-
Die
Erfindung bezieht sich allgemein auf einen Kupplungsmechanismus
für ein
Getriebe unter Verwendung von Öl
oder anderen Fluidsystemen, wie sie bei Doppelkupplungsgetrieben
bei Automobilen eingesetzt werden.
-
Eine
Ausbildung der Fahrzeuggetriebe verwendet ein Doppelkupplungssystem
zur Übertragung eines
Drehmomentes auf ein Getriebegehäuse
oder auf einen anderen Getriebeschaltmechanismus. Derartige Doppelkupplungssysteme
können
bei Handschaltungen, Halbautomatik- oder Automatik-Getrieben eingesetzt
werden. Doppelkupplungssysteme sind typischerweise mit einem einzigen
Drehmomenteingang von der Motorseite versehen, wobei dieses Drehmoment über die
Kupplung auf ein Paar von Wellen von der Kupplung zu dem Übertragungsgetriebegehäuse übermittelt
wird.
-
Der
Drehmomenteingang wird über
ein Paar von selektiv betätigten
kompressiblen Stapeln von Kupplungslamellen zu den Ausgangslamellen übertragen.
Derartige Doppelkupplungssysteme weisen typischerweise einen ersten
und einen zweiten Kupplungsstapel auf und jeder Stapel besitzt seinerseits einen
Satz von Antriebslamellen und einen Satz von angetriebenen Lamellen.
Die Antriebslamellen sind funktionell mit dem Drehmomenteingang
verbunden und die angetriebenen Lamellen sind funktionell mit einer
der Ausgangswellen verbunden. In der Getriebebox wird von den Ausgangswellen
ein Drehmoment jeweils auf unterschiedliche Getriebesätze gelegt.
Beispielsweise kann ein Kupplungsstapel/Ausgangswelle ein Drehmoment
auf die geradzahlig bezeichneten Getriebe in der Getriebebox legen
und eine weitere Welle kann jeweils ein Drehmoment auf die ungeradzahlig
bezeichneten Getriebe und ein Wendegetriebe/Rückwärtsgang legen.
-
Durch
selektive Kompression der Lamellenstapel verbindet eine Bedienperson
oder ein Bediensystem über
entsprechende Reibung die Antriebslamellen und die angetriebenen
Lamellen zur Übertragung
eines Drehmomentes auf die vor ausgewählten Getriebe.
-
Der
Betrag des Drehmomentes, welches übertragen wird, hängt vom
Maß ab,
mit dem die Lamellen in Eingriff gebracht werden, sowie von der Motordrehzahl
und weiteren damit verbundenen Faktoren. Falls ein Lamellenstapel
nicht aktiv ist, während
der andere Stapel in Eingriff ist, kann ein zusätzliches Getriebe in der Getriebebox
ausgewählt
werden und mit einer Abtriebsschaltung in Eingriff gebracht werden,
die mit dem nicht aktiven Kupplungsstapel verbunden ist. Die Getriebeumschaltung
wird ausgeführt
durch die Entkopplung des Eingriffs des aktiven Stapels und durch
Aktivierung des inaktiven Stapels, welcher bereits mit dem neuen
Getriebe zusammenwirkt. Somit wird die erforderliche Zeit zur Umschaltung
auf das neue, vor ausgewählte
Getriebe reduziert werden können,
der Kupplungseingriff und die Kupplungsausrückung können reduziert werden und eine
weichere Kupplungsschaltung kann erzielt werden.
-
Viele
Doppelkupplungssysteme positionieren die erste und die zweite Kupplungsanordnung
radial relativ zueinander. In weiteren Systemen sind die erste und
die zweite Kupplungsanordnung parallel zueinander, entlang der Hauptrotationsachse
des Kupplungsmechanismus positioniert.
-
In
vielen Doppelkupplungssystemen sind die Kupplungsausgangswellen
konzentrisch zueinander angeordnet. In einem Beispiel einer solchen
Anordnung wird eine erste innere Kupplungsausgangswelle mit einem
der Lamellenstapel verbunden und innerhalb einer hohlen zweiten äußeren Kupplungsausgangswelle
positioniert, welche mit dem weiteren Kupplungsstapel verbunden
ist. Die selektive Aktivierung von entweder dem ersten oder dem
zweiten Kupplungsstapel ermöglicht
den Drehmomenteneingang von beispielsweise einer Motorantriebswelle
zu einer, der inneren oder der äußeren Ausgangswellen.
-
Jeder
Kupplungsstapel kann hydraulisch mittels sich radial erstreckender,
kreisförmiger
Kolben aktiviert werden. Die Kolben erstrecken sich häufig von
einer Position in der Nähe einer
Kupplungsabstützung
zu den äußeren Kupplungslamellen
von jedem ihrer Kupplungsstapel. Die Kolben bestimmen zusammen mit
einem ringförmigen
Zylinder und/oder inneren Wänden
der Kupplung eine Druckkammer für
jeden Kolben. Wenn ein Fluidfluss (typischerweise ein Getriebeöl) der Druckkammer
zugeführt
wird und somit zu einem der Kolben, so kontaktiert der Kolben den
Kupplungsstapel mit einer ausreichenden Kraft zum Andrücken und
zur reibschlüssigen Einwirkung
auf die Lamellen des Kupplungsstapels.
-
Im
Betrieb wird der Drehmomenteingang an der Kupplung durch die gesamte
Kupplung übertragen,
wobei die Kupplung sich um eine zentrale Achse dreht. In einigen
Fällen
dreht sich die Kupplung auch um eine stationäre Welle/Wellen und in weiteren
Systemen können
auch die Wellen dreht. Folglich übt
die Rotation der Kupplung eine Zentrifugalkraft auf das Öl oder weitere
Fluide in der Kupplung und den Druckkammern aus. Der Betrag der
Zentrifugalkraft an einem bestimmten Punkt in der Druckkammer wird
sich mit der Drehgeschwindigkeit der Anordnung ändern, sowie mit dem Abstand
des Fluids von der Kupplungsdrehachse. In häufigen Anwendungen verursachen
derartige Zentrifugalkräfte,
dass die Fluide innerhalb der Druckkammer ungewollte Drücke auf
die Kolben aufbringen. Diese unerwünschten Drücke zeigen die Tendenz, den
Kolben selbstständig
mit dessen entsprechendem Lamellenstapel in Eingriff zu bringen
oder dem Ausrücken
des Kolbens von dem Lamellenstapel entgegenzuwirken.
-
Entsprechend
ist bei manchen Systemen die Herstellung eines Kräfteausgleichs
an dem Kolben wünschenswert,
welche dafür
sorgt, dass die Wirkung dieser Zentrifugalkräfte auf die Fludie in den Druckkammern
reduziert oder aufgehoben wird. Eine Ausgestaltung zur Kompensierung
des Effektes der Zentrifugalkraft in der Druckkammer sieht eine
Ausgleichskammer an der gegenüberliegenden
Seite des Kolbens vor, wie es beispielsweise in der
US 6,523,657 B1 offenbart
ist. Diese Ausgleichskammer wird mit einem Getriebefluid und/oder Öl versorgt, welches
ebenfalls der Zentrifugalkraft unterworfen ist, welche durch die
Rotation der Kupplung erzeugt wird. Das Fluid wird mit einem ausreichenden
Betrag zur Verfügung
gestellt, um einen gegenüberliegenden
Druck zu erzeugen um den, welcher mittels des Fluides in der Druckkammer
aufgebracht ist, auszugleichen. In vielen Systemen resultiert daraus
eine allgemeine Reduzierung oder eine Auslöschung der gegenüberliegenden
Drücke
und die reine Kupplungsbetätigungskraft
wird somit annähernd
gleich der Kraft sein, welche durch den herrschenden Druck 43 auf
die Druckkammer gelegt wird, um die Kupplung zu betätigen.
-
Bei „Nass"-Kupplungssystemen
wird ein konsistenter Strom an Öl,
Getriebefluid oder weiteren Schmiermittelfluiden durch die Kupplung
hindurch aufrechterhalten. Das Schmiermittelfluid fließt durch Zufuhrkanäle und durch
die Kupplungsstapel, womit eine Schmierung an den Kupplungslamellen,
Dichtungen und weiteren bewegbaren Teilen vorliegt. Dieser Fluidstrom
dient weiterhin für
die wichtige Funktion der Kühlung
der Kupplung und insbesondere der Lamellenstapel.
-
Der
Fluidfluss zur Aufbringung des Druckes auf die Kolben zur Versorgung
der Ausgleichskammern und zur Schmierung und Kühlung der Kupplungsbauteile
wird häufig
von einer Pumpe oder einem Behälter
durch eine Serie von Kanälen,
welche in einer Welle oder in einem Stützelement der Kupplungsausgangswellen
vorhanden sind ausgehen. Das Kanalsystem liefert getrennte Durchgänge für getrennte
Funktionen innerhalb der Kupplung, um unterschiedliche Eigenschaften
der Durchflussrate und/oder des Druckes für derartige Funktionen auszunutzen.
-
Beispielsweise
wird der Fluiddurchsatz in die Druckkammern wesentlich ansteigen
und abfallen mit der Aktivierung und der Deaktivierung der Kolben für jeden
Kupplungsstapel. Der Schmierungs- und Kühlungsfluidfluss zu den Kupplungslamellenstapeln muss
ebenfalls häufig
kräftig
ausgebildet sein und manchmal größer sein
als der, der für
den Kolben oder die Ausgleichskammern gefordert wird. Bei vielen
Doppelkupplungssystemen ist es folglich schwierig, die Fluidströme für jede solcher
Funktionen wirksam zu steuern.
-
Somit
stellt sich die Aufgabe bezüglich
der Ausgleichskammern, das Fluid in den Ausgleichskammern wie gewünscht auf
einem bevorzugten Niveau zu halten, ohne diese unter übermäßigen Druck zu
setzen. Falls eine Ausgleichskammer nicht ausreichend Fluid enthält, so tendiert
der zu der Ausgleichskammer zugehörige Kupplungskolben zur selbsttätigen Bedienung
des Kupplungsstapels, wenn der Motor und/oder die Kupplungsdrehgeschwindigkeit
aufgrund der anwachsenden Zentrifugalkräfte anwächst. Andererseits wird, falls
das Fluid in der Ausgleichskammer unter einem übermäßigen Druck steht, die zugehörige Kupplung
zur Selbstbetätigung
tendieren, wenn die Drehgeschwindigkeit der Kupplung anwächst.
-
Die
Veränderlichkeit
des Fluidflusses in Doppelkupplungssystemen ist ebenfalls wesentlich
in Systemen mit einer fixierten oder stationären Fluidversorgungswelle mit
niedriger Durchsatzbedingung. Die Übertragungskanäle in solchen
Systemen sind typischerweise an den oberen Oberflächen der
Muffe und/oder Welle befestigt. Dies erfordert, dass das Fluid sich
bezüglich
der Ausgleichskammer hinein und hinaus bewegt und der Schwerkraft
und weiteren Kräften,
die auf den Fluidstrom einwirken würden, widersteht. Unter derartigen
niedrigen Durchflussbedingungen kann der Durchfluss in derartigen
Kanälen unzureichend
sein, um die Pegel des Fluids an der Ausgleichskammer auf gewünschtem
Niveau zu halten.
-
Manchmal
kann, wie beim Start eines Fahrzeuges, eine Notwendigkeit für ein Fluidreservoir
bestehen, welches zwei Ausweiskammern bedienen kann, bevor das Fahrzeug
vollständig
gestartet ist und das Fluidzufuhrsystem Fluid zu der Kupplung zuführt. Es
existieren weiterhin Beispiele, in denen der Fluidfluss zeitweise
unterbrochen ist und ein Fluidreservoir zur Versorgung der Kupplung
mit Fluid für
die Ausgleichskammern wäre
wünschenswert.
-
Die
vorliegende Erfindung stellt ein verbessertes Fluidmanagementsystem
für Kupplungsanordnungen
mit fluidbetätigten
Kolben und fluidbetätigten
Ausgleichskammern vor, wobei unerwünschte Drücke, die aufgrund der Fluide
innerhalb der Kolbenkammer durch Zentrifugalkräfte induziert sind ausgeglichen
werden. Das verbesserte System beschreibt eine wirksame und kosteneffiziente
Zusammenstellung von Fluidversorgungskanälen und Versorgungsöffnungen,
welche in der Lage sind, die gewünschten
Fluidniveaus in den Ausgleichskammern auf einem niedrigen Pegel
zu halten, wobei andererseits nicht ausreichende Durchsatzkonditionen
vorliegen würden.
-
Im
System werden unter einem Aspekt eine erste Zufuhröffnung und
eine zweite Zufuhröffnung zu
den Ausgleichskammern mit einer Versorgungsleitung, welche die Öffnungen
verbindet, verwendet. Bei niedrigen Durchsatzbedingungen existiert
ein schwerkraftunterstützter
Fluidfluss von der ersten Öffnung über die
Versorgungsleitung zu der zweiten Öffnung. Die zweite Öffnung ist
derart positioniert, um eine schwerkraftunterstützte Fluidströmung in
die Ausgleichskammern vorzusehen. Die Verwendung der Mehrfachversorgungsöffnungen,
welche mittels der Versorgungsleitung verbunden sind, erlaubt die Beibehaltung
eines ausreichenden Fluidniveaus in den Ausgleichskammern bei niedrigen
Durchsatzbedingungen, welche andererseits nicht ausreichend für diesen
Zweck wären.
-
Bezüglich eines
weiteren Gesichtspunktes ermöglicht
das System die wirksame Verwendung der gemeinsamen Fließkanäle zur Bereitstellung
eines Fluidstromes für
die Ausgleichskammern und für Schmier-
und Kühlungszwecke.
Unter diesem Gesichtspunkt ermöglicht
die Erfindung die Beibehaltung eines sich ergebenden gewünschten
Fluidstromes zu den Ausgleichskammern unter Bedingungen, wo der
Fluidstrom zu Schmierungs- und Kühlzwecken
ein bevorzugtes Maß für die Versorgung
der Aus gleichskammern übersteigt.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung stellt das verbesserte System ein
Fluidreservoir für
die Ausgleichskammern dar mit den Bedingungen, bei den die Fluidzufuhr
für eine bestimmte
Zeitdauer angehalten oder unterbrochen ist.
-
Ein
weiterer Gesichtspunkt des Systems sieht vor, dass die Doppelkupplungsanordnung
mit einem ersten Kupplungslamellenstapel und einem zweiten Kupplungslamellenstapel
ausgestattet ist. Die Kupplung wird mit einem Drehmomenteingang von
einem Antriebsmotor, der mit den Lamellenkupplungsstapeln verbunden
ist, beaufschlagt. Jeder Kupplungslamellenstapel ist einer Druckkammer
zugeordnet, welche einen Kolben aufweist, der zur reversiblen Kompression
des Lamellenstapels ausgeführt
ist, wenn die Druckkammer mit einem Fluid unter Druck gesetzt wird.
Das in dem System verwendete Fluid besteht typischerweise aus einem
oder mehreren Ölen, Ölen mit
Additiven, Getriebeölen oder
weiteren Fluiden, die zum Einsatz in einem Automobilgetriebe geeignet
sind. Jeder Kupplungsstapel ist weiterhin verbunden mit einer Ausgleichskammer,
die zur Aufbringung eines Druckes gegen den Kolben ausgeführt ist,
um den Effekt der Zentrifugalkräfte,
die auf die Fluide innerhalb der Druckkammern einwirken, entgegenzuwirken.
-
Der
erste und der zweite Lamellenstapel sind mit einer ersten und zweiten
Kupplungsabtriebswelle entsprechend verbunden. Die Abtriebswellen
sind ihrerseits mit einer Getriebebox verbunden. Die erste Kupplungsabtriebswelle
ist zur Übertragung
des Drehmomentes auf und zum Antrieb von Getriebesätzen ausgelegt
und die zweite Abtriebswelle ist zur Übertragung eines Drehmomentes
auf und zum Antrieb von weiteren Getriebesätzen ausgebildet. Die speziellen
Kombinationen von Getrieben, die durch jede Welle angetrieben werden,
hängt von
den speziellen Anwendungen ab.
-
Bezüglich eines
weiteren Gesichtspunktes der Erfindung ist diese auch mit einer
Fluidquelle ausgestattet, welche bei spielsweise einen Behälter umfassen
kann, zumindest eine Fluidpumpe, ein oder mehrere Fluidventile und
eine Steuereinheit, die den Fluidfluss zu den Kupplungskammern reguliert. Die
Fluidquelle stellt den für
die Betätigung
der Kupplungskolben notwendigen Fluidstrom bereit, fördert Fluid
zu den Ausgleichskammern und bietet einen Schmier- und Kühlstrom
für weitere
Kupplungsbestandteile an. Die Kupplung ist entsprechend mit einem
oder mehreren Fluidstromkanälen
von der Fluidquelle zu den Druckkammern, Ausgleichskammern und den
Schmier- und Kühlpfaden
durch die Kupplung ausgestattet.
-
Jeder
Fluidkanal ist mit Kanalöffnungen
ausgestattet, welche zur Abgabe von Fluid an eine der Kupplungsdruckkammern
ausgebildet ist, zu einer oder beiden Ausgleichskammern, und/oder
zu den Schmier- und Kühlpfaden
eingesetzt werden. In einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung
sind die Kanäle
in einer Muffe ausgebildet, welche zwischen den Kupplungsabtriebswellen
und einer Kupplungsnabe und/oder einer Basis befestigt ist, die
eine oder beide Kupplungsstapelanordnungen trägt. Die Muffe ist typischerweise
während
des Betriebes der Kupplung stationär, sodass im Betrieb die Kupplungsnabe, die
Druckkammern, die Ausgleichskammern und die Lamellenstapel um die
Muffe rotieren. In ähnlicher Weise
werden Mehrfachmuffen oder Mehrkomponentenmuffen für den gleichen
Zweck eingesetzt und bei weiteren Alternativen werden Fluidkanäle zu den weiteren
Kupplungsbestandteilen hinsichtlich weiterer Gesichtspunkte der
Erfindung vorgesehen.
-
Hinsichtlich
dieses Gesichtspunktes der Erfindung wird mit der Muffe ein Fluidkanal
bereitgestellt, um Fluiddruck auf die erste Kupplungsdruckkammer
zu legen; sowie ein Kanal zur Zufuhr des Fluiddruckes auf die zweite
Kupplungsdruckkammer; und ein Kanal mit hohem Durchsatz, um einen
Fluidstrom zu den Schmier- und Kühlpfaden
zu leiten. Dieser Gesichtspunkt der Erfindung beinhaltet ebenso eine
Bereitstellung eines Kanals zur Zuführung von Fluid zu den Ausgleichskammern,
genauso wie zusätzliches
Fluid zu den Schmier- und Kühlpfaden, wenn
der Fluidstrom einen vorbestimmten Pegel überschreitet.
-
Jeder
Kanal beinhaltet eine Kanalöffnung, die
in Verbindung steht mit einem Fluiddurchgang zu der entsprechenden
Kammer und/oder den Schmier- und Kühlpfaden. Die Kanalöffnungen
sind umfangsseitig um die Muffe angelegt und in unterschiedlichen Positionen
relativ zu den Muffenenden positioniert, um eine abdichtende Wirkung
der Öffnung
und der entsprechenden Fluiddurchgänge zu erreichen. Die Öffnungen
zu den Ausgleichskammern beinhalten eine erste Öffnung in einer oberen Position
an der Hülse/Muffe
und eine zweite Öffnung,
die von der ersten Öffnung
beabstandet ist zur Zuführung
von Fluid zu den Ausgleichskammern mit niedrigen Fluiddruckbedingungen.
-
Die
zweite Niedrigdrucköffnung
steht in Fluidverbindung mit der ersten Öffnung über eine Ringnut. Eine Drosselbegrenzung
oder ein Segment an dem Ende des Ausgleichskammer-Zufuhrkanals führt Fluid
in die Ringnut, auch bei niedrigem Fluiddurchsatz. Die zweite Niedrigdrucköffnung ist
an einer Position platziert, welche eine Schwerkraftunterstützung auf
den Fluidstrom zu den Ausgleichskammern ausübt, beispielsweise entlang
eines Bodenabschnittes der Muffe, gegenüberliegend zu der ersten Öffnung.
Als Ergebnis entsteht ein Fluidstrom zu der Ausgleichskammer mit
Fluiddrücken,
die häufig
unangepasst sind, um ausreichenden Fluidstrom von der ersten oberen Öffnung zu
den Ausgleichskammern zu leiten. Mit der Bedingung, dass der Fluidstrom
unverändert
bleibt, können
die Ringnut und die zusätzliche
Niederdruckausgleichskanalöffnung ebenso
als ein Fluidbehälter
dienen, über
den ausreichend ein entsprechender Ausgleich für kleine Kolbenbewegungen verfügbar ist.
-
Diesbezüglich erlaubt
das Fluidmanagementsystem entsprechend der Erfindung eine insgesamte
Reduzierung des Fluidstromes, ohne wesentliche Verluste der Fähigkeit,
die Ausgleichskammern bei Niederdruckverhältnissen wirksam auf ausreichende Pegel
zu füllen.
Mit der Erfindung werden ebenso zeitliche Unterbrechungen in dem
Fluidstrom kompensiert, die den Betrieb von bekannten Systemen behindert
oder gestört
hätten.
Folglich kann die Erfindung eine in einem weiten Bereich von Betriebsbedingungen
besser ansprechende Kupplung bereitstellen. Die Erfindung erlaubt
neben anderen Vorteilen die Reduzierung bezüglich der Anforderungen an die
Fluidströme
und Volumina für
das Kupplungssystem. Eine derartige Reduzierung kann mit einem verminderten
Fluidwiderstand in der Kupplung einhergehen, sowie mit einer reduzierten
Fluidsystemabnutzung und reduzierten Anforderungen an das Fluidvolumen
und kann somit Brennstoffkosten und weitere Kosten für den Benutzer
einsparen.
-
Zusammenfassung
der begleitenden Figuren:
-
1 zeigt
eine partielle Seitenansicht im Querschnitt entsprechend einem Gesichtspunkt
der Erfindung mit der Darstellung einer Doppelkupplung mit einer
Anordnung von Kupplungsstapeln,
-
2 zeigt
eine partielle Seitenansicht im Querschnitt mit der Darstellung
einer Ausgestaltung entsprechend der Erfindung nach 1,
-
3 zeigt
eine schematische bildliche Darstellung des Fluidstromsystems zu
den Druckkammern, Ausgleichskammern und den Schmier- und Kühlpfaden,
-
4 zeigt
eine partielle Seitenansicht im Querschnitt mit einer Ausgestaltung
der Erfindung entsprechend 1, wobei
der Fluidstrom zu der Druckkammer für einen ersten Kupplungsstapel
dargestellt ist,
-
5 zeigt
eine partielle Seitenansicht im Querschnitt mit einer Ausgestaltung
der Erfindung entsprechend 1, wobei
die Darstellung des Fluidstromes zu der Druckkammer für einen
zweiten Kupplungsstapel gezeigt ist,
-
6 zeigt
eine partielle Seitenansicht im Querschnitt mit einer Ausgestaltung
der Erfindung nach 1 mit der Dar stellung des Fluidstromes
zu Schmier- und Kühlpfaden
durch die Kupplungsstapel,
-
7 zeigt
eine Seitenansicht im Querschnitt mit einer Ausgestaltung der Erfindung
entsprechend 1, wobei der Fluidstrom zu den
Ausgleichskammern und in die Schmier- und Kühlpfade dargestellt ist,
-
8a und 8b zeigen
in einer perspektivischen Ansicht von oben und von unten entsprechende
Teile einer Fluidmuffe, wie sie in einer Ausgestaltung der Erfindung
nach 1 eingesetzt wird, wobei jeweils die Kanalöffnungen
im Bild festgehalten sind,
-
9 zeigt
eine grafische Darstellung der Auswirkung entsprechend der Erfindung
auf den Durchsatz der auf die Ausgleichskammern und die Schmier-
und Kühlpfade
gerichtet ist.
-
Es
ist anzumerken, dass die oben angeführten Figuren nicht zur Definition
des Rahmens notwendig sind. Bei bestimmten Beispielen sind Einzelheiten
der Struktur in den Figuren ausgeführt, welche nicht notwendigerweise
zum Verständnis
der vorliegenden Erfindung hätten
offenbart werden müssen. Weiterhin
ist die Auslegung der Figuren derart zu verstehen, dass diese bildlich
ein oder mehrere Beispiele der Erfindung wiedergeben, und dass die
Erfindung nicht notwendigerweise auf die einzelnen Beispiele und
Gesichtspunkte, die hierin beschrieben werden, eingegrenzt ist.
-
Ein
bestimmter Aspekt der Erfindung wird in 1 dargestellt,
indem eine Doppelkupplung 10 mit einem ersten äußeren Kupplungslamellenstapel 12 und
einem zweiten inneren Kupplungslamellenstapel 14 ausgebildet
ist. Die Kupplung beinhaltet eine Antriebseingangsnabe 16 zur
Aufnahme eines Drehmomenteneingangs von einer Motorantriebswelle, Schwungscheibe,
einem Drehmomentwandler oder weiterer Motorabtriebseingangselementen
(nicht dargestellt). In diesem Beispiel beinhaltet die Antriebseingangsnabe 16 Federn 18 zur
Verbindung der Drehmomenteingangsquelle mit einem äußeren Gehäuse 20,
wel ches funktionsmäßig mit
den Antriebslamellen des ersten 12 und des zweiten 14 Kupplungslamellenstapels
verbunden sind.
-
Eine
erste Kupplungsabtriebfeder 22 ist funktionsmäßig mit
den angetriebenen Lamellen des ersten äußeren Lamellenstapels 12 verbunden
und eine zweite Kupplungsabtriebsfeder 24 ist funktionsmäßig mit
den angetriebenen Lamellen des zweiten inneren Lamellenstapels 14 verbunden.
Bei einer typischen Anwendung ist das zweite Abtriebskeilprofil 24 gekeilt
mit einer ersten äußeren Antriebswelle,
um ein Antriebsdrehmoment auf vor ausgewählte Getriebe in einer Getriebebox
(nicht dargestellt) zu übertragen,
wenn der zweite innere Lamellenstapel 14 betätigt wird.
Das erste Abtriebskeilprofil 22 wird in ähnlicher
Weise mit der zweiten Antriebswelle (nicht dargestellt) verkeilt
und befindet sich innerhalb der ersten Antriebswelle. Die zweite
innere Antriebswelle wird funktionsmäßig derart gestaltet, um ein
Antriebsmoment von dem ersten äußeren Kupplungsstapel 12 auf
weitere typische komplementäre
Getriebe in der Getriebebox zu übertragen.
Die Antriebswellen können
ebenso Antriebsdrehmomente auf weitere Sätze von Getrieben in der Getriebebox übertragen,
wie einen Rückwärtsgang.
-
Somit
sind der erste 12 und der zweite 14 Lamellenstapel
selektiv betätigbar
zur Übertragung
von Drehmomenten zu einem oder mehreren Getrieben innerhalb der
Getriebebox, um auch zeitlich, einen gewünschten Übertrag zwischen den Getrieben
an ausgewählten
Verschiebepunkten bereitzustellen.
-
In
dem Beispiel entsprechend der 1 und 2 weisen
der erste und der zweite Lamellenstapel 12 und 14 eine
Vielzahl von ineinander greifenden Kupplungslamellen auf. Der erste äußere Lamellenstapel 12 beinhaltet
Antriebskupplungslamellen 30, welche in einem Antriebslamellenträger 32 angebracht
sind. Der erste Lamellenstapel 12 beinhaltet ebenfalls
die angetriebenen Lamellen 34, welche zwischen den Antriebslamellen 30 angeordnet
sind und an einem Träger 36 für angetriebe ne
Lamellen befestigt ist. Die äußeren Antriebslamellen 30 und
die äußeren angetriebenen
Lamellen 34 sind reversibel und kompressibel bewegbar (typischerweise
entlang einer oder mehrerer Keil-Nut-Verbindungen), falls ein Druck
gegen das Ende der Antriebslamelle 30a ausgeübt wird
mit Ausnahme der Endlamelle 30b, welche typischerweise
fest angebracht ist.
-
Der
zweite innere Lamellenstapel 14 enthält in ähnlicher Wiese Antriebskupplungslamellen 38, welche
in einem Antriebslamellenträger 40 angebracht
sind. Der zweite Stapel 14 beinhaltet weiterhin die angetriebenen
Lamellen 42, welche zwischen den Antriebslamellen 40 angeordnet
und an einem Träger 44 für angetriebene
Lamellen befestigt ist. Die inneren Antriebslamellen 38 und
die inneren angetriebenen Lamellen 42 sind entsprechend
reversibel und kompressibel bewegbar (typischerweise entlang einer
oder mehrerer Keil-Nut-Verbindungen),
wenn ein Druck gegen das Ende der Antriebslamelle 38a aufgebracht
wird.
-
Die
Antriebslamellen 30 und 38 und die angetriebenen
Lamellen 34 und 42 können aus einer Vielzahl von
für den
Einsatz bei Kupplungsanwendungen geeigneten Materialien hergestellt
werden. Derartige Materialien sollten ausreichende Reibwirkung zeigen,
um ein Drehmoment von Antriebslamellen 30 und 38 auf
angetriebene Lamellen 34 und 42 zu übertragen
und sollten eine ausreichende Standfähigkeit zeigen, um das wiederholte
mit einer Komprimierung verbundene Einrücken und Ausrücken der
Lamellenstapel 12 und 14 zu ermöglichen.
Beispiel von solchen Materialien beinhalten Stahl, Metall, Metallverbundwerkstoffe,
Lamellen, die mit Reibungsbelägen
und ähnlichen
Reibmaterialien ausgestattet sind. Bei dieser Ausgestaltung der
Erfindung sind die Lamellenstapel auch einem Fluss von Schmier- und Kühlfluid
ausgesetzt. Entsprechend muss das Lamellenreibmaterial in diesem
Beispiel für eine „Nass"-Umgebung geeignet
sein.
-
Wie
in den 1 und 2 dargestellt, ist der Außenstapelantriebslamellenträger 32 an
einer ersten Außenstapelantriebslamelle 46 angebracht, die
an einem Ende mit dem äußeren Gehäuse 20 fixiert
ist. Das gegenüberliegende
Ende der äußeren Stapelantriebslamelle 46 ist
an einer Kupplungsstütznabe 48 fixiert.
Der Außenstapelträger 36 für angetriebene
Lamellen ist an einem Ende mit einer angetriebenen Außenstapellamelle 50 verbunden,
welche an der äußeren Stapelabtriebswellen-Verbindung 22 an
dessen gegenüberliegendem
Ende vorrhanden ist. Der innere Antriebslamellenträger 44 ist
in ähnlicher
Weise an ein Ende einer Innenstapelantriebslamelle 52 angebracht.
Die innere Stapelantriebslamelle 52 ist fest an ihrem gegenüberliegenden
Ende, relativ zu der Kupplungsstütznabe 48 angebracht.
Der innere Antriebslamellenträger 44 ist
an einem Ende an einer inneren Antriebslamelle 54 angebracht,
welches seinerseits an dessen gegenüberliegendem Ende mit der Abtriebswellenkeil-Nut-Verbindung 24 verbunden
ist.
-
Entsprechend
wird, falls sich die Kupplung in Betrieb befindet, ein Antriebsdrehmoment
mittels der Nabe 16 übertragen
und dem äußeren Gehäuse 20 auf
die äußere Antriebslamelle 46 und
damit zu den ersten Antriebslamellen 30 und der Kupplungsnabe 48.
Die Kupplungsnabe 48 überträgt zusätzlich ein Antriebsmoment
auf den inneren Stapel der Antriebslamellen 56 und damit
auf den inneren Stapel der Antriebslamellen 38.
-
Zur
Betätigung
der Lamellenstapel 12 und 14 ist der erste äußere Stapel 12 mit
einem ersten äußeren Kolben 56 ausgestattet,
welcher selektiv verschiebbar ist von einer ersten, nicht eingerückten Position
zu einer zweiten, eingerückten
Position, die mit der Endantriebslamelle 30a zusammenwirkt.
Im eingerückten
Zustand drückt
der äußere Kolben 56 progressiv
die äußeren Kupplungsantriebslamellen 30 und
die angetriebenen Lamellen 34 zusammen, um progressiv ein
Antriebsmoment von den Antriebslamellen 30 auf die angetriebenen
Lamellen 32 zu übertragen.
Dieses Antriebsmoment wird damit durch äußere Stapel von angetriebenen
Lamellen 50 an die äußere Welle
mit Keil-Nut-Verbindung 22 übertragen und somit korrespondierend
an die Kupplungsabtriebswelle.
-
In ähnlicher
Weise ist der zweite innere Stapel 14 mit einem zweiten
inneren Kolben 58 ausgestattet, der selektiv von einer
nicht eingerückten
Position zu einer eingerückten
Position verschiebbar ist, wobei das Ende der inneren Antriebslamelle 38a in Einwirkung
steht. Der innere Kolben 58 drückt progressiv die Antriebslamellen 38 und
die angetriebenen Lamellen 42 zusammen, womit ein Drehmoment von
den Antriebslamellen 38 auf die angetriebenen, Lamellen 42 übertragen
wird, sowie auf die inneren angetriebenen Lamellen 54 und
die Ausgangswellen-Keil-Nut-Verbindung 24, welche mit der
Abtriebswelle verbunden ist.
-
Der äußere Kolben 56 trennt
zusätzlich
eine erste äußere Druckbetätigungskammer 60 von
einer ersten äußeren Druckausgleichs-
oder -kompensationskammer 62. In diesem Beispiel ist die
Ausgleichskammer 62 dargestellt durch ein Teil des äußeren Kolbens 56,
einer äußeren Kolbenstützwand 64 und der
inneren Antriebslamelle 52. Eine erste äußere Blattfeder 66 ist
in der äußeren Ausgleichskammer 62 positioniert,
und wirkt mit dem äußeren Kolben 56 zusammen.
Wie in den 1 und 2 ausgeführt, spannt
die erste Blattfeder 64 den äußeren Kolben 56 im
Bereich zwischen seiner eingerückten
Position und seiner ausgerückten
Position vor.
-
Der
innere Kolben 58 trennt weiterhin eine zweite innere Druckbetätigungskammer 68 von
einer zweiten inneren Druckausgleichs- oder -kompensationskammer 70.
In diesem Beispiel ist die innere Ausgleichskammer 70 durch
ein Teil des inneren Kolbens 58, eine innere Kolbenabstützung 72 und
eine innere Ausgleichskammerwand 74 ausgebildet. Innerhalb der
inneren Druckkompensationskammer 70 sind ein oder mehrere
Spiralfedern in einer Federhalterung 76 vorgesehen. Die
Spiralfedern 76 spannen den inneren Kolben 58 von
einer, eingerückten
Po sition mit den inneren Kupplungsstapeln 14 zu einer,
nicht eingerückten
Position vor.
-
Die
erste äußere Druckbetätigungskammer 60 ist
mit einer oder mehreren Dichtungen 78 versehen, welche
im Wesentlichen den Fluidfluss von der Druckbetätigungskammer 60 verhindert,
während
die reversible Bewegung des Kolbens 56 von einer ausgerückten zu
einer eingerückten
Position des äußeren Lamellenstapels 12 ermöglicht wird.
In diesem Beispiel sind die Dichtungen an dem ersten äußeren Kolben 56 befestigt
und wirken dichtend mit der äußeren Antriebslamelle 46 und
der äußeren Kolbenstützwand 64 zusammen.
Die äußere Ausgleichskammer 62 ist
weiterhin mit einer oder mehreren Dichtungen 80 ausgestattet,
welche im Wesentlichen den Fluidfluss von der Ausgleichskammer 62 verhindern.
Weitere Dichtungsanordnungen können
in Abhängigkeit
von der spezifischen Zusammenstellung und Struktur der Druckbetätigungskammer 60 und des
Kolbens 56 und der Ausgleichskammer 62 eingesetzt
werden.
-
Die
zweite innere Druckbetätigungskammer 68 ist
mit einer oder mehreren Dichtungen 82 versehen, welche
im Wesentlichen den Fluidfluss von der inneren Druckbetätigungskammer 68 verhindern, während die
reversible Bewegung des zweiten inneren Kolbens 58 von
einer ausgerückten
zu einer eingerückten
Position des äußeren Lamellenstapels 14 ermöglicht wird.
In diesem Beispiel sind die Dichtungen an dem zweiten inneren Kolben 58 befestigt
und stehen in dichtender Einwirkung mit der inneren Stapelantriebslamelle 52 und
der inneren Kolbenstützwand 72.
Die innere Ausgleichskammer 70 ist mit einer oder mehreren
Dichtungen 84 ausgestattet, welche im Wesentlichen den
Fluidfluss von der Ausgleichskammer 62 verhindern. Weitere
Dichtanordnungen können
in Abhängigkeit
von der spezifischen Zusammenstellung und Struktur der Druckbetätigungskammer 68 und
des Kolbens 58 und der Ausgleichskammer 70 eingesetzt
werden.
-
Der
Kolben 56 des ersten äußeren Lamellenkupplungsstapels
wird von einer nicht eingerückten Position
zu einer eingerückten
Position verschoben und drückt
auf den ersten äußeren Lamellenstapel 12 durch
die Aufbringung des Fluiddruckes in der Druckbetätigungskammer 60.
Der Fluiddruck wird durch Erhöhung
des Fluidstromes von einer Ölpumpe
aufgebracht, in Richtung auf eine Steuerung, welche ein Ventil betätigt, wie
es im Folgenden in Verbindung mit der 3 beschrieben
wird. Zur Druckbetätigungskammer 60 wird
eine ausreichende Menge von Fluid zugeführt, um den Fluiddruck innerhalb
der Kammer zu erhöhen,
bis die Vorspannkraft der Feder 66 überwunden ist und der Kolben 56 in
Zusammenwirkung mit der Lamellenstapeldrucklamelle 30a bewegt
wird. Es wird zusätzliches
Fluid zur Druckkammer 60 zugeführt, um den Lamellenstapel 12 zu
komprimieren, um den gewünschten
Betrag eines Drehmomentes von den Antriebslamellen 30 auf
die angetriebenen Lamellen 34 zu übertragen.
-
Der
zweite innere Kolben 58 wird in ähnlicher Weise mittels der
Zufuhr von Fluid zu der zweiten inneren Druckbetätigungskammer 68 von
der Ölpumpe,
dem Ventil und dem Steuersystem betrieben. Es wird ausreichend Fluid
auf die innere Druckbetätigungskammer 68 gerichtet,
um den Fluiddruck innerhalb der Kammer anzuheben und somit die Vorspannung
der Spiralfederanordnung 76 zu überwinden. Der Fluiddruck wird
so weit angehoben, bis der zweite innere Kolben 58 bewegt
wird und in Einwirkung kommt mit der Drucklamelle 38a für den inneren
Lamellenstapel, sowie zur Komprimierung des Lamellenstapels 14,
um einen gewünschten
Betrag eines Drehmomentes von den Innenstapelantriebslamellen 38 zu
den innenstabelangetriebenen Lamellen 42 bereitzustellen.
-
Die
erste und zweite Ausgleichskammer 62, 70 sind
zusätzlich
mit einem Fluidstrom beaufschlagt, der ausreichend ist, um eine Änderung
der Drücke
zu bewirken, die auf die äußere Druckbetätigungskammer 60 und
innere Druckbetätigungskammer 68 entsprechend
wirken, welche sich aus den Zentrifugalkräf ten ableiten, die auf das
Fluid in den Druckbetätigungskammern 60 und 68 aufgebracht werden.
Wird die Kupplung 10 durch ein von einem Motor aufgebrachtes
Drehmoment in Drehung versetzt, so tendiert die Beschleunigung des
Fluides in den Druckbetätigungskammern 60 und 68 dahin
einen Druck gegen die Kolben 56 und 58 auszuüben.
-
Der
Druck in den Druckbetätigungskammern 60 und 68 steigt
an und wird aufgrund der Zentrifugalkraft in Abhängigkeit von der Drehzahl der
Kupplung 10 und dem Abstand des Fluides von der Kupplungsdrehachse
schwanken. Die Zentrifugalkraft tendiert zu einem Anstieg, wenn
die Motordrehzahl (und die Kupplungsdrehzahl) ansteigt und fällt ab,
wenn die Motordrehzahl (und damit die Kupplungsdrehzahl) abfällt. Wie
bereits beschrieben, wird eine solche Druckschwankung, falls sie
nicht erkannt wird, die Kolben 56 und 58 unbeabsichtigt
in Eingriff mit den Lamellenstapeln 12 und 14 bringen,
wodurch unerwünschte
Druckschwankungen während
des Betriebes der Lamellenstapel auftreten können und es kann ein Widerstand
gegen ein Ausrücken
der Lamellenstapel aufgebaut werden.
-
Die
Ausgleichskammern 62 und 70 sind entsprechend
mit ausreichend Fluid versorgt, um die Druckschwankungen in den
Druckbetätigungskammern 60 und 68 aufgrund
von Zentrifugalkräften
auszugleichen. Da auch Fluide in den Ausgleichskammern 62 und 70 Zentrifugalkräften unterworfen
sind, die proportional zu denen sind, die auf ein Fluid in den Druckbetätigungskammern 60 und 68 ausgeübt werden,
drücken
diese gegen die gegenüberliegende Seite
der Kolben 56 und 58 in entsprechender Weise. Somit
werden Veränderungen
in der Drehzahl der Kupplung 10 eine proportionale Zunahme
oder Abnahme des Druckes sowohl in den Druckbetätigungskammern 60 und 68,
als auch in den entsprechenden Ausgleichskammern 62 und 70 verursacht. Durch
Beibehaltung eines ausreichenden Betrages von Fluid in jeder Ausgleichskammer 62 und 70 kann der
Fluiddruck, welcher durch die Zentrifugalkräfte in den Ausgleichskammern 60 und 68 ver ursacht
wird, durch die Fluiddrücke
ausgeglichen werden, welche in den Ausgleichskammern 62 und 70 induziert
werden.
-
In
dem Ausführungsbeispiel
entsprechend der 1 und 2 dreht
sich die Kupplung 10 um eine stationäre Stütznabe 86 mit einer
Fluidverteilungsmuffe 88, welche zwischen der Stütznabe 86 und
den Kupplungsabtriebswellen (nicht dargestellt) angeordnet ist.
Eine Vielzahl von Lagern 90, welche auch als Dichtungen
dienen können,
sind zwischen der Kupplungsnabe 48 und der Stütznabe 86 positioniert,
womit die Drehung der Kupplung 10 um die Stütznabe 86 ermöglicht wird.
-
Eine
Vielzahl von Rollenlagern 92 wird zwischen der zweiten
inneren angetriebenen Lamelle 54 und der Stütznabe 86 angeordnet;
sowie zwischen der angetriebenen Lamelle 54 und der ersten
angetriebenen Lamelle 50; und zwischen dem äußeren Gehäuse 20 und
der angetriebenen Lamelle 50 des äußeren Stapels. Diese Rollenlager 92 ermöglichen die
Drehung der angetriebenen Lamellen 50 und 54 relativ
zueinander, relativ zu der Kupplungsnabe 48 und relativ
zu der Stütznabe 86 und
dem äußeren Gehäuse 20.
In anderer Ausgestaltung der Erfindung können die Rollenlagerungen 92 ebenso
als Dichtungen dienen, um im Wesentlichen eine Fluidleckage aus
der Kupplung zu vermeiden.
-
Die
Fluidströmung
zu den Druckbetätigungskammern 60 und 68,
den Ausgleichskammern 62 und 70 und den Kühl- und
Schmierpfaden fließt
von einem in Verbindung mit einer Ölpumpe, einem Ventil und einem
Steuersystem stehenden Kanal 94. Das Fluid strömt durch
die Verteilungsmuffe 88 und durch einen oder mehrere Kanäle in der
Verteilungsmuffe 88. Die Kanäle beinhalten Öffnungen,
die in Verbindung mit Anschlüssen
in der Kupplungsnabe 48 stehen, um die Versorgung der Druck-
und Ausgleichskammern mit Fluid zu bedienen.
-
Die
Hülse 88 ist
beispielsweise mit einem Kanal ausgestattet, welcher einen Öffnungsanschluss 100 aufweist,
der in Verbin dung mit der ersten Druckbetätigungskammer 60 steht.
In ähnlicher Weise
ist die Hülse 88 mit
Kanälen
ausgestattet, die Öffnungen
aufweisen, welche in Verbindung mit dem Anschluss 104 der
zweiten Druckbetätigungskammer 68 steht
und mit Öffnungen
zu den Anschlüssen 102 und 106 entsprechend
mit den Ausgleichskammern 62 und 70. Die Fluidverteilungshülse 88 beinhaltet
weiterhin eine Öffnung 108,
die typischerweise an einem entfernten Ende der Hülse 88 vorhanden
ist für
die Fluidströmung
zu den Kühl-
und Schmierpfaden und insbesondere zu solchen für die Kupplungsstapel 12 und 14.
Die Fluidverteilungshülse 88 kann weitere
Fluidpfade definieren und alternative Fluidkanäle in Abhängigkeit von spezifischen Einsatzfällen.
-
3 zeigt
eine schematische Darstellung eines Fluidströmungssystems, welches eine
Ausgestaltung der Erfindung darstellt. Eine Steuerung 110 ist
funktionsmäßig mit
einer Fluidpumpe 112 und Durchflussventilen 114a, 114b, 114c verbunden,
welche den Fluidfluss von der Pumpe 112 und einem Fluidreservoir
(nicht dargestellt) ermöglichen,
begrenzen oder unterbinden. Die Steuerung 110 ist beispielsweise
Teil eines Automobilmotorsteuersystems und enthält typischerweise einen Mikroprozessor, welcher
zur Darstellung einer Vielzahl von Daten programmiert ist (Verschiebeeingangssignal
beim Kupplungsbetrieb, Motordrehzahl, Beschleunigungselementposition,
Motor- und/oder Fahrzeugbeladung, Motortemperatur, usw.). Weitere
Typen von Steuerungen können
innerhalb des beanspruchten Systems eingesetzt werden, die weiterhin
mechanische, elektrische oder kombinierte Steuerungen enthalten.
-
Basierend
auf der programmierten Steuerung und dem Eingangssignal vom Betreiber
und vom Fahrzeug erfolgt die Ansteuerung der Pumpe 112 von
der Steuereinheit, um den Fluidfluss ansteigen oder abfallen zu
lassen und steuert die Ventile 114 an, um zu öffnen oder
zu schliessen, jeweils zur Erfüllung
der gewünschten
Betriebsweise der Kupplung 10. In dem Beispiel entsprechend 3 kann die
Steuereinheit den Flu idfluss von der Pumpe 112 über das
Ventil 114a zu einer Fluidflussversorgung zu der ersten äußeren Druckbetätigungskammer 60 und über das
Ventil 114b zu der zweiten inneren Druckbetätigungskammer 68 steuern.
-
Wie
in den 3 und 4 dargestellt, wird das Fluid,
welches mittels des Ventils 114a gesteuert wird, über einen
Versorgungskanal 116 in der Hülse 88 entsprechend
dem Anschluss 100 in den Nabn 48 und 86 der
ersten äußeren Druckbetätigungskammer 60 fließen. Wie
oben erwähnt,
bewegt sich, wenn der Fluiddruck ansteigt, der erste äußere Kolben 56 in gegenseitigen
Eingriff mit dem ersten äußeren Lamellenstapel 12.
Die Reduzierung des Fluiddruckes durch Sperren des Ventils 114a erlaubt
in ähnlicher Weise,
dass die Feder 66 im Kolben 56 dessen Einwirkung
auf den Lamellenstapel 12 aufhebt.
-
Wie
in den 3 und 5 dargestellt, wird das Fluid,
welches durch das Ventil 114b gesteuert wird, durch einen
Versorgungskanal 118 in der Hülse 88 durch den Anschluss 102 in
den Naben 88 und 86 in die zweite innere Druckbetätigungskammer 68 fließen. Der
ansteigende Druck presst den inneren zweiten Kolben 58 zur
Einwirkung mit dem zweiten inneren Lamellenstapel 14. Die
Reduzierung des Fluiddruckes durch ein Schließen des Ventils 114b ermöglicht,
dass die Schraubenfeder 76 den Kolben 58 von dem
Eingriff mit dem Lamellenstapel 14 entfernt.
-
Durch Öffnen und
Schließen
der Ventile 114a und 114b kann die Steuereinheit
selektiv, teilweise und/oder vollständig mit den Lamellenstapeln 12 und 14 zusammenwirken,
in der Art, dass eine sanfte Übertragung
zwischen den einzelnen Gängen
verfügbar
ist. In einer Ausgestaltung der Erfindung wird dieser sanfte Übergang
durch einen Vorabeingriff des folgenden gewünschten Ganges in der Getriebebox mit
der geeigneten Kupplungsabtriebswelle erreicht. Falls ein Gangwechseln
gewünscht
ist, wird der vollständige
Kupplungsstapel geringfügig
ausgerückt,
indem der Fluiddruck in der entsprechenden Druckbetätigungskammer
reduziert wird. Der Fluiddruck auf den äußeren Kupplungsstapel wird
erhöht,
in Folge oder gleichzeitig, bis die geforderten Antriebs- und angetriebenen
Lamellen vollständig
in Eingriff stehen und die Umschaltung auf den nächsten ausgewählten Gang
abgeschlossen ist.
-
Wie
in den 3, 6 und 7 dargestellt,
steuert die Steuereinheit 110 den Betrieb des Ventils 114c und
reguliert die Versorgung mit Fluid zu den Ausgleichskammern 62 und 70 und
zu den Schmier- und Kühlpfaden 124.
In diesem Beispiel wird die Fluidströmung an dem Teiler 118 geteilt
in einen ersten Schmier- und Kühlkanal 120 mit
hoher Kapazität
und einem zweiten Ausgleichskammerkanal 122. Wie in 6 dargestellt,
richtet der Schmier- und Kühlkanal 120 mit
hoher Kapazität
das Fluid durch den Anschluss 108a auf die Schmier- und Kühlpfade 124.
Das Fluid fließt
entlang der Pfade 124 durch oder um die Lagerungen und/oder
Dichtungen 90a und 92a zwischen der Kupplungsnabe 48,
der Stütznabe 86 und
der zweiten inneren angetriebenen Lamelle 54. Weitere Schmier-
und Kühlpfade
können sehr
wohl in Abhängigkeit
von den spezifischen Anwendungen für das System eingesetzt werden.
-
In
diesem Fall erstrecken sich die Schmier- und Kühlströmungspfade 124 über Öffnungen 126 in die
innere angetriebene Lamelle 54 und den Träger 44 der
inneren angetriebenen Lamelle; durch und um den zweiten inneren
Lamellenstapel 14; und durch Öffnungen 128 in dem
inneren Träger 40 für die Antriebs
lamelle und der inneren Antriebslamelle 52. Die Schmier-
und Kühlpfade 124 erstrecken
sich weiterhin über
die Öffnungen 130 in
der äußeren angetriebenen
Lamelle 50 und dem äußeren Träger 36 für die angetriebene
Lamelle; durch und um den Lamellenstapel 12; und durch Öffnungen
in dem äußeren Träger 32 für Antriebslamellen,
sowie der äußeren Antriebslamelle 46.
Der kontinuierliche Fluidstrom über die
Schmier- und Kühlpfade
wird durch Rückführung zu
dem Fluidreservoir die Wirksamkeit und den ständigen Betrieb der Kupplung 10 unterstützen.
-
Wie
in den 3 und 7 dargestellt, steuert der Ausgleichs-
und Schmier-/Kühlströmungskanal 122 den
Fluidfluss zu dem ersten 102 und dem zweiten 106 Anschluss,
entsprechend für
die Ausgleichskammern 62 und 70. Der Kanal 122 ist
zusätzlich
mit einer Kanaleinengung oder Drossel 134 versehen, welcher
eine Fluidströmung über einen
Auslassanschluss 108b am Ende des Kanals 122 zu
den Schmier- und Kühlpfaden 124 ermöglicht,
wenn der Fluidströmungsdurchsatz
in dem Kanal 122 einen vorbestimmten Pegel überschreitet.
Entsprechend dient der Fluidfluss durch den Kanal 122 zur
Beibehaltung des Fluidpegels, sowohl in den Ausgleichskammern 62 als
auch 70 und kann weiterhin den Schmier- und Kühlfluss
durch die Kupplungslamellenstapel 12 und 14 unterstützen.
-
Die 8a und 8b zeigen
einen Endbereich 88a der Fluidversorgungshülse 88,
in dem Öffnungen
für die
Fluidversorungskanäle 116, 118, 120 und 122 zu
den entsprechenden Anschlüssen 100, 102, 104, 106 bereitgestellt
sind, genauso wie für
den Auslass 108 für
die Schmier- und Kühlpfade.
Wie in den 8a und 4 dargestellt,
ist der Endbereich 88a der Fluidversorgungshülse in diesem
Beispiel ausgestattet mit einer Öffnung 136 des
Kanals 116 zur Versorgung mit Fluid in Richtung auf die
erste äußere Druckbetätigungskammer 60 über den
Anschluss 100. Wie in den 5 und 8a dargestellt,
ist der Endbereich 88a der Fluidversorgungshülse ausgestattet
mit der Öffnung 138 des
Kanals 118 zur Fluidversorgung für die zweite innere Druckbetätigungskammer 68 über den
Anschluss 102.
-
Der
Hülsenendbereich 88a ist
auch mit einer Öffnung 140 für den Schmier-
und Kühlkanal 120 für hohen
Durchsatz ausgestattet, wie es in den 6 und 8a gezeigt
wird. Die Öffnung 140 erstreckt sich
bis zu dem Auslassanschluss an dem Ende der Hülse 108a, womit ein
Fluidstrom für
die Kühl-
und Schmierpfade 124 ermöglicht wird. In diesem Beispiel
ist die Kanalöffnung 140 für einen
großen Durchsatz
derart bemessen, um einen ausreichenden Fluidstrom bereitzustellen,
um im We sentlichen den Schmier- und Kühlbedarf der Lamellenstapel 12 und 14 zu
bedienen (und auch für
darüber
hinausgehende Fälle).
-
Der
Hülsenendbereich 88 ist
weiterhin mit einer Öffnung 142 zu
dem Kanal 122 ausgestattet und liefert einen Fluidstrom
zu den Ausgleichskammern 62 und 70, genauso wie
zu den Schmier- und
Kühlpfaden 124.
In diesem Beispiel ist die Öffnung 142 in dem
oberen Bereich der Hülse 88 positioniert
und ist derart bemessen, um die gleichzeitige Fluidströmung in
sowohl den Anschluss 102 als auch 106 zu den Ausgleichskammern 62 und 70 zu
ermöglichen.
Die Öffnung 142 ist ähnlich bemessen,
um eine Fluidströmung
von den Ausgleichskammern 62 und 70 über die
Anschlüsse 102 und 106 aufzunehmen,
wenn die Kolben 56 und 58 betätigt werden und damit das Volumen
der Ausgleichskammern 62 und 70 reduzieren. Die Öffnung 142 ist
zusätzlich
derart gestaltet, um eine Fluidströmung über den Anschluss 108b zu den
Schmier- und Kühlpfaden 142 bereitzustellen.
-
Die
Strömung
durch den Anschluss 108b wird durch die Einengung oder
Drossel 134 zur Beibehaltung eines vorbestimmten Betrages
an Fluid in dem Kanal 122 beschränkt und auf einen vorbestimmten
Fluidfluss in der Ausgleichskammer 62 und 70.
Falls die Fluidströmung über den
Kanal 122 diesen vorbestimmten Pegel aufgrund des Eingangs von
der Ölpumpe 112 übersteigt
oder den Fluidfluss von den Ausgleichskammern 62 und 70,
so wird das Fluid über
die Einengung 134 und über
den Anschluss 108b in die Schmier- und Kühlpfade 142 fließen.
-
Wie
in den 7a, 8a und 8b dargestellt,
ist der Hülsenendbereich 88a weiterhin
ausgestattet mit einer Niederdruckversorgungsleitung oder Ringnut 144 und
einer Niederdruckausgleichsöffnung 146.
Die Niederdruckversorgungsleitung 144 steht in Fließkontakt
mit dem Kanal 122 und der Öffnung 142 und leitet
Fluid zu der Niederdruckausgleichskanalversorgungsöffnung 146.
Die Niederdruckausgleichskammeröffnung 146 steht
in Fließkontakt
mit einem Teil des Anschlusses 102 und 106 zu
den Ausgleichskammern 68 und 70. In diesem Bespiel
ist die Niederdruckausgleichskammeröffnung 146 an dem
unteren Teil der Hülse 88 positioniert,
gegenüberliegend
der oberen Öffnung 142.
-
Die
Niederdruckversorgungsleitung 144 ist in der Nähe des Endes
der Öffnung 142 in
dem oberen Bereich der Hülse 88 positioniert
und erstreckt sich um den Umfang der Hülse zu der Niederdruckausgleichskammerversorgungsöffnung 146.
Die Niederdruckversorgungleitung 144 ist zusätzlich in
der Nähe
der Drossel 134 positioniert, um unterstützend Fluid
in die Versorgungsleitung 144 zu führen. Somit führen, wenn
der Fluidstrom durch den Kanal 122 einen niedrigen Durchsatz
oder niedrigen Druck aufweist, die Drossel 134 und die
Wirkung der Schwerkraft einen Fluidstrom in die Niederdruckversorgungsleitung 144.
Das Fluid wird dadurch auf die Niederdruckausgleichskanalöffnung 146 geführt und
somit zu dem Teil der Anschlüsse 102 und 106,
welche benachbart zu der Öffnung 146 liegen
und dort hindurch zu den Ausgleichskammern 62 und 70.
-
Da
die Niederdruckausgleichskanalversorgungsöffnung 146 stationär ist und
unterhalb der Öffnung 142 liegt,
kann ein Fluidstrom zu den Ausgleichskammern 62 und 70 aufrecht
erhalten werden, sogar unter Niederdruck/Flussbedingungen, wo ein ausreichender
Fluidfluss durch die Öffnung 142 nicht beibehalten
werden kann. Während
die Erklärung
für die
Differenz in Durchflussraten durch die Öffnungen 142 und 146 für die Erfindung
nicht notwendig ist, kann davon ausgegangen werden, dass die Wirkung auf
dem gewünschten,
aufwärts
gerichteten Fluss durch die Öffnung 142 beruht,
welcher durch die Schwerkraft eingeschränkt wird (genauso wie die Öffnungsgröße und Viskosität des Fluides)
sowie durch die Unterstützung,
die durch die Schwerkraft relativ zu der Fluidströmung durch
die Versorgungsleitung 144 und die Strömung von der Niederdrucköffnung 146 geschieht.
-
Somit
sichert hinsichtlich dieses Gesichtspunktes der Erfindung die Fluidströmung durch
die Niederdruckversorgungsleitung 144 und die aus der Öffnung 146 heraus
einen angemessenen Strömungsdurchsatz
zu den Ausgleichskammern 62 und 70, welcher über die
Drossel 134 am Ende der oberen Öffnung 142 verstärkt wird.
Entsprechend kann hierdurch nach der Erfindung ein Fluidstrom zu
den Ausgleichskammern mit Durchsätzen
und Bedingungen erzielt werden, die einen kräftigen Fluidstrom lediglich
durch die obere Öffnung 142 einleiten.
-
Die
Kanalöffnungen 136, 138, 140, 142 und 146 sind
zusätzlich
umfangsseitig um den Hülsenbereich 88a angeordnet
und können
in Form von unterschiedlichen Positionen relativ zum Ende der Hülse 88 schwanken,
um ein kräftig
dichtendes Zusammenwirken mit den Anschlüssen 100, 102, 104 und 106 zu
ermöglichen.
Die Öffnungen 136, 138, 140, 142 und 146 sind
weiterhin derart bemessen, dass sie den gewünschten maximalen Strömungsdurchsatz
zu den entsprechenden Druck- und Ausgleichskammern liefern.
-
Der
Betrieb und die Vorteile des kombinierten Einsatzes von oberer Öffnung 142,
Drossel 134, Niederdruckversorgungsleitung 144 und
Niederdrucköffnung 146 wird
in der Ausführung
entsprechend 7 bildlich dargestellt. Der
Fluidstrom 148 durch den Kanal 122 liefert Fluid
sowohl zu den Ausgleichskammern 62 als auch 70 über den
Fluidstrom 150 durch die obere Öffnung 142 in der
Hülse 88 und die
Anschlüsse 102 und 106.
Der Fluidstrom 152 durch die Niedrigdruckleitung 144 (welche
unter Niedrigdruckbedingungen eine hauptsächliche oder lediglich eine
normale Fluidströmung
ist) wird auf die Niederdruckausgleichskanalöffnung 146 gerichtet. Der
Fluidfluss 154 wird, obwohl die Niederdrucköffnung 146 Schwerkraft
unterstützt
versorgt wird, in den Bereichen der Anschlüsse 102 und 106,
die in der Nähe
der Niederdrucköffnung 146 sind,
liegen. Ein Überschussfluid 156 fließt, wenn überhaupt, über die
Drossel 134 und in die Schmier- und Kühlpfade 124.
-
Weiterhin
können
die obere Öffnung 142,
die Niederdruckversorgungsleitung 144 und die Niederdruckversorgungsöffnung 146 ausreichend
Fluid beinhalten, ausreichend für
ein Versorgungsreservoir für
die Ausgleichskammern 62 und 70, wenn der Fluidstromdurchsatz
von der Pumpe unterbrochen oder unterbunden ist. Somit kann die
Versorgung dieses zurückbehaltenen
Fluides durch die Niederdrucköffnung 146 sicherstellen,
dass ausreichend Fluid für die
Ausgleichskammern 62 und 70 verfügbar ist,
um wirksam den Ausgleichseffekt der Zentrifugalkräfte auf
die Kolben 56 und 58 unter solchen Bedingungen auszuüben, wie
sie oben beschrieben sind.
-
Diese
Koordinierung des Fluidstroms durch den Ausgleichskammerkanal 122 und
die Versorgungsöffnungen 142 und 146,
den Kanal 120 für
hohen Durchsatz und den Anschluss 108a kann einen erhöhten Wirkungsgrad
im Betrieb der Kupplung ausmachen. Da die Fluidversorgung zu den
Ausgleichskammern 62 und 70 bei niedrigen Durchsatzraten und/oder
-drücken
beibehalten werden kann, können das
Flapmoment aufgrund der überschüssigen Strömung und
die Zurückhaltung
in der Kupplung 10 minimiert werden, ohne dass der Betrieb
der Kupplung 10 irgendwie beeinflusst wird. Weiterhin vermindert die
Fähigkeit,
eine ausreichende Fluidströmung
zu den Ausgleichskammern 62 und 70 aufrecht zu
erhalten während Überschüsse oder
Schwankungen reduziert werden, die Gelegenheit für eine zu geringe Kompensierung
des Effektes den Zentrifugalkräfte auf
Kolben 56 und 58 aufgrund von nicht angepassten
Fluidpegeln in den Ausgleichskammern 62 und 70 und
durch Überfüllung der
Ausgleichskammern 62 und 70 bewirken und damit
unerwünschte
und störende
Drücke
auf die Kolben 56 und 58 ausüben.
-
Die
Kurve entsprechend 9 stellt Vorteile entsprechend
der Erfindung dar. In diesem Beispiel wird ein konsistenter Stromfluss
zu den Ausgleichskammern 62 und 70 auf relativ
niedrigem Fluidstromdurchsatzniveau zwischen 0 und etwa 2 l/min.
von der Pumpe 112 gehalten, während ebenso eine Flu idströmung zu
den Schmier- und Kühlpfaden 124 bereitgestellt
wird. Wenn der Durchsatz von der Pumpe 112 sich den 2 l/min.
nähert
und diesen Wert übersteigt,
wird der Fluidstrom zu den Ausgleichskammern 62 und 70 bei
annähernd
der gleichen Durchflussrate beibehalten. Der zusätzliche Fluidstrom bei derartigen
höheren
Durchsätzen
wird durch den Hochlastkanal 120 und über den Anschluss 108b (durch
die Drossel 134) am Ende des Ausgleichskammerversorgungskanals 122 gerichtet.
Somit verursacht ein Ansteigen des für Schmierungs- und Kühlungszwecke
oder aufgrund anderer Schwankungen notwendigen Fluidflüssen keine Überversorgung
und unnötige
Drücke
in den Ausgleichskammern 62 und 70 und resultierende
Gegenwirkungen beim Betrieb der Kupplungsstapel 12 und 14.
-
Bei
weiteren Gesichtspunkten der Erfindung können die oben beschriebenen
Fluidversorgungs- und Betriebssysteme zum Einsatz in Doppelkupplungssystemen
angepasst werden mit Kupplungsstapeln, welche zueinander parallel
angeordnet sind oder in Doppelkupplungsgestaltungen von anderer Konfiguration.
In weiteren Aspekten können
die Niederdruckfluidleitung 144 und die Niederdrucköffnung 146 in
einer Vielzahl von Positionen entlang des Versorgungskanals 122 angeordnet
werden, wo die Niederdrucköffnung 146 funktionsmäßig den
Anschlüssen
und den Ausgleichskammern zugeordnet ist.