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Die
vorliegende Erfindung betrifft generell Reibvorrichtungen, wie Kupplungs-
oder Bremseinheiten für
die Verwendung in Getrieben, Differentialgetrieben oder Bremssystemen.
Genauer gesagt bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Mehrscheibenreibungskupplungs-
oder -bremssystem mit selektiv betätigter Schmierung für eine konvergierende
Kühlung
der Kupplung auf Bedarf.
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Mehrscheibenreibvorrichtungen
finden in einem großen
Anwendungsbereich als Kupplungen oder Bremsen Verwendung. Beispielsweise
werden derartige Reibvorrichtungen häufig in Landfahrzeugen eingesetzt.
Generell gesagt erfordern Landfahrzeuge drei Hauptkomponenten. Diese
Komponenten umfassen eine Antriebsquelle (wie eine Brennkraftmaschine),
eine Kraftübertragung
und Räder.
Die Hauptkomponente der Kraftübertragung
wird üblicherweise
als „Getriebe" bezeichnet. Drehmoment und
Drehzahl des Motors werden im Getriebe in Abhängigkeit vom Traktionskraftbedarf
des Fahrzeuges umgewandelt. Getriebe besitzen einen oder mehrere Zahnradsätze, die
ein inneres Sonnenrad, Zwischenplanetenräder, die von ihren Trägern gelagert
werden, und äußere Ringräder umfassen
können.
Verschiedene Komponenten der Zahnradsätze wer den gehalten oder angetrieben,
um die Übersetzungsverhältnisse
im Getriebe zu verändern.
Bei der Mehrscheibenpackungskupplung handelt es sich um eine Reibvorrichtung,
die üblicherweise
als Haltemechanismus in einem Getriebe oder Differentialgetriebe Verwendung
findet. Ferner finden Mehrscheibenreibvorrichtungen für industrielle
Anwendungszwecke Verwendung, wie beispielsweise als Nassbremsen zur
Abbremsung der Räder
von sich auf dem Boden bewegenden Einrichtungen.
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Die
Mehrscheibenpackungskupplungs- oder -bremseinheit besitzt eine Kupplungsuntereinheit,
die einen Satz von Platten und einen Satz Reibscheiben aufweist,
die miteinander verschachtelt sind. Die Platten und Reibscheiben
sind in einem kontinuierlichen Schmiermittelstrom eingetaucht und
drehen sich im Betrieb der „offenen
Packung" normalerweise ohne
Kontakt aneinander vorbei. Die Kupplungs- oder Bremseinheit umfasst
ferner typischerweise einen Kolben. Wenn eine Komponente eines Zahnradsatzes
gehalten werden soll, wie beispielsweise während eines speziellen Ganges,
wird ein Kolben betätigt,
damit die Platten und Reibscheiben miteinander in Kontakt treten.
Bei bestimmten Anwendungsfällen ist
es bekannt, diverse Mehrscheibenpackungsreibvorrichtungen in Kombination
zu verwenden, um unterschiedliche Antriebsverbindungen durch das
Getriebe oder Differentialgetriebe vorzusehen und diverse Übersetzungsverhältnisse
im Betrieb zu erreichen oder eine Komponente abzubremsen.
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Die
gegenüberliegenden
Flächen
der miteinander verschachtelten Platten und Reibscheiben sind mit
Reibflächen
bedeckt. Wenn eine Reibvorrichtung eingerückt wird, wird ki netische Energie
in thermische Energie umgewandelt und eine beträchtliche Wärmemenge erzeugt. Wenn die
Reibflächen zu
heiß werden,
können
sie verbrennen, wodurch die Reibflächen beschädigt werden und die Wirksamkeit der
Kupplung oder Bremse im Betrieb verschlechtert wird. Daher muss
die beim Einrücken
einer Reibvorrichtung erzeugte Wärme
abgeführt
werden.
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Mehrscheibenreibungskupplungs-
und -bremssysteme beruhen traditionell auf einer kontinuierlichen „Spritzzufuhr" von Kühlmittel,
typischerweise einem Fluid für
automatische Getriebe (AFT), um die während des Betriebes erzeugte
Wärme zu entfernen.
Kühlmittel
wird am Innenumfang der Scheiben oder in der Nähe davon zugeführt und
bewegt sich radial nach außen über die
Reibfläche
unter dem Einfluss von Zentrifugalkräften. Obwohl die Zentrifugalkräfte wichtig
sind, um das Kühlmittel
zwischen den eingerückten
Reibscheiben zu bewegen, neigt es dazu, in Tröpfchen aufzubrechen, da der
Außenumfang
der Platten größer ist
als deren Innenumfang, so dass die Benetzung der Reibflächen verringert
und gleichzeitig die Kühlleistung
des Fluides reduziert wird.
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Wenn
die Scheiben nicht eingerückt
sind, wird normalerweise wenig oder überhaupt keine Kühlung benötigt. Bei
den beim Stand der Technik Verwendung findenden herkömmlichen
Kühlungsschemata
wird jedoch oft der offenen Kupplung oder Bremse überflüssiges Kühlmittel
zugeführt.
Wenn dies auftritt, wird das Kühlmittel
in der Reibvorrichtung durch die miteinander verschachtelten Platten und
Reibscheiben infolge der unterschiedlichen Drehgeschwindigkeiten
des Antriebselementes und angetriebenen Elementes, die von der Kupplung oder
Bremse überbrückt werden,
auf Scherung beansprucht. Durch diesen Zustand wird die Effizienz
des Getriebes durch Viscoscherverluste im Fluid verringert, was
schließlich
zu einer geringeren Kraftstoffeffizienz führt.
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Wenn
darüber
hinaus Kühlmittel
auf eine Reibvorrichtung gerichtet wird, die im Modus der offenen
Packung arbeitet, in dem kein Kühlmittel
benötigt
wird, wird das Kühlmittel
nicht von Reibvorrichtungen, die eingerückt sind oder sonstwie eine
Kühlung benötigen, gebraucht.
Hierdurch wird ebenfalls das für
ein vorgegebenes Getriebe, Differential oder Bremssystem benötigte Ölvolumen
erhöht
und eine unnötige
Leistungserhöhung
der zugehörigen
Pumpe gefordert.
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Es
ist im Stand der Technik bekannt, wahlweise Kühlmittel der Kupplungspackung
zuzuführen, wenn
die Reibvorrichtung eingerückt
ist, und die Kühlmittelzufuhr
zur Kupplungspackung wahlweise zu unterbrechen, wenn die Reibvorrichtung
ausgerückt
ist. Generell haben die im Stand der Technik vorgeschlagenen Systeme
jedoch den Nachteil, dass sie im Betrieb zu komplex sind oder nur
schwierig auf eine kostenwirksame Weise hergestellt werden können. Beispiele
von derartigen Anordnungen sind in den US-PS'en 5 755 314, 5 791 447, 5 810 412 und 5
813 508 angegeben.
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Genauer
gesagt betrifft die US-A-5 813 508, auf der der Oberbegriff von
Patentanspruch 1 basiert, eine Reibvorrichtung mit einem Gehäuse und
einem angetriebenen Element, einer Reibungskupplung mit einer Reibscheibenpackung,
die zwischen dem Gehäuse
und dem angetriebenen Element angeordnet und in der Lage ist, mit
dem angetriebenen Element eine Verbindung herzustellen und diese
zu unterbrechen, um hierzwischen Drehmoment zu übertragen und die Übertragung
zu unterbrechen, einer Kolbeneinheit, die im Gehäuse gelagert ist und eine expandierbare
Kammer zwischen der Kolbeneinheit und dem Gehäuse bildet, einer ersten Quelle
von unter Druck stehendem Strömungsmittel,
die mit der expandierbaren Kammer in Verbindung steht, wobei die Kolbeneinheit
auf den Strömungsmitteldruck
in der expandierbaren Kammer anspricht, um sich zwischen einer ausgerückten und
eingerückten
Position zu bewegen und auf diese Weise die Reibscheibenpackung
zu betätigen,
um mit dem angetriebenen Element eine Verbindung herzustellen und
diese zu unterbrechen, einer Kühlmittelkammer,
einer zweiten Quelle von unter Druck stehendem Strömungsmittel, die
mit der Kühlmittelkammer
in Verbindung steht, und Öffnungen,
die zum Außenumfang
der Packung offen sind, so dass Strömungsmittel der zweiten Quelle
von unter Druck stehendem Strömungsmittel durch
die Öffnungen
strömen
und mit der Kupplungspackung in Kontakt treten kann, um diese zu
kühlen.
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Daher
verbleibt ein Bedürfnis
im Stand der Technik nach einer Reibvorrichtung, die unter Verwendung
eines Zwangskühlmittelstromes
wahlweise auf Bedarf gekühlt
werden kann, wenn beispielsweise die Kupplung oder Bremse eingerückt ist,
und bei der der Kühlmittelstrom
zur Kupplung oder Bremse wahlweise unterbrochen werden kann, wenn
kein Kühlmittel
benötigt
wird, wie im ausgerückten
Zustand der Kupplung oder Bremse. Ferner besteht ein Bedarf im Stand
der Technik nach einer Reibvorrichtung mit einem solchen Kühlschema,
bei dem die Reibscheiben in eingerückten Zustand vollständig benetzt
werden.
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In
der auf den Patentinhaber zurückgehenden
schwebenden amerikanischen Patentanmeldung 03/153,582 ist eine Kupplungspackung
zwischen dem Antriebselement und angetriebenen Element angeordnet
und kann das Antriebselement und angetriebene Element miteinander
verbinden oder voneinander trennen, um Drehmoment hierzwischen zu übertragen
oder die Drehmomentübertragung
zu unterbrechen. Eine Kolbeneinheit ist im Kupplungsgehäuse gelagert
und bildet eine expandierbare Kammer zwischen der Kolbeneinheit
und dem Kupplungsgehäuse.
Eine Quelle eines unter Drucks stehenden Strömungsmittels steht mit der
expandierbaren Kammer in Verbindung. Die Kolbeneinheit spricht auf
den Druck des Strömungsmittels
in der expandierbaren Kammer an, um sich zwischen einer ausgerückten und
eingerückten
Position zu bewegen und auf diese Weise die Kupplungspackung zum
Verbinden des Antriebselementes und angetriebenen Elementes und
zur Unterbrechung dieser Verbindung zu betätigen.
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Die
Kolbeneinheit umfasst einen Hauptkörper mit einem Außenring,
der ringförmig
um den Hauptkörper
angeordnet ist. Der Außenring
besitzt mindestens eine Öffnung,
die sich durch den Außenring
erstreckt. Der Außenring
ist zwischen einer ersten Position, in der die Öffnung geschlossen ist und das
Antriebselement und angetriebene Element voneinander getrennt sind,
und einer zweiten Position, in der die Öffnung offen ist, so dass unter
Druck stehendes Strömungsmittel
durch die Öffnung
und in Kontakt mit der Kupplungspackung strömen kann, bewegbar, um auf
diese Weise die Kupplungspackung zu kühlen, wenn das Antriebselement
und angetriebene Element über
die Kupplungspackung in Wirkverbindung stehen.
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Somit
kann die Kolbeneinheit den Strom des unter Druck stehenden Kühlmittels
vom Außenumfang
der Kupplungspackung zwischen den benachbarten Platten und Scheiben
bis zum Innenumfang der Kupplungspackung zum Kühlen derselben steuern, wenn
das Antriebselement und angetriebene Element miteinander verbunden
sind. Ferner kann die Kolbeneinheit den Strom des unter Druck stehenden
Strömungsmittels
stoppen und die Kupplungspackung evakuieren, wenn das Antriebselement
und angetriebene Element voneinander getrennt sind.
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Auf
diese Weise führt
die Reibvorrichtung Kühlmittel
der Kupplungspackung zu, wenn Kühlmittel
benötigt
wird, wie beispielsweise im eingerückten Zustand der Kupplung
oder Bremse, und unterbricht die Kühlmittelzufuhr zur Kupplungspackung,
wenn Kühlmittel
nicht benötigt
wird, wie beispielsweise im ausgerückten Zustand der Kupplung
oder Bremse. Eine derartige Anordnung benutzt das zum Beaufschlagen
des Kolbens dienende Strömungsmittel
als Kühlmittel,
wobei als Folge davon die Beaufschlagung der Reibscheiben durch
das Kühlmittel
auf die Zeitdauer beschränkt
ist, in der der Kolben betätigt wird.
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In
bestimmten Fällen
kann die Zeit, die zum Kühlen
der Reibscheiben einer im Betrieb befindlichen Reibungskupplung
benötigt
wird, die Kolbenbeaufschlagungszeit übersteigen. Beispielsweise
können
die Reibungskupplungskomponenten für einen zweiten Zahnradsatz
noch Kühlung
benötigen,
wenn das Getriebe in den dritten oder vierten Gang geschaltet wird.
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Daher
sieht die vorliegende Erfindung eine Reibvorrichtung vor mit einem
Gehäuse
und einem angetriebenen Element, einer Reibungskupplung mit einer
Reibscheibenpackung, die zwischen dem Gehäuse und dem angetriebenen Element
angeordnet und in der Lage ist, mit dem angetriebenen Element eine
Verbindung herzustellen und diese zu unterbrechen, um hierzwischen
Drehmoment zu übertragen und
die Übertragung
zu unterbrechen, einer Kolbeneinheit, die im Gehäuse gelagert ist und eine expandierende
Kammer zwischen der Kolbeneinheit und dem Gehäuse bildet, einer ersten Quelle
von unter Druck stehendem Strömungsmittel,
die mit der expandierbaren Kammer in Verbindung steht, wobei die Kolbeneinheit
auf den Strömungsmitteldruck
in der expandierbaren Kammer anspricht, um sich zwischen einer ausgerückten und
eingerückten
Position zu bewegen und auf diese Weise die Reibscheibenpackung
zu betätigen,
um mit dem angetriebenen Element eine Verbindung herzustellen und
diese zu unterbrechen, einer Kühlmittelkammer,
einer zweiten Quelle von unter Druck stehendem Strömungsmittel, die
mit der Kühlmittelkammer
in Verbindung steht, und Öffnungen,
die zum Außenumfang
der Packung offen sind, so dass Strömungsmittel der zweiten Quelle
von unter Druck stehendem Strömungsmittel durch
die Öffnungen
strömen
und mit der Kupplungspackung in Kontakt treten kann, um diese zu
kühlen. Die
Reibvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse als
Einsatzgehäuse
ausgebildet ist und die Vorrichtung des Weiteren ein Getriebegehäuse zur
Aufnahme des Einsatzgehäuses
und von Dichtungseinrichtungen aufweist, die zwischen dem Einsatzgehäuse und
dem Getriebegehäuse
angeordnet sind, um die Kühlmittelkammer
zwischen dem Einsatzgehäuse
und dem Getriebegehäuse
zu bilden.
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Die
vorliegende Erfindung weist ein konvergentes Zuführsystem auf, das direkt mit
einer separaten Kühlmittelquelle
verbunden ist, welche getrennt vom Betrieb der Reibungskupplung
gesteuert wird, so dass auf diese Weise erreicht wird, dass die
Reibungskupplung über
eine angemessene Zeitdauer durch konvergente Strömungsmuster über die
Reibscheiben einer Reibungskupplung gekühlt wird.
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Ein
Merkmal der Erfindung besteht darin, dass dieser konvergente Strom
dadurch gebildet wird, dass eine separate Kühlmittelquelle unter der Steuerung
eines solenoidbetätigten
Steuerventils angeschlossen wird, das das Kühlmittel über eine Zeitdauer steuert,
die unabhängig
von der Zeitdauer ist, über
die eine Reibungskupplung betätigt
wird.
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Ein
weiteres Merkmal besteht in der Schaffung einer solchen konvergenten
Kühlung
einer Reibungskupplung mit einem Reibungskupplungsgehäuse, das
in Bezug auf ein Getriebegehäuse
gelagert und abgedichtet ist, dass eine Strömungsbahn zum konvergenten
Kühlen
der Reibscheiben der Reibungskupplung ausgebildet wird. Vorzugsweise
bildet die Strömungsbahn
einen abgedichteten Ring zwischen einem Reibungskupplungsgehäuse und
einem äußeren Getriebegehäuse, wobei
der abgedichtete Ring mit einer solenoidgesteuerten Quelle eines Kühlmittels
in Verbindung steht und eine Ringwand mit einer Vielzahl von radial
nach innen gerichteten Öffnungen
aufweist, um für
einen konvergenten Strom einer bestimmten Kühlmittelquelle als konvergentes
Strömungsmuster
zu sor gen, wobei die Reibscheiben einer Reibscheibenpackung einen
Kühlmittelstrom
von ihrem Außenumfang
zu ihrem Innenumfang aufweisen.
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Die
Vorteile einer derartigen Anordnung bestehen darin, dass der Reibungsbetätigungsdruck vom
Kühlmittelstrom
in einer Reibvorrichtung derart getrennt werden kann, dass bei einer
Kupplungs- oder Bremseinheit die Zeitdauer zum Kühlen der Reibvorrichtung unabhängig von
der Zeitdauer gemacht werden kann, während der die Reibvorrichtung
beaufschlagt wird.
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Zum
besseren Verständnis
der Erfindung wird nunmehr eine beispielhafte Ausführungsform derselben
in Verbindung mit den beigefügten
Zeichnungen erläutert.
Hiervon zeigen:
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1 eine
Teilseitenschnittansicht einer Reibvorrichtung der vorliegenden
Erfindung, die von einer Quelle eines konvergenten Kühlmittels
gekühlt wird,
welche einen abgedichteten Ring zwischen einem Einsatzkupplungsgehäuse und
einem äußeren Getriebegehäuse umfasst;
und
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2 eine
Schnittansicht entlang Linie 2-2 in Richtung der Pfeile.
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1 zeigt
eine Reibungskupplungsvorrichtung 10. Die Reibvorrichtung 10 kann
in Verbindung mit einem Getriebe, Differentialgetriebe oder einem Bremssystem
verwendet werden. Wie im Stand der Technik bekannt und in diesen
Figuren nicht gezeigt, umfassen beispielsweise Getriebeeinheiten typischerweise
eine Eingangsquelle, die mit einer primären Bewegungseinheit, wie einer
Brennkraftmaschine, gekoppelt ist. Bei einem Kraftfahrzeug umfasst die
Getriebeeinheit ferner eine Ausgangswelle, die über Antriebszugkomponenten,
wie eine Antriebswelle und eine Achse mit einem Differential, mit
angetriebenen Rädern
gekoppelt ist. Mindestens ein Zahnradsatz und oft eine Vielzahl
von Zahnradsätzen ist
zwischen der Eingangs- und Ausgangswelle angeordnet. Das Getriebegehäuse lagert
die Eingangswelle, die Ausgangswelle und die Zahnradsätze der Getriebeeinheit.
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Diverse
Komponenten der Zahnradsätze werden
gehalten oder angetrieben, um das Übersetzungsverhältnis im
Getriebe zu verändern.
Hierzu umfasst die Getriebeeinheit typischerweise mindestens eine
Reibvorrichtung 10. Es versteht sich jedoch für den Fachmann,
dass die Getriebeeinheit irgendeine beliebige Zahl von Reibvorrichtungen
aufweisen kann, die Zahnradsätze
halten oder antreiben können,
um das Übersetzungsverhältnis des
Getriebes zu verändern.
Es versteht sich ferner für
den Fachmann, dass die vorliegende Erfindung in einem Getriebe,
Differentialgetriebe oder Bremssystem Verwendung finden kann, und
zwar unabhängig
davon, ob es sich um einen Anwendungsfall in einem Kraftfahrzeug,
nicht in einem Kraftfahrzeug oder zu industriellen Zwecken handelt.
Der im vorliegenden Text verwendete Begriff „Kupplung" soll daher die breiteste Bedeutung
besitzen und nicht auf Kupplungen und Bremsen zum Einsatz in Getrieben,
Differentialgetrieben oder Bremssystemen sämtlicher Typen beschränkt sein.
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Die
Reibvorrichtung 10 besitzt ein Gehäuse 12, das im äußeren Gehäuse 14 eines
Automatikgetriebes mit mehreren Gängen gelagert ist. Genauer gesagt,
bei der dargestellten Anordnung steht das Gehäuse 12 an einem inneren
Ende mit einer Schulter 16 auf der Innenfläche 18 des äußeren Gehäuses 14 in
Eingriff.
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Eine
ringförmige
Kupplungspackung, von der eine Hälfte
bei 20 durch die geschweifte Klammer dargestellt ist, ist
zwischen dem festen Element 12 und dem angetriebenen Element 21 angeordnet
und wird betätigt,
um das feste Element und angetriebene Element 21 zu verbinden
und diese Verbindung zu unterbrechen, um Drehmoment dazwischen zu übertragen
und die Übertragung
zu unterbrechen. Die Kupplungspackung 20 besitzt eine Vielzahl
von ringförmigen
Platten 22, die bei 24 mit Kupplungsgehäusekeilen 20 verkeilt
sind. Eine Vielzahl von ringförmigen
Reibscheiben 28 ist bei 30 mit einer angetriebenen
Trägernabe 32 verkeilt
und mit den Platten 22 verschachtelt. Zusammen besitzen
die Platten 22 und Scheiben 28 der ringförmigen Kupplungspackung 20 einen
Außenumfang
etwa am Keil 24 der Antriebsnabe 26 und einen
Innenumfang etwa an den Keilen 30 der angetriebenen Nabe 32.
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Im
eingerückten
Zustand drehen sich die Platten 22 und Reibscheiben 20 ohne
Kontakt aneinander vorbei. Die Platten 22 und Reibscheiben 28 sind
ferner in Bezug auf ihre entsprechenden Keile 26, 30 axial
bewegbar, um in Reibeingriff zu treten und dadurch die Relativdrehung
zwischen den Platten 22 und Scheiben 28 zu reduzieren
oder zu eliminieren.
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Ein
Paar von Halteriemen 34, 36 ist am Gehäuse 16 auf
jeder Seite der Kupplungspackung 20 montiert. Wenn die
Scheiben und Platten eingerückt sind,
wird die Kupplungspackung 20 an ihrem Außenumfang
durch das Ende 38 des Kupplungsgehäuses 16 und eine Dichtungsbüchse abgedichtet.
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Die
Axialbewegung der Scheiben 22, 28 wird über die
Betätigung
einer Kolbeneinheit erreicht, die generell mit 42 bezeichnet
und in einer Bohrung 43 im Kupplungsgehäuse 16 gelagert ist.
Die Bohrung 43 wird durch eine in der Büchse 40 gelagerte
Dichtung 45 und eine an einem Kolben 48 gelagerte
Dichtung 47 abgedichtet.
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Die
Kolbeneinheit 42 und das Gehäuse 16 wirken zusammen
und bilden eine expandierbare Kammer 44 im Gehäuse 16.
Eine Quelle eines unter Druck stehenden Betätigungsfluides für den Kolben steht über eine
Drucköffnung 46 mit
der expandierbaren Kammer in Verbindung.
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Gemäß einem
Aspekt der Verbindung handelt es sich bei dem Kupplungsgehäuse 16 um
ein Einsatzgehäuse,
das am Getriebegehäuse 14 an
einer auf der Innenfläche
desselben ausgebildeten Rippe 14a befestigt ist.
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Die
Kolbeneinheit 42 spricht auf den Druck des Strömungsmittels
in der expandierbaren Kammer 44 an und bewegt sich zwischen
einer ausgerückten
und eingerückten
Position, um auf diese Weise die Kupplungspackung 20 zum
Verbinden und Trennen des angetriebenen Elementes 21 zu
betätigen.
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Ein
generell mit 50 bezeichnetes Vorspannelement findet Verwendung,
um die Kolbeneinheit 42 in ihre ausgerückte Position zu bewegen.
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Erfindungsgemäß ist eine
separate Quelle eines Kühlmittels 52 über ein
solenoidbetätigtes Steuerventil 54 an
eine Leitung 56 angeschlossen, die einen Ringraum 58 beliefert,
der von einer Ringwand 60 im Gehäuse 12 gebildet wird.
Der Einlass für den
konvergenten Kühlmittelstrom
durch die Reibscheiben 28 vom Außenumfang zum Innenumfang derselben
erfolgt durch eine Reihe von mit Umfangsabstand angeordneten Öffnungen 62,
die den Hohlraum 58 mit dem Außenumfang der Packung 20 verbinden.
Das Kupplungsgehäuse 16 trägt zwei
axial beabstandete O-Ringe 66, 68, die eine Dichtung
gegen eine ringförmige
Innenfläche 70 des
Getriebegehäuses 14 bilden.
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Als
Konsequenz wird eine in einfacher Weise montierte Kühlmittelversorgungsanordnung
geschaffen, bei der eine Einsatzeinheit die Komponenten zum Vorsehen
einer Quelle eines konvergenten Kühlmittelstromes vom Außenumfang
zum Innenumfang der Kupplungspackung enthält. Eine derartige Anordnung
ermöglicht,
dass die Reibungskupplung selbst dann gekühlt werden kann, wenn die Reibscheiben
ausgerückt
sind, wie beispielsweise nach dem Schalten von einem Bereich niedrigerer
Drehzahl in einen Bereich höherer
Drehzahl vor der Zeit, die zum Abführen der Wärme in einer Reibungskupplung
erforderlich ist, welche während
des niedrigeren Drehzahlbereiches eingerückt ist, jedoch bei Betätigung in
den höheren
Drehzahlbereichen ausgerückt ist.
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Wie
in 1 gezeigt, handelt es sich bei dem Vorspannelement 50 um
eine Scheibenfeder, die zwischen einem festen Sprengring 59 und
dem Kolben 48 vorgespannt ist. Das Vorspannelement 50 ist
eine Rückzugsfedereinheit 50,
die eine oder mehrere Schraubenfeder aufweisen kann. Eine Schraubenfeder 50 ist
in einem Halter 72 gefangen gezeigt, wobei ein Ende der
Feder 50 gegen den Kolben an einem gebogenen Segment 74 vorgespannt
ist, das mit einem gebogenen Ende 46 am Halter 72 in
Eingriff steht. Es versteht sich jedoch für den Fachmann, dass die Rollen
der expandierbaren Kammern und Vorspannelemente auch umgedreht werden
können, so
dass die Vorspannelemente zum Einrücken der Kupplungspackung 20 eingesetzt
werden. Ferner versteht es ich, dass die Vorspannelemente irgendeinen
herkömmlichen
bekannten Vorspannmechanismus umfassen können und nicht auf Scheiben-
oder Schraubenfedern beschränkt
sind.
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Wie
vorstehend erläutert,
treten die Platten 22 und Scheiben 28 in Reibkontakt
miteinander, bis die relative Drehgeschwindigkeit zwischen den Platten 22 und
Scheiben 28 zu Null wird, unmittelbar bevor die Kupplungspackung 20 durch
Bewegung eines Kolbenflansches 74 gegen eine Außenplatte 22 eingerückt wird.
In dieser Anordnung drehen sich die Platten 22 und Scheiben 28 entweder
zusammen mit einer Geschwindigkeit oder werden beide gegen eine Drehung
gehalten, und zwar in Abhängigkeit
vom speziellen Anwendungsfall in einem Getriebe, Differentialgetriebe
oder Bremssystem. In jedem Fall wird während des miteinander Ineingrifftretens
der Platten 22 und der Scheiben 28 kinetische
Energie in thermische Energie umgewandelt und eine beträchtliche Wärmemenge
erzeugt. Diese Wärme
muss abgeführt
werden.
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Dabei
wird das Solenoidventil 54 so gesteuert, dass es die unabhängige Kühlmittelquelle 52 mit dem
Kühlmittelhohlraum 58,
der zwischen dem Einsatzgehäuse 16 und
dem Getriebegehäuse 14 gebildet
wird, verbindet, so dass unter Druck stehendes Kühlmittel über die Kupplungspackung 20 strömen kann.
Durch den Druck wird der Raum zwischen dem Außenumfang und dem Innenumfang
der Kupplungspackung 20 zwischen den Dichtungen 36, 41 ausgefüllt. Jede
Platte 22 und Reibscheibe 28 kann Nuten aufweisen,
um das Kühlen
der Reibflächen
zu erleichtern. Der Strom des unter Druck stehenden Kühlmittels
vom Außenumfang
zum Innenumfang der Kupplungspackung stellt eine vollständige Benetzung
der Reibflächen
sicher, wodurch die Kühleffizienz
der Kupplung verbessert wird. Die Bewegung des Kühlmittels durch Druck stellt
sicher, dass sich das Kühlmittel
nicht in Tröpfchen
aufteilt oder sonstwie in der Kupplungspackung 20 atomisiert
wird. Das unter Druck stehende Strömungsmittel, typischerweise
ATF, kühlt
somit die Kupplungspackung 20, wenn das Antriebselement
und angetriebene Element miteinander in Wirkverbindung stehen. Überschüssiges Kühlmittel
kann das Kupplungsgehäuse 16 durch Schwerkraft
verlassen, wenn der Kühlzyklus
durch Schließen
des Ventils 54 beendet ist.