WO2013174638A1 - Nasskupplung - Google Patents

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WO2013174638A1
WO2013174638A1 PCT/EP2013/059322 EP2013059322W WO2013174638A1 WO 2013174638 A1 WO2013174638 A1 WO 2013174638A1 EP 2013059322 W EP2013059322 W EP 2013059322W WO 2013174638 A1 WO2013174638 A1 WO 2013174638A1
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WO
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plate carrier
carrier
wet clutch
toothing
opening
Prior art date
Application number
PCT/EP2013/059322
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Michael KÜHNLE
Toros GÜLLÜK
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
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Priority to US14/397,602 priority Critical patent/US20150114789A1/en
Priority to DE112013002627.9T priority patent/DE112013002627B4/de
Priority to CN201380026635.2A priority patent/CN104334927B/zh
Publication of WO2013174638A1 publication Critical patent/WO2013174638A1/de

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D13/00—Friction clutches
    • F16D13/58—Details
    • F16D13/72—Features relating to cooling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D13/00—Friction clutches
    • F16D13/58—Details
    • F16D13/74—Features relating to lubrication
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H45/00—Combinations of fluid gearings for conveying rotary motion with couplings or clutches
    • F16H45/02—Combinations of fluid gearings for conveying rotary motion with couplings or clutches with mechanical clutches for bridging a fluid gearing of the hydrokinetic type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H45/00—Combinations of fluid gearings for conveying rotary motion with couplings or clutches
    • F16H45/02—Combinations of fluid gearings for conveying rotary motion with couplings or clutches with mechanical clutches for bridging a fluid gearing of the hydrokinetic type
    • F16H2045/0273—Combinations of fluid gearings for conveying rotary motion with couplings or clutches with mechanical clutches for bridging a fluid gearing of the hydrokinetic type characterised by the type of the friction surface of the lock-up clutch
    • F16H2045/0284—Multiple disk type lock-up clutch

Definitions

  • the invention relates to a wet clutch for use in a drive train of a motor vehicle.
  • the invention relates to a wet clutch for bridging a hydrodynamic torque converter.
  • a drive motor is connected to a transmission by means of a coupling device.
  • the clutch device comprises a hydrodynamic torque converter, which transmits torque from the drive motor to the transmission as long as an input side and an output side of the torque converter have a speed difference.
  • the torque converter is particularly helpful for starting the motor vehicle.
  • a friction clutch may be used to torque connect the input side to the output side as soon as the speed difference has dropped below a predetermined value, for example because the motor vehicle has started up.
  • the torque transmission from the drive motor to the transmission can also be produced without a hydrodynamic torque converter only by the friction clutch.
  • the clutch is preferably a friction disc clutch that runs in a fluid bath, especially in an oil bath.
  • An outer plate carrier and an inner plate carrier having different diameters are rotatably mounted concentrically to one another.
  • one of the disk carrier is connected to the input side and the other to the output side of the coupling device.
  • In the radial gap between the disk carriers is an axial stack of several fins.
  • the individual lamellae are torque-connected alternately with the inner and the outer plate carrier. If an axial force acts on the lamella stack, a friction force between the lamellae increases, so that torque can be transmitted between the input side and the output side.
  • the disk carriers may have different rotational speeds.
  • One of the plate carriers may stand still or stand against an external reference system such as a housing only turn slowly.
  • the oil surrounding the friction disk clutch is accelerated in the circumferential direction by the faster rotating disk carrier and driven radially outward under the influence of centrifugal force.
  • An oil throughput of this disk carrier for cooling and lubrication can be ensured.
  • the oil located on a circular path is decelerated at the slower rotating disk carrier, so that the flow there in the circumferential direction or in the radial direction can practically come to a standstill.
  • the second plate carrier can thus be exposed only to a too weak flow of oil to ensure cooling or lubrication.
  • a wet clutch according to the invention comprises a first disk carrier and a second disk carrier, which have different diameters, and an oil bath in which the disk carriers are arranged concentrically and mutually rotatable.
  • the first plate carrier comprises at its periphery a deflecting element in order to deflect oil, which moves tangentially relative to the first plate carrier, radially in the direction of the second plate carrier.
  • the deflecting element By using the deflecting element, an oil flow to the second plate carrier can be ensured.
  • the deflecting element is mounted on the plate carrier, which rotates with a disengaged wet clutch with respect to an external reference system such as a housing generally faster than the other plate carrier.
  • the first plate carrier can be connected in this sense, in particular with an output shaft of a drive motor and the second plate carrier with an input shaft of a transmission. It may be irrelevant whether the first plate carrier is the inner and the second of the outer, or vice versa.
  • the deflecting element can be used in both cases for improved oil supply of the other disc carrier.
  • the first plate carrier has a radial opening, on whose rear side in the flow direction the deflecting element is mounted, wherein the deflecting element extends tangentially against the flow direction and radially away from the second plate carrier.
  • the diverter element may form a type of blade which is flowed through the tangentially flowing oil and deflects it in a radial direction or at least exploits a back pressure of the oil to convey a portion of the oil in the radial direction. The oil can pass through the opening and be transported further in the direction of the second disc carrier.
  • the plate carrier can be produced from a sheet metal and the deflecting element can be produced by unfolding the sheet on one side in the region of the opening.
  • the first disk carrier on a radial toothing for torque-locking connection with a blade, wherein the deflecting element is arranged in the region of the toothing.
  • the toothing can also be used to effect the radial flow of oil by means of the deflecting element.
  • the deflecting element may be formed by a tooth flank of the toothing.
  • the constructive element of the toothing can serve a further purpose.
  • a complexity of the wet clutch can be increased so little or not at all by the deflection.
  • the tooth flank extends tangentially against the flow direction and radially away from the second plate carrier, wherein an opening for the passage of oil is introduced into the tooth flank.
  • the oil can thus pass in a tangential direction through the plate carrier on a load-bearing tooth flank, at which the torque of the plate carrier is transferred to a lamella.
  • the tooth flank can thereby be flowed through in a highly loaded area improved by oil and thus protected against excess temperature and increased wear.
  • the opening is located on a radius of the toothing remote from the second plate carrier.
  • the opening may lie on a root circle of the toothing.
  • the opening lies on the radius of the toothing facing the second plate carrier.
  • the toothing may include a plurality of tooth flanks extending radially different from the second plate carrier away. For example, each in the circumferential direction second, third or generally n-th (for n> 2) tooth flank of the toothing can extend further than the other tooth flanks in the radial direction.
  • the other tooth flanks can thus represent a relatively small flow obstruction for circumferentially flowing oil, while the longer tooth flank can act in an improved manner as a deflecting element.
  • the wet clutch may further comprise a lamella, wherein the lamella has a toothing, which corresponds to the toothing of the first disc carrier and wherein the toothing of the lamella has a radial recess in the region of the opening.
  • the teeth of the toothing of the lamella can thus be so short in the radial direction that they do not obstruct a flow in the region of the opening. The conveying effect of the deflecting element can thereby be improved.
  • the radial recess between the toothing of the lamella and the toothing of the first plate carrier in the region of the opening may have a trapezoidal or triangular cross section.
  • Figure 1 is a schematic representation of a wet clutch
  • FIG. 2 shows a detail of one of the wet clutches from FIG. 1 in a first embodiment
  • FIGS 3 to 8 represent the detail of Figure 2 in further embodiments.
  • FIG. 1A shows a first schematic representation of a wet clutch 100.
  • a radially outer disk carrier 15 and a radially inner disk carrier 120 are mounted rotatably about a rotational axis 110.
  • the inner plate carrier 120 has a smaller radius than the outer plate carrier 1 15 on.
  • One of the plate carrier 1 15, 120 serves as an input side, the other as the output side of the wet clutch 100th
  • a number of annular plates 125 are arranged in an axial stack. Within the stack, one of the fins 125 with the outer plate carrier 1 15 and an axially adjacent plate 125 with the inner plate carrier 120 is torque-connected.
  • An engagement element 130 for example in the form of a hydraulic piston or a spring element, is provided to compress the stack of lamellae 125 in the axial direction when required. In this case, a frictional force between the slats 125 increases, so that an increased torque between the outer plate carrier 1 15 and the inner plate carrier 120 can be transmitted.
  • the wet clutch 100 runs in an oil bath 135, which is at least partially subjected to a flow, which is represented by arrows.
  • a deflecting element 140 At a radial outer region of the inner disk carrier 120 is a deflecting element 140 to redirect oil, which flows tangentially along the inner disk carrier 120, in the radial direction and to accelerate in the direction of the outer disk carrier 1 15.
  • FIG. 1B shows another embodiment of the wet clutch 100 of FIG. 1A.
  • the deflecting element 140 is attached to the outer plate carrier 1 15 and designed so that the flow of oil of the oil bath 135, which strikes a lateral surface of the outer plate carrier 1 15, is deflected radially inwardly to the inner plate carrier 120.
  • the inner plate carrier 120 is connected to the housing 105 and executed with this integrated.
  • the deflecting element 140 can thus be used either on the inner plate carrier 120 or on the outer plate carrier 1 15 to redirect tangentially flowing oil in the direction of the other plate carrier 1 15 and 120, respectively.
  • FIGS. 2 to 8 different embodiments of the wet clutch 100 will be presented in more detail below, starting from the inner disk carrier 120 purely by way of example, whose deflecting elements 140 deflect the oil radially outward.
  • the features shown and described can also be used to provide a deflecting element 140 on the outer plate carrier 1 15 in order to deflect the oil flowing tangentially past radially inward toward the inner plate carrier 120.
  • FIG. 2 shows a detail of one of the wet clutches 100 from FIG. 1 in a first embodiment. The representation is made as a section perpendicular to the axis of rotation 1 10.
  • the inner plate carrier 120 has a toothing 205, in which a toothing 210 of the radially adjoining plate 125 engages with torque.
  • the individual teeth of the teeth 205 and 210 are trapezoidal. In the root circle of the teeth 205 are between the teeth of the teeth 205 radial openings 215 to allow a flow of oil of the oil bath 135 in the radial direction.
  • each orifice 215 there is attached a baffle 140 which extends radially inward and tangential to the flow direction of the oil of the oil bath 135.
  • this radially inwardly extending section of the deflecting element 140 can also be curved in an S-shaped or Z-shaped manner, for example, instead of being straight.
  • an optional tangential extension is provided on each of the baffles 140 to close a tooth of the serration 205 of the inner disc carrier 120 from the oil of the oil bath 135, thus reducing flow resistance of the inner disc carrier 120.
  • FIG. 3 shows a variation of the embodiment shown in FIG.
  • the openings 215 and the deflecting elements 140 are located at the same positions as in the embodiment shown in FIG. 2, but the deflecting elements 140 are integrated with the inner plate carrier 120 in that the deflecting elements 140 are unilaterally folded out or bent out of the sheet material of the inner plate carrier 120 are. This can be effected for example by means of a punching and bending operation.
  • FIG. 4 shows a further embodiment of the wet clutch 100 corresponding to the representations of FIGS. 2 and 3.
  • the mutually corresponding toothings 205 and 210 of the inner disk carrier 120 or of the disk 125 are designed such that a tooth flank 405 projects in the radial direction against the flow direction of the oil from the oil bath 135 extends.
  • the opening 215 is introduced into the counter-flow direction inclined tooth flank 405.
  • An opposite tooth flank 405 extends in radia- Ler direction and may be inclined in different embodiments in or against the flow direction of the oil from the oil bath 135 in the circumferential direction.
  • the tooth of the toothing 205, 210 formed by the adjacent tooth flanks 405 can thereby assume a trapezoidal or rectangular shape in cross-section.
  • FIG. 5 shows a further embodiment of the wet clutch 100 according to the representations of FIGS. 2 to 4.
  • the teeth of the toothings 205, 210 have the described trapezoidal shape, wherein the spacing of adjacent tooth flanks 405 of a tooth decreases with increasing radius.
  • the opposite to the flow direction of the oil from the oil bath 135 inclined tooth flank 405 again fulfills the function of the deflecting element 140.
  • the opening 215 is located in the region of the top circle of the teeth 205 of the inner plate carrier 120 and in the vicinity of the root circle of the teeth 210 of the plate 125 and forms a passage for the oil in the radial direction.
  • teeth of the toothings 205, 210 are alternately differently high in the radial direction.
  • generally every nth tooth (for n> 2) of the gears 205, 210 may be made longer or shorter than the other teeth.
  • FIG. 6 shows a further embodiment of the wet clutch 100 according to the representations of FIGS. 2 to 5.
  • the openings 215 lie again in the tooth flanks 405 of the teeth 205, which are inclined counter to the flow direction of the oil from the oil bath 135. 210.
  • the openings 205 are introduced only on the tooth flanks 405 of the teeth of the toothings 205, 210 which are elongated in the radial direction.
  • a tooth flank 405 facing the tooth flank 405 with the opening 215 on the radially elongated tooth is inclined with respect to a radius to the rotation axis 110 in the same direction as the tooth flank 405 with the opening 215.
  • the limited by the two tooth flanks 405 tooth thus has a trapezoidal shape, wherein the width of the tooth increases in the circumferential direction with increasing radius.
  • FIG. 7 shows a detail according to FIGS. 2 to 6 of a further embodiment of the wet clutch 100.
  • the toothings 205, 210 corresponding to the radially elongated teeth of the embodiment shown in FIG. 6 are pronounced.
  • an alternate radial length of the teeth has been dispensed with, but the teeth have alternately different widths in the circumferential direction.
  • a radial Recess 705 introduced into the toothing 210 of the lamella 125, so that the tooth of the teeth 210 of the lamella 125 effectively extends less far in the radial direction than the teeth 205 of the inner disc carrier 120 would allow this.
  • the recess 705 or the free space between the teeth 205 and 210 has a trapezoidal shape. In the illustrated embodiment, the trapezium opens with increasing radius of the axis of rotation 1 10, a reverse design is also possible.
  • FIG. 8 shows a further embodiment of the wet clutch 100 corresponding to the representation of FIGS. 2 to 7.
  • a variant of the embodiment shown in FIG. 7 is shown.
  • the recesses 705 and a free space between the teeth 210 of the lamella 125 and the teeth 205 of the inner disc carrier 120 on each tooth each have a triangular shape.
  • the features shown or described can also be used on the outer plate carrier 15 instead of on the inner plate carrier 120.
  • the radial relationships interchange by a deflection of the oil from the oil bath 135 in the direction of the inner disk carrier 120 radially inward instead of radially outwardly as described above.
  • FIG. 1 schematic representations of a wet clutch
  • FIG. 2 shows a detail of one of the wet clutches from FIG. 1 in a first AF
  • FIGS. 3-8 the detail of Fig. 2 in further AF

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Abstract

Eine Nasskupplung umfasst einen ersten Lamellenträger und einen zweiten Lamellenträger, die unterschiedliche Durchmesser aufweisen sowie ein Ölbad, in dem die Lamellenträger konzentrisch und zueinander drehbar angeordnet sind. Dabei umfasst der erste Lamellenträger an seinem Umfang ein Umlenkelement, um Öl, das sich bezüglich des ersten Lamellenträgers tangential bewegt, radial in Richtung des zweiten Lamellenträgers umzulenken.

Description

Nasskupplung
Die Erfindung betrifft eine Nasskupplung zum Einsatz in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Nasskupplung zur Überbrückung eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers.
In einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs ist ein Antriebsmotor mittels einer Kupplungseinrichtung mit einem Getriebe verbunden. Die Kupplungseinrichtung umfasst einen hydrodynamischen Drehmomentwandler, der ein Drehmoment vom Antriebsmotor an das Getriebe übermittelt, so lange eine Eingangsseite und eine Ausgangsseite des Drehmomentwandlers eine Drehzahldifferenz aufweisen. Somit ist der Drehmomentwandler insbesondere zum Anfahren des Kraftfahrzeugs hilfreich. Um Strömungsverluste innerhalb des Drehmomentwandlers zu minimieren, kann eine Reibungskupplung eingesetzt werden, um die Eingangsseite mit der Ausgangsseite drehmomentschlüssig zu verbinden, sobald die Drehzahldifferenz unter einen vorbestimmten Wert abgesunken ist, beispielsweise weil das Kraftfahrzeug angefahren ist. In einer anderen Ausführungsform kann die Drehmomentübertragung vom Antriebsmotor an das Getriebe auch ohne einen hydrodynamischen Drehmomentwandler nur durch die Reibkupplung herstellbar sein.
Die Kupplung ist vorzugsweise eine Reibscheibenkupplung, die in einem Fluidbad läuft, insbesondere in einem Ölbad. Ein äußerer Lamellenträger und ein innerer Lamellenträger, die unterschiedliche Durchmesser aufweisen, sind konzentrisch zueinander drehbar gelagert. Dabei ist einer der Lamellenträger mit der Eingangsseite und der andere mit der Ausgangsseite der Kupplungseinrichtung verbunden. In dem radialen Zwischenraum zwischen den Lamellenträgern befindet sich ein axialer Stapel mehrerer Lamellen. Die einzelnen Lamellen sind drehmomentschlüssig abwechselnd mit dem inneren und dem äußeren Lamellenträger verbunden. Wirkt eine axiale Kraft auf den Lamellenstapel, so steigt eine Reibungskraft zwischen den Lamellen an, so dass Drehmoment zwischen der Eingangsseite und der Ausgangsseite übertragen werden kann.
Befindet sich die Reibscheibenkupplung im geöffneten oder teilweise geöffneten Zustand, so können die Lamellenträger unterschiedliche Drehzahlen aufweisen. Einer der Lamellenträger kann bezüglich eines externen Referenzsystems wie eines Gehäuses still stehen oder sich nur langsam drehen. Das die Reibscheibenkupplung umgebende Öl wird von dem sich schneller drehenden Lamellenträger in Umfangsrichtung beschleunigt und unter dem Einfluss von Fliehkraft radial nach außen getrieben. Ein Öldurchsatz dieses Lamellenträgers zwecks Kühlung und Schmierung kann dadurch sichergestellt sein. Das sich auf einer Kreisbahn befindliche Öl wird jedoch an dem sich langsamer drehenden Lamellenträger abgebremst, so dass die Strömung dort in Umfangsrichtung oder in radialer Richtung praktisch zum Erliegen kommen kann. Der zweite Lamellenträger kann somit nur noch einem zu schwachen Ölstrom ausgesetzt sein um eine Kühlung oder eine Schmierung zu gewährleisten.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Nasskupplung bereitzustellen, deren Lamellenträger unter allen Betriebszuständen ausreichend von dem sie umgebenden Fluid umspült werden. Die Erfindung löst diese Aufgabe mittels einer Nasskupplung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs. Unteransprüche geben bevorzugte Ausführungsformen wieder.
Eine erfindungsgemäße Nasskupplung umfasst einen ersten Lamellenträger und einen zweiten Lamellenträger, die unterschiedliche Durchmesser aufweisen, sowie ein Ölbad, in dem die Lamellenträger konzentrisch und zueinander drehbar angeordnet sind. Dabei umfasst der erste Lamellenträger an seinem Umfang ein Umlenkelement, um Öl, das sich bezüglich des ersten Lamellenträgers tangential bewegt, radial in Richtung des zweiten Lamellenträgers umzulenken.
Durch den Einsatz des Umlenkelements kann ein Ölstrom zum zweiten Lamellenträger sichergestellt sein. Bevorzugterweise ist das Umlenkelement an dem Lamellenträger angebracht, der sich bei ausgerückter Nasskupplung bezüglich eines externen Referenzsystems wie eines Gehäuses im Allgemeinen schneller als der andere Lamellenträger dreht. Der erste Lamellenträger kann in diesem Sinne insbesondere mit einer Abtriebswelle eines Antriebsmotors und der zweite Lamellenträger mit einer Eingangswelle eines Getriebes verbunden sein. Dabei kann es unerheblich sein, ob der erste Lamellenträger der innere und der zweite der äußere ist, oder umgekehrt. Das Umlenkelement kann in beiden Fällen zur verbesserten Ölversorgung des jeweils anderen Lamellenträgers verwendet werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist der erste Lamellenträger eine radiale Öffnung auf, an dessen in Strömungsrichtung hinterer Seite das Umlenkelement angebracht ist, wobei sich das Umlenkelement tangential entgegen der Strömungsrichtung und radial vom zweiten Lamellenträger weg erstreckt. Solchermaßen kann das Umlenkelement eine Art Schaufel bilden, welche durch das tangential fließende Öl angeströmt wird und es in eine radiale Richtung umlenkt oder wenigstens einen Staudruck des Öls ausnutzt, um einen Teil des Öls in radialer Richtung zu befördern. Das Öl kann die Öffnung durchtreten und weiter in Richtung des zweiten Lamellenträgers befördert werden.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Lamellenträger aus einem Blech herstellbar und das Umlenkelement ist durch einseitiges Aufklappen des Blechs im Bereich der Öffnung herstellbar. Dadurch kann eine einfache, kostengünstige Herstellung des ersten Lamellenträgers, und damit der Nasskupplung, ermöglicht sein.
In einer Variante der Erfindung weist der erste Lamellenträger eine radiale Verzahnung zur drehmomentschlüssigen Verbindung mit einer Lamelle auf, wobei das Umlenkelement im Bereich der Verzahnung angeordnet ist. Dabei kann die Verzahnung zusätzlich genutzt werden, um den radialen Ölfluss mittels des Umlenkelements zu bewirken.
Insbesondere kann das Umlenkelement durch eine Zahnflanke der Verzahnung gebildet sein. Das konstruktive Element der Verzahnung kann so einem weiteren Zweck dienen. Eine Komplexität der Nasskupplung kann so durch das Umlenkelement nur gering oder gar nicht gesteigert sein.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform erstreckt sich die Zahnflanke tangential entgegen der Strömungsrichtung und radial vom zweiten Lamellenträger weg, wobei eine Öffnung zum Durchtritt von Öl in die Zahnflanke eingebracht ist. Das Öl kann so an einer tragenden Zahnflanke, an der das Drehmoment des Lamellenträgers an eine Lamelle übergeben wird, in tangentialer Richtung durch den Lamellenträger treten. Die Zahnflanke kann dadurch in einem hoch belasteten Bereich verbessert von Öl durchströmt und somit vor Übertemperatur und erhöhtem Verschleiß geschützt sein.
In einer Ausführungsform liegt die Öffnung an einem radial dem zweiten Lamellenträger abgewandten Radius der Verzahnung. Anders ausgedrückt kann die Öffnung an einem Fußkreis der Verzahnung liegen, falls der erste Lamellenträger der innere Lamellenträger ist, und an einem Kopfkreis der Verzahnung, falls der erste Lamellenträger der äußere Lamellenträger ist. Es sind jedoch auch Varianten möglich, in denen die Öffnung am radial dem zweiten Lamellenträger zugewandten Radius der Verzahnung liegt. Die Verzahnung kann eine Vielzahl von Zahnflanken umfassen, die sich radial unterschiedlich weit vom zweiten Lamellenträger weg erstrecken. Beispielsweise kann sich jede in Umfangs- richtung zweite, dritte oder allgemein n-te (für n > 2) Zahnflanke der Verzahnung weiter als die anderen Zahnflanken in radialer Richtung erstrecken. Die anderen Zahnflanken können somit ein relativ geringes Strömungshindernis für in Umfangsrichtung strömendes Öl darstellen, währen die längere Zahnflanke in verbesserter Weise als Umlenkelement fungieren kann.
Die Nasskupplung kann ferner eine Lamelle umfassen, wobei die Lamelle eine Verzahnung aufweist, die zu der Verzahnung des ersten Lamellenträgers korrespondiert und wobei die Verzahnung der Lamelle eine radiale Aussparung im Bereich der Öffnung aufweist. Die Zähne der Verzahnung der Lamelle können also in radialer Richtung so kurz sein, dass sie eine Strömung im Bereich der Öffnung nicht behindern. Die Förderwirkung des Umlenkelements kann dadurch verbessert sein.
Insbesondere kann die radiale Aussparung zwischen der Verzahnung der Lamelle und der Verzahnung des ersten Lamellenträgers im Bereich der Öffnung einen trapezförmigen oder dreieckigen Querschnitt aufweisen.
Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Figuren genauer beschrieben, in denen: Figur 1 schematische Darstellung einer Nasskupplung;
Figur 2 ein Detail einer der Nasskupplungen aus Figur 1 in einer ersten Ausführungsform; und
Figuren 3 bis 8 das Detail aus Figur 2 in weiteren Ausführungsformen darstellen.
Figur 1A zeigt eine erste schematische Darstellung einer Nasskupplung 100. In einem Gehäuse 105 sind um eine Drehachse 1 10 drehbar ein radial äußerer Lamellenträger 1 15 und ein radial innerer Lamellenträger 120 angebracht. Der innere Lamellenträger 120 weist einen kleineren Radius als der äußere Lamellenträger 1 15 auf. Einer der Lamellenträger 1 15, 120 dient als Eingangsseite, der andere als Ausgangsseite der Nasskupplung 100. Im radialen Spalt zwischen dem inneren Lamellenträger 120 und dem äußeren Lamellenträger 1 15 sind eine Anzahl ringförmiger Lamellen 125 in einem axialen Stapel angeordnet. Innerhalb des Stapels ist eine der Lamellen 125 mit dem äußeren Lamellenträger 1 15 und eine axial benachbarte Lamelle 125 mit dem inneren Lamellenträger 120 drehmomentschlüssig verbunden.
Ein Einrückelement 130, beispielsweise in Gestalt eines hydraulischen Kolbens oder eines Federelements, ist bereitgestellt, um den Stapel von Lamellen 125 bei Bedarf in axialer Richtung zusammen zu pressen. Dabei steigt eine Reibungskraft zwischen den Lamellen 125 an, so dass ein vergrößertes Drehmoment zwischen dem äußeren Lamellenträger 1 15 und dem inneren Lamellenträger 120 übermittelt werden kann.
Die Nasskupplung 100 läuft in einem Ölbad 135, welches wenigstens teilweise einer Strömung unterworfen ist, die durch Pfeile dargestellt ist. An einem radialen Außenbereich des inneren Lamellenträgers 120 befindet sich ein Umlenkelement 140, um Öl, welches tangential am inneren Lamellenträger 120 entlang strömt, in radialer Richtung umzuleiten und in Richtung des äußeren Lamellenträgers 1 15 zu beschleunigen.
Die Darstellung von 1 B zeigt eine andere Ausführungsform der Nasskupplung 100 aus Figur 1A. Hier ist das Umlenkelement 140 am äußeren Lamellenträger 1 15 angebracht und so gestaltet, dass der Strom von Öl des Ölbads 135, welcher eine Mantelfläche des äußeren Lamellenträgers 1 15 streift, radial nach innen zum inneren Lamellenträger 120 umgelenkt wird. In der dargestellten Ausführungsform ist der innere Lamellenträger 120 mit dem Gehäuse 105 verbunden bzw. mit diesem integriert ausgeführt.
Das Umlenkelement 140 kann also wahlweise am inneren Lamellenträger 120 oder am äußeren Lamellenträger 1 15 eingesetzt werden, um tangential fließendes Öl jeweils in Richtung des anderen Lamellenträgers 1 15 bzw. 120 umzulenken. Mit Bezug auf die Figuren 2 bis 8 werden im Folgenden unterschiedliche Ausführungsformen der Nasskupplung 100 genauer vorgestellt, wobei rein beispielhaft vom inneren Lamellenträger 120 ausgegangen wird, dessen Umlenkelemente 140 das Öl radial nach außen umlenken. In entsprechender Weise können die gezeigten und beschriebenen Merkmale jedoch auch dazu verwendet werden, ein Umlenkelement 140 am äußeren Lamellenträger 1 15 vorzusehen, um das tangential vorbei strömende Öl radial nach innen zum inneren Lamellenträger 120 abzulenken. Figur 2 zeigt ein Detail einer der Nasskupplungen 100 aus Figur 1 in einer ersten Ausführungsform. Die Darstellung erfolgt als Schnitt senkrecht zur Drehachse 1 10.
Der innere Lamellenträger 120 weist eine Verzahnung 205 auf, in welche drehmomentschlüssig eine Verzahnung 210 der sich radial außen anschließenden Lamelle 125 eingreift. Die einzelnen Zähne der Verzahnungen 205 und 210 sind trapezförmig. Im Fußkreis der Verzahnung 205 befinden sich zwischen den Zähnen der Verzahnung 205 radiale Öffnungen 215, um einen Strom von Öl des Ölbads 135 in radialer Richtung zu erlauben.
An einem in Strömungsrichtung hinteren Ende jeder Öffnung 215 ist ein Umlenkelement 140 angebracht, das sich radial nach innen und tangential entgegen der Strömungsrichtung des Öls des Ölbads 135 erstreckt. In einer anderen als der dargestellten Ausführungsform kann dieser sich radial nach innen erstreckende Abschnitt des Umlenkelements 140 auch beispielsweise S-förmig bzw. Z-förmig geschwungen anstatt gerade ausgeführt sein. In der dargestellten Ausführungsform ist an jedem der Umlenkelemente 140 ein optionaler, tangentialer Fortsatz vorgesehen, um einen Zahn der Verzahnung 205 des inneren Lamellenträgers 120 gegenüber dem Öl des Ölbads 135 zu verschließen und so einen Strömungswiderstand des inneren Lamellenträgers 120 zu verringern.
Figur 3 zeigt eine Variation der in Figur 2 gezeigten Ausführungsform. Die Öffnungen 215 und die Umlenkelemente 140 befinden sich an den gleichen Positionen wie in der in Figur 2 gezeigten Ausführungsform, jedoch sind die Umlenkelemente 140 integriert mit dem inneren Lamellenträger 120 ausgeführt, indem die Umlenkelemente 140 einseitig aus dem Blechmaterial des inneren Lamellenträgers 120 herausgeklappt oder herausgebogen sind. Dies kann beispielsweise mittels eines Stanz- und Biegevorgangs bewirkt werden.
Figur 4 zeigt eine weitere Ausführungsform der Nasskupplung 100 entsprechend der Darstellungen der Figuren 2 und 3. Hier sind die zueinander korrespondierenden Verzahnungen 205 und 210 des inneren Lamellenträgers 120 bzw. der Lamelle 125 so ausgeführt, dass sich eine Zahnflanke 405 in radialer Richtung entgegen der Strömungsrichtung des Öls aus dem Ölbad 135 erstreckt. Bevorzugterweise handelt es sich dabei um die tragende Zahnflanke 405, d.h. bezogen auf Figur 4, dass entweder der innere Lamellenträger 120 die Lamelle 125 im Uhrzeigersinn, oder die Lamelle 125 den inneren Lamellenträger 120 entgegen des Uhrzeigersinns antreibt. Die Öffnung 215 ist dabei in die entgegen der Strömungsrichtung geneigte Zahnflanke 405 eingebracht. Eine gegenüberliegende Zahnflanke 405 erstreckt sich in radia- ler Richtung und kann in unterschiedlichen Ausführungsformen in oder entgegen der Strömungsrichtung des Öls aus dem Ölbad 135 in Umfangsrichtung geneigt sein. Der durch die benachbarten Zahnflanken 405 gebildete Zahn der Verzahnung 205, 210 kann dadurch im Querschnitt eine trapezoide oder rechteckige Form einnehmen.
Figur 5 zeigt eine weitere Ausführungsform der Nasskupplung 100 entsprechend der Darstellungen der Figuren 2 bis 4. Hier weisen die Zähne der Verzahnungen 205, 210 die beschriebene trapezoide Form auf, wobei der Abstand benachbarter Zahnflanken 405 eines Zahns mit steigendem Radius abnimmt. Die entgegen der Strömungsrichtung des Öls aus dem Ölbad 135 geneigte Zahnflanke 405 erfüllt wieder die Funktion des Umlenkelements 140. Die Öffnung 215 liegt im Bereich des Kopfkreises der Verzahnung 205 des inneren Lamellenträgers 120 bzw. im Bereich des Fußkreises der Verzahnung 210 der Lamelle 125 und bildet einen Durchläse für das Öl in radialer Richtung.
In der in Figur 5 dargestellten Ausführungsform sind Zähne der Verzahnungen 205, 210 abwechselnd unterschiedlich hoch in radialer Richtung. In anderen Ausführungsformen kann allgemein jeder n-te Zahn (für n > 2) der Verzahnungen 205, 210 länger bzw. kürzer als die anderen Zähne ausgeführt sein.
Figur 6 zeigt eine weitere Ausführungsform der Nasskupplung 100 entsprechend den Darstellungen der Figuren 2 bis 5. Im Unterschied zu der in Figur 5 gezeigten Ausführungsform liegen die Öffnungen 215 wieder in den entgegen der Strömungsrichtung des Öls aus dem Ölbad 135 geneigten Zahnflanken 405 der Verzahnungen 205, 210. Dabei sind die Öffnungen 205 nur an den Zahnflanken 405 der in radialer Richtung verlängert ausgeführten Zähne der Verzahnungen 205, 210 eingebracht. Eine Zahnflanke 405, die der Zahnflanke 405 mit der Öffnung 215 am radial verlängerten Zahn gegenüber liegt, ist bezüglich eines Radius zur Drehachse 1 10 in die gleiche Richtung wie die Zahnflanke 405 mit der Öffnung 215 geneigt. Der durch die beiden Zahnflanken 405 begrenzte Zahn weist somit eine Trapezform auf, wobei die Breite des Zahns in Umfangsrichtung mit steigendem Radius zunimmt.
Figur 7 zeigt ein Detail entsprechend der Figuren 2 bis 6 einer weiteren Ausführungsform der Nasskupplung 100. Hier sind die Verzahnungen 205, 210 entsprechend der radial verlängerten Zähne der in Figur 6 gezeigten Ausführungsform ausgeprägt. Dabei ist auf eine alternierende radiale Länge der Zähne verzichtet worden, jedoch weisen die Zähne alternierend unterschiedliche Breiten in Umfangsrichtung auf. Im Bereich einer Öffnung 215 ist eine radiale Aussparung 705 in die Verzahnung 210 der Lamelle 125 eingebracht, so dass sich der Zahn der Verzahnung 210 der Lamelle 125 effektiv weniger weit in radialer Richtung erstreckt als die Verzahnung 205 des inneren Lamellenträgers 120 dies erlauben würde. Die Aussparung 705 bzw. der frei bleibende Raum zwischen den Verzahnungen 205 und 210 weist eine Trapezform auf. In der dargestellten Ausführungsform öffnet sich das Trapez mit steigendem Radius von der Drehachse 1 10, eine umgekehrte Ausführung ist ebenfalls möglich.
Figur 8 zeigt eine weitere Ausführungsform der Nasskupplung 100 entsprechend der Darstellung der Figuren 2 bis 7. Insbesondere ist eine Variante der in Figur 7 gezeigten Ausführungsform dargestellt. Hier weisen die Aussparungen 705 bzw. ein frei bleibender Raum zwischen der Verzahnung 210 der Lamelle 125 und der Verzahnung 205 des inneren Lamellenträgers 120 an jedem Zahn jeweils eine Dreiecksform auf.
Die unterschiedlichen Merkmale der in den Figuren 2 bis 8 gezeigten bzw. oben beschriebenen Ausführungsformen sind frei miteinander kombinierbar. Insbesondere können die Formen der Zähne der Verzahnungen 205, 210 ihre alternierenden bzw. zyklisch wiederkehrenden radialen Längen und tangentialen Breiten, die unterschiedlich geformten Aussparungen 705 sowie die Neigungen der Zahnflanken 405 frei miteinander kombiniert werden. Dabei ist entscheidend, dass ein Umlenkelement 140 besteht, welches dazu eingerichtet ist, Öl des Ölbads 135 aus einer tangentialen Bewegungsrichtung in eine radiale Richtung zum äußeren Lamellenträger 1 15 umzulenken.
Wie bereits eingangs beschrieben wurde, können die gezeigten bzw. beschriebenen Merkmale auch am äußeren Lamellenträger 1 15 statt am inneren Lamellenträger 120 eingesetzt werden. Dabei vertauschen sich die radialen Beziehungen, indem eine Umlenkung des Öls aus dem Ölbad 135 in Richtung des inneren Lamellenträgers 120 radial nach innen statt wie oben beschrieben radial nach außen erfolgt. Bezugszeichenliste
Fig. 1 schematische Darstellungen einer Nasskupplung
Fig. 2 ein Detail einer der Nasskupplungen aus Fig. 1 in einer ersten AF
Fign. 3-8 das Detail aus Fig. 2 in weiteren AF
100 Nasskupplung
105 Gehäuse
1 10 Drehachse
1 15 äußerer Lamellenträger
120 innerer Lamellenträger
125 Lamelle
130 Einrückelement
135 Ölbad
140 Umlenkelement
205 Verzahnung des Lamellenträgers
210 Verzahnung der Lamelle
215 Öffnung
405 Zahnflanke
705 Aussparung

Claims

Patentansprüche
1 . Nasskupplung (100), umfassend:
einen ersten Lamellenträger (1 15) und einen zweiten Lamellenträger (120), die unterschiedliche Durchmesser aufweisen;
ein Ölbad (135), in dem die Lamellenträger (1 15, 120) konzentrisch und zueinander drehbar angeordnet sind;
dadurch gekennzeichnet, dass
der erste Lamellenträger (120) an seinem Umfang ein Umlenkelement (140) umfasst, um Öl, das sich bezüglich des ersten Lamellenträgers (120) tangential bewegt, radial in Richtung des zweiten Lamellenträgers (120) umzulenken.
2. Nasskupplung (100) nach Anspruch 1 , wobei der erste Lamellenträger (120) eine radiale Öffnung (215) aufweist, an dessen in Strömungsrichtung hinterer Seite das Umlenkelement (140) angebracht ist und sich das Umlenkelement (140) tangential entgegen der Strömungsrichtung und radial vom zweiten Lamellenträger (120) weg erstreckt.
3. Nasskupplung (100) nach Anspruch 2, wobei der erste Lamellenträger (120) aus einem Blech herstellbar ist und das Umlenkelement (140) durch einseitiges Aufklappen des Blechs im Bereich der Öffnung (215) herstellbar ist.
4. Nasskupplung (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der erste Lamellenträger (120) eine radiale Verzahnung (205) zur drehmomentschlüssigen Verbindung mit einer Lamelle (125) aufweist und das Umlenkelement (140) im Bereich der Verzahnung (205) angeordnet ist.
5. Nasskupplung (100) nach Anspruch 4, wobei das Umlenkelement (140) durch eine Zahnflanke (405) der Verzahnung (205) gebildet ist.
6. Nasskupplung (100) nach Anspruch 5, wobei sich die Zahnflanke (405) tangential entgegen der Strömungsrichtung und radial vom zweiten Lamellenträger (120) weg erstreckt und in die Zahnflanke (405) eine Öffnung (215) zum Durchtritt von Öl eingebracht ist.
7. Nasskupplung (100) nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Öffnung (215) an einem radial dem zweiten Lamellenträger (120) abgewandten Radius der Verzahnung (205) liegt.
8. Nasskupplung (100) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei die Verzahnung (205) eine Vielzahl Zahnflanken (405) umfasst, die sich radial unterschiedlich weit vom zweiten Lamellenträger (120) weg erstrecken.
9. Nasskupplung (100) nach einem der Ansprüche 4 bis 8, ferner umfassend eine Lamelle (125), wobei die Lamelle eine korrespondierende Verzahnung (210) aufweist, die eine radiale Aussparung (705) im Bereich der Öffnung aufweist.
10. Nasskupplung (100) nach Anspruch 9, wobei die radiale Aussparung (705) zwischen der Verzahnung (210) der Lamelle (125) und der Verzahnung (205) des ersten Lamellenträgers (120) im Bereich der Öffnung (215) einen trapezförmigen oder dreieckigen Querschnitt aufweist.
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