DE2944578C2

DE2944578C2 - Ölgeschmierte Lamellenkupplung

Info

Publication number: DE2944578C2
Application number: DE2944578A
Authority: DE
Inventors: Karl Gustav Stockholm Åhlén
Original assignee: Srm Hydromekanik Stockholm Se AB; Srm Hydromekanik Stockholm AB
Current assignee: Renk GmbH
Priority date: 1978-11-06
Filing date: 1979-11-05
Publication date: 1986-01-30
Also published as: US4301904A; DE2944578A1; GB2037907A; IT1122765B; IN153231B; JPS5563012A; AU526282B2; GB2037907B; AU5196179A; BE878890A; IT7925116A0

Description

a) die Lamellen (18) einer der Kupplungstrommeln weisen in Umfangsrichtung gewellte Oberflächen auf, während die übrigen Lamellen (26) eben ausgebildet sind;

b) es sind Mittel (34,32) zum Erzeugen eines Luftstroms zwischen den Kupplungsscheiben (18, 26) vorgesehen.

2. Lamellenkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftstromerzeugungsmittel in an sich bekannter Weise von Radialbohrungen (34, 32) in den Kupplungstrommeln (12, 24) im Bereich der Lamellen (18,26) gebildet sind.

3. Lamellenkupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagmittel aus mindestens zwei Sätzen von Anschlaggliedern (28, 29 bzw. 30,31) bestehen, von denen der eine (30,31) zusammen mit dem Druckglied (J6) axial beweglich ist und die einstellbaren Lamellen (18) auf der einen Seite erfaßt und der andere (28,29) axial fest ist und die einstellbaren Lamellen (18) auf der anderen Seite erfaßt.

4. Lamellenkupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagglieder von am Lamellenumfang verteilten und mit radialen Fingern (19, 31) zum Erfassen der Lamellen (18) versehenen Leisten (28,30) gebildet sind.

5. Lamellenkupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Satz Anschlagglieder mindestens drei mit gleichem Umfangsabstand verteilte Leisten (28,30) aufweist, wobei die Leisten des einen Satzes wenigstens angenähert in der Mitte zwischen den Leisten des anderen Satzes angeordnet sind.

6. Lamellenkupplung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagglieder (28, 29, 30, 31) an der mit den einstellbaren Lamellen (18) verbundenen Kupplungstrommel (12) geführt bzw. befestigt sind.

7. Lamellenkupplung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die einstellbaren Lamellen (18) im Bereich der Leisten (28, 30) auf ihren Rückseiten mit Ausnehmungen (18/4,18ß^versehen sind, von denen beim Einrücken der Kupplung die beim Ausrücken die benachbarten Lamellen erfassenden Finger (29,31) aufnehmbar sind.

Die Erfindung betrifft eine ölgeschmierte Lamellenkupplung, deren zwischen einer äußeren und einer inneren Kupplungstrommel axial hintereinander angeordnete und abwechselnd mit der einen oder der anderen Kupplungstrommel drehfest verbundene Lamellen zum Einrücken der Kupplung von einem einer Rückstellkraft unterworfenen, axial beweglichen Druckglied gegen ein axial festes Stützglied anpreßbar sind, wobei in der zurückgezogenen Stellung des Druckgliedes die Lamellen

ίο der einen Kupplungstrommel durch axial beidseitig auf die Lamellen wirkende Anschlagmittel auf im wesentlichen gleiche Zwischenabstände einstellbar sind, während die Lamellen der anderen Kupplungstrommel axial frei einstellbar sind.

is Eine solche Lamellenkupplung ist aus der DE-AS 11 13 338 bekannt Ein besonderer Vorteil der bekannten Kupplung liegt in ihrer Unabhängigkeit vom Verschleißzustand der Kupplungsbeläge, da sich auch in diesem Fall die Lamellen der zweiten Kupplungstrommel axial frei einzustellen vermögen.

Ihre Anwendung ist jedoch bisher im wesentlichen auf Lokomotiven und stationäre Antriebe beschränkt geblieben.

Die im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs zwischen der Antriebsmaschine und einem synchronisierbaren Wechselgetriebe verwendeten Kupplungen sind demgegenüber in der Regel Einscheiben-Trockenkupplungen mit einer verhältnismäßig großen Masse auf der Abtriebsseite. Um die Masse auf der Abtriebsseite zu vermindern, sind bislang auch bereits zwei Kupplungsscheiben verwendet worden; bei solchen Kupplungen nimmt jedoch das Rest- oder Schleppmoment im ausgerückten Zustand zu. Außerdem bringt die Verwendung größerer Antriebsmaschinen, wie sie für größere und längere Kraftfahrzeuge benötigt werden, ein weiteres Problem mit sich, nämlich Schwierigkeiten bei der Synchronisierung nachgeschalteter Formschlußkupplungen, und diese Schwierigkeiten treten noch stärker in Erscheinung, wenn die Trockenkupplungen mit zwei Scheiben ausgerüstet sind.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Lamellenkupplung zu schaffen, die nicht nur im Vergleich zu einer Trockenkupplung derselben Kapazität geringere Massen auf der Abtriebsseite ebenso wie auf der Antriebsseite aufweist, sondern bei welcher auch das Schleppmoment auf mindestens dasjenige einer entsprechenden Einscheiben-Trockenkupplung vermindert ist.
Ausgehend von einer ölgeschmierten Lamellenkupplung der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch die Kombination folgender Merkmale gelöst:

a) die Lamellen einer der Kupplungstrommeln weisen in Umfangsrichtung gewellte Oberflächen auf, während die übrigen Lamellen eben ausgebildet sind;

b) es sind Mittel zum Erzeugen eines Luftstroms zwischen den Kupplungsscheiben vorgesehen.

Die Ausbildung der Lamellen der einen Kupplungstrommel mit in Umfangsrichtung gewellten Oberflächen und dadurch eine Unterstützung der Lamellentrennung durch Führen eines Luftstroms durch einen Keilspalt in Umfangsrichtung ist zwar als solche nicht mehr neu (DE-AS 26 41 379). Sie wurde jedoeli offensichtlich bisher nur bei Trockenrcibscheibenkupplungen angewendet und demgegenüber bei ölgeschmierten

Lamellenkupplungen als nachteilig erachtet (DD-PS 17 706), weil bei den gewellten oder gewölbten Lamellen das öl in den Wellentälern haften bleibt und sich im ausgerückten Zustand in radialer Richtung tn den Wellenbergen praktisch Berührungsflächen ergeben, die das unerwünschte Schleppmoment fördern.

Demgegenüber schafft bei der Erfindung die Wellung der Oberflächen an den Lamellen der einen Kupplungstrommel die Voraussetzung für die Verhinderung einer solchen schleppmomenterhöhenden Adhäsion der Berührungsflächen im gelösten Zustand unter der Wirkung des zwischen den Kupplungsscheiben erzeugten Luftstroms, der bei geöffneter Kupplung stets an beiden Seiten einer jeden Lamelle vorbeizutreten und diese zu trennen vermag. Erst durch das Zusammenwirken des radialen Trennluftstroms mit der Wellung der Lamellen und dem von den Anschlagmitteln eingestellten Zwischenabständen der Lamellen einer der beiden Kupplungstrommeln, gleichgültig ob es sich dabei ^m die ebenen oder die gewellten Lamellen handelt, wird die Möglichkeit geschaffen, daß sich die Lamellen bei geöffneter Kupplung völlig voneinander trennen und dadurch ein Luftlagerungseffekt erreicht wird, der das Schleppmoment in der angestrebten Weise auf dasjenige einer vergleichbaren Einscheiben-Trockenkupplung herabsetzt

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den UnteransprUchen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine erste Ausführungsform einer an das Gehäuse eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers angebrachten Reibungskupplung, die von Tellerfedern eingerückt und mittels eines Hebelarmsystems über ein Lager ausgerückt wird,

F i g. 2A, 2B und 2C schematische Darstellungen der Kupplungselemente mit den Kupplungsscheiben und den Anschlagmitteln bei ausgerückter Kupplung, bei eingerückter Kupplung, bevor wesentlicher Verschleiß an den Reibbelägen eingetreten ist und bei eingerückter Kupplung mit stark abgenützten Reibbelägen, und

F i g. 3 in schema tischer Darstellung eine Stirnansicht der Kupplung mit der Verteilung der Anschlagglieder am Scheibenumfang.

Gemäß der Darstellung in F i g. 1 ist eine in ihrer Gesamtheit mit 2 bezeichnete Kupplung an der Abtriebsseite eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers mit einem Gehäuse 4 angesetzt, dessen Turbinenwelle 6 eine Drehachse X hat. An der Turbinenwelle S setzt in einem Stück oder als getrenntes Bauteil eine Verlängerungshülse 8 an. Eine einen Teil der Primärseite der Kupplung bildende Nabe besteht aus zwei Teilen 10Λ und 10ß, die miteinander durch Schrauben IOC verbunden sind. Der Nabenteil iOA trägt einstückig eiiie Hülse iQAA, die mittels einer Keilverbindung IOD auf der hülsenförmigen Verlängerung 8 befestigt ist. Die Primärseite der Kupplung weist ferner eine innenseitig keilverzahnte und axial fest auf dem Nabenteil 109 befestigte äußere Kupplungstrommel 12 sowie ein an dieser axial festes ringförmiges Stützglied 14 auf. Innerhalb der Kupplungstrommel 12 ist in deren Keilverzahnung verschieblich ein ringförmiges Druckglied 16 in solcher Weise angeordnet, daß es frei verschieblich, jedoch drehfest mit der Kupplungstrommel 12 verbunden ist. Die Kupplungstrommel 12 umschließt ferner zwischen dem Stützglied 14 und dem Druckglied 16 fünf Reibscheiben 18 (von denen nur eine so bezeichnet ist), die in der Keilverzahnung der Kupplungstrommel 12 axial verschieblich sind.

Die Sekundärseite der Mehrscheiben-Reibungskupplung besteht aus:

— einer außenscitig keil verzahnte Kupplungstrommel 24, die drehfest vier axial verschiebliche Reibscheiben 26 trägt (von denen nur eine so bezeichnet ist);

— einer Ausgangs- oder Sekundärwelle 20; und

— einem Schwingungsdämpfer 22, der zwischen der Kupplungstrommel 24 und der Sekundärwelle 20 angeordnet ist.

Bei geöffneter Kupplung ist die Stellung der Reibscheiben 16 und 18 durch eine Abstandhalte- oder Anis Schlageinrichtung bestimmt, die aus zwei Sätzen von Anschlaggliedern 28 bzw. 30 besteht. Ein jeder Satz enthält drei Anschlagglieder, falls erforderlich, kann jedoch auch eine größere oder geringere Anzahl von Anschlaggliedern verwendet werden. Die Anordnung und Ausbildung der Anschlagglieder und der Kupplungsscheiben geht aus der vergrößerten schematischen Darstellung in F i g. 2 hervor, während F i g. 3 die abwechselnde Verteilung der Anschlagglieder 28,30 am äußeren Umfang der Kupplungsscheiben zeigt. Ein jedes Anschlagglied hat die Form einer axial gerichteten Leiste mit einer Anzahl sich nach einwärts erstreckender und im gleichen Axialabstand aufeinander folgender radialer Finger, welche die eigentlichen Anschläge darstellen. Die Finger der Anschlagglieder 28 sind mit 29 bezeichnet und die Finger der Anschlagglieder 30 mit 31. Die Anschlagglieder 28 sind innerhalb der Keilnuten der äußeren Kupplungstrommel 12 axial festgelegt. Die Finger 29 der Anschlagglieder 28 bestimmen die äußerst mögliche linke Stellung der Reibscheiben 18 mit Ausnähme der am weitesten links befindlichen Scheibe, deren Stellung von dem ringförmigen Druckglied 16 begrenzt ist Während die Bezeichnung der inneren Keilnuten der Kupplungstrommel 12 in der F i g. 1 aus Gründen der Übersichtlichkeit fehlt, sind diese Nuten in Fig. 2A mit 12Λ bezeichnet. Im Gegensatz zu den axial festgelegten Stellungen der Anschlagglieder 28 sind die Anschlagglieder 30 innerhalb der Keilnuten \2A der Kupplungshülse 12 axial verschieblich. Die Finger 31 der Anschlagglieder 30 bestimmen die äußersten rechten Stellungen der Kupplungsscheiben 18, wenn die Kupplung »offen« ist. Die äußerste rechte Stellung der am weitesten rechts angeordneten Kupplungsscheibe 18 ist natürlich durch das feste ringförmige Stützglied 14 bestimmt.

so Die Anordnung der Anschlagglieder und ihrer zugehörigen und im gleichen Abstand zueinander angeordneten Finger gemäß vorstehender Beschreibung stellt sicher, daß die Abstände zwischen den benachbarten Kupplungsscheiben 18 immer dieselben sind, wenn die Kupplung ausgerückt ist. Wie aus F i g. 2A weiterhin ersichtlich ist, sind die Kupplungsscheiben 18 dort am Umfang, wo sie bei geöffneter Kupplung von den Fingern 31 bzw. 29 erfaßt werden, auf ihren Rückseiten mit Ausnehmungen 18/1 bzw. 18ß zur Aufnahme der die benachbarten Kupplungsscheiben erfassenden Finger beim Einrücken der Kupplung versehen. Wenn sich die Reibbeläge der Kupplungsscheiben 26 während des Betriebs zunehmend abnützen, treten beim Einrücken der Kupplung die Finger 31 bzw. 29 zunehmend in die Ausnehmungen 18/4 bzw. 185 ein und stören auf diese Weise nicht das Einrücken der Kupplung. Fig. 2B zeigt in diesem Zusammenhang die Verhältnisse bei noch kaum abgenützten Reibbelägen, wo der am weitesten linke

Finger 29 gerade in die Ausnehmung i&B eintritt, während F i g. 2C den Zustand bei maximal zulässigem Verschleiß der Kupplungsscheiben zeigt, wo der Finger 29 vollständig in die Ausnehmung 185 eingetreten ist und auch der Finger 31 in die Ausnehmung 18/4 eingetreten ist.

Die Ausbildung und Anordnung der Anschlagglieder 28 und 30 stellt sicher, daß, wenn die Kupplung ausgerückt ist, jede Kupplungsscheibe 26 eine bestimmte und für alle diese Kupplungsscheiben gleiche Bewegungsfreiheit zwischen den beiderseitigen Kupplungsscheiben 18, zwischen denen sie angeordnet ist, besitzt. Eine solche sichergestellte Bewegungsfreiheit reicht jedoch nicht aus, um das geforderte niedrige Schleppmoment für eine solche Mehrscheiben-Reibungskupplung zu gewährieisten. Eine weitere und notwendige Bedingung besteht darin, daß die Kupplungsscheibe 26 im wesentlichen mittig innerhalb der Spalte zwischen den benachbarten Kupplungsscheiben 18 gehalten werden sollten, ohne mit den Kupplungsscheiben 18 unnötig in Beruhrung zu treten und ohne auch größere ölmengen zum Aufrechterhalten der Trennung zwischen den Kupplungsscheiben zu verwenden. Zu diesem Zweck ist eine jede Kupplungsscheibe 18, die aus einem geeigneten und normal gehärteten Stahl besteht, mit einer Anzahl, beispielsweise acht Wellen auf ihrem Umfang versehen. Auf diese Weise wird die Berührung mit der benachbarten Kupplungsscheibe 26 auf die Scheitelbereiche der Wellen beschränkt. Die Höhe (Amplitude) der Wellen liegt in der Größenordnung von 0,2 mm. Weiterhin ist die Kupplungstrommel 24 mit einer Anzahl radial (d. h. radial mit Bezug auf die Kupplungsachse) gerichteter Bohrungen 32 versehen, durch welche Luft auf jede Seite einer jeden Platte 20 geleitet wird, und diese Luft entweicht durch entsprechende Radialbohrungen 34 in der Kupplungstrommel 12, wobei eine besondere getrennte Druckluftquelle in der Regel nicht notwendig ist, weil bei einer genügenden Drehzahldifferenz, z. B, wenn die Abtriebswelle 20 stillsteht und die Turbinenwelle 6 rotiert, von selbst ein Luftlagerungseffekt erhalten wird und die Kupplungsscheiben 18 und 26 so voneinander getrennt hält, daß das Schleppmoment beträchtlich vermindert wird.

Versuche haben gezeigt, daß unter den meisten Antriebsbedingungen und besonders während Getriebeumschaltungen das Schleppmoment für die erfindungsgemäße Kupplung geringer ist als dasjenige Schleppmoment, das bei einer Einscheiben-Reibungskupplung mit gleichem Drehmomentübertragungsvermögen ermittelt worden ist. Darüber .hinaus erfordert die erfindungsgemäße Kupplung beträchtlich weniger Schmieröi ais andere auf dem Markt erhältliche Kupplungen, in der Tat wurde gefunden, daß es lediglich erforderlich ist, eine Kupplung gemäß der Erfindung mit verhältnismäßig kleinen Ölmengen zu schmieren oder sogar durch einen Nebel aus kleinen ölpartikeln, die innerhalb eines Luftstroms enthalten sind. Die Verwendung eines solchen Luftstroms hat den Vorteil, daß er übermäßiges öl, das sich sonst zwischen den Kupplungsscheiben ansammeln würde, entfernt, so daß die Kupplungsscheiben gerade ausreichend geschmiert werden, um das gewünschte niedrige Schleppmoment zu erzielen.

Die eben ausgebildeten Kupplungsscheiben 26 können in gewohnter Weise mit Reibbelägen aufgesinterter Bronze versehen sein. Derartige Reibbeläge haben jedoch spezifische Nachteile aufgrund des Reibungskoeffizienten, der während des Schließens oder Eindickens der mit derartigen Kupplungsscheiben versehenen Kupplung entwickelt wird. Es ist deshalb schwierig, ein sanftes Einrücken mit solchen Kupplungsscheiben zu erhalten. Mit einer Kupplung gemäß der Erfindung ist es jedoch möglich, sogenannte »Papier-«-Beläge zu verwenden, die nicht nur beträchtlich billiger als Reibbeläge aus gesinterter Bronze sind, sondern, was vom technischen Standpunkt aus noch wichtiger ist, einen verhältnismäßig kleinen Reibungskoeffizienten beim Schließen einer mit solchen Belägen versehenen Kupplung aufweisen. Bisher ist es notwendig gewesen, große Mengen von Schmieröl bei Kupplungen mit solchen Papier-Reibungsbelägen zu verwenden. Demgegenüber vermindern der Luftlagerungseffekt und die Wellenform an den Oberflächen der Kupplungsscheiben 18 bei der erfindungsgemäßen Kupplung das Schleppmoment in einem solchen Ausmaß, daß Papier-Reibungsbeläge ohne Verwendung der bisher erforderlichen großen Schmieröimengen verwendet werden können.

Bei der in F i g. 1 gezeigten Ausbildung der Reibscheibenkupplung 2 und des Drehmomentwandlers wird die Kupplung unter der Wirkung eines Systems von Tellerfedern 40 eingerückt gehalten, die zwischen einem kragenförmigen Ansatz 16/4 des ringförmigen Druckglieds 16 und einem Ansatz lOZfdes Nabenteils 10/4 angeordnet sind. Die Hülse 10ΛΛ des Nabenteils 10/4 ist, wie bereits obenerwähnt, auf der Hülse 8 mittels einer Keilnutverbindung IOD angeordnet. Ein Innenring 41 ist axial beweglich, aber undrehbar auf der äußeren Mantelfläche der Hülse iOAA angeordnet, und dieser Innenring 41 trägt seinerseits ein Kugellager 42. Das Kugellager 42 ist in einem Außenring 43 aufgenommen, der gleitend auf einer Anzahl von Führungsbolzen 44 angeordnet ist, die in einem Ansatz 45 im Inneren des Kupplungsgehäuses festgeschraubt sind. Eine Kupplungsgabel 46 ist um eine Achse Y im Kupplungsgehäuse verschwenkbar, und die Verschwenkung der Gabel 46 im Uhrzeigersinn verschiebt den Außenring 43 und damit den Innenring 41 des Lagers 42 mit der Hülse 10/4/4 des Nabenteils 10/4 nach rechts. Diese Bewegung nach rechts wird mit Hilfe eines Systems von Hebelarmen 48, die um einen Lagerring 47 schwenken, in eine Bewegung des ringförmigen Druckglieds 16 nach links umgesetzt, wobei das ringförmige Druckglied 16 die Anschlagglieder 30 mitnimmt und auf diese- Weise die Kupplungsscheiben 18 auseinanderrückt Die Bewegung des ringförmigen Druckgliedes 16 nach links erfolgt gegen die Vorspannung der Tellerfedern 40, und die Spannung der Tellerfedern veranlaßt demzufolge, wenn die Kupplungsgabel 46 wieder losgelassen wird, das ringförmige Druckglied 16, die Kupplung erneut einzurücken.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. ölgeschmierte Lamellenkupplung, deren zwischen einer äußeren und einer inneren Kupplungstrommel axial hintereinander angeordnete und abwechselnd mit der einen oder der anderen Kupplungstrommel drehfest verbundene Lamellen zum Einrücken der Kupplung von einem einer Rückstellkraft unterworfenen, axial beweglichen Druckglied gegen ein axial festes Stützglied anpreßbar sind, wobei in der zurückgezogenen Stellung des Druckgliedes die Lamellen der einen Kupplungstrommel durch axial beidseitig auf die Lamellen wirkende Anschlagmittel auf im wesentlichen gleiche Zwischenabstände einstellbar sind, während die Lamellen der anderen Kupplungstrommel axial frei einsteilbar sind, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale: