DE1954396A1

DE1954396A1 - Kuehlvorrichtung fuer Kraftfahrzeug-Reibungskupplungen

Info

Publication number: DE1954396A1
Application number: DE19691954396
Authority: DE
Inventors: Davies David Aubrey
Original assignee: Automotive Products PLC
Current assignee: Automotive Products PLC
Priority date: 1968-10-30
Filing date: 1969-10-29
Publication date: 1970-05-06
Also published as: FR2021916A1; DE6942046U; GB1234645A; US3661238A

Description

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69 155 Kü/Schm

2 8. OKT. 1969

Automotive Products Company Limited, Tachbrook Road, Leamington Spa, Warwickshire, England

Für diese Anmeldung wird die Priorität aus der britischen Patentanmeldung Nr. 51474/68 vom 30. Okt. 1968 beansprucht.

Kühlvorrichtung für Kraftfahrzeug-Re ibungskupplungen

Die Erfindung bezieht sich auf Wärmeabgabe- oder -zerstreuungsvorrichtungen (nachfolgend "Kühlvorrichtungen" genannt), die für die Verwendung bei Reibungskupplungen von Kraftfahrzeugen bestimmt sind, und betrifft auch Kraftfahrzeuge, die eine solche Kühlvorrichtung aufweisen..

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Aufgabe der Erfindung ist es, eine wirkungsvollere Zerstreuung bzw. Abführung der Härme zu erzielen, als dies durch herkömmliche Einrichtungen möglich ist.

Allgemein v/eisen Reibungskupplungen für Motorfahrzeuge bzw. Kraftfahrzeuge eine Schwungscheibe auf, gegen deren angetriebene Fläche bzw. Oberfläche eine angetriebene Scheibe durch Federdruck gedrückt oder gepreßt wird, der auf eine Druckscheibe einwirkt, wobei die angetriebene Scheibe und die Druckscheibe üblicherweise, aber nicht notwendigerweise, innerhalb einer mit der Schwungscheibe rotierenden Abdeckplatte eingeschlossen sind. Gewöhnlich sitzt die Kupplung in einem ortsfesten glockenförmigen Gehäuse, allgemein Kupplungsgehäuse genannt, welches ein Strömungsmittel (v/ie beispielsweise Luft) enthält, in welchem die Kupplung arbeitet. Die ■ Drehung der Kupplung sucht eine Zentrifugalströmung des Strömungsmittels von der unmittelbaren Nähe der Kupplungsscheiben her hervorzurufen, so daß die während des Schlupfs der Kupplung erzeugte Wärme durch Zentrifugalströmung in Richtung auf die Wandung des Kupplungsgehäuses befördert wird, \-enn die Kupplungsscheiben von einer Umfangswand an der Schwungscheibe oder an der Abdeckplatte umgeben sind, so werden in der Umfangswand Öffnungen vorgesehen, um das Ausströmen des Strömungsmittels zu ermöglichen.

Im allgemeinen ist die '.'ärmezerstreuung, -ableitung oder -abführung vom Kupplungsgehäuse weg abhängig von der Leitfähigkeit bzw. Übertragung durch die Gehäusewandung hindurch, aber eine solche Abführung erfolgt relativ langsam, ■ und wenn die Kupplung während einer längeren Zeitdauer rutscht, dann kann die Temperatur des gesamten, innerhalb des Kupplungsgehäuses befindlichen Strömungsmittels einen Wert erreichen, der nicht wesentlich geringer ist als derjenige in unmittelbarer Nähe der Kupplungsscheiben, so daß die Temperatur der Kupplungsscheiben auf einem unerwünscht hohen Wert verbleibt.

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Es hat sich herausgestellt, daß zwar die Wärmezerstreuung vom Kupplungsgehäuse her durch Vorsehen von Rippen auf dessen Außc-noberfläbhe verbessert werden kann, daß aber dieser Verbesserung keine besondere Bedeutung zukommt* Darüber hinaus wurde, wenn das- Strömungsmittel Luft ist, bereits vorgeschlagen, Öffnungen im Kupplungsgehäuse vorzusehen., um das Entweichen heißer Luft aus diesem zu ermöglichen, wobei die öffnungen durch perforiertes oder maschiges Material überdeckt werden* aber dies ist unerwünscht, da feiner Start) und andere Fremdkörper nicht daran gehindert werden können, in das Innere des Kupplungsgehäuses durch die Öffnungen hindurch einzudringen.

Einem i'erkmal cer Erfindung zufolge wird eine Kühlvorrichtung zur Verwendung bei Reibungskupplungen von Kraftfahrzeugen geschaffen, welche'ein Kupplungsgehäuse mit einer inneren Oberfläche einschließt, die oincn Teil der Begrenzung einer Kammer bildet,-in welcher sich eine Reibungskupplung während der Verwendung der Kühlvorrichtung befindet, wobei das Kupplungsgehäuse nit zwei Öffnungen versehen ist, die in die Innen^berflache münden und s:^x angeordnet sind, daß die eine dieser öffnungen näher der radialen Peripherie einer Reibungskupplung innerhalb der "teilweise durch das Kupplungsgehäuse gebildeten Kammer gelegen ist, als die andere öffnung während der Verwendung der Kühlvorrichtung, und wobei eine ' ärnEtauschervcrrichtung so angeordnet ist, daß sie sich außerhalb der teilweise" duroü das Kupplungsgehäuse gebildeten Kanter befindet, wobei die Wärmetauschereinrichtung Leitungen aufweist, welche die beiden Öffnungen miteinander verbinden und so eingerichtet sind, daß das durch sie hindurchfließende ITediun in WärmeaustauschbeZiehung mit einem Kühlmedium komrrrt, wobei die Anordnung so getroffen ist, daS während der Betätigung einer innerhalb der

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teilweise durch das Kupplungsgehäuse gebildeten Kammer befindlichen Reibungskupplung das durch Betätigung der Reibungskupplung erwärmte Strömungsmittel von der einen Öffnung zur anderen Öffnung über die genannte Leitung strömt und dadurch gekühlt wird, daß es in Wärmeaustauschkontakt mit dem KühlmediünL gelangt.

Es hat sich herausgestellt, daß die durch die Drehung der Kupplung induzierte Zentrifugalströmung des Strömungsmittels eine Zone relativ hohen Druckes in unmittelbarer Nähe der Kupplungsperipherie hervorbringt, während der.Druck fc des S-trömungsmittels in anderen Teilen des Innenraumes des Kupplungsgehäuaea auf ^einem niedrigen Wert bleibt, und diese Druckdifferenz wird dazu verwendet, die Ströötungsmittelströmung, durch die Leitung hindurch zu erzeugen.

Vorzugsweise ist das Strömungsmittel Luft. Die Wärmetauschereinrichtung kann ein hohles Gehäuse aufweisen, dessen Innenraum mit den genannten Öffnungen über die erwähnten Leitungen in Verbindung steht. Das hohle Gehäuse kann mit Außenrippen versehen werden. Zweckmäßig werden die beiden Öffnungen in axialer Richtung des Kupplungsgehäuses in Abstand voneinander angeordnet, wobei ein Prall- bzw. Trennkörper innerhalb des Kupplungsgehguses zwischen den beiden Öffnungen vor- W gesehen werden kann.

Einem weiteren Aspekt der Erfindung zufolge enthalt ein Kraftfahrzeug eine Reibungskupplung, die innerhalb einer Kammer sitzt, welche teilweise durch die Innenoberf1iche eines Kupplungsgehäuses gebildet wird, sowie eine Einrichtung zum Zerstreuen der wahrend der Betätigung der Reibungskupplung erzeugten Wärme, wobei die V'ärmezerstreuungseinrichtung (Kühlvorrichtung) zwei Öffnungen aufv/eist, die sich im Kupplungsgehäuse befinden und nach der Innenoberfläche desselben führen, wobei die eine Öffnung näher an der radialen Peripherie der Reibungskupplung als die andere gelegen ist, sowie eine

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Wärmetauschereinrichtung außerhalb der genannten Kammer/ wobei die Wärmetauschereinrichtung Leitungen aufweist, welche die beiden öffnungen untereinander verbinden und so angeordnet sind, daß sie das durch sie hindurchfließende Strömungsmittel in Wärmeaustauschbeziehung rait einem Kühlmedium bringen, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß während des Betriebs der Reibungskupplung das durch die während des Betriebs der Reibungskupplung erzeugte Wärme erhitzte Strömungsmittel von der einen öffnung nach der anderen über die genannten Leitungen strömt und dadurch gekühlt wird, daß es in Wärmeaustauschbeziehung zum Kühlmedium gebracht wird.

Die Wärmetauschereinrichtung kann so angebracht werden, daß sie der durch die Bewegung des Fahrzeugs hervorgerufenen relativen Lufstströmung ausgesetzt ist, wobei die Luftströmung als Kühlmedium dient, und vorzugsweise kann die Wärmetauschereinrichtung somit unterhalb des Kupplungsgehäuses angebracht werden.

Zweckmäßig ist dasjenige Ende der Leitung, welches in die eine Öffnung mündet, vom Innern des Kupplungsgehäuses in Drehrichtung der Reibungskupplung nach außen geneigt oder gekrümmt, so daß die Tangentialkomponente der während der Betätigung der Reibungskupplung im Bereich der radialen Peripherie der Reibungskupplung induzierten Strömungsmittelströmung die Erzeugung einer Strömungsmittelströmung durch die Leitung der Wärmetauschereinrichtung hindurch unterstützt. Darüber hinaus kann dasjenige Ende der Leitung, welches in die andere Öffnung mündet, in das Innere des Kupplungsgehäuses hinein und entgegengesetzt der Drehrichtung der Reibungskupplung gekrümmt oder geneigt sein, so daß die Tangentialkomponente ^: der im Bereich der radialen Peripherie der Reibungskupplung während der Betätigung der Reibungskupplung erzeugten Strömungsmittelströmung die Strömung durch die Leitung hindurch und die Rückführung des Strömungsmittels in das Kupplungsgehäuse über die andere Öffnung unterstützt.

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Zwei Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung werden nunmehr anhand der sie beispielsweise wiedergebenden Zeichnung beschrieben, und zwar zeigt

Fig. 1 schematisch ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung,

: Pig. 2 einen Längsschnitt durch ein Kupplungsgehäuse mit einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung,

Fig. 3 einen Längsschnitt ähnlich demjenigen der

Fig. 2 durch ein Kupplungsgehäuse uit einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kühlν οrr i cht ung,

Fig. 4 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles A auf das Kupplungsgehäuse der Fig. 3,

Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie V-V der Fig. 3,

während

Fig. 6 einen Schnitt nach der Linie VI-VI der Fig. wiedergibt.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, weist ein Motor- bzw. Kraftfahrzeug 10 eine Brennkraftmaschine 11 auf, deren nicht dargestellte Kurbelwelle mit einer angetriebenen Welle 12 über eine Kupplung gekuppelt ist, die sich innerhalb eines Kupplungsgehäuses 13 befindet, welches an seinem größeren Ende am Körper der Haschine 11 befestigt ist, Die angetriebene Welle (Abtrieb,swelle) 12 erstreckt sich in ein Getriebegehäuse 14 hinein und die Ausgangswelle 15 des Getriebegehäuses treibt ein-Paar von Antriebsrädern 16 des Fahrzeugs über ein Differentialgetriebe 17 an.

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Pig. 2 zeigt, daß die Kupplung 18 'eine Abdeckplatte 19 · aufweist, die an der Schwungscheibe 20 der Maschine 11 befestigt ist. Die Abdeckplatte 19 ist mit Umfangsöffnungen 21 versehen, über welche Luft aus dem Inneren der Kupplung 18 durch Zentrifugalkraft bei sich drehender Kupplung 18 radial nach außen geworfen wird, wobei die Luftströmung infolge der Drehung der Kupplung 18 eine Tangentialkomponente aufweist. Die Luftströmung unter der Zentrifugalkraft hat das Bestreben, eine Zone relativ hohen Drucks bei 22 um die radiale Peripherie der Kupp.lung 18 herum aufzubauen, während der Luftdruck in demjenigen Teil 23 der durch die Innenoberfläche des Kupplungsgehpuses 13 und die Maschine 11 gebildeten Kammer, welcher in axialem Abstand von der Kupplung 18 angeordnet ist und die getriebene Welle umgibt» auf einem niedrigeren Wert bleibt.

Ein hohles Gehäuse 24 außerhalb des Kupplungsgehäuses 15 ist mit der Zone 22 relativ hohen Druckes über eine Leitung verbunden, die in die eine der beiden axial beabstandeten öffnungen 26 und 27 mündet, welche der Hochdruckzone 22 und damit der radialen.Peripherie der Kupplung 18 näher liegt. Das hohle Gehäuse 24 ist außerdem mit dem Teil 23 relativ niedrigen Druckes über eine Leitung 28 und die andere Öffnung 27 verbUnden. Es ist offensichtlich, daß infolge der Druckdifferenz zwischen der Hochdruckzone 22 und dem Niederdruckteil 23 die Luft das Bestreben hat, über die Qffjrmng. 26, die Leitung 25, das Gehäuse 24, die Leitung 28 und die Öffnung 27 zu strömen. Das Gehäuse 24 befindet sich unterhalb des Kupplungsgehäuses 13 (s. Pig. 1), so daß das Gehäuse 24 der relativen Luftströmung ausgesetzt ist, welche durch die Bewegung des Fahrzeugs 10 erzeugt wird. Auf diese Weise wirkt das Gehäuse 24 als ein Wärmetauscher, un Wärme aus der durch ihn fließenden Luft abzuziehen. Das Gehäuse 24 kann mit Auüenrijpen

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versehen werden, um seine Wärmeableitfläche zu erhöhen, und kann aus einem Material hergestellt werden, welches gute Wärmetleitfähigkeiten hat.

Bei der in den Fign. 3 bis 6 dargestellten Anordnung sind Teilen ähnlich den entsprechenden Teilen der Anordnung nach Fig. 2 die gleichen Bezugszeichen gegeben worden. Die Kupplung 18 ist einer Haschinen-Schwungscheibe 29 der Brennkraftmaschine 11 zugeordnet, wobei die Schwungscheibe 29 eine Umfangswand 30 aufweist, die eine angetriebene Scheibe und eine druckscheibe 32 der Kupplung 18 umgibt, wobei die Umfangswand 30 Öffnungen 33.aufweist, über welche Luft aus dem Innern der Kupplung 18'durch Fliehkraft nach außen abgezogen wird. Wie bereits erläutert, hat die Luftströmung eine Tangeritialkomponente infolge der Drehung der Kupplung.

Die eine Öffnung 26 des Kupplungsgehäusea 13 der Anordnung nach den Fign. 3 bis 6 wird durch eine. Auslaßnische 34 gebildet, die sich allgemein in der Querschnittsebene befindet, welche auch die Öffnungen 33 enthält, während die andere Öffnung 27 durch eine Einlaßnische 35 gebildet wird, die in Axial- und Umfangerichtung von der Auslaßnische 34 (s. Fig. 4) im Abstand angeordnet ist. Wie bei der Anordnung nach Fig. 1 ist ein hohles Gehäuse 24, welches als Wärmetauscher dient, zwischen den beiden Öffnungen 26 und 27 durch Leitungen 25 und 28 angeschlossen, die jeweils mit den Nischen 34 und 35 verbunden sind. Die Auslaßnische 35 ist, wie in Fig. 4 dargestellt, in Drehrichtung der Kupplung 18, durch den Pfeil 36 angedeutet, nach außen geneigt oder gekrümmt, so daß die Tangent ialkomponente der Luftströmung den Aufbau einer Luftströmung durch das Gehäuse 24 hindurch unterstützt. Die Einlaßnische 35 ist in ähnlicher Weise in entgegengesetzter Richtung geneigt oder gekrümmt (s. Fig. 6).

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Ein Prallkörper 37 ist im Kupplungsgehäuse 13 zwischen den "beiden Öffnungen 2jp und 27 ■vorgesehen, um die innere luftzirkulation innerhalb der durch das Kupplungsgehäuse 13 und die Maschine 11 gebildeten Kammer zu reduzieren und sicherzustellen, daß ein wesentlicher Teil der-Luft durch den durch die leitungen 25 und 28 und das hohle Gehäuse 24 gebildeten Wärmetauscher hindurch umläuft»

Verschiedene Abänderungen oder Verbesserungen der oben anhand der Zeichnung beschriebenen beiden Ausführungsformen können vorgenommen werden, ohne daß der Erfindungsbereich verlassen wird. Zum Beispiel kann die durch das Kupplungsgehäuse und die Maschine gebildete Kammer mit irgendeinem anderen geeigneten Medium gefüllt werden, wenn eine entsprechende Ab-. dichtung zwischen dem Gehäuse und der angetriebenen Welle vorgesehen wird, so daß die Kupplung innerhalb eines solchen anderen geeigneten Mediums, anstatt innerhalb von luft κ wie oben beschrieben, arbeitet, wobei das Meium durch Betätigung der Kupplung erhitzt wird und das auf diese Weise erhitzte Medium durch den außerhalb der Kammer befindlichen Wärmetauscher hindurohgeleitet wird, damit es in diesem abgekühlt wird* Das Gehäuse, welches den Wärmetauscher darstellt, kann auch an irgendeiner anderen Stelle relativ zum Kupplungsgehäuse so angeordnet werden, daß es der durch die Bewegung des Fahrzeugs erzeugten relativen luftströmung ausgesetzt wird, um das durch Betätigung der Reibungskupplung erwärmte Medium in Wärmeaustauschbeziehung mit irgendeinem geeigneten Kühlmedium zu bringen* · ■

Die Erfindung betrifft auch Abänderungen der im liegenden Patentanspruch 1 umrissenen Ausführungsför$ und bezieht sieh vor allem auch auf sämtliche Brfindungsmerkmal© di® im einzelnen — oder in Kombinat lan ■-* in dar ggs.amt§n Beschreibung und Zeichnung offenbart sind«

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Patentansprüche.

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Kühlvorrichtung für Reibungskupplungen von Kraft-? fahrzeugen mit einem Kupplungsgehäuse, gekennzeichnet durch einen Wärmetauscher, der außerhalb des Kupplungsgehäuses (13) angeordnet ist, wobei der Wärmetauscher mit dem Innern des Kupplungsgehäuses (13) über zwei Öffnungen (26,27) in Verbindung steht, von denen die, eine (26) dem den größeren Durchmesser aufweisenden Ende des Kupplungsgehäuses (13) näher gelegen ist, während die andere Öffnung (27) dem den kleineren Durchmesser aufweisenden Ende des Kupplungsgehäuses (13) naher liegt«
2. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher ein hohles Gehäuse (24) sowie Leitungen (25,28) aufweist, welche das Innere des Gehäuses (24) mit den beiden Öffnungen (26,27) verbinden.
3. Kühlvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn-, zeichnet, daß das hohle Gehäuse (24) Außenrippen aufweist.
4» Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Kupplüngsgehauses (13) zwischen den beiden Öffnungen (26,27) ein Prallkörper (37) vorgesehen ist*

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5. Kraftfahrzeug mit einer Reibungskupplung und einer . Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Reibungskupplung in einer teilweise durch das Kupplungsge-* häuae gebildeten Kammer in der Mähe des den größeren· Durchmesser aufweisenden Endes des Kupplungsgehäuses untergebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß das durch Betätigung der Reibungskupplung (18) erhitzte Strömungsmittel von der einen öffnung (26) nach der anderen Öffnung (27) über den Wärmetauscher strömt und durch Wärmeaustauschbeziehung mit einem Kühlmedium im Wärmetauscher gekühlt wird.
6. Kraftfahrzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Strömungemittel Luft ist.
7. Kraftfahrzeug nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet» daß der Wärmetauscher so angebracht ist, daß er der durch die Bewegung des Fahrzeugs (1C) erzeugten relativen Luftströmung ausgesetzt ist, wobei diese Luftströmung als Kühlmittel dient.
8. Kraftfahrzeug nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher unterhalb des Kupplungsgehäuses (13) angebracht ist.
9. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß dasjenige Ende (34) der Leitung (25).! welche in die genannte eine Öffnung (26) mündet, vom Inneren des Kupplun^sgehäuses (13) in Drehrichtung der Reibungskupplung (18) nach außen geneigt oder gekrümmt ist, derart, daß die Tangentialkomponente der während der Betätigung der Reibungskupplung (18) im Bereich der radialen Peripherie der Reibungskupplung (18) induzierten Strömungsmittelströmung die Erzeugung eine*· Strömungsmittelströmung durch die Leitungen (25, 28) des Wärmetauschers hindurch unterstützt.

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10. Kraftfahrzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß dasjenige Ende (35) der Leitung (28), welche in die andere Öffnung (27) mündet, in das Innere des Kupplungsgehäuses (13) hinein in einer der prehrichtung der Reibungskupplung f18) entgegengesetzten Richtung gekrümmt oder geneigt ist, derart, daß die !Tangentialkomponente der im Bereich der radialen Peripherie der Reibungskupplung (18) während der Betätigung der Reibungskuppiung (18) erzeugten Strömungsmittel-· strömung die Strömungsmittelströmung durch die- Leitungen. (25,28) iii^duicli und tie Rückführung dieses Strömungsmittela in das Kupplungsgehäuse; |ΐ3ϊ iber die genannte andere Öffnung; {ZI) amteieet'ötzt.

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