WO2012175062A1 - Kupplung - Google Patents

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Publication number
WO2012175062A1
WO2012175062A1 PCT/DE2012/000540 DE2012000540W WO2012175062A1 WO 2012175062 A1 WO2012175062 A1 WO 2012175062A1 DE 2012000540 W DE2012000540 W DE 2012000540W WO 2012175062 A1 WO2012175062 A1 WO 2012175062A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
hub
liquid
coupling
transmission device
channel
Prior art date
Application number
PCT/DE2012/000540
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Michael KÜHNLE
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG & Co. KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schaeffler Technologies AG & Co. KG filed Critical Schaeffler Technologies AG & Co. KG
Priority to DE112012002588.1T priority Critical patent/DE112012002588A5/de
Publication of WO2012175062A1 publication Critical patent/WO2012175062A1/de

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D25/00Fluid-actuated clutches
    • F16D25/12Details not specific to one of the before-mentioned types
    • F16D25/123Details not specific to one of the before-mentioned types in view of cooling and lubrication

Definitions

  • the invention relates to a clutch, in particular for use in a drive train of a motor vehicle.
  • the invention relates to a coupling with a device for compensating for thermal differences.
  • a normally shiftable clutch is used to transmit a drive torque of a drive motor to a transmission.
  • the coupling can be realized in a variety of different ways.
  • a force transmission is practically always carried out by a device provided for this purpose, which tends to heat up, in particular during the production and release of force flow.
  • the transmission of force can be realized in particular on the basis of mechanical friction or hydrodynamic flow.
  • An operating state of the clutch in which an increased amount of heat accumulates in the region of the transmission device, can be taken relatively short time compared to another operating state, in which only a small amount of heat or no amount of heat is provided. It is therefore difficult to ensure a thermal load capacity of the clutch over all operating conditions.
  • Known concepts provide to at least partially surround the coupling of a liquid which is continuously replaced and cooled.
  • the associated fluid exchange is generally undersized to cover frequent or prolonged operating conditions of the first type mentioned.
  • a clutch according to the invention in particular for use in a drive train of a motor vehicle, comprises a hub, a power transmission device which is rotatable about an axis of rotation and which is adapted to heat a fluid, and a housing for mounting
  • the hub has an axial channel for liquid and in a radial region between the power transmission device and the hub, a liquid barrier is provided to a circuit of the liquid from the power transmission radially inwardly to the hub, through the axial channel and back radially outward to enable the power transmission device.
  • the liquid which is preferably an oil
  • heat can be absorbed by the liquid in the area of the force transmission device and at least partially released again in the circuit through the remaining coupling to other components.
  • the components of the clutch can thereby have lower temperature differences, so that the heat capacity of the entire clutch can serve to accommodate the heat provided.
  • the circulation can be ensured in various embodiments by a pumping action of friction elements of the power transmission device, Fliehöldrücke, blading or other additional conveying elements and by the density difference below speed of hot and colder oil.
  • the power transmission device comprises a friction disk clutch.
  • a friction disc clutch in particular for starting the motor vehicle, can be subjected to a high thermal load during frictional engagement, the frictional engagement occurring relatively rarely. Due to the intended distribution of heat from the friction disc clutch to the entire clutch overheating of the friction plates can be avoided.
  • the friction disc clutch may include two friction elements, one coupled to the housing and the other coupled to the hub.
  • the circulation of the liquid can be favored thereby.
  • the rotating housing can be improved from the Liquid to be moistened for heat dissipation and absorbed heat to give off to an environment.
  • the hub has a liquid inflow channel and the inflow channel strikes the axial channel such that a jet pump for delivering liquid through the axial channel is formed.
  • the flow of recirculating liquid in this way can be greater than the flow of the liquid supplied, without the need for additional components for the circulation of the liquid. Due to the design of the jet pump on or in the hub, the only component to be modified in comparison to a known coupling relate to the hub.
  • the axial channel may comprise an inlet end and an outlet end for the liquid, wherein the jet pump is arranged in the region of the outlet end and the hub further comprises a liquid outlet channel in the region of the inlet end.
  • the incoming liquid is thereby introduced relatively close to the power transmission device in the coupling, while the liquid flows out at a point from the coupling, where the liquid has already delivered a large part of its heat to the other components of the coupling. Thermal exchange between the coupling and the influent or effluent can thereby be maximized.
  • a check valve may be arranged in the axial channel.
  • the check valve can prevent unwanted liquid transport when the circulation through the axial channel is low. As a result, it is possible to prevent too little liquid or already heated liquid from hitting the power transmission device in certain operating states of the clutch.
  • the channel has an angle of incidence deviating from 90 degrees to the plane of rotation in the region of an entrance end.
  • the axial channel is at a distance from the axis of rotation of the hub, it is inclined with respect to a circumferential direction.
  • the angle, the axial channel includes with the plane of rotation, adapted to this angle, so that an improved absorption of the liquid can be achieved in the channel.
  • This angle can be adapted to a speed to which the clutch is optimized.
  • a plurality of axial channels are provided in the hub, wherein the channels are evenly distributed on a circumference about the axis of rotation.
  • the circulation of the fluid past the coupling on the power transmission device can thereby be maximized and distributed along the circumference of the power transmission device. This may provide a more even and more efficient distribution of heat in the clutch.
  • the power transmission device comprises a spring system for damping torsional vibrations.
  • frictions can occur which also introduce heat into the coupling, and the circulating liquid can be used to distribute this accumulating heat in the coupling as well.
  • FIG. 1 shows a schematic sectional view through a coupling
  • Fig. 2 is a sectional view of a jet pump for the clutch of Fig. 1 in a first
  • FIG. 3 shows the jet pump of FIG. 2 in a second embodiment
  • Fig. 4 is an axial view of a hub for the clutch of Fig. 1;
  • FIG. 5 shows an axial view of a hub in a further embodiment for the coupling of FIG. 1.
  • the illustrated coupling 100 is representative of any coupling on which the liquid circuit described below can be implemented.
  • the clutch 100 is rotatable about an axis of rotation 105 and comprises a housing 110, a hub 115, a power transmission device in the form of a friction disc clutch 120 with friction disks 125 and fins 130, a flange 135 on which a pressure chamber 140 is formed, and a piston 145.
  • the housing 110 is at least partially filled by a liquid, in particular an oil.
  • an axial passage 165 is formed, in which a check valve 190 may be incorporated to prevent the fluid from flowing back to the left.
  • an inflow channel 150 and an outflow channel 155 for the liquid 160 are optionally provided on the hub 115.
  • the clutch 100 is set up to transmit a torque, in particular in a drive train of a motor vehicle.
  • the torque is transmitted about the rotation axis 105, wherein in the illustrated embodiment, an input side of the coupling 100 is formed by the housing 110 and an output side by the hub 115.
  • An opposite power transmission is also possible.
  • the force to be transmitted is introduced into the housing 110, on which the fins 130 are mounted rotationally stable.
  • One or more fins 130 can be used, which are arranged alternately with a corresponding number of friction disks 125 as a stack.
  • a spring system 170 may be arranged for elastic power transmission and simultaneous torsional vibration damping in the drive train.
  • the fins 130 together with the friction discs 125 form the switchable friction disc clutch 120 which transmits force between the housing 110 and the flange 135 when the stack of fins 130 and friction discs 125 are compressed in the axial direction.
  • the piston 145 compresses the stack of friction plates 125 and fins 130 in response to a hydraulic pressure in the pressure chamber 140 together. If the hydraulic pressure drops, so does the axial force on the stack and the friction disc clutch 120 separates.
  • the stack may be compressed by means of a spring in the axial direction, wherein the piston disengages with increasing pressure in the pressure chamber 140 and compresses the spring, so that the friction disc clutch 120 separates.
  • the pressure chamber 140 is formed on the flange 135, which connects the friction plates 125 with the hub 115. In the power flow between the friction plates 125 and the hub 115, a spring system 170 may be used. The transmitted force is finally discharged by means of the hub 115 from the clutch 100.
  • the liquid 160 also serves to lubricate and cool the elements of the coupling 100.
  • the liquid 160 is circulated within the coupling 100.
  • the flow of the circulating liquid 160 is greater than the flow flowing through the inflow channel 150 or the flow of liquid 160 flowing out of the outflow channel 155.
  • the circulated liquid 160 passes through the friction disc clutch 120 or a corresponding force transmission device of the coupling 100 and absorbs heat released there, in particular frictional heat, on. By centrifugal force, the liquid 160 is pressed radially outwardly against the housing 110.
  • the flow of liquid from there radially inward, along an axial boundary of the housing 110 and along the flange 135, may be favored by different means or effects.
  • the movement may be effected, for example, by a degree of filling of liquid 160 in the housing 120, wherein liquid pushed outwards displaces liquid deposited there in the direction of the inlet end 175.
  • the friction discs 125 and the fins 130 may exert a pumping action on the fluid 160 by their movement.
  • the radially inward movement of the liquid 160 may also be aided by flow pressure or a difference in density below hot and cold liquid 160 speed.
  • a conveying element such as, for example, a blading or a jet pump for conveying the liquid 160 may also be provided.
  • the radially inwardly migrated liquid 160 enters the axial passage 165 in the hub 115 through an entry end 175, passes rightward through the axial passage 165, and exits the axial passage 165 through an exit end 180. From there, the liquid 160 migrates radially outward again, mainly due to centrifugal force, and re-encounters the friction disc clutch 120 so that the fluid circuit is closed. In this case, the liquid 160 wets all possible elements of the coupling 100 during the cycle, so that the heat introduced into the liquid 160 by the friction disk clutch 120 is distributed as evenly as possible over the elements of the coupling 100.
  • a short-term, strong heat input for example, when the friction disc clutch 120 slips, such as when starting the motor vehicle, can be distributed in the coupling 100 in this manner, so that the peak thermal load can be absorbed without increasing a constructive thermal endurance of the clutch 100.
  • 2 shows a sectional view through a jet pump 200.
  • the jet pump 200 serves to promote the circulation of the liquid 160 within the coupling 100 and is particularly adapted for installation in the region of the hub 115.
  • the jet pump 200 is configured to use liquid 60 flowing through the inflow channel 150 to convey additional liquid 160 through the axial channel 165 in the hub 115. In this case, the flow flowing through the axial channel 165 is preferably greater than the flow of liquid 160 flowing through the inflow channel 150.
  • the jet pump 200 is preferably arranged in the region of the outlet end 180 of the axial channel 165.
  • the axial channel 165 extends in the hub 115 first radially inwardly and then radially outward, wherein it passes through a deflection of about 90 degrees.
  • the portion of the axial channel 165 in the region of the outlet end 180 is aligned with the inflow channel 150, which meets in the region of the deflection on the axial channel 165.
  • the inflow channel 150 has a smaller diameter than the axial channel 160, so that there is a jet pump. Liquid 160 emerging through the inlet channel 150 into the axial channel 165 conveys the liquid 160 already present in the axial channel 165 in the direction of the outlet end 180.
  • the embodiment of the jet pump 200 shown in FIG. 2 allows both the entrance end 175 and the exit end 180 to be radially disposed on the hub 115. A manufacturability of the hub 115 can be improved thereby.
  • FIG. 3 shows the jet pump 200 from FIG. 2 in a further embodiment.
  • the inlet end 175 of the axial channel 165 is located in an axial region of the hub 115 so that a first portion of the channel 165 is parallel to the axis of rotation 105.
  • the deflection to a second portion of the channel 165 leading to the exit end 180 includes an angle of about 90-120 degrees. This angle may be varied in further embodiments, in particular in the range of about 70 to about 150 degrees.
  • the inflow channel 150 strikes the last section of the axial channel 160 and thus forms the jet pump 200, as described above with reference to FIG. 2.
  • FIG. 4 shows an axial view of the hub 115 for the coupling 100 from FIG. 1.
  • a number of axial channels 165 are introduced into the hub 115 on a circumference about the axis of rotation 105. Entry end 175 and exit ends 180 of the axial channels 165 are optionally connected to each other by means of a circumferential groove 405, which is frontally inserted into the hub 115.
  • a circumferential groove 405 Radially between the axial channels 165 and the rotation axis 105, ends of inflow channels 150 or outflow channels 155 are arranged.
  • Fig. 5 shows the hub 115 of Fig. 4 in a further embodiment.
  • the individual axial channels 165 enclose an angle not equal to 90 degrees with the axial boundary of the hub 1 15 or with the plane of rotation about the axis of rotation 105.
  • the axial channels 165 are rotated with respect to the rotation axis 105 and extend obliquely through the hub 115.
  • the flow of liquid flowing radially inwardly in FIG. 1 on the housing 110 or the flange 135 strikes the hub 1 15 obliquely, since the housing 110 or the 135 rotate about the axis of rotation 105 and the liquid 160 in a radial outer region has a higher peripheral speed than in a radially inner region.
  • an apparent force directed about the axis of rotation 105 acts on the liquid, which is known as Coriolis force.
  • the obliquely arranged axial channels 165 extend at least in the region of their inlet ends 175 preferably in the flow direction of the liquid 160. This direction or the angle which the axial channels 165 include with the end face of the hub 15 depend on a geometry of the coupling 100 and in particular a projected speed.

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Abstract

Eine Kupplung (100), insbesondere zum Einsatz in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, umfasst eine Nabe (115), eine um eine Drehachse (105) drehbare Kraftübertragungseinrichtung (120), die dazu eingerichtet ist, eine Flüssigkeit zu erwärmen, sowie ein Gehäuse (110) zur Aufnahme der Nabe (115), der Kraftübertragungseinrichtung (120) und der Flüssigkeit. Dabei weist die Nabe (115) einen axialen Kanal (165) für Flüssigkeit auf und in einem radialen Bereich zwischen der Kraftübertragungseinrichtung und der Nabe (115) ist eine Flüssigkeitssperre vorgesehen, um einen Kreislauf der Flüssigkeit von der Kraftübertragungseinrichtung (120) radial nach innen zur Nabe (115), durch den axialen Kanal (165) hindurch und radial nach außen zur Kraftübertragungseinrichtung (120) zu ermöglichen.

Description

Kupplung
Die Erfindung betrifft eine Kupplung, insbesondere zum Einsatz in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Kupplung mit einer Einrichtung zum Ausgleichen von thermischen Differenzen.
In einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs wird eine üblicherweise schaltbare Kupplung eingesetzt, um ein Antriebsmoment eines Antriebsmotors an ein Getriebe zu übermitteln. Die Kupplung kann auf eine Vielzahl unterschiedlicher Weisen realisiert sein. Dabei erfolgt eine Kraftübertragung praktisch immer durch eine dafür vorgesehene Einrichtung, die dazu tendiert, insbesondere während des Herstellens und des Lösens von Kraftfluss, sich zu erwärmen. Die Übertragung von Kraft kann insbesondere auf der Basis von mechanischer Reibung oder hydrodynamischer Strömung realisiert sein.
Ein Betriebszustand der Kupplung, in dem eine vergrößerte Wärmemenge im Bereich der Übertragungseinrichtung anfällt, kann relativ kurze Zeit im Vergleich zu einem anderen Betriebszustand eingenommen werden, iri dem nur eine geringe oder gar keine Wärmemenge bereitgestellt wird. Es ist daher schwierig, eine thermische Belastungsfähigkeit der Kupplung über alle Betriebszustände sicherzustellen. Bekannte Konzepte sehen vor, die Kupplung wenigstens teilweise von einer Flüssigkeit zu umgeben, die fortlaufend ausgetauscht und gekühlt wird. Der dazugehörige Flüssigkeitsaustausch ist jedoch allgemein unterdimensioniert, um häufige oder länger anhaltende Betriebszustände der ersten genannten Art abdecken zu können.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kupplung anzugeben, die einfach aufgebaut ist und eine verbesserte kurzfristige thermische Belastungsfähigkeit aufweist.
Diese Aufgabe wird gelöst mittels einer Kupplung mit den Merkmalen von Anspruch 1. Unteransprüche geben bevorzugte Ausführungsformen wieder.
Eine erfindungsgemäße Kupplung, insbesondere zum Einsatz in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, umfasst eine Nabe, eine um eine Drehachse drehbare Kraftübertragungseinrichtung, die dazu eingerichtet ist, eine Flüssigkeit zu erwärmen, sowie ein Gehäuse zur Auf-
Bestätigungskopie nahme der Nabe, der Kraftübertragungseinrichtung und der Flüssigkeit. Dabei weist die Nabe einen axialen Kanal für Flüssigkeit auf und in einem radialen Bereich zwischen der Kraftübertragungseinrichtung und der Nabe ist eine Flüssigkeitssperre vorgesehen, um einen Kreislauf der Flüssigkeit von der Kraftübertragungseinrichtung radial nach innen zur Nabe, durch den axialen Kanal hindurch und radial nach außen zurück zur Kraftübertragungseinrichtung zu ermöglichen.
Durch den solchermaßen ermöglichten Kreislauf der Flüssigkeit, die vorzugsweise ein Öl ist, kann Wärme im Bereich der Kraftübertragungseinrichtung durch die Flüssigkeit aufgenommen und im Kreislauf durch die restlichen Kupplung an andere Bauteile zumindest teilweise wieder abgegeben werden. Die Bauteile der Kupplung können dadurch geringere Temperaturunterschiede aufweisen, so dass zur Aufnahme der bereitgestellten Wärme die Wärmekapazität der gesamten Kupplung dienen kann.
Die Zirkulation kann in unterschiedlichen Ausführungsformen durch eine Pumpwirkung von Reibelementen der Kraftübertragungseinrichtung, Fliehöldrücke, eine Beschaufelung oder sonstige zusätzliche Förderelemente sowie durch den Dichteunterschied unter Drehzahl von heißem und kälterem Öl gewährleistet werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Kraftübertragungseinrichtung eine Reibscheibenkupplung. Eine Reibscheibenkupplung, insbesondere zum Anfahren des Kraftfahrzeugs, kann bei Reibschluss thermisch hoch belastet werden, wobei der Reibschluss relativ selten vorkommen kann. Durch die vorgesehene Verteilung der Wärme von der Reibscheibenkupplung auf die gesamte Kupplung kann eine Überhitzung der Reibscheiben vermieden werden.
Es kann eine hydraulische Betätigung mit einer Druckkammer für die Reibscheibenkupplung vorgesehen sein und die Flüssigkeitssperre kann die Druckkammer umfassen. Ein derartiger Aufbau ist relativ gebräuchlich, sodass der beschriebene Kreislauf der Flüssigkeit mit geringem Aufwand an einer bekannten Kupplung implementierbar sein kann.
Die Reibscheibenkupplung kann zwei Reibelemente umfassen, von denen eines mit dem Gehäuse und das andere mit der Nabe gekoppelt ist. Die Zirkulation der Flüssigkeit kann dadurch begünstigt sein. Außerdem kann das rotierende Gehäuse in verbesserter Weise von der Flüssigkeit zur Wärmeabgabe benetzt werden und aufgenommene Wärme verbessert an eine Umgebung abgeben.
In einer Ausführungsform weist die Nabe einen Zuflusskanal für Flüssigkeit auf und der Zuflusskanal trifft derart auf den axialen Kanal, dass eine Strahlpumpe zur Förderung von Flüssigkeit durch den axialen Kanal gebildet ist. Der Strom der im Kreislauf umgewälzten Flüssigkeit kann auf diese Weise größer sein als der Strom der zugeführten Flüssigkeit, ohne dass zusätzliche Bauteile zur Zirkulation der Flüssigkeit erforderlich wären. Durch die Ausbildung der Strahlpumpe an bzw. in der Nabe kann das einzige zu modifizierende Bauelement im Vergleich zu einer bekannten Kupplung die Nabe betreffen.
Der axiale Kanal kann ein Eintrittsende und ein Austrittsende für die Flüssigkeit umfassen, wobei die Strahlpumpe im Bereich des Austrittsendes angeordnet ist und die Nabe ferner einen Abflusskanal für Flüssigkeit im Bereich des Eintrittsendes aufweist. Die zufließende Flüssigkeit wird dadurch relativ nahe an der Kraftübertragungseinrichtung in die Kupplung eingebracht, während die Flüssigkeit an einem Punkt aus der Kupplung abfließt, an dem die Flüssigkeit bereits einen großen Teil ihrer Wärme an die weiteren Bauelemente der Kupplung abgegeben hat. Ein thermischer Austausch zwischen der Kupplung und der zufließenden bzw. abfließenden Flüssigkeit kann dadurch maximiert sein.
Im axialen Kanal kann ein Rückschlagventil angeordnet sein. Das Rückschlagventil kann einen unerwünschten Flüssigkeitstransport verhindern, wenn die Zirkulation durch den axialen Kanal gering ist. Dadurch kann verhindert werden, dass zu wenig Flüssigkeit oder bereits erwärmte Flüssigkeit in bestimmten Betriebszuständen der Kupplung auf die Kraftübertragungseinrichtung trifft.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform weist der Kanal im Bereich eines Eintrittsendes einen von 90 Grad abweichenden Anstellwinkel zur Drehebene auf. Befindet sich der axiale Kanal in einem Abstand zur Drehachse der Nabe, so ist er bezüglich einer Umfangsrichtung schräg angestellt.
Flüssigkeit, die an einer radialen Gehäusewand nach innen in Richtung des Eintrittsendes fließt, behält seine Winkelgeschwindigkeit bei, verliert aber an absoluter Geschwindigkeit. Die daraus resultierende Coriolis-Kraft wirkt in Umfangsrichtung, so dass der Strom von Flüssigkeit in einem vorbestimmten Winkel radial nach innen fließt. Bevorzugterweise ist der Winkel, den der axiale Kanal mit der Drehebene einschließt, an diesen Winkel angepasst, sodass eine verbesserte Aufnahme der Flüssigkeit in den Kanal erzielt werden kann. Dieser Winkel kann an eine Drehzahl, auf weiche die Kupplung hin optimiert ist, angepasst sein.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform ist eine Vielzahl axialer Kanäle in der Nabe vorgesehen, wobei die Kanäle gleichmäßig auf einem Umfang um die Drehachse verteilt sind. Der Kreislauf der Flüssigkeit durch die Kupplung an der Kraftübertragungseinrichtung vorbei kann dadurch maximiert und entlang dem Umfang der Kraftübertragungseinrichtung verteilt werden. Dadurch kann eine gleichmäßigere und effizientere Verteilung von Wärme in der Kupplung bereitgestellt sein.
In einer Ausführungsform umfasst die Kraftübertragungseinrichtung ein Federsystem zur Dämpfung von Torsionsschwingungen. Im Bereich des Federsystems können Reibungen auftreten, welche ebenfalls Wärme in die Kupplung eintragen und die zirkulierende Flüssigkeit kann dazu genutzt werden, auch diese anfallende Wärme in der Kupplung zu verteilen.
Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Figuren genauer beschrieben, in denen:
Fig. 1 : eine schematische Schnittdarstellung durch eine Kupplung;
Fig. 2: eine Schnittansicht einer Strahlpumpe für die Kupplung aus Fig. 1 in einer ersten
Ausführungsform;
Fig. 3: die Strahlpumpe aus Fig. 2 in einer zweiten Ausführungsform;
Fig. 4: eine axiale Ansicht einer Nabe für die Kupplung aus Fig. 1 ;
Fig. 5: eine axiale Ansicht einer Nabe in einer weiteren Ausführungsform für die Kupplung aus Fig. 1.
Fig. 1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung durch eine Kupplung 100. Die dargestellte Kupplung 100 steht stellvertretend für eine beliebige Kupplung, an der der im Folgende beschriebene Flüssigkeitskreislauf implementiert werden kann. Dazu kann insbesondere die Ausführung der unten beschriebenen Kraftübertragungseinrichtung variieren. Die Kupplung 100 ist um eine Drehachse 105 drehbar und umfasst ein Gehäuse 110, eine Nabe 115, eine Kraftübertragungseinrichtung in Form einer Reibscheibenkupplung 120 mit Reibscheiben 125 und Lamellen 130, einen Flansch 135, an dem eine Druckkammer 140 ausgebildet ist, und einen Kolben 145. Das Gehäuse 110 ist zumindest teilweise durch eine Flüssigkeit, insbesondere ein Öl, ausgefüllt. In der Nabe 115 ist ein axialer Kanal 165 ausgebildet, in dem ein Rückschlagventil 190 eingearbeitet sein kann, um die Flüssigkeit am Rück- fluss nach links zu hindern. Außerdem sind an der Nabe 115 optional ein Zuflusskanal 150 und ein Abflusskanal 155 für die Flüssigkeit 160 vorgesehen.
Die Kupplung 100 ist zur Übertragung eines Drehmoments insbesondere in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs eingerichtet. Das Drehmoment wird um die Drehachse 105 übermittelt, wobei in der dargestellten Ausführungsform eine Eingangsseite der Kupplung 100 durch das Gehäuse 110 und eine Ausgangsseite durch die Nabe 115 gebildet ist. Eine entgegen gesetzte Kraftübertragung ist ebenfalls möglich. Die zu übertragende Kraft wird in das Gehäuse 110 eingeleitet, an dem die Lamellen 130 drehstabil angebracht sind. Es können eine oder mehrere Lamellen 130 verwendet werden, die alternierend mit einer korrespondierenden Anzahl Reibscheiben 125 als Stapel angeordnet sind. Zwischen dem Gehäuse 110 und den Lamellen 130 kann ein Federsystem 170 zur elastischen Kraftübertragung und gleichzeitigen Torsionsschwingungsdämpfung im Antriebsstrang angeordnet sein. Die Lamellen 130 bilden zusammen mit den Reibscheiben 125 die schaltbare Reibscheibenkupplung 120, die Kraft zwischen dem Gehäuse 110 und dem Flansch 135 dann übermittelt, wenn der Stapel von Lamellen 130 und Reibscheiben 125 in axialer Richtung zusammengepresst wird.
Der Kolben 145 presst den Stapel von Reibscheiben 125 und Lamellen 130 in Abhängigkeit eines hydraulischen Drucks in der Druckkammer 140 zusammen. Sinkt der hydraulische Druck, so sinkt auch die axiale Kraft auf den Stapel und die Reibscheibenkupplung 120 trennt. In einer anderen Ausführungsform kann der Stapel mittels einer Feder in axialer Richtung zusammengepresst werden, wobei der Kolben bei ansteigendem Druck in der Druckkammer 140 ausrückt und die Feder komprimiert, so dass die Reibscheibenkupplung 120 trennt. Die Druckkammer 140 ist an dem Flansch 135 ausgebildet, der die Reibscheiben 125 mit der Nabe 115 verbindet. Im Kraftfluss zwischen den Reibscheiben 125 und der Nabe 115 kann ein Federsystem 170 eingesetzt sein. Die übertragene Kraft wird schließlich mittels der Nabe 115 aus der Kupplung 100 ausgetragen. Die Flüssigkeit 160, üblicherweise ein öl, dient gleichzeitig zum Schmieren und zum Kühlen der Elemente der Kupplung 100. Um die Kühlung der Kupplung 100 auch bei starker Belastung zu gewährleisten, wird die Flüssigkeit 160 innerhalb der Kupplung 100 umgewälzt. Dabei ist der Strom der umwälzenden Flüssigkeit 160 größer als der durch den Zuflusskanal 150 zufließende Strom oder der aus dem Abflusskanal 155 abfließende Strom von Flüssigkeit 160. Die umgewälzte Flüssigkeit 160 passiert die Reibscheibenkupplung 120 oder eine entsprechende Kraftübertragungseinrichtung der Kupplung 100 und nimmt dort freiwerdende Wärme, insbesondere Reibungswärme, auf. Durch Fliehkraft wird die Flüssigkeit 160 radial nach außen an das Gehäuse 110 gepresst. Der Strom von Flüssigkeit von dort radial nach innen, an einer axialen Begrenzung des Gehäuses 110 und an dem Flansch 135 entlang, kann durch unterschiedliche Einrichtungen bzw. Effekte begünstigt sein.
Die Bewegung kann beispielsweise durch einen Füllgrad von Flüssigkeit 160 im Gehäuse 120 bewirkt sein, wobei nach außen gedrückte Flüssigkeit dort angelagerte Flüssigkeit in Richtung des Eintrittsendes 175 verdrängt. In einer anderen Ausführungsform können die Reibscheiben 125 bzw. die Lamellen 130 durch ihre Bewegung eine Pumpwirkung auf die Flüssigkeit 160 ausüben. Die radial nach innen gerichtete Bewegung der Flüssigkeit 160 kann auch durch Fliehöldrücke oder einen Dichteunterschied unter Drehzahl von heißer und kalter Flüssigkeit 160 unterstützt sein. In einer weiteren Ausführungsform kann auch ein Förderelement wie beispielsweise eine Beschaufelung oder eine Strahlpumpe zur Förderung der Flüssigkeit 160 vorgesehen sein.
Die radial nach innen gewanderte Flüssigkeit 160 tritt durch ein Eintrittsende 175 in den axialen Kanal 165 in der Nabe 115 ein, durchläuft den axialen Kanal 165 nach rechts und tritt durch ein Austrittsende 180 aus dem axialen Kanal 165 wieder aus. Von dort aus wandert die Flüssigkeit 160, hauptsächlich aufgrund von Fliehkraft, wieder radial nach außen und trifft erneut auf die Reibscheibenkupplung 120, sodass der Flüssigkeitskreislauf geschlossen ist. Dabei benetzt die Flüssigkeit 160 während des Kreislaufs möglichst alle Elemente der Kupplung 100, so dass die durch die Reibscheibenkupplung 120 in die Flüssigkeit 160 eingebrachte Wärme möglichst gleichmäßig über die Elemente der Kupplung 100 verteilt wird. Ein kurzzeitiger, starker Wärmeeintrag, beispielsweise wenn die Reibscheibenkupplung 120 durchrutscht, etwa beim Anfahren des Kraftfahrzeugs, kann auf diese Weise in der Kupplung 100 verteilt werden, so dass die thermische Spitzenbelastung aufgefangen werden kann, ohne eine konstruktive thermische Dauerbelastbarkeit der Kupplung 100 zu erhöhen. Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht durch eine Strahlpumpe 200. Die Strahlpumpe 200 dient zur Förderung der Zirkulation der Flüssigkeit 160 innerhalb der Kupplung 100 und ist insbesondere zum Einbau im Bereich der Nabe 115 eingerichtet. Die Strahlpumpe 200 ist dazu eingerichtet, durch den Zuflusskanal 150 fließende Flüssigkeit 60 dazu zu verwenden, weitere Flüssigkeit 160 durch den axialen Kanal 165 in der Nabe 115 zu befördern. Dabei ist bevorzugterweise der durch den axialen Kanal 165 fließende Strom größer als der durch den Zuflusskanal 150 fließende Strom von Flüssigkeit 160. Die Strahlpumpe 200 ist bevorzugterweise im Bereich des Austrittsendes 180 des axialen Kanals 165 angeordnet.
Der axiale Kanal 165 verläuft in der Nabe 115 zunächst radial nach innen und dann radial nach außen, wobei er eine Umlenkung von ca. 90 Grad durchläuft. Der Abschnitt des axialen Kanals 165 im Bereich des Austrittsendes 180 fluchtet mit dem Zuflusskanal 150, der im Bereich der Umlenkung auf den axialen Kanal 165 trifft. Der Zuflusskanal 150 hat einen geringeren Durchmesser als der axiale Kanal 160, so dass sich eine Strahlpumpe ergibt. Durch den Zuflusskanal 150 in den axialen Kanal 165 austretende Flüssigkeit 160 befördert die im axialen Kanal 165 bereits vorhandene Flüssigkeit 160 in Richtung des Austrittsendes 180.
Die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform der Strahlpumpe 200 ermöglicht es, dass sowohl das Eintrittsende 175, als auch das Austrittsende 180 an der Nabe 115 radial angeordnet sind. Eine Herstellbarkeit der Nabe 115 kann dadurch verbessert sein.
Fig. 3 zeigt die Strahlpumpe 200 aus Fig. 2 in einer weiteren Ausführungsform. Das Eintrittsende 175 des axialen Kanals 165 liegt in einem axialen Bereich der Nabe 115 so, dass ein erster Abschnitt des Kanals 165 parallel zur Drehachse 105 verläuft. Die Umlenkung zu einem zweiten Abschnitt des Kanals 165, der zum Austrittsende 180 führt, schließt einen Winkel von ca. 90 - 120 Grad ein. Dieser Winkel kann in weiteren Ausführungsformen variiert sein, insbesondere im Bereich von ca. 70 bis ca. 150 Grad. Dabei trifft im Bereich der Umlenkung der Zuflusskanal 150 auf den letzten Abschnitt des axialen Kanals 160 und bildet so die Strahlpumpe 200, wie oben mit Bezug auf Fig. 2 beschrieben ist.
Fig. 4 zeigt eine axiale Ansicht der Nabe 115 für die Kupplung 100 aus Fig. 1. Auf einem Umfang um die Drehachse 105 ist eine Anzahl axialer Kanäle 165 in die Nabe 115 eingebracht. Eintrittsenden 175 bzw. Austrittsenden 180 der axialen Kanäle 165 sind optional mittels einer umlaufenden Nut 405, die stirnseitig in die Nabe 115 eingebracht ist, miteinander verbunden. Radial zwischen den axialen Kanälen 165 und der Drehachse 105 sind Enden von Zuflusskanälen 150 oder Abflusskanälen 155 angeordnet.
Fig. 5 zeigt die Nabe 115 aus Fig. 4 in einer weiteren Ausführungsform. Im Unterschied zu der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform schließen die einzelnen axialen Kanäle 165 einen Winkel ungleich 90 Grad mit der axialen Begrenzung der Nabe 1 15 bzw. mit der Drehebene um die Drehachse 105 ein. Anders ausgedrückt, sind die axialen Kanäle 165 bezüglich der Drehachse 105 verdreht und verlaufen schräg durch die Nabe 115.
Der Strom der in Fig. 1 am Gehäuse 110 bzw. dem Flansch 135 radial nach innen fließenden Flüssigkeit 160 trifft schräg auf die Nabe 1 15, da sich das Gehäuse 110 bzw. der 135 um die Drehachse 105 drehen und die Flüssigkeit 160 in einem radial äußeren Bereich eine höhere Umfangsgeschwindigkeit aufweist als in einem radial inneren Bereich. Dadurch wirkt eine um die Drehachse 105 gerichtete Scheinkraft auf die Flüssigkeit, die als Coriolis-Kraft bekannt ist. Die schräg angeordneten axialen Kanäle 165 verlaufen wenigstens im Bereich ihrer Eintrittsenden 175 vorzugsweise in der Flussrichtung der Flüssigkeit 160. Diese Richtung bzw. der Winkel, den die axialen Kanäle 165 mit der Stirnseite der Nabe 1 15 einschließen, hängen von einer Geometrie der Kupplung 100 und insbesondere einer projektierten Drehzahl ab.
Bezuqszeichenliste
100 Kupplung
105 Drehachse
110 Gehäuse
115 Nabe
120 Reibscheibenkupplung
125 Reibscheiben
130 Lamellen
135 Flansch
140 Druckkammer
145 Kolben
150 Zuflusskanal
155 Abflusskanal
160 Flüssigkeit
165 axialer Kanal
170 Federsystem
175 Eintrittsende
180 Austrittsende
185 Strahlpumpe
190 Rückschlagventil
200 Strahlpumpe
405 Nut

Claims

Patentansprüche
1. Kupplung (100) mit folgenden Elementen:
- eine Nabe (115);
- eine um eine Drehachse (105) drehbare Kraftübertragungseinrichtung (120), die dazu eingerichtet ist, eine Flüssigkeit (160) zu erwärmen;
- ein Gehäuse (110) zur Aufnahme der Nabe, der Kraftübertragungseinrichtung (120) und der Flüssigkeit (160);
dadurch gekennzeichnet,
- dass die Nabe (1 15) einen axialen Kanal (165) für Flüssigkeit (160) aufweist; und
- eine Flüssigkeitssperre (135, 140) in einem radialen Bereich zwischen der
Kraftübertragungseinrichtung (120) und der Nabe (115) vorgesehen ist,
- um einen Kreislauf der Flüssigkeit (160) von der Kraftübertragungseinrichtung (120) radial nach innen zur Nabe (115), durch den axialen Kanal (165) hindurch und radial nach außen zur Kraftübertragungseinrichtung (120) zu ermöglichen.
2. Kupplung (100) nach Anspruch 1 , wobei die Kraftübertragungseinrichtung eine Reibscheibenkupplung (120) umfasst.
3. Kupplung (100) nach Anspruch 2, wobei für die Reibscheibenkupplung (120) eine hydraulische Betätigung mit einer Druckkammer (140) vorgesehen ist und die Flüssigkeitssperre die Druckkammer (140) umfasst.
4. Kupplung (100) nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Reibscheibenkupplung (120) zwei Reibelemente (125, 130) umfasst, von denen eines mit dem Gehäuse (110) und das andere mit der Nabe (1 15) gekoppelt ist.
5. Kupplung (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Nabe (115) einen Zuflusskanal (150) für Flüssigkeit (160) aufweist und der Zuflusskanal (150) derart auf den axialen Kanal (165) trifft, dass eine Strahlpumpe (200) zur Förderung von Flüssigkeit (160) durch den axialen Kanal (165) gebildet ist.
6. Kupplung (100) nach Anspruch 5, wobei der axiale Kanal (165) ein Eintrittsende (175) und ein Austrittsende (180) umfasst, die Strahlpumpe (200) im Bereich des Austrittsendes (180) angeordnet ist und die Nabe (115) ferner einen Abflusskanal (155) für Flüssigkeit (160) im Bereich des Eintrittsendes (175) aufweist.
7. Kupplung (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei im axialen Kanal (165) ein Rückschlagventil (190) angeordnet ist.
8. Kupplung (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Kanal (165) im Bereich eines Eintrittsendes (175) einen von 90° abweichenden Anstellwinkel zur Drehebene aufweist.
9. Kupplung (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine Vielzahl axialer Kanäle (165) vorgesehen ist und die Kanäle (165) gleichmäßig auf einem Umfang um die Drehachse (105) verteilt sind.
10. Kupplung (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Kraftübertragungseinrichtung (120) ein Federsystem (170) zur Dämpfung von Torsionsschwingungen umfasst.
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