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Die Erfindung betrifft eine Kupplung zur Übertragung eines Drehmoments nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Eine Kupplung zur Übertragung eines Drehmoments ist beispielsweise aus
DE 10 2008 006 062 A1 bekannt. Darin wird eine in Öl laufende Anfahrkupplung in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einer Brennkraftmaschine und einem Startergenerator beschrieben.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Kupplung zur Übertragung eines Drehmoments zu verbessern. Bevorzugt soll die Kupplung zuverlässiger und leistungsfähiger ausgeführt sein. Die Kupplungseigenschaften sollen abhängig von Betriebszuständen der Kupplung beeinflussbar sein.
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Wenigstens eine dieser Aufgaben wird durch eine Kupplung zur Übertragung eines Drehmoments mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst. Entsprechend wird eine Kupplung zur Übertragung eines Drehmoments vorgeschlagen, aufweisend einen Kupplungseingang und einen Kupplungsausgang, ein zwischen dem Kupplungsausgang und dem Kupplungseingang wirksamer Reibbereich zur Bewirkung einer gesteuerten reibschlüssigen Verbindung zur Übertragung eines Drehmoments zwischen dem Kupplungseingang und dem Kupplungsausgang, wobei der Reibbereich wenigstens ein antriebsseitiges Reibelement und ein abtriebsseitiges Reibelement aufweist und ein Betätigungselement eine Betätigungskraft auf den Reibbereich ausüben kann und im Bereich des Reibbereichs ein Fluid wirksam ist, wobei das im Bereich des Reibbereichs wirksame Fluid ein elektrorheologisches Fluid ist, dessen Schubspannung durch ein elektrisches Feld veränderbar ist.
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Dadurch kann eine Beeinflussung der Fluideigenschaften abhängig von Betriebsbedingungen der Kupplung bewirkt werden. Beispielsweise kann das Schleppmoment im Reibbereich, die Kühlleistung des Fluids zur Kühlung des Reibbereichs, das Auftreten von Reibschwingungen und/oder eine Reibwerteigenschaft bei der Zusammenwirkung der Reibelemente beeinflusst werden. Weiterhin können Auswirkungen durch eine Alterung des Fluids ausgeglichen und verringert werden.
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Die Kupplung ist bevorzugt eine nass laufende Kupplung. Die Kupplung kann eine Anfahrkupplung sein. Die Kupplung kann eine Doppelkupplung sein. Die Kupplung kann eine Trennkupplung sein, beispielsweise eine KO-Kupplung sein. Die Kupplung kann eine Wandlerüberbrückungskupplung sein.
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Ein Innenraum der Kupplung kann mit dem Fluid vollgefüllt oder teilweise gefüllt sein. Das Fluid kann auf das Lamellenpaket als spritzendes Fluid wirken. Auch kann das Lamellenpaket, zumindest im Betrieb der Kupplung unter Wirkung der Fliehkraft, voll oder teilweise in dem Fluid eingetaucht sein. Das Fluid kann ein Öl sein.
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Bei einem elektrorheologischen Fluid ist die durch das Fluid zwischen zwei Bauteilflächen übertragbare Schubspannung abhängig von einem auf das Fluid einwirkenden elektrischen Feld. Dabei hängt die Schubspannung von der Feldstärke des elektrischen Felds und von dem Feldvektor in Bezug auf die Bauteilflächen ab.
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Das Fluid kann eine Kühlung der Kupplung bewirken. Das Fluid kann durch die Schubspannung eine Drehmomentübertragung zwischen Kupplungseingang und Kupplungsausgang bewirken.
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Der Reibbereich kann ein Lamellenpaket sein. Das antriebsseitige Reibelement kann eine antriebsseitige Reiblamelle sein. Das abtriebsseitige Reibelement kann eine abtriebsseitige Reiblamelle sein.
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Der Kupplungseingang kann einen Lamellenträger umfassen. Der Kupplungsausgang kann einen Lamellenträger umfassen. Der Lamellenträger kann ein Innenlamellenträger oder ein Aussenlamellenträger sein.
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In einer speziellen Ausführung der Erfindung ist das elektrische Feld abhängig von einem Betriebszustand der Kupplung veränderbar. Das elektrische Feld kann kontinuierlich veränderbar sein. Der Betriebszustand kann ein Betätigungszustand der Kupplung sein. Das elektrische Feld kann abhängig von einer Betätigungskraft des Betätigungselements sein. Das elektrische Feld kann abhängig von einer Position des Betätigungselements sein. Das elektrische Feld kann abhängig von einer Temperatur der Kupplung, insbesondere einer Temperatur des Reibbereichs, sein. Das elektrische Feld kann während der Kupplungsbetätigung durch das Betätigungselement kontinuierlich veränderbar sein.
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In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung verläuft das elektrische Feld zwischen dem Kupplungseingang und dem Kupplungsausgang. Das elektrische Feld kann zwischen dem antriebsseitigen Reibelement und dem abtriebsseitigen Reibelement verlaufen. Das elektrische Feld kann hauptsächlich in radialer Richtung ausgerichtet sein. Auch kann das elektrische Feld hauptsächlich in axialer Richtung ausgerichtet sein. Auch kann das elektrische Feld in einer von der radialen Richtung und der axialen Richtung abweichenden Richtung ausgerichtet sein.
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In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist der Kupplungseingang eine erste elektrische Verbindung zugeordnet. Der Kupplungseingang oder ein damit verbundenes Bauteil kann erste elektrische Verbindung aufweisen.
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In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist dem Kupplungsausgang eine zweite elektrische Verbindung zugeordnet. Der Kupplungsausgang oder ein damit verbundenes Bauteil kann zweite elektrische Verbindung aufweisen. Zwischen der ersten und zweiten elektrischen Verbindung kann eine elektrische Spannung anliegen.
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In einer speziellen Ausführung der Erfindung umfasst die erste und/oder zweite elektrische Verbindung einen Schleifkontakt. Der Schleifkontakt kann eine elektrische Verbindung zwischen einem nichtdrehenden und einem drehenden Bauteil aufbauen.
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In einer weiteren speziellen Ausführung der Erfindung nimmt die Durchflussrate des Fluids durch eine Bauteilöffnung in dem Kupplungseingang und/oder in dem Kupplungsausgang mit zunehmender Feldstärke des elektrischen Felds ab. Die Bauteilöffnung kann eine Kühlbohrung sein. Die Kühlbohrung kann in einem Innenlamellenträger und/oder in einem Aussenlamellenträger eingebracht sein. Durch eine Veränderung des elektrischen Felds und damit der Schubspannung des Fluids kann eine Durchflussrate des Fluids durch die Bauteilöffnung verringert werden. Damit kann die Bauteilöffnung gegenüber einer herkömmlichen Bauteilöffnung, die mit einem Fluid durchströmt wird, dessen Fluideigenschaften durch ein elektrisches Feld unveränderlich sind, zur Ermöglichung einer gleichen Durchflussrate grösser ausfallen. Durch die größere Bauteilöffnung kann eine bessere Verteilung des Fluids an dem antriebsseitigen und abtriebsseitigen Reibelement, beispielsweise den Kupplungslamellen und damit eine bessere Kühlleistung bewirkt werden.
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Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Figurenbeschreibung und den Abbildungen.
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Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Abbildungen ausführlich beschrieben. Es zeigen im Einzelnen:
- 1: Einen Ausschnitt eines Querschnitts durch eine Kupplung in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung.
- 2: Eine Kennlinie eines elektrorheologischen Fluids in einer Kupplung in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
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1 zeigt einen Ausschnitt eines Querschnitts durch eine Kupplung 10 in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung. Die Kupplung 10 zur Übertragung eines Drehmoments zwischen einem Antrieb, beispielsweise einem Verbrennungsmotor oder einem Elektromotor und einem Abtrieb, beispielsweise einem Getriebe, umfasst einen mit dem Antrieb gekoppelten Kupplungseingang 12 und einen mit dem Abtrieb gekoppelten Kupplungsausgang 14. Der Kupplungseingang 12 umfasst einen Aussenlamellenträger 13 und der Kupplungsausgang 14 umfasst einen Innenlamellenträger 15. Zwischen dem Kupplungsausgang 14 und dem Kupplungseingang 12 ist ein Reibbereich, insbesondere ein Lamellenpaket 16, zur Bewirkung einer gesteuerten reibschlüssigen Verbindung zur Übertragung eines Drehmoments zwischen dem Kupplungseingang 12 und dem Kupplungsausgang 14 wirksam angeordnet.
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Das Lamellenpaket 16 umfasst mehrere antriebsseitige Reibelemente, beispielsweise antriebsseitige Kupplungslamellen 18 und mehrere abtriebsseitige Reibelemente, beispielsweise abtriebsseitige Kupplungslamellen 20. Ein verschiebbares Betätigungselement, beispielsweise ein verschiebbarer Betätigungskolben 22, kann eine Betätigungskraft auf das Lamellenpaket 16 bewirken, wodurch die Kupplung 10 betätigt werden und dabei ein Drehmoment übertragen kann.
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Die Kupplung 10 ist als nasslaufende Kupplung 10 ausgeführt und ein Innenraum 24 der Kupplung 10 kann mit einem Fluid 26 vollgefüllt oder teilweise gefüllt sein. Das Fluid 26 kann auf das Lamellenpaket 16 als spritzendes Fluid 26 wirken. Auch kann das Lamellenpaket 16, zumindest im Betrieb der Kupplung 10 unter Wirkung der Fliehkraft, voll oder teilweise in dem Fluid 26 eingetaucht sein. Das Fluid 26 kann eine Kühlung der Kupplung 10 bewirken und damit auch ein Kühlfluid, beispielsweise ein Kühlöl sein.
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Das Fluid 26 ist zumindest im Bereich des Lamellenpakets 16 wirksam und ist ein elektrorheologisches Fluid 26, dessen Schubspannung durch ein elektrisches Feld veränderbar ist. Das elektrische Feld ist abhängig von einem Betriebszustand der Kupplung 10, beispielsweise abhängig von einem Betätigungszustand und/oder abhängig von dem übertragenen Drehmoment veränderbar. Das elektrische Feld kann, insbesondere während der Kupplungsbetätigung über den Betätigungskolben 22, kontinuierlich veränderbar sein.
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Dadurch kann eine Beeinflussung der Eigenschaften des Fluids 26 abhängig von Betriebsbedingungen der Kupplung 10, beispielsweise abhängig von einem Betätigungszustand oder einer Position des Betätigungskolbens 22, bewirkt werden. Beispielsweise kann das Schleppmoment des Lamellenpakets 16, die Kühlleistung des Fluids 26 zur Kühlung des Lamellenpakets 16, das Auftreten von Reibschwingungen und/oder eine Reibwerteigenschaft bei der Zusammenwirkung der antriebsseitigen und abtriebsseitigen Kupplungslamellen 18, 20 beeinflusst werden. Weiterhin können Auswirkungen durch eine Alterung des Fluids 26 ausgeglichen und verringert werden.
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Bei einem elektrorheologischen Fluid 26 ist die durch das Fluid 26 zwischen zwei Bauteilflächen, beispielsweise zwischen einer antriebsseitigen Kupplungslamelle 18 und einer abtriebsseitigen Kupplungslamelle 20 übertragbare Schubspannung abhängig von einem auf das Fluid 26 einwirkenden elektrischen Feld. Dabei hängt die Schubspannung von der Feldstärke des elektrischen Felds und von dem Feldvektor in Bezug auf die Bauteilflächen ab.
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An dem Kupplungseingang 12 ist eine erste elektrische Verbindung 28 und an dem Kupplungsausgang 14 eine zweite elektrische Verbindung 30 vorgesehen. Zwischen der ersten und zweiten elektrischen Verbindung 28, 20 kann eine elektrische Spannung angelegt werden. Um die elektrische Verbindung jeweils an den drehbaren Kupplungseingang 12 und den drehbaren Kupplungsausgang 14 herbeizuführen, kann die erste und zweite elektrische Verbindung 28, 30 jeweils einen Schleifkontakt umfassen, durch den eine elektrische Verbindung zwischen einem nichtdrehenden Anschluss und einem drehenden Anschluss aufgebaut werden kann.
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Das durch eine anliegende elektrische Spannung zwischen dem Kupplungseingang 12 und dem Kupplungsausgang 14 entstehende elektrische Feld 32 verläuft dabei zwischen dem Kupplungseingang 12 und dem Kupplungsausgang 14. Das elektrische Feld 32 verläuft zwischen den antriebsseitigen Kupplungslamellen 18 und den abtriebsseitigen Kupplungslamellen 20.
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Ein Bauteil der Kupplung 10, beispielsweise der Innenlamellenträger 15, kann eine Bauteilöffnung 34 aufweisen, durch die das Fluid 26 geführt und zu den antriebsseitigen und abtriebsseitigen Kupplungslamellen 18, 20, beispielsweise zur Kühlung des Lamellenpakets 16, geleitet werden kann. Die Bauteilöffnung 34 kann eine Kühlölbohrung sein. Die Durchflussrate des Fluids 26 durch die Bauteilöffnung 34 in dem Kupplungsausgang 14 kann mit zunehmender Feldstärke des elektrischen Felds 32 abnehmen. Durch eine Veränderung der Schubspannung des Fluids 26 durch Änderung des elektrischen Felds 32 kann eine Durchflussrate des Fluids 26 durch die Bauteilöffnung 34 verringert werden. Damit kann die Bauteilöffnung 34 gegenüber einer herkömmlichen Bauteilöffnung, die mit einem Fluid durchströmt wird, dessen Fluideigenschaften durch ein elektrisches Feld unveränderlich sind, zur Ermöglichung der gleichen Durchflussrate grösser ausfallen. Durch die größere Bauteilöffnung 34 kann eine bessere Verteilung des Fluids 26 an den antriebsseitigen und abtriebsseitigen Kupplungslamellen 18, 20 und damit eine bessere Kühlleistung bewirkt werden.
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In 2 ist eine Kennlinie eines elektrorheologischen Fluids in einer Kupplung in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Die Schubspannung ■ ist abhängig von der Feldstärke E des elektrischen Felds. Je grösser die elektrische Feldstärke E ist, umso grösser ist die Schubspannung ■ und damit die Viskosität des Fluids. Durch Veränderung der elektrischen Feldstärke E kann die Viskosität des Fluids beeinflusst werden und damit die sich durch das Fluid auf die Kupplungsfunktion auswirkenden Einflüsse, wie beispielsweise das Schleppmoment des Lamellenpakets, die Kühlleistung des Fluids zur Kühlung des Lamellenpakets, das Auftreten von Reibschwingungen und/oder eine Reibwerteigenschaft bei der Zusammenwirkung der antriebsseitigen und abtriebsseitigen Kupplungslamellen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Kupplung
- 12
- Kupplungseingang
- 13
- Aussenlamellenträger
- 14
- Kupplungsausgang
- 15
- Innenlamellenträger
- 16
- Lamellenpaket
- 18
- antriebsseitige Kupplungslamelle
- 20
- abtriebsseitige Kupplungslamelle
- 22
- Betätigungskolben
- 24
- Innenraum
- 26
- Fluid
- 28
- erste elektrische Verbindung
- 30
- zweite elektrische Verbindung
- 32
- elektrisches Feld
- 34
- Bauteilöffnung
- ■
- Schubspannung
- E
- Feldstärke
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008006062 A1 [0002]
