DE19821416C1 - Nasskupplung hoher Reibleistung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Nasskupplung hoher Reibleistung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, die sowohl als Lastschaltkupplung, als Lamellenanfahrkupp­ lung und auch als Wandlerüberbrückungskupplung Verwendung findet.

Hydrodynamische Drehmomentwandler sind seit der Ein­ führung automatischer Getriebe das Bindeglied zwischen ei­ ner Antriebsmaschine und dem eigentlichen Getriebe. Ein Wandler ermöglicht zum einen durch den Schlupf ein komfor­ tables ruckfreies Anfahren und dämpft gleichzeitig Drehun­ gleichförmigkeiten des Verbrennungsmotors. Zum anderen stellt die prinzipbedingte Momentenüberhöhung ein grosses Anfahrmoment zur Verfügung.

Üblicherweise besteht ein Wandler aus einem Wandlerge­ häuse, einem Pumpenrad, einem Leitrad und einem Turbinen­ rad. Durch Übertragung des Drehmomentes vom Pumpenrad über das Leitrad auf das Turbinenrad entsteht zwischen Pumpenrad und Turbinenrad ein Schlupf und damit ein Wirkungsgradver­ lust. Um nun den Wirkungsgrad zu erhöhen, wird oftmals eine Überbrückungskupplung verwendet, die den Wandler in be­ stimmten Nenndrehzahlen überbrückt. Diese Überbrückungs­ kupplung kann vor dem Turbinenrad, also zwischen Wandlerge­ häuse und Turbinenrad, und nach dem Pumpenrad, also zwi­ schen Pumpenrad und weiterer Getriebeinheit, angeordnet werden.

Durch eine Überbrückungskupplung entsteht der Nach­ teil, dass die Schwingungsdämpfung verloren geht, die durch die Differenzdrehzahl zwischen Turbinenrad und Pumpenrad entsteht. Um dies auszugleichen, muss ein zusätzlicher Dämpfer angebracht oder die Kupplung selbst als Dämpfer ausgebildet sein.

Leistungs- und hubraumstarke Quermotoren erfordern zunehmend eine schmale Bauweise des Wandlers. Ein mechani­ scher Torsionsdämpfer wirft damit erhebliche Probleme auf.

Wird der Innenraum des Wandlers durch einen Kolben der Nasskupplung in zwei Räume getrennt, wobei ein kleinerer Raum durch den Kolben der Nasskupplung und dem Wandlerge­ häuse und ein grösserer Raum durch den Kolben und das Pum­ penrad gebildet wird, so kann eine Druckregelung dadurch erreicht werden, das ein erhöhter Druck in den Pumpen- Turbinenraum geleitet und der Druck im Wandlerdeckel- Kupplungskolbenraum geregelt beeinflusst wird.

Die Steuerung der Überbrückungskupplung wird üblicher­ weise mit einer Druckregelfunktion erzielt, die sich aus einem Kräftegleichgewicht von Steuerdruck, Federkraft und wirkendem Regeldruck an einem Stufenkolben ergibt. Zur Ein­ stellung einer konstanten Differenzdrehzahl an der Über­ brückungskupplung wird drehmomentproportional der Kupp­ lungsdruck über den Steuerdruck eingestellt.

Ein grundlegendes Problem besteht darin, die bei der­ artigen Nasskupplungen auftretenden hohen Reibleistungen zu beherrschen. Auch wenn der Wandler durch eine nasse Anfahr­ kupplung ersetzt wird, tritt das Problem der hohen Reiblei­ stung besonders stark auf. Dabei wird der Reibwertverlauf durch das Öl und den Reibbelag bestimmt.

Wird z. B. in einem Bereich einer Überbrückungskupp­ lung eine Temperaturspitze erreicht, die zu einer Schädi­ gung des Öls führt, so wird dadurch der Reibwertverlauf verändert und zwar sinkt bei steigendem Schlupf der Reib­ wert im Vergleich zum normalen ansteigenden Verlauf ab. Wird das Ansteigen des Schlupfes nicht mehr durch ein gleichzeitiges Ansteigen des Reibwertes ausgeglichen, so stellt sich kein stabiler Betriebspunkt ein. Zudem können Reibschwingungen durch beschädigtes Öl entstehen.

Es müssen also unbedingt örtlich hohe Temperaturspit­ zen vermieden werden und die Temperatur insgesamt unter einer kritischen Temperatur gehalten werden, bei der Öl geschädigt wird.

Es ist bekannt, Reibbeläge mit verschiedenartigen Nu­ ten zu versehen und diese mit einem möglichst grossem Öl­ strom, der durch die Nuten geführt wird, zu kühlen. Mit gezielter Gestaltung der Form der Nuten wird eine gleichmä­ ssige hohe Wärmeabfuhr angestrebt (siehe VDI-Bericht Nr. 649, 1987, Seiten 335-358).

In Fällen hoher Wärmeentwicklung wird die Wärme nicht in allen Bereich des Reibbelags ausreichend abgeführt, da dieser nicht hinreichend durchströmt wird. Die dadurch ver­ ursachten Temperaturspitzen schädigen jedoch das Öl.

Zudem hängt der Volumenstrom des Öls vom Verschleiss der Reibbeläge ab, weil der Durchströmungsquerschnitt der Nuten mit dem Verschleiss des Reibbelages abnimmt.

Ferner hängt der Volumenstrom des Öls vom Betätigungs­ druck bei einer Überbrückungskupplung ab, wodurch bei hohen Betätigungsdrücken der für die Anpresskraft wirksame Druck abfällt und die übertragbaren Kräfte der Überbrückungskupp­ lung kleiner werden.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine hohe und gleichmässige Wärmeabfuhr und einem vom Verschleiss der Reibbeläge und vom Betätigungsdruck unabhängigen Volumen­ strom des Öls in der Nasskupplung zu ermöglichen.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit den im Anspruch angegebenen Merkmalen.

Erfindungsgemäss werden also zwei Kühlnutlamellen paarweise zwischen den konventionellen Stahllamellen ange­ ordnet und dabei geringfügig zueinander verdreht, so dass die Aussparungen des Innenumfangs der einen Kühlnutlamelle mit den Aussparungen des Aussenumfangs der anderen Kühlnut­ lamelle teilweise überlappen. Damit ergibt sich ein mäan­ derförmiger Weg für das Öl, welches dadurch die beiden Stahllamellen wirksam mit gleichmässigem Volumenstrom kühlt. Die Kühlnutlamellen sind durch einen einfachen Stanzvorgang herstellbar.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer Wand­ lerüberbrückungskupplung beschrieben, obwohl sie sich ge­ nauso gut für Lastschaltkupplungen und Lamellenanfahrkupp­ lungen eignet.

Fig. 1 zeigt die wesentlichen Teile einer hydrody­ namischen Einheit in Form eines Wandlers, wobei nur die für das Verständnis der Erfin­ dung wesentlichen Teile mit Bezugszeichen versehen sind,

Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf eine Kühlnutlamel­ le und

Fig. 3 zeigt die beiden zueinander verschobenen Kühlnutlamellen.

Der Wandler weist ein Pumpenrad 1 auf, das von einem Motor eines Kraftfahrzeuges über ein Wandlergehäuse 3 ange­ trieben wird. Der Wandler weist ferner ein Leitrad 5 auf, das sich über einen Freilauf 6 und eine Leitradwelle ab­ stützt. Das Pumpenrad und das Leitrad arbeiten mit einem Turbinenrad in einem hydrodynamischen Kreislauf zusammen.

Zur Überbrückung des Wandlers wird eine Überbrückungs­ kupplung verwendet, die einen Haltearm 7 für einen Lamel­ lenträger 8 aufweist, an dem zwei Stahllamellen angeordnet sind. Die Stahllamellen sind zwischen dem Kupplungskolben 2 und einem Teil des Wandlergehäuses 3 angeordnet. Der Lamel­ lenträger 8 ist fest mit dem Turbinenrad 4 verbunden. Damit besitzen das Turbinenrad, der Haltearm und der Lamellenträ­ ger die gleiche Umdrehungsgeschwindigkeit.

Erfindungsgemäss sind nun zwischen den beiden herkömm­ lichen Stahllamellen 9, 10 ringförmige Kühlnutlamellen aus Stahl 11, 12 angeordnet, wie sie in Fig. 2 in Draufsicht dargestellt sind. Jede dieser beiden Kühlnutlamellen 11, 12, die durch einen einfachen Stanzvorgang herstellbar sind, weist an ihrem Aussenumfang eine Vielzahl äquidistan­ ter Aussparungen 13 auf. Entlang ihres Innenumfangs weist jede Kühlnutlamelle eine Vielzahl äquidistanter Aussparun­ gen 14 auf, deren Anzahl gleich derjenigen der Aussparun­ gen 13 ist und die versetzt zu den äusseren Aussparungen 13 in der ringförmigen Kühlnutlamelle angeordnet sind.

Die Länge der Aussparungen 14 ist derart gewählt, dass, wenn zwei ringförmige Kühlnutlamellen 11, 12 neben­ einander und geringfügig zueinander verdreht angeordnet werden, die Aussparungen 13, 14 der beiden benachbarten Kühlnutlamellen 11, 12 sich teilweise überlappen, so dass ein mäanderförmiger Weg für das zu kühlende Öl durch die beiden Kühlnutlamellen geschaffen wird.

Fig. 3 zeigt in Draufsicht die beiden nebeneinander angeordneten geringfügig zueinander verdrehten Kühlnutla­ mellen, wobei zum besseren Verständnis jeweils ein Teil der Kühlnutlamellen geschwärzt ist. Die durch die teilweise Überlappung der Aussparungen 13, 14 in der einen Kühlnutla­ melle 12 gebildeten Öffnungen 15 bilden den mäanderförmigen Weg des Öls.

Bei den Kühlnutlamellen ist also die Anzahl der Nuten am Innen- und Außenumfang identisch und von ihrer Position so gewählt, daß beim Versetzen der beiden Kühlnutlamellen um einen Zahn, die Nuten vom Innen- und Außenumfang der beiden Kühlnutlamellen sich teilweise überdecken und den­ noch einen hohen Traganteil für die Lamellenfläche sichern.

Die beiden Kühlnutlamellen sind nicht identisch und so ausgestaltet, dass sich beim Übereinanderlegen von zwei nicht identischen Kühlnutlamellen sich die Nuten am Innen- und am Außenumfang teilweise überdecken, aber dennoch einen hohen Traganteil der nicht genuteten Fläche für eine gleichmäßige Lamellenpressung sorgt.

Bezugszeichenliste

1

Pumpenrad

2

Kupplungskolben

3

Wandlergehäuse

4

Turbinenrad

5

Leitrad

6

Freilauf

7

Haltearm

8

Lamellenträger

9

Stahllamelle

10

Stahllamelle

11

Kühlnutlamelle

12

Kühlnutlamelle

13

Aussparung

14

Aussparung

15

Öffnung

Claims (1)

1. Nasskupplung, die einen Lamellenträger aufweist, der zwei nebeneinander angeordnete Stahllamellen trägt, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den beiden Stahllamellen (9, 10) zwei ringförmige Kühlnutlamellen (11, 12) nebeneinander angeordnet sind, wobei jede Kühlnutlamelle (11, 12) an ih­ rem Aussenumfang und an ihrem Innenumfang mit einer Viel­ zahl von Aussparungen (13, 14) versehen ist und wobei die beiden Kühlnutlamellen (11, 12) derart versetzt zueinander angeordnet sind, dass die Aussparungen (14) des Innenum­ fangs der einen Kühlnutlamelle (11) teilweise mit den Aus­ sparungen (13) des Aussenumfangs der anderen Kühlnutlamel­ le (12) überlappen.