DE19959010A1 - Kopplungseinrichtung - Google Patents

Abstract

Eine Kopplungseinrichtung, insbesondere hydrodynamischer Drehmomentwandler oder Fluidkupplung oder nasslaufende Kupplung, umfasst ein in einem mit Arbeitsfluid gefüllten oder befüllbaren Gehäuse (12) um eine Drehachse (A) drehbar angeordnetes Schaufelrad (30) sowie eine Überbrückungskupplungsanordnung (54), durch welche wahlweise das Schaufelrad (30) mit dem Gehäuse (12) zur gemeinsamen Drehung verbunden oder verbindbar ist, wobei die Überbrückungskupplungsanordnung (54) ein unter Zwischenlagerung einer Reibflächenanordnung gegen eine Widerlageranordnung pressbares Kupplungselement (56) aufweist. Es ist im Bereich der Überbrückungskupplungsanordnung (54) eine Lüftkrafterzeugungsanordnung (80) zur Erzeugung einer die Reibflächenanordnung (64) in einer Richtung von dem Kupplungselement (56) weg oder/und von der Widerlageranordnung (54) weg beaufschlagenden Lüftkraft vorgesehen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kopplungseinrichtung, insbesondere hydrodynamischer Drehmomentwandler oder Fluidkupplung, umfassend ein in einem mit Arbeitsfluid gefülltem oder befüllbarem Gehäuse um eine Drehachse drehbar angeordnetes Schaufelrad sowie eine Überbrückungs­ kupplungsanordnung, durch welche wahlweise das Schaufelrad mit dem Gehäuse zur gemeinsamen Drehung verbunden oder verbindbar ist, wobei die Überbrückungskupplungsanordnung ein unter Zwischenlagerung einer Reibflächenanordnung gegen eine Widerlageranordnung pressbares Kupplungselement aufweist.

Aus der DE 197 14 563 C1 ist eine derartige Kopplungseinrichtung in Form eines Drehmomentwandlers bekannt, bei welcher eine Reibflächenanord­ nung eine Lamelle aufweist, die an beiden axialen Seiten jeweils einen Reibbelag trägt und die mit einem Turbinenrad drehfest verbunden ist. Die Lamelle ist im Bereich ihrer beiden Reibbeläge axial zwischen einem Kupplungskolben als Kupplungselement und einem entsprechenden Abschnitt eines Gehäusedeckels angeordnet. Durch Bewegung des Kupplungskolbens axial auf den Gehäusedeckel zu kann die Lamelle mit ihren beiden Reibbelägen in Anlage am Kolben einerseits und am Gehäuse­ deckel andererseits gebracht werden, so dass bei entsprechend fester Einspannung eine drehfeste Verbindung zwischen dem Turbinenrad und dem Gehäusedeckel, also somit ein überbrückter Zustand des Drehmomentwand­ lers hergestellt werden kann.

Bei derartigen Überbrückungskupplungen, die zumindest im nicht über­ brückenden Zustand in Kontakt mit dem im Wandlerinneren vorhandenen Arbeitsfluid stehen, besteht das Problem, dass bei verschiedenen Schalt- oder Fahrsituationen eine undefinierte Anlage der Lamelle mit ihren Reibbelägen am Kupplungskolben oder/und am Gehäusedeckel bzw. desse Reibfläche entstehen kann. Da jedoch im nicht überbrückten Zustand die Kupplungslamelle zusammen mit der Turbine gegenüber dem Gehäuse im Wesentlichen frei drehbar sein soll, wird ein Schleppmoment erzeugt, welches zu unerwünschten Leistungsverlusten führt.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kopplungseinrichtung derart weiterzubilden, dass in zuverlässiger Art und Weise die Erzeugung eines undefinierten Schleppmomentes im Bereich der Überbrückungskupp­ lungsanordnung vermieden werden kann.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch eine Kopplungseinrichtung, insbesondere hydrodynamischer Drehmomentwandler oder Fluidkupplung, umfassend ein in einem mit Arbeitsfluid gefülltem oder befüllbarem Gehäuse um eine Drehachse drehbar angeordnetes Schaufelrad sowie eine Überbrückungskupplungsanordnung, durch welche wahlweise das Schaufelrad mit dem Gehäuse zur gemeinsamen Drehung verbunden oder verbindbar ist, wobei die Überbrückungskupplungsanordnung ein unter Zwischenlagerung einer Reibflächenanordnung gegen eine Widerlageranord­ nung pressbares Kupplungselement aufweist.

Die erfindungsgemäße Kopplungseinrichtung ist weiter gekennzeichnet durch eine im Bereich der Überbrückungskupplungsanordnung vorgesehene Lüftkrafterzeugungsanordnung zur Erzeugung einer die Reibflächenanord­ nung in einer Richtung von dem Kupplungselement weg oder/und von der Widerlageranordnung weg beaufschlagenden Lüftkraft.

Bei der vorliegenden Erfindung wird also definiert eine Lüftkraft erzeugt, die zwangsweise ein Wegbewegen bzw. Abheben der Reibflächenanordnung vom Kupplungselement bzw. von der Widerlageranordnung, welche beispielsweise durch ein Gehäuse gebildet sein kann, nach sich zieht.

Undefinierte Reibungszustände werden vermieden, woraus sich zum einen eine erhöhte Leistungseffizienz ergibt und zum anderen ein unnötiger Verschleiß im Bereich von Reibflächen vermieden wird.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird die voranstehende Aufgabe gelöst durch eine Kopplungseinrichtung zur wahlweisen Herstellung einer Drehmomentübertragungsverbindung zwischen zwei um eine Drehachse drehbaren Elementen oder Baugruppen, umfassend eine Reibflächenanord­ nung mit wenigstens zwei zur Anlage aneinander bringbaren Oberflächenbe­ reichen, wobei die Reibflächenanordnung sich im Drehbetrieb wenigstens teilweise in einem Arbeitsfluid befindet.

Erfindungsgemäß ist auch bei einer derartigen Kopplungseinrichtung im Bereich der Reibflächenanordnung eine Lüftkrafterzeugungsanordnung vorgesehen zur Erzeugung einer zwei aneinander anliegende Oberflächenbe­ reiche voneinander weg beaufschlagenden Lüftkraft.

Derartige auch als nasslaufende Kupplungen bezeichnete Kupplungen, wie sie beispielsweise in Automatikgetrieben zur Aktivierung von Gangstufen vorgesehen sind, wie sie jedoch auch in jedem beliebigen Bereich zur gemeinsamen Drehkopplung verschiedener Baugruppen eingesetzt werden können, ermöglichen den Einsatz des Gedankens der vorliegenden Erfindung durch Erzeugung einer Lüftkraft im Bereich der Reibflächenanordnung selbst dafür Sorge zu tragen, dass undefinierte Anlage und Schleppzustände und dabei erzeugte Verluste oder ungewünschte Bewegungszustände vermieden werden.

Gemäß einer vorteilhaften und sehr einfach aufzubauenden Ausgestaltungs­ form wird vorgeschlagen, dass die Lüftkrafterzeugungsanordnung zur Erzeugung einer Lüftkraft durch Fluidstromablenkung oder/und durch Einleitung von Arbeitsfluid zwischen aneinander anliegenden Oberflächenbe­ reichen ausgebildet ist.

Zu diesem Zwecke kann die erfindungsgemäße Kopplungseinrichtung derart ausgebildet sein, dass die Lüftkrafterzeugungsanordnung wenigstens einen Fluidstrom-Ablenkflächenbereich aufweist.

In einer Vielzahl von Betriebszuständen, in welchen die Überbrückungskupp­ lungsanordnung nicht zur Überbrückung dient, d. h. ausgerückt ist, wird die Reibflächenanordnung von einem im Wesentlichen oder näherungsweise radial gerichteten Fluidstrom umströmt. Es ist daher zur effizienten Erzeugung einer Lüftkraft vorteilhaft, wenn der wenigstens eine Fluidstrom- Ablenkflächenbereich zur Ablenkung einer im Wesentlichen radial gerichte­ ten Fluidströmung oder Fluidströmungskomponente ausgebildet ist. Dies kann beispielsweise dadurch realisiert werden, dass der wenigstens eine Fluidstrom-Ablenkflächenbereich bezüglich einer Radialrichtung geneigt positioniert ist.

Aufgrund der Massenträgheit des in einem Innenraum der Kopplungsein­ richtung vorgesehenen Arbeitsfluids ist es gleichwohl auch möglich, dass in Umfangsrichtung gerichtete Fluidströme erzeugt werden. Insbesondere wird im nicht überbrückenden Zustand die Reibflächenanordnung sich bezüglich des Kupplungselements oder/und bezüglich des Widerlager­ elements drehen, so dass allein diese Differenzdrehzahl zur Induktion eines in Umfangsrichtung gerichteten Fluidstroms beiträgt. Aus diesem Grunde ist es weiter vorteilhaft, wenn der wenigstens eine Fluidstrom-Ablenkflächenbe­ reich zur Ablenkung einer im Wesentlichen in Umfangsrichtung gerichteten Fluidströmung oder Fluidströmungskomponente ausgebildet ist. Dies kann beispielsweise dadurch erhalten werden, dass der wenigstens eine Fluidstrom-Ablenkflächenbereich bezüglich einer Umfangsrichtung geneigt positioniert ist.

Bei der erfindungsgemäßen Kopplungseinrichtung kann vorgesehen sein, dass die Reibflächenanordnung in einem radial äußeren Bereich wenigstens einen Fluidstrom-Ablenkflächenbereich aufweist. Alternativ oder zusätzlich ist es jedoch auch möglich, dass die Reibflächenanordnung in einem radial inneren Bereich wenigstens einen Fluidstrom-Ablenkflächenbereich aufweist.

Wenn dafür gesorgt ist, dass die Reibflächenanordnung wenigstens einen, vorzugsweise mehrere, Reibbelagträger aufweist, der an wenigstens einer axialen Seite einen Reibbelag trägt, und dass an wenigstens einem Reibbelag oder/und dem Reibbelagträger in dessen radial äußerem Bereich oder/und in dessen radial innerem Bereich wenigstens ein Fluidstrom- Ablenkflächenbereich vorgesehen ist, dann können die zum Erhalt der gewünschten Lüftkraft erforderlichen Maßnahmen beispielsweise un­ mittelbar bei der Fertigung des wenigstens einen Reibbelags berücksichtigt werden, beispielsweise in Form eines entsprechenden Fertigungswerkzeugs, so dass letztendlich keine zusätzlichen fertigungstechnischen Maßnahmen zum Erhalt des erfindungsgemäßen Effekts erforderlich sind.

Weiterhin ist es jedoch auch möglich, dass an dem Kupplungselement oder/und der Widerlageranordnung wenigstens ein Fluidstrom-Ablenk­ flächenbereich vorgesehen ist zur Ablenkung eines Fluidstroms in Richtung auf die Reibflächenanordnung zu.

Um bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung einer Kopplungseinrichtung die Lüftkraft mit hoher Effizienz erzeugen zu können, wird vorgeschlagen, dass der wenigstens eine Fluidstrom-Ablenkflächenbereich zur derartigen Ablenkung des Fluidstroms ausgebildet ist, dass der abgelenkte Fluidstrom eine Strömungsgeschwindigkeitskomponente aufweist, die zu derjenigen Richtung, in welcher die Lüftkraft gerichtet ist, im Wesentlichen parallel ist.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausgestaltungsformen detailliert beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 eine Teil-Längsschnittansicht einer erfindungsgemäßen hydrodynamischen Kopplungseinrichtung;

Fig. 2 eine Detailansicht der in Fig. 1 dargestellten Kopplungsein­ richtung;

Fig. 3 eine Axialansicht eines Reibbelages in Blickrichtung III in Fig. 4;

Fig. 4 eine Radial-Schnittansicht längs einer Linie IV-IV in Fig. 3;

Fig. 5 eine Längsschnittansicht einer alternativen Ausgestaltungsart einer erfindungsgemäßen Kopplungseinrichtung;

Fig. 6 eine Axialansicht eines Reibbelags;

Fig. 7 eine Teil-Radialansicht in Blickrichtung VII in Fig. 6.

Zunächst wird mit Bezug auf die Fig. 1 grundsätzlich der Aufbau einer erfindungsgemäßen Kopplungseinrichtung, welche hier in Form eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers 10 ausgebildet ist, beschrieben. Der Drehmomentwandler 10 umfasst ein Gehäuse 12 mit einem Gehäuse­ deckel 14 und einer mit dem Gehäusedeckel 14 radial außen durch Verschweißung o. dgl. fest verbundenen Pumpenradaußenschale 16. Der Gehäusedeckel 14 ist über einen Lagerzapfen 18 in einer Antriebswelle zentrierbar und ist mit der Antriebswelle über ein Verbindungselement 20, beispielsweise eine Flexplatte o. dgl. drehfest verbindbar. Die Pumpenrad­ außenschale 16 ist in ihrem radial inneren Bereich mit einer Pumpenradnabe 22 fest verbunden und trägt an ihrer Innenoberfläche eine Mehrzahl von Pumpenradschaufeln 24. Die Pumpenradschale 16 bildet mit den Pumpen­ radschaufeln 24 und auch der Pumpenradnabe 22 ein Pumpenrad 26. Im Innenraum 28 des Drehmomentwandlers 10 ist ein allgemein mit 30 bezeichnetes Turbinenrad angeordnet. Dieses umfasst eine Turbinenrad­ außenschale 32, die in ihrem radial inneren Bereich mit einer Turbinenrad­ nabe 34 fest verbunden ist und darüber hinaus an ihrer Innenoberfläche an der dem Pumpenrad 26 zugewandten Seite mehrere Turbinenradschaufeln 36 trägt. Das Turbinenrad 30 ist im Wandlergehäuse 12 um eine Drehachse A drehbar angeordnet und ist im Bereich der Turbinenradnabe 34 durch Axialverzahnung o. dgl. in drehfesten Eingriff mit einer Abtriebswelle, beispielsweise einer nicht dargestellten Getriebeeingangswelle o. dgl. bringbar.

Axial zwischen dem Pumpenrad 26 und dem Turbinenrad 30 ist ein Leitrad 38 angeordnet. Dieses Leitrad 38 umfasst einen Leitradring 40, der an seiner Außenumfangsfläche mehrere Leitradschaufeln 42 trägt und der über eine Freilaufanordnung 44 auf einem nicht dargestellten Stützelement, beispielsweise einer Stützwelle, getragen ist. Die Stützwelle ist beispiels­ weise als Hohlwelle ausgebildet und umgibt die Getriebeeingangswelle konzentrisch und liegt ebenso konzentrisch innerhalb der als Hohlwelle ausgebildeten Pumpenradnabe 22. Durch die Freilaufanordnung 44 ist das Leitrad 38 bzw. dessen Leitradschaufeln 42 um die Drehachse A herum lediglich in einer Drehrichtung drehbar.

Das Leitrad 38 ist axial zwischen dem Pumpenrad 26 bzw. der Pumpenrad­ außenschale 16 und dem Turbinenrad 30 bzw. der Turbinenradnabe 34 unter Zwischenlagerung zweier Lageranordnungen 46, 48 gehalten. Ferner ist die Turbinenradnabe 34 unter Zwischenlagerung einer weiteren Lageranordnung 50 axial am Gehäusedeckel 14 bzw. einer damit im zentralen Bereich verbundenen Deckelnabe 52 abgestützt.

Zur Herstellung eines Überbrückungszustands, in welchem das Turbinenrad 30 mit dem Gehäuse 12 im Wesentlichen drehfest verbunden ist, ist eine allgemein mit 54 bezeichnete Überbrückungskupplung vorgesehen. Diese umfasst einen Kupplungskolben 56 als axial bewegbares Kupplungselement, der im radial inneren Bereich über eine elastische Aufhängungsanordnung 58 mit dem Deckel 14, d. h. der mit diesem fest verbundenen Deckelnabe 52 drehfest, jedoch axial beweglich verbunden ist und bezüglich der Deckelnabe 52 abgedichtet ist. Radial außen liegt ein sich im Wesentlichen radial erstreckender Reibflächenbereich 60 des Kolbens 56 einem ent­ sprechend gerichteten Reibflächenbereich 62 des Gehäusedeckels 14, welcher hier ein Widerlagerelement der Überbrückungskupplung 54 bildet, gegenüber. Zwischen diesen beiden Reibflächenbereichen liegt eine Kupplungslamelle 64, die an ihren beiden axialen Seiten eines Lamellen­ trägers 65 jeweils einen Reibbelag 66 bzw. 68 aufweist und die radial außen mit einem Mitnahmeelement 70 drehfest gekoppelt ist, das ggf. auch unter Zwischenlagerung einer Torsionsschwingungsdämpferanordnung mit dem Turbinenrad 30 beispielsweise im Bereich der Turbinenradaußenschale 32 verbunden ist.

Durch den Kupplungskolben 56 wird der Innenraum 28 des Gehäuses 12 in einen ersten Raumbereich 72 und einen zweiten Raumbereich 74 unterteilt. Der erste Raumbereich 72 liegt im Wesentlichen zwischen dem Kolben 56 und der Pumpenradaußenschale 16, und der zweite Raumbereich 74 ist im Wesentlichen zwischen dem Kolben 56 und dem Gehäusedeckel 14 gebildet. Durch Erzeugen einer Druckdifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten Raumbereich 72, 74 kann die axiale Lage des Kupplungs­ kolbens 56 beeinflußt werden, so dass bei Erzeugung eines Überdrucks im Raumbereich 72 der Kupplungskolben 56 auf den Gehäusedeckel 14 zu gepresst wird und somit mit seinem Reibflächenbereich 60 gegen den Reibbelag 68 gepresst wird und den Reibbelag 66 gegen den Reibflächenbe­ reich 62 des Gehäusedeckels 14 presst.

Die Fluidzufuhr bzw. Fluidabfuhr bzw. die Erzeugung der angesprochenen Druckdifferenz kann bei einem Wandler des Zwei-Leitungs-Typs beispiels­ weise dadurch erfolgen, dass das Fluid in den ersten Raumbereich 72 beispielsweise axial zwischen dem Leitrad 38 und dem Turbinenrad 30 eingespeist wird, im Bereich der Überbrückungskupplung 54 in den zweiten Raumbereich 74 strömt und dann durch eine in der Deckelnabe 52 vorgesehene Kanalanordnung 76 den Innenraum 28 des Wandlers 10 wieder verlässt. Im Überbrückungszustand kann diese Strömung beispiels­ weise dadurch zum Teil aufrechterhalten werden, dass in den Reibbelägen 68 und/oder 66 eine Belagnutung vorgesehen ist; weiter ist es möglich, im Kupplungskolben 56 eine Drosselöffnung o. dgl. auszubilden. Bei einem Wandler des Drei-Leitungs-Typs kann die Fluidzufuhr in den ersten Raumbereich 72 beispielsweise wiederum axial zwischen dem Leitrad 38 und dem Turbinenrad 30 erfolgen. Die Fluidabfuhr aus dem ersten Raumbereich 72 kann dann im axialen Bereich zwischen dem Leitrad 38 und dem Pumpenrad 26 erfolgen, wobei hier für die Zu- und die Ableitung jeweils separate Kanalsysteme zum einen zwischen der Getriebeeingangs­ welle und der Stützwelle, und zum anderen zwischen der Stützwelle und der Pumpenradnabe 22 vorgesehen sind. Dem zweiten Raumbereich 74 wird zum axialen Bewegen des Kolbens 56 wiederum über das Kanalsystem 76 und eine beispielsweise zentral in der Getriebeeingangswelle vorgesehene Bohrung Arbeitsfluid zugeführt bzw. aus diesem Raumbereich abgeführt.

Bei einem derartigen hydrodynamischen Drehmomentwandler bzw. einer derartigen Kopplungseinrichtung, welche beispielsweise auch in Form einer Fluidkupplung ohne Leitrad ausgebildet sein kann, besteht das Problem, dass durch die im Inneren vorherrschenden Druckverhältnisse auch bei nicht eingerückter Überbrückungskupplung, d. h. bei vom Gehäusedeckel 14 axial wegbewegtem Kolben 56 die Kupplungslamelle 64, welche an sich in axialer Richtung bezüglich des Mitnahmeelements 70 frei bewegbar ist, gegen den Reibflächenbereich 60 oder den Reibflächenbereich 62 gedrückt wird und somit ein Schleppmoment erzeugt wird, welches die Leistungseffizienz des Wandlers 10 beeinträchtigt. Um dies zu vermeiden, ist bei dem erfindungs­ gemäßen Drehmomentwandler 10 eine allgemein mit 80 bezeichnete Lüftkrafterzeugungsanordnung im Bereich der Überbrückungskupplung 54 vorgesehen, deren Aufbau in Fig. 2 deutlich wird. Man erkennt, dass die beiden Reibbeläge 66, 68 in ihrem radial äußeren Bereich 82 und in ihrem radial inneren Bereich 84 jeweils bezüglich einer Radiallinie oder -richtung R schräggestellte Flächenbereiche 84 bzw. 86 aufweisen. Diese können im einfachsten Falle beispielsweise durch entsprechend angefaste oder konusartig ausgebildete Endflächenbereiche gebildet sein, die beim Herstellen der Reibbeläge integral mitangeformt werden. Strömt nun beispielsweise ein Fluid in radialer Richtung oder mit einer radialen Strömungskomponente, wie durch einen Pfeil P angedeutet, auf einen der Endbereiche, beispielsweise den Endbereich 84, zu, so gelangt es auch in den Bereich der schräggestellten Flächen 86 und wird durch diese abgelenkt. Durch die Ablenkung, durch welche das Fluid eine Strömungs­ richtungskomponente in axialer Richtung und vom jeweiligen Reibbelag 66, 68 weg erhält, wird durch Impulserhaltung eine Kraft erzeugt, die den Reibbelag 66 bzw. 68 und somit die Kupplungslamelle 64 in einer dieser axialen Strömungskomponente entgegengesetzten Richtung beaufschlagt. Wird also beispielsweise durch den Flächenbereich 86 des Reibbelags 68 das von radial innen heranströmende Fluid derart abgelenkt, dass es zumindest eine Strömungskomponente in Richtung auf den Kupplungskolben 56 zu aufweist, so wird eine Reaktionskraft erzeugt, die die Kupplungs­ lamelle 64 in einer Richtung vom Kupplungskolben 56 weg beaufschlagt und somit im nicht überbrückenden Zustand dafür sorgt, dass eine gegenseitige Anlage zwischen dem Reibbelag 68 und dem Kupplungskolben 56 vermieden wird. Entsprechendes gilt für den Reibbelag 66, der durch eine entsprechende Reaktionskraft von dem funktionsmäßig hier der Überbrückungskupplung 54 zuzuordnenden Gehäusedeckel 14 weg beaufschlagt wird. Es wird somit die Kupplungslamelle 64 sich in einer Lage einstellen, die näherungsweise mittig zwischen dem Reibflächenbereich 60 und dem Reibflächenbereich 62 ist, so dass letztendlich an keinem der Reibflächenbereiche 60, 62 ein Schleppmoment durch gegenseitige Anlage erzeugt werden kann. Dieser Effekt wird dadurch noch verstärkt, dass das einmal abgelenkte und weiterhin nach radial außen strömende Fluid radial in den Bereich zwischen dem entsprechenden Reibbelag 66 oder 68 und dem gegenüberliegenden Reibflächenbereich 62 bzw. 60 drängt und somit für einen "Aufschwimmeffekt" sorgt.

Dieser Effekt bzw. die Erzeugung der Lüftkraft kann dadurch noch verstärkt werden bzw. auch alleine dadurch erzeugt werden, dass im radial inneren Bereich 84 oder/und im radial äußeren Bereich 82 der Reibbeläge 66, 68 am Kupplungskolben 56 oder/und am Gehäusedeckel 54 entsprechende Ablenkflächenbereiche ausgebildet sind, welche das radial heranströmende Fluid in Richtung auf die Kupplungslamelle 64 zu ablenken. Diese Flächenbe­ reiche 88, 90 können beispielsweise durch Einprägen sickenartiger Vertiefungen mit gewölbtem Querschnitt erzeugt werden. Die Wirkung davon ist nunmehr, dass zum einen das Fluid auf die Kupplungslamelle 64 zu abgelenkt wird und somit bei Auftreffen auf diese wieder zur Erzeugung einer Lüftkraft führt. Des Weiteren bilden diese Ablenkflächenbereiche 88, 90 zusammen mit den schräggestellten Flächenbereichen 84, 86 eine Keil- oder Düsenwirkung, welche eine effizientere Heranführung des Fluids an die zur Erzeugung der Lüftkraft relevanten Bereiche ermöglicht und darüber hinaus den Aufschwimmeffekt verstärkt.

Die Fig. 3 und 4 zeigen eine weitere Ausgestaltungsart eines Reibbelags, beispielsweise des Reibbelags 66, wie er bei der erfindungsgemäßen Kopplungseinrichtung eingesetzt werden kann. Radial innen und radial außen angrenzend an den zur Wechselwirkung mit den Reibflächenbereichen 60, 62 vorgesehenen Reibflächenbereich 92 dieses Reibbelags 66 sind mehrere sich im Wesentlichen radial erstreckende Ablenkvorsprünge 94 bzw. 96 vorgesehen. Diese Ablenkvorsprünge 94, 96 sind derart ausgebil­ det, dass sie einen radial innen bzw. radial außen im Wesentlichen in der Ebene des Reibflächenbereichs 92 liegenden und sich nach radial außen bzw. nach radial innen erstreckenden Scheitelbereich 98, 100 aufweisen, von welchem ausgehend in Umfangsrichtung die Ablenkvorsprünge 94, 96 von dem Reibflächenbereich 92 weg zur anderen Seite 102 des Reibbelags 66 geneigt verlaufende Ablenkflächenbereiche 104, 106 aufweisen. Diese Ablenkflächenbereiche 104, 106 sind jedoch nicht nur bezüglich einer Umfangsrichtung U schräggestellt, sondern verlaufen auch bezüglich einer zur Zeichenebene in Fig. 4 orthogonal stehenden Radialrichtung geneigt, so dass die Scheitellinien 98, 100 an ihren vom Reibflächenbereich 92 entfernt liegenden Endbereich letztendlich in eine durch die Seite 102 aufgespannte Ebene einmünden. Dadurch ergibt sich der Effekt, dass die Ablenkflächenbe­ reiche 104, 106 sowohl bei in Umfangsrichtung U als auch bei in radialer Richtung heranströmendem Fluid dieses derart ablenken können, dass es eine Strömungsrichtungskomponente im Wesentlichen in axialer Richtung aufweist und somit wieder die entsprechend axial gerichtete Reaktionskraft erzeugt wird.

Es sei darauf hingewiesen, dass selbstverständlich die Ablenkvorsprünge 96, 94 verschiedene Formen aufweisen können, beispielsweise können sie auch dreieckartig ausgebildet sein; entsprechend können auch die Ablenk­ flächenbereiche 104, 106 bei Betrachtung in Umfangsrichtung bzw. auch bei Betrachtung in radialer Richtung konvex oder konkav gewölbt sein. Die Tatsache, dass bei der Ausgestaltungsform gemäß den Fig. 3 und 4 auch bezüglich der Umfangsrichtung U schräggestellte Ablenkflächenbereiche 104, 106 vorgesehen sind, führt zu dem vorteilhaften Effekt, dass bei nicht hergestelltem Überbrückungszustand auch in Umfangsrichtung strömendes Fluid, oder Fluid, das eine Strömungsrichtungskomponente in Umfangs­ richtung hat, zur Erzeugung einer Lüftkraft beitragen kann. Eine derartige Strömung wird insbesondere dadurch induziert, dass zwischen der Kupplungslamelle 64 und dem Gehäusedeckel 14 bzw. dem Kolben 56 im nicht überbrückten Zustand im Allgemeinen eine Differenzdrehzahl entsteht, die zur entsprechenden Mitschleppung des Fluids in Umfangsrichtung führt. Die spezielle Ausgestaltung der zur Erzeugung der Lüftkraft dienenden Flächenbereiche kann beispielsweise in Anpassung daran vorgenommen werden, ob ein Zwei-Leitungs-System oder ein Drei-Leitungs-System vorgesehen ist. Bei einem Zwei-Leitungs-System, bei welchem ein Fluidaustausch zwangsweise durch Umströmen der Kupplungslamelle 64 stattfinden wird, wird ein wesentlicher Teil der Strömung radial gerichtet sein, so dass hier eine Präferenz für die zur Radialrichtung geneigt positionierten Flächen vorliegt. Beim Drei-Leitungs-System, bei welchem der Fluidaustausch nicht notwendigerweise über die Überbrückungskupplung 54 stattfinden muss und somit nicht notwendigerweise eine Radialströmung entstehen wird, kann der Strömungsanteil in Umfangsrichtung größere Bedeutung gewinnen, so dass hier eine Präferenz für die bezüglich der Umfangsrichtung U schräggestellten Flächen vorhanden sein kann.

Es sei darauf verwiesen, dass selbstverständlich auch an dem Gehäuse­ deckel 14 bzw. dem Kupplungskolben 56 ein entsprechendes Schräg­ flächenmuster vorgesehen sein kann, wie es in den Fig. 3 und 4 dargestellt ist, beispielsweise durch Einprägen. Auch in diesen Bereichen kann dann die Strömung, in radialer Richtung gerichtet oder in Umfangsrichtung gerichtet, zur Erzeugung einer Lüftkraft bzw. des Aufschwimmeffekts umgelenkt werden.

Es sei noch darauf hingewiesen, dass selbstverständlich auch an dem die Reibbeläge 66, 68 tragenden Element oder Blechteil 65 radial außen oder/und radial innen derartige Ablenkflächenbereiche durch Ausbildung entsprechender Flächenbereiche beim Ausstanzen oder durch Prägen vorgesehen werden können. Auch die in Fig. 3 erkennbare wellenartige oder eine sonstige Form der Ablenkvorsprünge 94 kann durch Ausstanzen eines Reibbelagmaterials erhalten werden.

Mit Bezug auf die Fig. 5-7 wird im Folgenden eine weitere Art einer erfindungsgemäßen Kopplungseinrichtung in Form einer nasslaufenden Kupplung 200 beschrieben. Durch diese nasslaufende Kupplung 200 können beispielsweise zwei Baugruppen 210, 212, z. B. zwei Wellen 210, 212, wahlweise zur gemeinsamen Drehung und zur Drehmomentübertragung gekoppelt werden. Die Kupplung 200 umfasst ein Kupplungsgehäuse 214, das durch Keilverzahnung mit der Welle 210 drehfest verbunden ist und durch zwei in axialem Abstand liegende Dichtungen 217, 216 bezüglich der Welle 210 abgedichtet ist. In dem ringförmig ausgebildeten Gehäuse 214 ist ein Kolben 218 axial verschiebbar und durch Dichtungselemente 220, 222 abgedichtet geführt, so dass zwischen dem Gehäuseboden 215 und dem Kolben 218 eine Druckfluidkammer 224 gebildet ist. In diese Druck­ fluidkammer kann über eine zentrale Achsbohrung 226 und im Wesentlichen radiale Öffnungen 228 in der Welle 210 und 230 im Gehäuse 214 unter Druck stehendes Fluid in die Druckfluidkammer 224 geleitet werden, um den Kolben 218 entgegen der Krafteinwirkung durch eine Gegendruckfeder 232 in Richtung einer Einkuppelstellung zu bewegen.

Das Gehäuse 214 der nach Art einer Lamellenkupplung ausgebildeten nasslaufenden Kupplung 200 weist eine Innenverzahnung 234 auf, mit welcher eine Mehrzahl von Außenlamellen 264a drehfest, jedoch axial verschiebbar gekoppelt ist. Am freien Ende des Gehäuses 214 ist beispiels­ weise durch Verschweißung ein Abschlusselement 236 angebracht, welches auch das Widerlager für die durch den Kolben 218 erzeugte Anpresskraft bildet.

Zwischen jeweils zwei der Außenlamellen 264a greift eine Innenlamelle 264i ein. Die Innenlamellen 264i sind über eine Außenverzahnung 238 an der Welle 212 drehfest, jedoch bezüglich dieser axial beweglich gehalten. Das Abschlusselement 236 ist durch zwei in axialem Abstand liegende Dichtungselemente 240, 242 bezüglich der Welle 212 abgedichtet drehbar geführt. Wenigstens eine mit einer Axialbohrung 244 in Verbindung stehende Radialöffnung 246 mündet in den Raumbereich zwischen den beiden Dichtungselementen 240, 242 ein und steht dort in Verbindung mit wenigstens einer sich nach radial außen erstreckenden Öffnung 248, die radial außen in den Innenraum des Gehäuses 214 einmündet. Eine weitere Axialöffnung oder -bohrung 250 in der Welle 212 mündet radial innen in das Gehäuse 214 ein. Über die Öffnungen 244, 246, 248 bzw. die Öffnung 250 kann ein Arbeitsfluidraum 252 im Inneren des Gehäuses 214 mit Arbeits­ fluid versorgt werden bzw. kann Arbeitsfluid aus diesem Arbeitsfluidraum 252 abgezogen werden. Beispielsweise sei angenommen, dass das Arbeitsfluid über die Öffnungen 244, 246, 248 zugeführt wird, in den Arbeitsfluidraum 252 radial außen, also im Wesentlichen auch noch außerhalb der Innenlamellen 264a einmündet und dann unter Umströmung der Außenlamellen 264a und der Innenlamellen 264i nach radial innen gefangen muss. Die Außenlamellen 264a weisen in ihrem radial äußeren Bereich, d. h. im Wesentlichen dem Bereich zwischen den durch die Außenlamellen 264a bereitgestellten Reibflächen und ihrer jeweiligen mit dem Gehäuse 214 eingreifenden Verzahnung, jeweils wenigstens eine Durchtrittsöffnung 267 auf, welche eine gleichmäßige Durchströmung und Verteilung des Arbeitsfluids sicherstellen.

Ebenso wie bei der vorangehend beschriebenen Ausgestaltungsform ist auch hier wieder eine Lüftkrafterzeugungsanordnung 280 vorgesehen, durch welche unter Ausnutzung der Strömung des Arbeitsfluids eine Kraft erzeugt wird, mit welcher die einzelnen Lamellen 264a und 264i axial ausein­ anderbewegt bzw. auseinandergehalten werden kann. Auch hier umfasstdie Lüftkrafterzeugungsanordnung 280 beispielsweise wieder Schrägflächenbe­ reiche 284 an den radial äußeren Endbereichen der Innenlamellen 264i, so dass durch das von radial außen heranströmende Fluid und dessen Ablenkung in Richtung auf die jeweils gegenüber liegenden Außenlamellen 264a zu, eine axiale Kraft sowohl auf die Innenlamellen 264i als auch auf die Außenlamellen 264a erzeugt wird. Für den Fall, dass die Strömungs­ richtung umgekehrt ist, weisen die Innenlamellen 2641 oder/und die Außenlamellen 264a radial innen liegende Schrägflächenbereiche 286 auf, die in entsprechender Weise für eine Umlenkung der Fluidströmung sorgen bzw. eine trichterartige Einleitung des heranströmenden Fluids in den Bereich, in welchem die Oberflächenbereiche 260 bzw. 262 der Innenlamel­ len 264i jeweilige gegenüber liegende Oberflächenbereiche 261, 263 der Außenlamellen 264a berühren. Auf diese Art und Weise kann bei fehlender axialer Beaufschlagung durch den Kolben 218 dafür gesorgt werden, dass die einzelnen Lamellen 264a, 264i zueinander in Abstand gebracht werden und so gehalten werden, so dass ungewünschte Anlage- und Schleppef­ fekte nicht erzeugt werden.

Alternativ oder zusätzlich zu den vorangehend beschriebenen Schräg­ flächenbereichen 284, 286 können beispielsweise in den Reibbelägen 266, 268 der Innenlamellen 264i, so wie in Fig. 6 und Fig. 7 dargestellt, sich näherungsweise radial erstreckende Nuten 290 vorgesehen sein, die durch in Umfangsrichtung schräggestellte Flächenbereiche 292, 294 gebildet sind bzw. derartige Flächenbereiche umfassen. Insbesondere in Bewegungs­ zuständen, in welchen die Außenlamellen 264a und die Innenlamellen 264i zueinander eine Relativdrehgeschwindigkeit aufweisen, sorgen diese in Umfangsrichtung schräggestellten Flächenbereiche 292, 294 für die Erzeugung einer Lüftkraft, indem sie das in den Nuten 290 enthaltene und einer Scherwirkung ausgesetzte Fluid entsprechend umlenken bzw. wieder eine keilartige Einströmung desselben zwischen aneinander anliegenden Oberflächenbereichen erzeugen. Diese Ausgestaltungsform ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die nasslaufende Kupplung 200 nicht so wie in Fig. 5 dargestellt über eine externe Fluidversorgung mit Arbeitsfluid für den Arbeitsfluidraum 252 gespeist wird, sondern in sich abgeschlossen ist, d. h. das darin angeordnete Fluid vollzieht keine definierte Strömung von radial außen nach radial innen oder umgekehrt.

Es sei darauf hingewiesen, dass ansonsten die Schrägflächenbereiche der Reibbeläge 266, 268 genauso ausgebildet sein können, wie sie mit Bezug auf die Fig. 2-4 beschrieben wurden. Ferner können in den Außenlamellen 264a ebensolche Ausnehmungen ausgebildet sein, wie sie mit Bezug auf die Fig. 2 und die dort dargestellten Komponenten Gehäusedeckel und Kupplungskolben beschrieben wurden. Auch sei darauf hingewiesen, dass alternativ oder zusätzlich zu den Innenlamellen 264i auch die Außenlamellen 264a Reibbeläge tragen können, die zur Erzeugung der Lüftkraft ent­ sprechend konfiguriert sein können. Ebenso selbstverständlich ist es, daß die mit Bezug auf die Fig. 6 und 7 beschriebenen nutartigen Kanäle bei der Ausgestaltungsform gemäß den Fig. 1-4 vorgesehen sein können.

Claims (13)

1. Kopplungseinrichtung, insbesondere hydrodynamischer Drehmom­ entwandler oder Fluidkupplung, umfassend ein in einem mit Arbeits­ fluid gefülltem oder befüllbarem Gehäuse (12) um eine Drehachse (A) drehbar angeordnetes Schaufelrad (30) sowie eine Überbrückungs­ kupplungsanordnung (54), durch welche wahlweise das Schaufelrad (30) mit dem Gehäuse (12) zur gemeinsamen Drehung verbunden oder verbindbar ist, wobei die Überbrückungskupplungsanordnung (54) ein unter Zwischenlagerung einer Reibflächenanordnung (64) gegen eine Widerlageranordnung (14) pressbares Kupplungselement (56) aufweist, gekennzeichnet durch eine im Bereich der Überbrückungskupplungs­ anordnung (54) vorgesehene Lüftkrafterzeugungsanordnung (80) zur Erzeugung einer die Reibflächenanordnung (64) in einer Richtung von dem Kupplungselement (56) weg oder/und von der Widerlageranord­ nung (14) weg beaufschlagenden Lüftkraft.

2. Kopplungseinrichtung zur wahlweisen Herstellung einer Drehmoment­ übertragungsverbindung zwischen zwei um eine Achse (A) drehbaren Elementen oder Baugruppen (210, 212), umfassend eine Reibflächen­ anordnung (264a, 264i) mit wenigstens zwei zur Anlage aneinander bringbaren Oberflächenbereichen (260, 261, 262, 263), wobei die Reibflächenanordnung (264a, 264i) sich im Drehbetrieb wenigstens teilweise in einem Arbeitsfluid befindet, gekennzeichnet durch eine im Bereich der Reibflächenanordnung (264a, 264i) vorgesehene Lüftkrafterzeugungsanordnung (280) zur Erzeugung einer zwei aneinander anliegende Oberflächenbereiche (260, 261, 262, 263) voneinander weg beaufschlagenden Lüftkraft.

3. Kopplungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lüftkrafterzeugungsanordnung (80; 280) zur Erzeugung einer Lüftkraft durch Fluidstromablenkung oder/und durch Einleitung von Arbeitsfluid zwischen aneinander anliegenden Oberflächenbereichen (60, 62; 260, 261, 262, 263) ausgebildet ist.

4. Kopplungseinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lüftkrafterzeugungsanordnung (80; 280) wenigstens einen Fluidstrom-Ablenkflächenbereich (84, 86, 104, 106; 284, 286, 292, 294) aufweist.

5. Kopplungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Fluidstrom- Ablenkflächenbereich (84, 86, 104, 106; 284, 286) zur Ablenkung einer im Wesentlichen radial gerichteten Fluidströmung oder Fluid­ strömungskomponente ausgebildet ist.

6. Kopplungseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Fluidstrom- Ablenkflächenbereich (84, 86, 104, 106; 284, 286) bezüglich einer Radialrichtung (R) geneigt positioniert ist.

7. Kopplungseinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Fluidstrom- Ablenkflächenbereich (104, 106; 292, 294) zur Ablenkung einer im Wesentlichen in Umfangsrichtung gerichteten Fluidströmung oder Fluidströmungskomponente ausgebildet ist.

8. Kopplungseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Fluidstrom- Ablenkflächenbereich (104, 106; 292, 294) bezüglich einer Umfangs­ richtung (U) geneigt positioniert ist.

9. Kopplungseinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibflächenanordnung (64; 264a; 264i) in einem radial äußeren Bereich (82) wenigstens einen Fluidstrom-Ablenkflächenbereich (84, 104, 106; 284) aufweist.

10. Kopplungseinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibflächenanordnung (64; 264a; 264i) in einem radial inneren Bereich (84) wenigstens einen Fluid­ strom-Ablenkflächenbereich (86, 104, 106; 286) aufweist.

11. Kopplungseinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibflächenanordnung (64; 264a; 264i) wenigstens einen, vorzugsweise mehrere, Reibbelagträger (65) aufweist, der an wenigstens einer axialen Seite einen Reibbelag (66, 68; 266, 268) trägt, und dass an wenigstens einem Reibbelag (66, 68; 266; 268) oder/und dem Reibbelagträger (65) in dessen radial äußerem Bereich oder/und in dessen radial innerem Bereich wenig­ stens ein Fluidstrom-Ablenkflächenbereich (84, 86, 104, 106; 284, 286) vorgesehen ist.

12. Kopplungseinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 1 l, sofern auf Anspruch 1 rückbezogen, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Kupplungselement (56) oder/und der Widerlageranordnung (14) wenigstens ein Fluidstrom- Abienkflächenbereich (88, 90) vorgesehen ist zur Ablenkung eines Fluidstroms in Richtung auf die Reibflächenanordnung (64) zu.

13. Kopplungseinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Fluidstrom- Ablenkflächenbereich (84, 86, 104, 106; 284, 286, 292, 294) zur derartigen Ablenkung des Fluidstroms ausgebildet ist, dass der abgelenkte Fluidstrom eine Strömungsgeschwindigkeitskomponente aufweist, die zu derjenigen Richtung, in welcher die Lüftkraft gerichtet ist, im Wesentlichen parallel ist.