DE4443096C1 - Lamellenkupplung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Lamellenkupplung mit gegen Druck­ platten anlegbaren Lamellenscheiben und mit in der der jewei­ ligen Druckplatte zugewandten Lamellenscheibenoberfläche zum Durchleiten eines Fluids, vorzugsweise Öl, zwischen der ra­ dialen Innenseite und der radialen Außenseite der Lamellen­ scheibenoberfläche vorgesehenen Nuten.

Die Nuten haben u. a. die Aufgabe, eine Kühlung sowohl der La­ mellenscheibe als auch der Druckplatte mittels durchgeleite­ ten Fluids während des Einkupplungsvorganges dadurch zu be­ wirken, daß die dabei entstehende Wärme von dem in den Nuten befindlichen Fluid aufgenommen und mit dem austretenden Fluid abgeführt wird.

Lamellenkupplungen sind in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt (EP 0 447 019 A2, EP 0 550 961 A1, DE-OS 25 51 270, DE 43 02 773 A1). Bei den bekannten Lamellenkupplungen wird die Wärmeaufnahmekapazität des durch die Nuten geleiteten Fluids nicht optimal ausgenutzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Lamellenkupplungen der ein­ gangs genannten Art so auszubilden, daß die Wärmeaufnahme­ kapazität des in den Nuten befindlichen bzw. durch die Nuten durchgeleiteten Fluids optimal ausgenutzt wird und darüber hinaus hinsichtlich der verbleibenden Wärme sowohl auf der Druckplatte als auch auf der Lamellenplatte eine gleichmäßige Wärmeverteilung erfolgt, so daß auf den einander zugewandten Flächen keine punktuelle Überhitzung (sog. "hot-spotting-ef­ fect") auftritt.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Nuten - in Draufsicht auf die Lamellenscheibenoberfläche gesehen - schräg zur radialen Richtung verlaufend angebracht sind, und der Nutenauslaß am Außenumfang entgegen der Dreh­ richtung umfangsversetzt gegenüber dem Nuteneinlaß angeordnet ist, und die Tiefe der Nuten im wesentlichen konstant ist, und die Breite der Nuten vom Innenumfang zum Außenumfang hin sich konisch erweiternd ausgebildet ist, derart, daß die Breite der die Reibflächen bildenden Lamellenbereiche zwi­ schen benachbarten Nuten von innen nach außen gesehen im we­ sentlichen konstant ist, und daß sich an den breitesten Be­ reich der in Richtung auf den Außenumfang konisch erweitert ausgebildeten Nuten jeweils ein schmälerer Drosselkanal anschließt, und der Drosselkanal quer zu einer im Bereich des Auslasses gedachten Tangente an den Außenumfang der Lamellenscheibe verlaufend angeordnet ist, derart, daß jeder Drosselkanal mit seinem Einlaßende etwa in der Mitte oder in Drehrichtung versetzt zu der Mitte der auslaßseitigen Endbegrenzung der jeweiligen Nut mündet, und daß sich die die auslaßseitigen Endbegrenzungen der jeweiligen Nut bildenden Wandungen mit Übergangsbereichen, die ein Umlenken des durchgeleiteten Fluids bewirkende, in Umfangsrichtung gekrümmte′ Rundungen aufweisen, an die sich konisch erweiternden Nutwandungen anschließen.

Bei der Erfindung ist vorteilhaft, daß durch entsprechende Bemessung die Menge des austretenden Fluids vorherbestimmt werden kann. Dies erfolgt zweckmäßigerweise in Abhängigkeit von der zur Verfügung stehenden Fluidmenge und auch in Abhän­ gigkeit von der zeitabhängigen Wärmeaufnahmekapazität des Fluids. Man kann somit durch "Kalibrieren" des Drosselkanals die Wärmeableitung optimieren.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß das in den Nuten durch Wirkung der Zentrifugalkräfte der Drehung nach außen geleitete Fluid infolge gezielt ausgebildeter, Rundungen aufweisender Übergangsbereiche umgelenkt wird, mit dem Ergebnis, daß jeweils nur ein Teil des Fluids durch den Drosselkanal nach außen austritt und der verbleibende Teil durch Wirkung der die Rundungen aufweisenden Umlenkbereich umgelenkt wird. Dies bewirkt infolge der Trägheit des Fluids die Entstehung von Wirbeln, deren Strömungsrichtung teilweise der durch die Zentrifugalkräfte hervorgerufenen, radial nach außen gerichteten Strömung entgegensetzt ist. Dies hat eine Vermischung bzw. Verwirbelung des ungelenkten Fluids mit neu herangeführtem Fluid und eine weitere Wärmeaufnahme zur Folge. Auf diese Weise wird bei der Erfindung die Wärmeauf­ nahmekapazität des Fluids optimal genutzt.

Dadurch, daß die Breite der die Reibflächen bildenden Lamel­ lenbereiche zwischen benachbarten Nuten von innen nach außen gesehen im wesentlichen konstant ist, wird eine gleichmäßige Wärmeabfuhr erreicht, wodurch einer Bildung punktuell oder flächenmäßig überhitzter Bereiche auf den einander zugewand­ ten Flächen der Reibflächen der Lamellenscheibe und der Druckplatte entgegengewirkt wird.

Die Maßnahme, die Drosselkanäle quer zu einer im Bereich ihres Auslasses gedachten Tangente an den Außenumfang der La­ mellenscheibe verlaufend anzuordnen, hat den Vorteil, daß dasjenige Fluid, welches in den Eingangsbereich des Drossel­ kanals gelangt, infolge der im wesentlichen radialen Ausbil­ dung des Drosselkanals dann sofort durch Wirkung der Zentri­ fugalkraft nach außen aus dem Drosselkanal austritt, so daß das erwärmte Fluid dann auch schnell abgeleitet wird.

Dadurch, daß keine lokal überhitzten Stellen oder Bereiche auftreten, bleibt das Reibverhalten der die Reibflächen bil­ denden Lamellenbereiche und der jeweiligen zugeordneten Druckplatte unverändert gleichförmig, wodurch der während des Betriebes der Lamellenkupplung auftretende Verschleiß verrin­ gert und die Lebensdauer erhöht wird. Ein weiterer Vorteil der Elfindung besteht darin, daß das auftretende Schleppmo­ ment geringer ist als bei bekannten Kupplungen. Wenn die La­ mellenscheibe und die Druckplatte nicht gegeneinander anlie­ gen sondern eine lose Bewegung bei axialem Abstand zueinander erfolgt, bewirkt die turbinenartige Gestaltung der Nuten ein strömungsgünstiges Verhalten des Fluid im Sinne einer weitge­ hend laminaren Ölströmung.

Die Tiefe der Nuten kann über ihre Länge konstant ausgebildet sein. Dies ist einerseits aus fertigungstechnischen Gründen vorteilhaft und führt außerdem zu einer gleichmäßigen Form der sich an den abgerundet ausbildenden Umlenkbereichen ausbildenden Fluidwirbel.

Es kann erfindungsgemäß auch vorgesehen sein, daß die Tiefe der Drosselkanäle etwa der Hälfte der Tiefe der Nuten ent­ spricht. Hierdurch wird erreicht, daß dasjenige Fluid, wel­ ches auf die Stirnseite der dadurch gebildeten Stufe im Ein­ gangsbereich des Drosselkanals auftrifft - welches mengen­ mäßig etwa die Hälfte des ankommenden Fluids darstellt - um­ gelenkt wird und sich mit neu herangeführtem Fluid vermischt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann auch vorgesehen sein, daß die Tiefe der Drosselkanäle in ihrem Einlaßbereich der Tiefe der Nuten entspricht, und daß sich die Tiefe der Drosselkanäle zum Auslaßende hin gesehen verringert. Hier­ durch wird eine grundsätzlich beliebige, den jeweiligen Gege­ benheiten angepaßte Ausbildung der Drosselkanäle ermöglicht. So kann beispielsweise bei Einsatz der erfindungsgemäßen La­ mellenkupplung in einer Wandlerüberbrückungskupplung (sog. "slippy-clutch") hierdurch eine gezielte Kalibrierung bewirkt und damit eine gezielte Rutschdrehzahl erreicht werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand des in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläu­ tert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf die Lamellenscheibenoberfläche einer Lamellenscheibe;

Fig. 2 einen Ausschnitt der Lamellenscheibenoberfläche in Pfeilrichtung A gemäß Fig. 1 gesehen und in ver­ größertem Maßstab;

Fig. 3 eine schematische Schnittdarstellung längs des Pfeils III-III in Fig. 2, jedoch in gegenüber Fig. 2 verän­ dertem Maßstab.

Eine insgesamt mit 1 bezeichnete Lamellenscheibe ist auf ei­ nem scheibenartig ausgebildeten Träger 2 befestigt. Auf der gegenüberliegenden Flachseite des Trägers 2 ist eine weitere, entsprechend ausgebildete Lamellenscheibe 3 (vgl. Fig. 3) an­ gebracht. Die Lamellenscheiben weisen Reibflächen 4 auf, die zur Anlage gegen eine gegen jeweils eine die Oberfläche an­ legbaren Druckplatte (nicht dargestellt) vorgesehen sind. Hierzu können die (nicht dargestellten) Druckplatten in axi­ aler Richtung längs einer Achse 5 relativ gegen die Lamellen­ scheiben 1, 3 zur Anlage gebracht werden.

In der jeweiligen Oberfläche der Lamellenscheiben sind Nuten 6, 7, 8, 9 . . . vorgesehen, die von der radialen Innenseite 10 der Lamellenscheibe ausgehen und sich nach außen hin in Rich­ tung auf die mit 11 bezeichnete radiale Außenseite der Lamel­ lenscheibenoberfläche erstrecken. Die Nuten 6, 7, 8, 9 usw. verlaufen schräg zur radialen Richtung, bezogen auf die Drehachse 5, und zwar derart, daß der mit 12 bezeichnete Nu­ teneinlaß gegenüber dem in Nähe des radialen Außenumfangs 11 befindlichen Nutenauslaß entgegen der mit B bezeichneten Drehrichtung umfangsversetzt angeordnet ist. Die Tiefe der Nuten 6, 7, 8, 9 ist im wesentlichen konstant, wie aus Fig. 3 ersichtlich. Die Breite der Nuten ist von innen nach außen gesehen sich konisch erweiternd ausgebildet, derart, daß die mit 13 bezeichnete Breite der die Reibflächen bildenden La­ mellenbereiche zwischen benachbarten Nuten von innen nach außen gesehen im wesentlichen konstant ist.

An den jeweils breitesten Bereich in Nähe der radialen Außen­ seite 11 schließt sich an jede der Nuten 6, 7, 8, 9 usw. ein Drosselkanal 14 an. Die Tiefe der jeweiligen Drosselkanäle 14 entspricht etwa der Hälfte der Tiefe der Nuten 6, 7, 8, 9, so daß an dem Eingangsbereich der Drosselkanäle 14 eine Stufe 15 vorhanden ist. Die Längsrichtung der Drosselkanäle 14 ent­ spricht nicht der Längsrichtung der Nuten. Die Längsrichtung der Drosselkanäle 14 verläuft vielmehr quer zu einer gedach­ ten, an den Außenumfang 11 der Lamellenscheibe verlaufend an­ geordneten Tangente 16. Zwischen dem Drosselkanal 14 und den angrenzenden, sich konisch erweiternd ausgebildeten Nutwan­ dungen 17 und 18 schließen sich jeweils Rundungen aufweisende Übergangsbereiche 19, 20 an.

Die Lamellenkupplung ist gekapselt in einem (nicht darge­ stellten) Gehäuse angeordnet. Ein Fluid, vorzugsweise Öl, kann von der radialen Innenseite 10 her in die Kanäle 6, 7, 8, 9 usw. eintreten und durch die Drosselkanäle 14 nach außen austreten. In die Eingangsöffnung 12 eintretendes Fluid strömt zunächst entsprechend der Pfeilrichtung C, wird dann durch Wirkung des Umlenkbereiches 19 umgelenkt und tritt dann teilweise in Pfeilrichtung D durch den Drosselkanal 14 nach außen aus, wird aber zum Teil in Pfeilrichtung E umgelenkt, so daß sich Verwirbelungen mit dem in Pfeilrichtung C ankom­ menden Fluid bildet. Infolge der auftretenden Verwirbelungen und Rückströmungen wird die Wärmeaufnahmekapazität des ankom­ menden Fluids optimal ausgenutzt, bevor erhitztes Fluid durch die Drosselkanäle 14 abgeleitet wird.

Claims (4)

1. Lamellenkupplung mit gegen Druckplatten anlegbaren Lamel­ lenscheiben und mit einer in der der jeweiligen Druck­ platte zugewandten Lamellenscheibenoberfläche zum Durch­ leiten eines Fluids, vorzugsweise Öl, zwischen der radia­ len Innenseite und der radialen Außenseite der Lamellen­ scheibenoberfläche vorgesehenen Nuten, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Nuten (6, 7, 8, 9) - in Draufsicht auf die Lamellenscheibenoberfläche gesehen - schräg zur ra­ dialen Richtung verlaufend angeordnet sind, und der Nu­ tenauslaß am Außenumfang entgegen der Drehrichtung (B) umfangsversetzt gegenüber dem Nuteneinlaß (12) angeordnet ist, und die Tiefe der Nuten (6, 7, 8, 9 . . . ) im we­ sentlichen konstant ist und die Breite der Nuten vom In­ nenumfang zum Außenumfang hin sich konisch erweiternd ausgebildet ist, derart, daß die Breite (13) der die Reibflächen (4) bildenden Lamellenbereiche zwischen be­ nachbarten Nuten von innen nach außen gesehen im wesent­ lichen konstant ist, und daß sich an den breitesten Be­ reich jeder der in Richtung auf den Außenumfang konisch erweitert ausgebildeten Nuten jeweils ein schmälerer Drosselkanal (14) anschließt, und der Drosselkanal quer zu einer im Bereich des Auslasses gedachten Tangente (16) an den Außenumfang der Lamellenscheibe verlaufend angeordnet ist, derart, daß jeder Drosselkanal (14) mit seinem Einlaßende etwa in der Mitte oder in Drehrichtung (B) versetzt zu der Mitte der auslaßseitigen Endbegrenzung der jeweiligen Nut mündet, und daß sich die die auslaßseitigen Endbegrenzungen der jeweiligen Nut bildenden Wandungen mit Übergangsbereichen, die ein Umlenken des durchgeleiteten Fluids bewirkende, in Umfangsrichtung gekrümmte Rundungen aufweisen, an die sich konisch erweiternde Nutwandungen anschließen.

2. Lamellenkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe der Drosselkanäle (14) etwa der Hälfte der Tiefe der Nuten entspricht.

3. Lamellenkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe der Drosselkanäle (14) in ihrem Einlaßbereich der Tiefe der Nuten (6, 7, 8, 9) ent­ spricht, und daß sich die Tiefe der Drosselkanäle zum Auslaßende hin gesehen verringert.

4. Lamellenkupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Tiefe der Drosselkanäle (14) zum Auslaßende hin stufenförmig auf etwa die Hälfte der Tiefe im Ein­ laßbereich verringert.