.
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Weiter kann der mindestens eine Kühlkanal einen mäanderförmigen Verlauf aufweisen. Mit Kühlrippen und/oder durch einen mäanderförmigen Verlauf kann die zur Kühlung des Fluids geeignete Oberfläche weiter vergrößert werden.
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Der mindestens eine Kühlkanal kann zumindest teilweise durch einen elastisch verformbaren Schlauch gebildet sein. Der Schlauch kann insbesondere an entsprechend ausgeführten Anschlüssen am Kupplungsgehäuse angeordnet sein. Der Schlauch kann zumindest teilweise von dem Kupplungsgehäuse beabstandet angeordnet sein, so dass der mindestens eine Kühlkanal möglichst großflächig Wärme an eine Umgebung der Reibungskupplung abgeben kann.
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Der mindestens eine Kühlkanal kann das Fluid zu anderen Bauteilen des Kraftfahrzeugs führen, die als Wärmesenken dienen können. Der mindestens eine Kühlkanal kann das Fluid über eine (Kühlkanal-)Wandung an der Umgebungsluft abkühlen oder er kann durch Flüssigkeiten wie z.B. Kühlwasser, Kondenswasser der Klimaanlage, Öl, Motoröl, Getriebeöl führen, um das Fluid abzukühlen. Der mindestens eine Kühlkanal kann das Fluid auch zur Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges führen, um nach besonders hohen Energieeinträgen in die Reibungskupplung das Fluid aktiv zu kühlen.
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Der mindestens eine Kühlkanal kann unmittelbar im Anschluss an einen Einlass des Kühlkanals (also in Strömungsrichtung des Fluid stromabwärts des Einlasses) unter einem ersten Winkel von weniger als 90 Winkelgrad, insbesondere weniger als 45 Winkelgrad zu einer Umfangsrichtung verlaufen. Ein derartiger, zumindest teilweise tangentialer Verlauf des Kühlkanals im Anschluss an den Einlass erleichtert bzw. verbessert insbesondere das Einströmen und/oder Durchströmen des Fluidkanals.
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Insbesondere kann der mindestens eine Kühlkanal unmittelbar im Anschluss an einen Auslass des Kühlkanals (also in Strömungsrichtung des Fluid stromaufwärts des Auslasses) unter einem zweiten Winkel von weniger als 90 Winkelgrad, insbesondere weniger als 45 Winkelgrad zu einer Umfangsrichtung verlaufen. Ein derartiger, zumindest teilweise tangentialer Verlauf des Kühlkanals im Anschluss an den Auslass erleichtert bzw. verbessert insbesondere das Ausströmen und/oder Durchströmen des Fluidkanals.
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Der mindestens eine Kühlkanal kann sich zwischen einem Einlass und einem Auslass des Kühlkanals entlang der Umfangsrichtung über zumindest 180 Winkelgrad, insbesondere über zumindest 210 Winkelgrad oder sogar über mindestens 270 Winkelgrad erstrecken.
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Insbesondere kann sich der mindestens eine Kühlkanal zusätzlich zur vorstehend beschriebenen Erstreckung entlang der Umfangsrichtung oder ausschließlich entlang der axialen Richtung (und der radialen Richtung) erstrecken.
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Insbesondere ist die Reibungskupplung eine Doppelkupplung und umfasst zumindest eine zweite Anpressplatte.
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Vorsorglich sei angemerkt, dass die hier verwendeten Zahlwörter („erste“, „zweite“,...) vorrangig (nur) zur Unterscheidung von mehreren gleichartigen Gegenständen, Größen oder Prozessen dienen, also insbesondere keine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge dieser Gegenstände, Größen oder Prozesse zueinander zwingend vorgeben. Sollte eine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge erforderlich sein, ist dies hier explizit angegeben oder es ergibt sich offensichtlich für den Fachmann beim Studium der konkret beschriebenen Ausgestaltung.
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Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die gezeigten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung und/oder Figuren zu kombinieren. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Gegenstände, so dass ggf. Erläuterungen aus anderen Figuren ergänzend herangezogen werden können. Es zeigen:
- 1: eine erste Ausführungsvariante einer Reibungskupplung in einer Seitenansicht im Schnitt;
- 2: eine zweite Ausführungsvariante einer Reibungskupplung in einer Draufsicht im Schnitt; und
- 3: eine dritte Ausführungsvariante einer Reibungskupplung in einer Draufsicht im Schnitt.
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Die 1 zeigt eine erste Ausführungsvariante einer Reibungskupplung 1 in einer Seitenansicht im Schnitt. Die Reibungskupplung 1 ist als Doppelkupplung ausgeführt und mit einer Antriebswelle 31 und zwei Getriebeeingangswellen 27, 28 verbunden.
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Die Doppelkupplung ist zum Kuppeln einer Antriebswelle 31 eines Kraftfahrzeuges mit einer von zwei Getriebeeingangswellen 27, 28 eines Getriebes vorgesehen, wobei diese Bauteile eine gemeinsame Drehachse 3 aufweisen. Die Doppelkupplung umfasst zwei Gegenplatten 4, eine erste Anpressplatte 5, eine zweite Anpressplatte 22, eine erste Kupplungsscheibe 6, eine zweite Kupplungsscheibe 23, eine erste Zwischenplatte 25, eine zweite Zwischenplatte 26 sowie eine erste Betätigungsvorrichtung 29 zum Verlagern der ersten Anpressplatte 5 und eine zweite Betätigungsvorrichtung 30 zum Verlagern der zweiten Anpressplatte 22. Zwischen jeder Anpressplatte 6, 22 und der entsprechenden Gegenplatte 4 ist jeweils eine Kupplungsscheibe 6, 23 angeordnet.
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Die Reibungskupplung 1 weist einen Kühlkanal 8 zur Kühlung eines in dem Kupplungsgehäuse 1 vorhandenen Fluid 32 bzw. Fluidvolumen 9 auf, wobei der Kühlkanal 8 sich zumindest teilweise in einer radialen Richtung 10 außen von zumindest Gegenplatte 4 und erster Anpressplatte 5 und dabei zumindest teilweise von Gegenplatte 4 und erster Anpressplatte 5 durch mindestens eine Wandung 11 (hier Wandung 11 des Kupplungsgehäuses 7 und Wandung 11 des Kühlkanals 8) getrennt erstreckt.
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Das Kupplungsgehäuse 7 umschließt die Reibungskupplung 1 und ist gegenüber einer Umgebung der Reibungskupplung 1 geschlossen ausgeführt.
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Die Anordnung des Kühlkanals 8 außerhalb von Gegenplatte 4 und erster Anpressplatte 5 ermöglicht es die Drehbewegung der Reibungskupplung 1 bzw. der darin angeordneten Komponenten zu nutzen das in dem Kupplungsgehäuse 7 angeordnete Fluid 32 umzuwälzen und dabei durch den Kühlkanal 8 strömen zu lassen.
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Mit dem Kühlkanal 8 kann das Fluidvolumen 9 zumindest teilweise durch den Kühlkanal 8 hindurch geleitet werden, wobei das im Kühlkanal 8 befindliche Fluid 32 dann zumindest zeitweise räumlich von dem Fluid 32 getrennt ist, das die die Wärme erzeugenden Komponenten (Kupplungsscheiben 6, 23; Anpressplatten 5, 22, Gegenplatten 4) der Reibungskupplung 1 unmittelbar umgibt. Der Fluidaustausch mit dem die Komponenten der Reibungskupplung 1 unmittelbar umgebenden Fluid 32 erfolgt am Anfang (Einlass 12) und am Ende (Auslass 13) des Kühlkanals 8.
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Die Wandung 11 wird hier einerseits durch den Schlauch 16 und andererseits durch das Kupplungsgehäuse 7 selbst gebildet.
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Der Kühlkanal 8 weist zwischen einem Einlass 12 und einem Auslass 13 eine Länge 14 auf, wobei der Kühlkanal 8 über einen Teilbereich der Länge 14 einen konstanten Durchströmungsquerschnitt 15 aufweist.
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Der Einlass 12 des Kühlkanals 8 ist in einer radialen Richtung 10 außen von einem Auslass 13 des Kühlkanals 8 angeordnet. Insbesondere kann so das Fluid 32 infolge der Rotation der in der Reibungskupplung 1 vorliegenden Komponenten in der radialen Richtung 10 nach außen beschleunigt werden, so dass in der radialen Richtung 10 außen der Fluiddruck höher ist als in der Nähe der Drehachse 3. Damit kann die Fluidströmung zur Durchströmung des mindestens einen Kühlkanals 8 angetrieben werden.
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Der Schlauch 16 bildet eine Kanalwandung, die zumindest teilweise Kühlrippen 17 aufweist. Mit den Kühlrippen 17 kann die zur Kühlung des Fluids 32 geeignete Oberfläche weiter vergrößert werden. Der Schlauch 16 ist zumindest teilweise von dem Kupplungsgehäuse 7 beabstandet angeordnet, so dass der Kühlkanal 8 möglichst großflächig Wärme an eine Umgebung der Reibungskupplung 1 abgeben kann.
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Hier erstreckt sich der Kühlkanal 8 ausschließlich entlang der axialen Richtung 2 und der radialen Richtung 10.
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2 zeigt eine zweite Ausführungsvariante einer Reibungskupplung 1 in einer Draufsicht entlang der Drehachse 3 im Schnitt. Auf die Ausführungen zu 1 wird verwiesen. Im Unterschied zur ersten Ausführungsvariante wird hier der Kühlkanal 8 ausschließlich durch das Kupplungsgehäuse 7 gebildet.
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Der Kühlkanal 8 verläuft unmittelbar im Anschluss an einen Einlass 12 des Kühlkanals 8 (also in Strömungsrichtung des Fluid 32 stromabwärts des Einlasses 12, siehe Pfeile, die die Strömungsrichtung des Fluid 32 bezeichnen) unter einem ersten Winkel 19 von weniger als 90 Winkelgrad zu einer Umfangsrichtung 20 verlaufen. Ein derartiger, zumindest teilweise tangentialer Verlauf des Kühlkanals 8 im Anschluss an den Einlass 12 erleichtert bzw. verbessert insbesondere das Einströmen und/oder Durchströmen des Fluidkanals 8.
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Der Kühlkanal 8 verläuft unmittelbar im Anschluss an einen Auslass 13 des Kühlkanals 8 (also in Strömungsrichtung des Fluid 32 stromaufwärts des Auslasses 13) unter einem zweiten Winkel 21 von weniger als 90 Winkelgrad zu einer Umfangsrichtung 20. Ein derartiger, zumindest teilweise tangentialer Verlauf des Kühlkanals 8 im Anschluss an den Auslass 13 erleichtert bzw. verbessert insbesondere das Ausströmen und/oder Durchströmen des Fluidkanals 8.
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Der Kühlkanal erstreckt sich zwischen einem Einlass 12 und einem Auslass 13 des Kühlkanals 8 entlang der Umfangsrichtung 20 über eine Länge 14, die mindestens 270 Winkelgrad überdeckt.
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3 zeigt eine dritte Ausführungsvariante einer Reibungskupplung 1 in einer Draufsicht entlang der Drehachse 3 im Schnitt. Auf die Ausführungen zu 1 und 2 wird verwiesen. Im Unterschied zur zweiten Ausführungsvariante ist hier der Einlass 12 in der radialen Richtung 10 außerhalb des Auslasses 13 angeordnet.
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Der Kühlkanal erstreckt sich zwischen einem Einlass 12 und einem Auslass 13 des Kühlkanals 8 entlang der Umfangsrichtung 20 über eine Länge 14, die mindestens 360 Winkelgrad überdeckt.
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Der Kühlkanal 8 verläuft unmittelbar im Anschluss an einen Einlass 12 des Kühlkanals 8 (also in Strömungsrichtung des Fluid 32 stromabwärts des Einlasses 12, siehe Pfeile, die die Strömungsrichtung des Fluid 32 bezeichnen) unter einem ersten Winkel 19 von weniger als 90 Winkelgrad zu einer Umfangsrichtung 20.
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Der Auslass 13 ist in der Nähe der Drehachse 3 angeordnet, so dass das Fluid 32 im Betrieb der Reibungskupplung 1 in der radialen Richtung 10 nach außen beschleunigt wird. Das Fluid 32 wird damit über den Einlass 12 in den Fluidkanal 8 und über den Auslass zurück zu den Wärme generierenden Komponenten der Reibungskupplung 1 gefördert.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Reibungskupplung
- 2
- axiale Richtung
- 3
- Drehachse
- 4
- Gegenplatte
- 5
- erste Anpressplatte
- 6
- erste Kupplungsscheibe
- 7
- Kupplungsgehäuse
- 8
- Kühlkanal
- 9
- Fluidvolumen
- 10
- radiale Richtung
- 11
- Wandung
- 12
- Einlass
- 13
- Auslass
- 14
- Länge
- 15
- Durchströmungsquerschnitt
- 16
- Kanalwandung
- 17
- Kühlrippen
- 18
- Schlauch
- 19
- erster Winkel
- 20
- Umfangsrichtung
- 21
- zweiter Winkel
- 22
- zweite Anpressplatte
- 23
- zweite Kupplungsscheibe
- 24
- Dämpfer
- 25
- erste Zwischenplatte
- 26
- zweite Zwischenplatte
- 27
- erste Getriebeeingangswelle
- 28
- zweite Getriebeeingangswelle
- 29
- erste Betätigungsvorrichtung
- 30
- zweite Betätigungsvorrichtung
- 31
- Antriebswelle
- 32
- Fluid
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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