Nasslaufende Lamellenkupplung Wet-running multi-plate clutch
Die Erfindung betrifft eine nasslaufende Lamellenkupplung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a wet-running multi-plate clutch according to the preamble of patent claim 1.
Nasslaufende Lamellenkupplungen werden insbesondere in Antriebssträngen von Fahrzeugen genutzt, zu denen beispielsweise Kraftfahrzeuge, Schienenfahrzeuge und Wasserfahrzeuge gehören. Dieser Lammellenkupp- lungstyp weist den Vorteil auf, dass mit diesem vergleichsweise hohe Drehmomente übertragbar sind. Zum hydraulischen Schalten der Kupplung sowie zur Schmierung und Kühlung der Kupplungslamellen wird üblicherweise ein Hydraulikdruck bzw. ein Hydraulikölstrom genutzt, welcher von einer Ölpumpe erzeugt und einem Kupplungsaktuator sowie den Kupplungslamellen in geeigneter Weise zugeführt wird. Diesbezügliche Ölströme und/oder Hydraulikdrücke werden auch anderen Kupplungs- oder Getriebekomponenten zugeführt, zu denen beispielsweise auch Lager gehören können. Die Auslegung einer solchen Ölpumpe ist verständlicherweise durch den Bedarf der von dieser Pumpe zu versorgenden Verbraucher bestimmt.Wet-running multi-plate clutches are used in particular in drive trains of vehicles, which include, for example, motor vehicles, rail vehicles and watercraft. This multi-plate clutch type has the advantage that comparatively high torques can be transmitted with it. For hydraulic switching of the clutch and for lubrication and cooling of the clutch plates, a hydraulic pressure or a hydraulic oil flow is usually used, which is generated by an oil pump and supplied to a clutch actuator and the clutch plates in a suitable manner. Related oil flows and / or hydraulic pressures are also supplied to other clutch or transmission components, which may include bearings, for example. The design of such an oil pump is understandably determined by the needs of the consumers to be supplied by this pump.
Derartige nasslaufende Lamellenkupplungen haben in Abhängigkeit von der gerade vorliegenden Betriebssituation einen unterschiedlichen Bedarf an Schmier- und Kühlöl. So wird beispielsweise dann ein größerer Kühlölstrom benötigt, wenn die Kupplung mit Schlupf betrieben wird. Bei Schiffsantrieben ist diese Betriebesart als sogenannter Troll ingbetrieb bekannt.Such wet-running multi-plate clutches have a different need for lubricating and cooling oil, depending on the current operating situation. For example, a larger cooling oil flow is required if the clutch is operated with slip. In ship propulsion this mode is known as a so-called trolling mode.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine nasslaufende Lamellenkupplung zu schaffen, die Vorrichtungsbestandteile aufweist, mit denen der unterschiedliche Kühl- und Schmieröibedarf der Lamel-
lenkupplung im laufenden Betrieb technisch einfach, schnell und wirkungsvoll einstellbar ist.Against this background, the invention is based on the object of creating a wet-running multi-plate clutch which has device components with which the different cooling and lubricating oil requirements of the multi-plate steering clutch is technically simple, quick and effective adjustable during operation.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Hauptanspruchs, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnehmbar sind.This object is achieved from the features of the main claim, while advantageous refinements and developments of the invention can be found in the subclaims.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass durch eine schaltzu- standsabhängige Steuerung des Volumenstroms an Kühl- bzw. Schmieröl für die Lamellenkupplung die ölpumpe kostengünstiger auslegbar ist und nicht ständig mit höchster Leistung zu arbeiten braucht, welches sich im Ergebnis vorteilhaft auf deren Größe und Lebensdauer sowie auf den Kraftstoffverbrauch einer diesbezüglichen Antriebseinrichtung auswirkt. Zudem kann durch eine unmittelbare Kopplung zwischen einem Kupplungsaktuator und einem diesbezüglichen mechanischen Regelventil die erforderliche ölmenge schnell und zuverlässig bereitgestellt werden.The invention is based on the knowledge that the switching of the volume flow of cooling or lubricating oil for the multi-plate clutch, which is dependent on the switching state, means that the oil pump can be designed more cost-effectively and does not have to work continuously with the highest output, which as a result advantageously affects its size and service life and affects the fuel consumption of a related drive device. In addition, the required amount of oil can be provided quickly and reliably by a direct coupling between a clutch actuator and a related mechanical control valve.
Demnach geht die Erfindung aus von einer nasslaufende Lamellenkupplung mit einem Innenlamellen tragenden Innenlamellentr ger und einem Außenlamellen tragenden Außenlamellentrager. Bei diesen bilden der Innenlamellentrager beziehungsweise der Außenlamellentrager die Eingangs- beziehungsweise Ausgangsseite der Lamellenkupplung und umgreifen eine Eingangswelle koaxial. Zur Betätigung dieser Lamellenkupplung ist ein Aktuator zur Erzeugung einer Axialkraft auf die Innen- und Außenlamellen vorhanden, sowie gesonderte Mittel zur Schmier- und Kühlmittelölversorgung der Kupplungslamellen nutzbar.Accordingly, the invention is based on a wet-running multi-plate clutch with an inner plate-bearing inner plate carrier and an outer plate-bearing outer plate carrier. In these, the inner plate carrier or the outer plate carrier form the input or output side of the multi-plate clutch and encompass an input shaft coaxially. To actuate this multi-plate clutch, an actuator for generating an axial force on the inner and outer plates is provided, and separate means for supplying lubricant and coolant oil to the clutch plates can be used.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist des weiteren vorgesehen, dass das bewegliche Teil des Aktuators an seiner zu den Kupplungslamellen weisenden Seite radial innerhalb des ringförmigen Innenlamellentragers über
einen radial inneren Andruckring mit einem auf der Eingangswelle geführten Ringelement wirkverbunden ist, mit welchem in Abhängigkeit von der Betätigungsstellung des beweglichen Teils des Aktuators ein über eine Bohrung in der Eingangswelle zugeführter olvolumenstrom für die Schmierung und Kühlung der Lamellenkupplung betriebssituationsgerecht regelbar ist.To solve the problem, it is further provided that the movable part of the actuator on its side facing the clutch plates radially inside the annular inner plate carrier a radially inner pressure ring is operatively connected to a ring element guided on the input shaft, with which, depending on the actuating position of the movable part of the actuator, an oil volume flow supplied via a bore in the input shaft can be regulated for the lubrication and cooling of the multi-plate clutch in accordance with the operating situation.
Der Aktuator ist dabei bevorzugt als hydraulisch oder pneumatisch betätigbare Kolben-Zylinder-Anordnung ausgebildet, bei der das bewegliche Teil ein Kolben ist. Der Aktuator kann aber auch ein elektromechanisch betätigbares Stellglied sein, ohne dass dadurch der durch Anwendung der Erfindung verursachte technische Erfolg ausbliebe.The actuator is preferably designed as a hydraulically or pneumatically actuable piston-cylinder arrangement, in which the movable part is a piston. However, the actuator can also be an electromechanically actuated actuator, without the technical success caused by the application of the invention not being omitted.
Das Ringelement ist derart ausgebildet und auf der Eingangswelle angeordnet, dass dieses eine radiale Ölzuführbohrung in derselben in Abhängigkeit von dessen Position auf der Eingangswelle mehr oder minder stark abdeckt. Dadurch nimmt dieses Ringelement die Funktion eines Ventils war, welches in Abhängigkeit von der Betätigungsstellung des Aktuators und damit in Abhängigkeit vom Betriebszustand der Lamellenkupplung die Kühl- und Schmierölversorgung derselben über kurze Stellwege mechanisch zuverlässig steuert.The ring element is designed and arranged on the input shaft in such a way that it covers a radial oil feed bore in it more or less depending on its position on the input shaft. As a result, this ring element takes on the function of a valve which, depending on the actuating position of the actuator and thus depending on the operating state of the multi-plate clutch, controls the cooling and lubricating oil supply of the same mechanically reliably over short adjustment paths.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist bevorzugt vorgesehen, dass das Ringelement eine zu der genannten radialen Ölzuführbohrung ausgerichtete und einen Ölvorratsraum ausbildende Umfangsnut aufweist, in die zumindest eine radial ausgerichtete Öldurchlassbohrung eingebracht ist.In a further embodiment of the invention, provision is preferably made for the ring element to have a circumferential groove which is aligned with the radial oil feed bore and forms an oil reservoir and into which at least one radially aligned oil passage bore is made.
Die Summe aller Strömungsquerschnitte dieser Öldurchlassbohrungen ist dabei vorzugsweise kleiner als der Strömungsquerschnitt der radialen Ölzuführbohrung in der Eingangswelle. Insbesondere durch die Umfangsnut wird erreicht, dass die Kühl- und Schmierölversorgung deutlich verbessert wird, da
die Umfangsnut für eine gleichmäßige Verteilung dieser Flüssigkeit innerhalb der Kupplung sorgt.The sum of all flow cross sections of these oil passage bores is preferably smaller than the flow cross section of the radial oil feed bore in the input shaft. The circumferential groove in particular ensures that the supply of cooling and lubricating oil is significantly improved since the circumferential groove ensures an even distribution of this fluid within the coupling.
Um die Ölversorgung der Kupplung in unterschiedlichen Betätigungsstellungen des Kolbens durch das Ringelement differenziert gestalten zu können, wird es bevorzugt, wenn am radial inneren Andruckring des Kolbens wenigstens eine radial ausgerichtete stirnseitige Aussparung ausgebildet ist, durch die ein Olvolumenstrom zumindest zu den Kupplungslamellen geleitet werden kann. Die Aussparung kann dabei durch einzelne Radialnuten oder durch wenigstens einen Ringspalt ausgebildet sein.In order to be able to differentiate the oil supply to the clutch in different actuation positions of the piston by the ring element, it is preferred if at least one radially oriented end recess is formed on the radially inner pressure ring of the piston, through which an oil volume flow can be directed at least to the clutch plates. The recess can be formed by individual radial grooves or by at least one annular gap.
Zudem ist ein wichtiger Bestandteil der Erfindung, dass der Andruckring an seiner zur Eingangswelle weisenden Seite über eine Ringnut verfügt, die mit der wenigstens einen stirnseitigen Aussparung im Andruckring in Strömungsverbindung steht.It is also an important component of the invention that the pressure ring has an annular groove on its side facing the input shaft, which is in flow connection with the at least one end-side recess in the pressure ring.
Durch diesen Aufbau wird erreicht, dass schon nach einer vergleichsweise kurzen Axialverschiebung des Kupplungsbetätigungskolbens bzw. des Ringelementes ein verhältnismäßig großer Olvolumenstrom von der radialen Ölzuführanbohrung in der Eingangswelle über die Ringnut und die stimseitigen Aussparungen in dem inneren Andruckring zu den Kupplungslamellen leitbar ist. Dadurch werden die sich nach diesem kurzen Stellweg des Kolbens im Kupplungsschlupf befindlichen Kupplungslamellen im Vergleich zu bekannten technischen Lösungen vergleichsweise frühzeitig und mit einem verhältnismäßig großen olvolumenstrom versorgt.This construction ensures that after a comparatively short axial displacement of the clutch actuating piston or the ring element, a relatively large oil volume flow can be conducted from the radial oil supply bore in the input shaft via the ring groove and the cutouts in the inner pressure ring to the clutch plates. As a result, the clutch plates located in the clutch slip after this short travel of the piston are supplied comparatively early and with a relatively large oil volume flow compared to known technical solutions.
Die wenigstens eine Aussparung beziehungsweise die Summe aller Aussparungen im radial inneren Andruckring weist in einer Variante der Erfindung einen Gesamtströmungsquerschnitt auf, der kleiner oder gleichgroß wie der Strömungsquerschnitt der radialen ölzuführbohrung in der Eingangswelle
sowie größer als die Summe der Strömungsquerschnitte aller öldurchlassboh- rungen ist.In one variant of the invention, the at least one cutout or the sum of all cutouts in the radially inner pressure ring has an overall flow cross section which is smaller or the same size as the flow cross section of the radial oil feed bore in the input shaft and larger than the sum of the flow cross-sections of all oil passage bores.
Gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung verfügt sowohl das Ringelement als auch die Eingangswelle im Bereich des radialen Endes der Ölzuführbohrung über jeweils eine Umfangsnut, die aufeinander zu weisen und einen gemeinsamen Ölvorratsraum bilden. Dabei kann für die Grundversorgung der Kupplung im geöffneten Zustand derselben vorgesehen sein, dass in der Umfangsnut des Ringelements zumindest eine der erwähnten radial ausgerichteten Öldurchlassbohrungen vorhanden ist.According to another embodiment of the invention, both the ring element and the input shaft in the region of the radial end of the oil feed bore each have a circumferential groove, which point towards one another and form a common oil reservoir. For the basic supply of the clutch when it is open, it can be provided that at least one of the radially aligned oil passage bores mentioned is present in the circumferential groove of the ring element.
Um ein besonders gutes Abströmverhalten des im Betrieb mit der Eingangswelle mitrotierenden Ringelementes erreichen zu können, ist vorgesehen, dass dieses Ringelement an seiner von der Eingangswelle radial wegweisenden Seite ebenfalls eine Umfangsnut aufweist.In order to be able to achieve a particularly good outflow behavior of the ring element which also rotates during operation with the input shaft, it is provided that this ring element likewise has a circumferential groove on its side which radially points away from the input shaft.
Zur Reduzierung der Bauteilanzahl bei dieser Lamellenkupplung kann vorgesehen sein, dass der Kolben und das Ringelement einstückig gefertigt sind, wenngleich jedoch die Ausführungsform mit diesbezüglich separaten Bauteilen nicht ausgeschlossen werden soll.To reduce the number of components in this multi-plate clutch, it can be provided that the piston and the ring element are made in one piece, although the embodiment with separate components in this regard should not be excluded.
Um den Kolben eines beispielsweise druckmittelbetätigbaren Aktuators nach einer Axialverschiebung in Kupplungsschließrichtung wieder in seine Ausgangsstellung zurückführen zu können, ist eine radial innerhalb eines durch den Innenlamellentrager und die Eingangswelle aufgespannten Raumes eine als Tellerfederpaket ausgebildete Rückstellfeder angeordnet, welche die Eingangswelle ebenfalls koaxial umgreift und sich mit ihrem kolbenfernen axialen Ende an einem Wellenbund an der Eingangswelle sowie mit ihrem anderen axialen Ende an dem Ringelement abstützt.
Hinsichtlich des weiteren Aufbaus der Lamellenkupplung sieht die Erfindung vor, dass der Außenlamellentrager mit der Eingangswelle drehfest verbunden und der Innenlamellentrager auf derselben drehbar gelagert ist.In order to be able to return the piston of an actuator that can be actuated by pressure medium, for example, after an axial displacement in the clutch closing direction to its initial position, a return spring designed as a disk spring package is arranged radially within a space spanned by the inner disk carrier and the input shaft, which also encompasses the input shaft coaxially and engages with it supports axial end remote from the piston on a shaft collar on the input shaft and with its other axial end on the ring element. With regard to the further construction of the multi-plate clutch, the invention provides that the outer plate carrier is connected in a rotationally fixed manner to the input shaft and the inner plate carrier is rotatably mounted thereon.
Darüber hinaus weist der Innenlamellentrager an seinem kolbenfernen Ende ein Ritzel auf bzw. ist mit einem solchen wirkverbunden. Dieses Ritzel hat beispielsweise eine Schrägverzahnung und steht mit einem Antriebszahnrad eines antriebstechnisch nachfolgenden Hauptgetriebes im Zahneingriff.In addition, the inner disk carrier has a pinion on its end remote from the piston or is operatively connected to such a pinion. This pinion has, for example, a helical toothing and meshes with a drive gear of a main transmission which is a drive.
Schließlich ist die erfindungsgemäße Lamellenkupplung derart ausgebildet, dass diese in den Antriebsstrang eines Fahrzeugs, insbesondere eines Schiffes, eines Kraftfahrzeugs oder eines Schienenfahrzeugs verbaubar ist.Finally, the multi-plate clutch according to the invention is designed such that it can be installed in the drive train of a vehicle, in particular a ship, a motor vehicle or a rail vehicle.
Zur Verdeutlichung der Erfindung ist der Beschreibung eine Zeichnung beigefügt. In dieser zeigtTo clarify the invention, a description is attached to the description. In this shows
Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch den Antriebsstrang eines Fahrzeugs im Bereich einer erfindungsgemäß ausgebildeten Lamellenkupplung, Fig. 2 die Einzelheit „Z" gemäß Fig. 1 zu einem Zeitpunkt t0, bei dem der Kolben der Lamellenkupplung sich in einer Ausgangsstellung bzw. einer ersten Endstellung befindet, Fig. 3 die Einzelheit „Z" zu einem Zeitpunkt tι, bei dem der Kolben der Lamellenkupplung sich in einer Zwischenstellung befindet, und Fig. 4 die Einzelheit „Z" zu einem Zeitpunkt t2, bei dem der Kolben der Lamellenkupplung sich in einer zweiten Endstellung befindet.1 shows a schematic longitudinal section through the drive train of a vehicle in the area of a multi-plate clutch designed according to the invention, FIG. 2 shows the detail “Z” according to FIG. 1 at a point in time t 0 at which the piston of the multi-plate clutch is in an initial position or a first position End position, Fig. 3 shows the detail "Z" at a time tι at which the piston of the multi-plate clutch is in an intermediate position, and Fig. 4 shows the detail "Z" at a time t 2 , when the piston of the multi-plate clutch is in a second end position.
Demnach zeigt Fig. 1 einen Abschnitt des Antriebsstrangs eines Was-, serfahrzeuges zwischen einem nicht näher gezeigten Antriebsaggregat und einem ebenfalls nicht dargestellten Hauptgetriebe mit einer nasslaufenden
Lamellenkupplung 1 , die durch einen hydraulischen Druck geschlossen und durch Federkraft geöffnet wird.1 shows a section of the drive train of a water or water vehicle between a drive unit (not shown in more detail) and a main transmission (also not shown) with a wet-running one Multi-plate clutch 1, which is closed by hydraulic pressure and opened by spring force.
Die Lamellenkupplung 1 weist einen Außenlamellen 19 tragenden Außenlamellentrager 2 auf, der mit einer eingangsseitigen Antriebswelle 3 drehfest verbunden ist. Axial zwischen den einzelnen Außenlamellen 19 sind Innenlamellen 18 angeordnet, welche drehfest an einem Innenlamellentrager 17 befestigt sind. Dieser Innenlamellentrager 17 ist auf der Eingangswelle 3 drehbar gelagert und trägt ausgangsseitig drehfest ein Ritzel 4.The multi-plate clutch 1 has an outer plate carrier 2 carrying outer plates 19, which is connected in a rotationally fixed manner to an input-side drive shaft 3. Axially between the individual outer plates 19, inner plates 18 are arranged, which are fastened in a rotationally fixed manner to an inner plate carrier 17. This inner disk carrier 17 is rotatably mounted on the input shaft 3 and carries a pinion 4 on the output side in a rotationally fixed manner.
Das im wesentlichen durch die Innenlamellen 18 und die Außenlamellen 19 gebildete Lamellenpaket 5 der Lamellenkuppelung 1 ist zur Übertragung eines Drehmomentes von der Eingangswelle 3 zu dem Ritzel 4 mit einer von einem Kolben 7 ausübbaren Axialkraft belastbar, so dass die genannten Lamellen 18 und 19 miteinander in Reibschluss gelangen. Dieser Kolben 7 ist als Ringkolben ausgebildet und in einem Druckraum 8 zwischen dem Außenlamellentrager 2 und der Eingangswelle 3 axial verschiebbar angeordnet.The plate set 5 of the plate clutch 1, essentially formed by the inner plates 18 and the outer plates 19, can be loaded with an axial force that can be exerted by a piston 7 in order to transmit a torque from the input shaft 3 to the pinion 4, so that the plates 18 and 19 mentioned together Friction come. This piston 7 is designed as an annular piston and is arranged axially displaceably in a pressure chamber 8 between the outer disk carrier 2 and the input shaft 3.
Zum Schließen der Lamellenkupplung 1 ist der Kolben 7 mit einem hydraulischen Betätigungsdruck beaufschlagbar, der in dem Druckraum 8 an der kupplungslamellenfemen Seite des Kolbens 7 wirkt. Das dazu notwenige Hyd- rauliköl wird dem Druckraum 8 über eine axiale Bohrung 9 und eine radiale Endbohrung in der Eingangswelle 3 zugeführt.To close the multi-plate clutch 1, the piston 7 can be acted upon by a hydraulic actuation pressure which acts in the pressure chamber 8 on the side of the piston 7 remote from the clutch plate. The hydraulic oil required for this is supplied to the pressure chamber 8 via an axial bore 9 and a radial end bore in the input shaft 3.
Der Kolben 7 verfügt im Bereich seines radial äußeren Endes gegenüber dem Druckraum 8 über einen radial äußeren Andruckring 21 , der bei einer Druckbeaufschlagung dieses Kolbens 7 auf das Lamellenpaket 5 wirkt. Zudem ist an dem Kolben 7 ein radial innerer Andruckring 22 einstückig ausgebildet, der die Eingangswelle 3 im wesentlichen koaxial umschließt. Dabei ist der
radial innerer Andruckring 22 derartig ausgebildet, dass dieser an seinem freien Ende eine radial ausgerichtete Stirnseite aufweist.The piston 7 has in the area of its radially outer end opposite the pressure chamber 8 a radially outer pressure ring 21 which acts on the disk pack 5 when this piston 7 is pressurized. In addition, a radially inner pressure ring 22 is formed in one piece on the piston 7 and essentially coaxially surrounds the input shaft 3. Here is the radially inner pressure ring 22 formed such that it has a radially oriented end face at its free end.
Radial innerhalb des Lamellenpaketes 5 bzw. radial innerhalb des durch den Innenlamellentrager 17 und die Eingangswelle 3 aufgespannten Raumes ist ein Federpaket 6 angeordnet, welches eine Mehrzahl von Tellerfedern um- fasst. Dieses Federpaket 6 ist koaxial zur Eingangswelle 3 angeordnet und stützt sich mit seinem kolbenfernen Ende axial an einem Wellenbund 23 ab, während es mit seiner kolbennahen Seite mit dem Kolben 7 in Wirkverbindung steht. Durch diese Anordnung wirkt das Federpaket 6 als Rückstellfeder auf den Kolben 7, so dass dieser bei einem Nachlassen der Druckbeaufschlagung durch das Hydrauliköl im Druckraum 8 in diejenige Stellung zurückgeführt wird, in der die Lamellenkupplung 1 geöffnet ist.A spring assembly 6, which comprises a plurality of disk springs, is arranged radially inside the disk assembly 5 or radially within the space spanned by the inner disk carrier 17 and the input shaft 3. This spring assembly 6 is arranged coaxially to the input shaft 3 and is supported axially with its end remote from the piston on a shaft collar 23, while its side near the piston is in operative connection with the piston 7. As a result of this arrangement, the spring assembly 6 acts as a return spring on the piston 7, so that when the pressure is released by the hydraulic oil in the pressure chamber 8, the piston is returned to the position in which the multi-plate clutch 1 is open.
Wenngleich bei dem in den Figuren 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiel der Kolben 7 hydraulisch betätigt wird, kann dieser auch pneumatisch, mechanisch oder elektromechanisch betrieben werden, welches durch die Erfindung mit erfasst ist und den durch die Anwendung der Erfindung erzielten technischen Erfolg nicht beeinträchtigt.Although in the exemplary embodiment shown in FIGS. 1 to 4 the piston 7 is actuated hydraulically, it can also be operated pneumatically, mechanically or electromechanically, which is also covered by the invention and does not impair the technical success achieved by the application of the invention.
Wie Fig. 1 weiter zeigt, ist auf der Eingangswelle 3 zwischen der druck- raumfemen Stirnseite des Andruckringes 22 des Kolbens 7 und dem Federpaket 6 ein Ringelement 10 angeordnet, welches im Falle des Öffnens oder Schließens der Lamellenkupplung 1 der Axialbewegung des Kolbens 7 folgt. Dieses Ringelement 10 dient als Ventil, welches den Kühl- und Schmierölvolumenstrom für die Lamellenkupplung 1 in Abhängigkeit von der Kolbenstellung regelt. Eine diesbezügliche Hydraulikölmenge wird über eine Axialbohrung 1 und eine daran anschließende radiale Ölzuführbohrung 20 in der Eingangswelle 3 dem Ringelement 10 zugeführt.
So überdeckt das Ringelement 10 zum Zeitpunkt t0 in einer der Offenstellung der Lamellenkupplung 1 entsprechenden ersten Endstellung (Ausgangsstellung), in der der Kolben 7 gemäß Fig. 1 und Fig. 2 federbelastet ganz nach links verschoben ist, eine Austrittsöffnung der in der Eingangswelle 3 ausgebildeten radialen Ölzuführbohrung 20.As further shown in FIG. 1, an annular element 10 is arranged on the input shaft 3 between the end face of the pressure ring 22 of the piston 7 and the spring assembly 6, which follows the axial movement of the piston 7 when the multi-plate clutch 1 is opened or closed. This ring element 10 serves as a valve which regulates the cooling and lubricating oil volume flow for the multi-plate clutch 1 as a function of the piston position. A relevant amount of hydraulic oil is supplied to the ring element 10 via an axial bore 1 and an adjoining radial oil feed bore 20 in the input shaft 3. Thus, at time t 0 , the ring element 10 covers an outlet opening in the input shaft 3 in a first end position (starting position) corresponding to the open position of the multi-plate clutch 1, in which the piston 7 is displaced spring-loaded as shown in FIGS. 1 and 2 formed radial oil supply bore 20th
Der Kolben 7, die Eingangswelle 3 und das Ringelement 10 sind nun erfindungsgemäß derart ausgebildet, dass der durch die Ölzuführbohrung 20 zuführbare Hydraulikölstrom 12 in Abhängigkeit von der Schaltstellung des Kolbens 7 beziehungsweise der Lamellenkupplung 1 einstellbar ist (Fig. 2). Dazu ist bevorzugt vorgesehen, dass das Ringelement 10 mit zumindest einer, vorzugsweise einer Mehrzahl gleichmäßig über den Umfang verteilter sowie radial ausgerichteter Öldurchlassbohrungen 13 versehen ist, die nach Art einer Drossel in Summe einen geringeren Strömungsquerschnitt als die radiale Ölzuführbohrung 20 in der Eingangswelle 3 aufweisen. Im einfachsten Fall reicht aber auch nur eine Öldurchlassbohrung 13 für den vorgesehenen technischen Zweck aus.The piston 7, the input shaft 3 and the ring element 10 are now designed according to the invention in such a way that the hydraulic oil flow 12 that can be supplied through the oil supply bore 20 can be set as a function of the switching position of the piston 7 or the multi-plate clutch 1 (FIG. 2). For this purpose, it is preferably provided that the ring element 10 is provided with at least one, preferably a plurality of oil passage bores 13 which are distributed uniformly over the circumference and are radially oriented and which, in the manner of a throttle, have a smaller overall flow cross section than the radial oil feed bore 20 in the input shaft 3. In the simplest case, however, only one oil passage bore 13 is sufficient for the intended technical purpose.
Sofern die Ölversorgung der Kupplung im geöffneter Schaltstellung durch andere Ölkanäle gewährleistet ist, kann auf die Öldurchlassbohrung verzichtet werden.If the oil supply to the clutch in the open switch position is guaranteed by other oil channels, the oil passage hole can be dispensed with.
Für den Fachmann ist leicht nachvollziehbar, dass im geöffneten Zustand der Lamellenkupplung 1 dieselbe eine nur relativ geringe Ölmenge zur Schmierung bzw. Kühlung ihrer Kupplungslamellen sowie der Antriebsverzahnung benötigt. Beispielsweise kann für eine nasse Lamellenkupplung in einem Schiffsantriebsstrang ein Schmier- und Kühlmittelvoiumenstrom von ca. 3 bis 4 l/min ausreichend sein.
Um diesem relativ geringen Ölmengenbedarf gerecht zu werden, überdeckt das Ringelement 10 gemäß Fig. 2 zwar die radiale Ölzuführbohrung 20 vollständig, durch die über deren Umfang verteilten sowie radial ausgerichteter Öldurchlassbohrungen 13 wird jedoch vorteilhaft der Olvolumenstrom 12 begrenzt, welcher durch diese Öffnungen 13 durchtreten kann. Dadurch ist eine Mindestschmierung bzw. Mindestkühlung gewährleistet, so dass in dieser Betriebsphase ein unnötig hoher Kühl- und Schmierölstrom vorteilhaft vermieden wird.It is easy for the person skilled in the art to understand that, when the multi-plate clutch 1 is open, it only requires a relatively small amount of oil for lubricating or cooling its clutch plates and the drive teeth. For example, a lubricant and coolant volume flow of approximately 3 to 4 l / min may be sufficient for a wet multi-plate clutch in a ship drive train. In order to meet this relatively low oil quantity requirement, the ring element 10 according to FIG. 2 completely covers the radial oil supply bore 20, but the oil volume flow 12, which can pass through these openings 13, is advantageously limited by the oil passage bores 13 distributed over its circumference and radially aligned , This ensures a minimum lubrication or cooling, so that an unnecessarily high cooling and lubricating oil flow is advantageously avoided in this operating phase.
Die öldurchlassbohrungen 13 sind im Bereich einer Umfangsnut 14 in dem Ringelement 10 vorzugsweise so ausgebildet, dass diese radial zur Eingangswelle 3 weisen. Zumindest eine dieser Öldurchlassbohrungen 13 kann dabei derart angeordnet sein, dass deren Längsachse in der in Fig. 2 dargestellten Stellung mit der Längsachse der radialen Ölzuführbohrung 20 übereinstimmt.The oil passage bores 13 are preferably formed in the area of a circumferential groove 14 in the ring element 10 such that they point radially to the input shaft 3. At least one of these oil passage bores 13 can be arranged such that their longitudinal axis in the position shown in FIG. 2 coincides with the longitudinal axis of the radial oil supply bore 20.
Unabhängig von der oben genannten Ausrichtung der Längsachse der öldurchlassbohrungen 13 bildet die Nut 14 jedoch einen ringförmigen ölvorratsraum, durch den eine gleichmäßige Verteilung des gemäß Fig. 1 und Fig. 2 gedrosselten ölvolumenstroms 12 über den Umfang des Kupplungsscheibenpaketes 5 gewährleistet ist. Bekanntermaßen wird dieses Öl anschließend durch die rotierenden Bauteile der Lamellenkupplung 1 von radial innen nach radial außen getrieben und dem Ölkreislauf wieder zugeführt.Regardless of the above-mentioned orientation of the longitudinal axis of the oil passage bores 13, the groove 14 forms an annular oil storage space, by means of which a uniform distribution of the oil volume flow 12 throttled according to FIGS. 1 and 2 over the circumference of the clutch disk set 5 is ensured. As is known, this oil is then driven by the rotating components of the multi-plate clutch 1 from radially inside to radially outside and fed back to the oil circuit.
Gemäß der dargestellten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen sowohl das Ringelement 10 als auch die Antriebswelle 3 jeweils eine Umfangsnut 14 und 15 auf, die aufeinander zu gerichtet sind und gemeinsam einen größeren Ölvorratsraum ausbilden als bei der erstgenannten Variante. Hierdurch ist eine noch bessere bzw. gleichmäßigere Verteilung des Öls über den Umfang des Ringelements 10 zu verzeichnen. Weiterhin kann durch diese
Maßnahme auch der Schaltbereich des Ringelements 10 hinsichtlich des öl- bedarfs feinfühliger eingestellt werden, indem beispielsweise die Überdeckung der Umfangsnuten 14 und 15 in Abhängigkeit von der axialen Verschiebung des Ringelementes 10 auf der Antriebswelle 3 entsprechend ausgebildet wird.According to the preferred embodiment of the invention shown, both the ring element 10 and the drive shaft 3 each have a circumferential groove 14 and 15, which are directed towards one another and together form a larger oil reservoir than in the first-mentioned variant. This results in an even better or more uniform distribution of the oil over the circumference of the ring element 10. Furthermore, through this Measure also the switching range of the ring element 10 can be set more sensitively with regard to the oil requirement, for example by appropriately designing the overlap of the circumferential grooves 14 and 15 as a function of the axial displacement of the ring element 10 on the drive shaft 3.
Fig. 3 zeigt den Kolben 7 samt Ringelement 10 in einer Zwischenstellung zu einem Zeitpunkt tt, in dem der Kolben 7 ein Stück weiter in Richtung zum Lamellenpaket 5 verschoben ist. Diese Zwischenstellung entspricht im Hinblick auf eine nasslaufende Lamellenkupplung 1 beispielsweise im Antriebsstrang eines Schiffes dem Schaltzustand des oben bereits beschriebenen sogenannten Trollingbetriebs mit einer schlupfenden Lamellenkupplung. In dieser Betriebsphase ist die Lamellenkupplung 1 einer erhöhten thermischen Belastung ausgesetzt, die es durch einen vergrößerten Kühlölvolumenstrom zu reduzieren gilt.3 shows the piston 7 together with the ring element 10 in an intermediate position at a time tt at which the piston 7 is shifted a little further in the direction of the disk set 5. With regard to a wet-running multi-plate clutch 1, this intermediate position corresponds, for example, in the drive train of a ship to the switching state of the so-called trolling operation with a slipping multi-plate clutch already described above. In this operating phase, the multi-plate clutch 1 is exposed to an increased thermal load, which has to be reduced by an increased cooling oil volume flow.
In dieser Zwischenstellung ist der Kolben 7 und das Ringelement 10 daher um einen derartigen Betrag axial nach rechts verschoben, dass zum einen nach wie vor ein bestimmter relativ kleiner Anteil des ölvolumenstroms 12 zur Schmierung bzw. Kühlung der Kupplungslamellen 18 und 19 sowie von Lagerstellen und Mitnahmeverzahnungen durch die Umfangsnuten 14, 15 und die öldurchlassbohrungen 13 hindurch geleitet wird.In this intermediate position, the piston 7 and the ring element 10 are therefore displaced axially to the right by such an amount that, on the one hand, a certain relatively small proportion of the oil volume flow 12 for lubricating or cooling the clutch plates 18 and 19, as well as bearing points and driving teeth is passed through the circumferential grooves 14, 15 and the oil passage bores 13.
Zum anderen ist der Kolben 7 stirnseitig mit zumindest einer radial ausgerichteten und durch das Ringelement 10 axial begrenzten Aussparungen 16 versehen. Infolge der Axialverschiebung des Kolbens 7 kann durch den dann frei werdenden Spalt Öl von den Umfangsnuten 14, 15 von Eingangswelle 3 und Ringelement 10 in die Ringnut 25 fließen.On the other hand, the piston 7 is provided on the end face with at least one radially oriented cutout 16 which is axially delimited by the ring element 10. As a result of the axial displacement of the piston 7, oil can flow through the then released gap from the circumferential grooves 14, 15 of the input shaft 3 and ring element 10 into the ring groove 25.
Wie Fig. 3 verdeutlicht, ist an der wellenzugewandten Seite des Andruckrings 22 eine Umfangsnut 25 ausgebildet, die in Strömungsverbindung
mit der wenigstens einen Aussparung 16 an demselben steht. Diese Umfangsnut 25 erfüllt eine ölverteilfunktion, wodurch schon nach einer nur geringen Axialverschiebung des Ringelementes 10 ein vergleichsweise großer Olvolumenstrom durch die Aussparungen 16 hindurch leitbar ist. Zur Erfüllung dieser Aufgabe ist es beispielsweise nicht notwendig, dass das Ringelement 10 die radiale Ölzuführbohrung 20 vollständig freigibt.As illustrated in FIG. 3, a circumferential groove 25 is formed on the side of the pressure ring 22 facing the shaft, which is in flow connection with the at least one recess 16 thereon. This circumferential groove 25 fulfills an oil distribution function, as a result of which a comparatively large oil volume flow can be conducted through the cutouts 16 even after only a slight axial displacement of the ring element 10. To accomplish this task, it is not necessary, for example, that the ring element 10 completely clears the radial oil supply bore 20.
Aufgrund der erzeugten erhöhten Reibungswärme liegt der Schmier- und Kühlölbedarf zur Schmierung der Mitnahmeverzahnungen und Kupplungslamellen sowie zur Kühlung derselben bei einer in einem Schiffsantriebsstrang integrierten Lamellenkupplung 1 in diesem Schlupf-Betriebszustand bei ca. 10 bis 15 l/min. Durch die strömungstechnische Verbindung von Ölzuführbohrung 20 und Umfangsnut 25 kann dieser Ölbedarf schon nach einem relativ kurzen axialen Verschiebeweg des Ringelementes 10 bereitgestellt werden.Due to the increased frictional heat generated, the lubricating and cooling oil requirement for lubricating the driving teeth and clutch plates as well as for cooling them in a multi-plate clutch 1 integrated in a ship's drive train in this slip operating state is approximately 10 to 15 l / min. Due to the fluidic connection of the oil supply bore 20 and the circumferential groove 25, this oil requirement can be provided after a relatively short axial displacement of the ring element 10.
Schließlich zeigt Fig. 4 den Kolben 7 samt Ringelement 10 zu einem Zeitpunkt t2, in dem dieselben sich in der zweiten Endstellung befinden und die Lamellenkupplung 1 geschlossen ist. Der gesamte bereitstellbare Olvolumenstrom 12 wird nunmehr in der Ringnut 25 gesammelt und durch die wenigstens eine Aussparung 16 am Kolben 7 hindurch zur Lamellenkupplung 1 geführt. In diesem Beispiel weist jede der Mehrzahl der Aussparungen 16 einen Strömungsquerschnitt auf, der einzeln kleiner ist als der Strömungsquerschnitt der radialen Ölzuführleitung 20.Finally, FIG. 4 shows the piston 7 together with the ring element 10 at a point in time t 2 at which they are in the second end position and the multi-plate clutch 1 is closed. The entire oil volume flow 12 that can be provided is now collected in the annular groove 25 and passed through the at least one recess 16 on the piston 7 to the multi-plate clutch 1. In this example, each of the plurality of recesses 16 has a flow cross section that is individually smaller than the flow cross section of the radial oil supply line 20.
Bei diesem geschlossenen Zustand der Lamellenkupplung 1 liegt der Schmier- und Kühlölbedarf derselben bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel bei ca. 13 l/min, wobei das Öl vornehmlich zur Schmierung der Mitnahmeverzahnungen und der Kupplungslamellen sowie gegebenenfalls zum Nachkühlen der Lamellenkupplung 1 dient.
Wie den Figuren 1 bis 4 weiter zu entnehmen ist, sind der Kolben 7 und das stirnseitig an demselben angeschlossene Ringelement 10 als separate Bauteile gefertigt. Denkbar ist es jedoch auch und wird durch die Erfindung mit erfasst, den Kolben 7 und das Ringelement 10 einstückig auszubilden, woraus vorteilhaft eine verringerte Bauteileanzahl und ferner Einsparungen in der Fertigung und Montage resultieren (nicht näher dargestellt).In this closed state of the multi-plate clutch 1, the lubricating and cooling oil requirement of the same in the present exemplary embodiment is approximately 13 l / min, the oil serving primarily for lubricating the driving teeth and the clutch plates and optionally for cooling the multi-plate clutch 1. As can further be seen from FIGS. 1 to 4, the piston 7 and the ring element 10 connected to the end face thereof are manufactured as separate components. However, it is also conceivable and is also covered by the invention to form the piston 7 and the ring element 10 in one piece, which advantageously results in a reduced number of components and also savings in production and assembly (not shown in more detail).
Vorstehendes Ausführungsbeispiel stellt auf eine nasslaufende Lamellenkupplung 1 im Antriebsstrang eines Wasserfahrzeuges ab. Selbstverständlich kann eine solche Lamellenkupplung 1 auch in Kraftfahrzeugen oder Schienenfahrzeugen vorteilhaft Verwendung finden, insbesondere dann, wenn hohe Leistungen zu übertragen sind.
The above exemplary embodiment is based on a wet-running multi-plate clutch 1 in the drive train of a watercraft. Of course, such a multi-plate clutch 1 can also be used advantageously in motor vehicles or rail vehicles, particularly when high powers are to be transmitted.
BezuαszeichenBezuαszeichen
Lamellenkupplung Außenlamellentrager Antriebswelle Ritzel Kupplungsscheibenpaket Federpaket Kolben, bewegliches Aktuatorteil Druckraum, feststehendes Aktuatorteil Ölzuführbohrung zum Druckraum Ringelement Ölzuführbohrung zur Schmierung / Kühlung Olvolumenstrom Öldurchlassbohrung Umfangsnut am Ringelement Umfangsnut an der Antriebswelle Aussparung Innenlamellentrager Innenlamellen Außenlamellen Radiale Ölzuführbohrung Radial äußerer Andruckring Radial innerer Andruckring Wellenbund Umfangsnut am Ringelement Ringnut am Andruckring
Multi-plate clutch outer plate carrier drive shaft pinion clutch disc package spring package piston, movable actuator part pressure chamber, stationary actuator part oil supply hole to pressure chamber ring element oil supply hole for lubrication / cooling oil volume flow oil passage hole circumferential groove on ring element circumferential groove on drive shaft recess inner plate disc ring inner circumference outer plates radial radial oil supply ring pressure on ring shaft pressure ring