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    • 专利摘要:

    公开号:WO1987003348A1
    申请号:PCT/EP1986/000685
    申请日:1986-11-26
    公开日:1987-06-04
    发明作者:Enno Stodt
    申请人:J.M. Voith Gmbh；
    IPC主号:F16D25-00
    专利说明:
    [0001] Lamellenkupplung
    [0002] Die Erfindung betrifft eine Lamellenkupplung, wie sie im Ober¬ begriff des Anspruchs 1 vorausgesetzt ist.
    [0003] Nasse Lamellenkupplungen neigen im ausgerückten Zustand dazu, daß die sich mit der Antriebswelle drehenden Lamellen die mit der Abtriebswelle verbundenen Lamellen mitzunehmen versuchen. Dies geschieht, weil zwischen den Lamellen ein Ölfilm vorhanden ist. Dadurch wird ein unerwünschtes Schleppmoment erzeugt, wel¬ ches noch eine gewisse Kraftübertragung zwischen Antriebswelle und Abtriebswelle bewirkt. Um dieses störende Schleppmoment zu verringern, hat man die Lamellen mit sinusförmigem Profil aus¬ gebildet, die beim Lösen durch die Eigenfederung ein Trennen des gesamten Lamellenpaketes bewirken.
    [0004] Ferner ist es aus der DE-PS 823 082 bekannt, zwischen den mit dem Kupplungskorb drehfest verbundenen Außenlamellen oder zwi¬ schen den mit der Nabe drehfest verbundenen Innenlamellen Spreizglieder einzufügen, welche die Lamellen des Außenpaketes oder die Lamellen des Innenpaketes bei ausgerückter Kupplung auseinanderspreizen, damit sie nicht mehr an den Lamellen des
    [0005]
    jeweils anderen Paketes kleben sollen. Da jedoch nur ein einzi¬ ges Lamellenpaket von den ringscheibenförmig mit beidseitig aufgebrachter elastischer ölbeständiger Masse ausgebildeten Spreizgliedern gespreizt wird, können die dazwischen befindli¬ chen nicht gespreizten Lamellen des anderen Paketes dennoch an den Lamellenflächen des gespreizten Paketes anhaften und ein Reibmoment übertragen. Ferner ist es bekannt (beispielsweise aus DE-AS 26 01 507), sowohl zwischen den Lamellen des Innenpa¬ ketes als auch zwischen den Lamellen des Außenpaketes jeweils Spreizglieder vorzusehen, so daß jedes Lamellenpaket für sich gespreizt wird. Auch hierbei kann jedoch ein Lamellenpaket ein¬ seitig am anderen Lamellenpaket anhaften und dabei ein Schlepp¬ moment übertragen. Bei einer Variante dieser Lösung gemäß der DE-PS 33 20 977 werden jeweils die Außenlamellen durch Feder¬ zungen in eine Richtung gedrückt, und die Innenlamellen werden durch andere Federzungen in die entgegengesetzte Richtung ge¬ drückt, so daß beim Lösen der Kupplung die Außen- und Innenla¬ mellen voneinander weggedrückt werden. Dabei müssen jedoch die Federzungen gegenseitig so bemessen werden, daß die auf einer Seite auseinandergedrückten Außen- und Innenlamellen nicht auf ihren anderen Seiten zusammengedrückt werden. Außerdem ist der Aufwand der Federzungen beträchtlich.
    [0006] Die US-PS 3,397,761 beschreibt eine weitere bekannte Lamellen¬ kupplung mit nur einer einzigen Innenlamelle (als zweite Kupp¬ lungshälf e) . Zum möglichst vollkommenen Lösen der beiden Kupp¬ lungshälften sind elastische Spreizglieder vorgesehen, von de¬ nen jedes einerseits an der Innenlamelle und andererseits an einem Element der ersten Kupplungshälfte angreift. Die Spreiz¬ glieder sind an der Innenlamelle befestigt; sie befinden sich in einem verhältnismäßig großen Abstand von der Kupplungsdreh¬ achse in der Nähe des radial inneren Randes der Kupplungs-Reib¬ flächen. Aufgrund dieser Anordnung verursachen sie im ausge¬ rückten Zustand der Kupplung, wenn sie an den Bauteilen der ersten Kupplungshälfte gleiten, ein immer noch verhältnismäßig großes Schleppmoment. Auch besteht die Gefahr, daß sie vorzei¬ tig verschleißen.
    [0007] Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer nassen Lamellenkupplung, bei der im gelösten Zustand weder durch ein Aneinanderhaften von Reibflächen infolge eines zwischen den Lamellen vorhandenen Flüssigkeitsfilmes noch durch Spreizglie¬ der, welche die Reibflächen voneinander abrücken sollen, ein nennenswertes Schleppmoment erzeugt wird.
    [0008] Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Danach ist Ausgangspunkt der Erfindung eine Lamellen¬ kupplung, bei der zum Lösen der Reibflächen elastische Spreiz¬ glieder vorgesehen sind, von denen jedes einerseits an der In¬ nenlamelle (also an der zweiten Kupplungshälfte) und anderer¬ seits an einem Element der ersten Kupplungshälfte angreift. Vorausgesetzt ist, daß an jedem Reibflächen-Paar wenigstens ein derartiges Spreizglied vorhanden ist, so daß beim Ausrücken der Kupplung sämtliche Reibflächenpaare gespreizt und belüftet wer¬ den. Vorausgesetzt ist außerdem, daß außer einem zum Einrücken der Kupplung dienenden ersten Betätigungselement zum Ausrücken der Kupplung ein zweites, entgegenwirkendes Betätigungselement vorgesehen ist. Somit wird beim Ausrücken der Kupplung das er¬ ste Betätigungselement mit Hilfe des zweiten Betätigungsele¬ ments, also nicht mit Hilfe der Spreizglieder, in seine Aus¬ gangsstellung gebracht. Die elastischen Spreizglieder haben somit allein die Aufgabe, nach dem erfolgten Ausrücken der Kupplung die Reibflächen-Paare vollends voneinander zu lösen. Dementsprechend können die elastischen Spreizglieder schwächer dimensioniert werden. Diese Maßnahme wirkt schon in Richtung einer Verringerung desjenigen Schleppmomentes, welches durch das Gleiten der Spreizglieder verursacht wird. (Bei den genann¬ ten zwei Betätigungselementen kann es sich um zwei unterschied¬ liche oder zwei gleichartige Betätigungselemente handeln oder um ein doppelt wirkendes Betätigungselement, z.B. um eine dop¬ pelt wirkende Zylinder-Kolben-Einheit.) Durch die erfindungsgemäße Verwendung von Tellerfedern als ela¬ stische Spreizglieder wird nun nochmals eine weitere wesentli¬ che Verringerung desjenigen Schleppmomentes erzielt, welches (bei ausgerückter Kupplung) durch das Gleiten der Spreizglieder verursacht wird. Zwar ist aus der GB-PS 955,852 schon eine La¬ mellenkupplung bekannt, worin Tellerfedern als elastische Spreizglieder verwendet sind; diese greifen jedoch beiderseits nur an den Innenlamellen an, so daß ein vollkommenes Lösen und Belüften der Reibflächen nicht gewährleistet ist. Im Gegensatz hierzu stützt sich gemäß der Erfindung jede Tellerfeder mit ihrem radial äußeren Rand gegen ein Element der ersten Kupp¬ lungshälfte und mit ihrem radial inneren Rand gegen die Innen¬ lamelle bzw. eine der Innenlamellen, also gegen ein Element der zweiten Kupplungshälfte. Wesentlich ist hierbei, daß der radial äußere Rand jeder Tellerfeder entweder mittels Formschluß -oder mittels einer Reibkraft derart an der ersten Kupplungshälfte anliegt, daß die Tellerfeder zumindest überwiegend mit der er¬ sten Kupplungshälfte rotiert. Dies bedeutet mit anderen Worten: Tm ausgerückten Zustand der Kupplung besteht zwischen jeder Tellerfeder und der ersten Kupplungshälfte keine oder nur eine geringe Drehzahldifferenz. Somit erscheint die unvermeidbare Drehzahldifferenz ausschließlich oder zumindest überwiegend am radial inneren Rand der Tellörfedern, der gemäß der Erfindung mit einer Gleitfläche versehen ist, die an der Innenlamelle anliegt. Somit findet der unvermeidbare Gleitvorgang in einer wesentlich geringeren Entfernung von der Kupplungsdrehachse statt als beim Stand der Technik. Das aus diesem Gleitvorgang resultierende Schleppmoment wird somit wesentlich reduziert.
    [0009] Um Herstellung und Montage der erfindungsgemäßen Lamellenkupp¬ lung zu erleichtern, wird an der Kontaktstelle des äußeren Ran¬ des jeder Tellerfeder mit der ersten Kupplungshälfte eine reib¬ schlüssige Verbindung bevorzugt. Hierzu dienen die in den An¬ sprüchen 2 bis 4 angegebenen Merkmale. Die Merkmale der weite- ren Unteransprüche dienen hauptsächlich zur weiteren Verringe¬ rung des bei gelöster Kupplung aus der Drehzahldifferenz zwi¬ schen Tellerfedern und der Innenlamelle bzw. den Innenlamellen resultierenden Schleppmomentes.
    [0010] Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand von Schemazeichnungen erläutert.
    [0011] Figμr 1 zeigt eine Lamellenkupplung mit Spreizgliedern in Form ringförmiger Tellerfedern.
    [0012] Figur 2 zeigt eine der Tellerfedern im Schnitt.
    [0013] Figur 3 zeigt eine der Tellerfedern, verkleinert, in Ansicht.
    [0014] Figur 4 zeigt ein Detail aus Figur 1 bei ausgerückter Lamellen¬ kupplung.
    [0015] Die in Figur 1 dargestellte Lamellenkupplung hat eine erste Kupplungshälfte und eine zweite Kupplungshälfte. Elemente der ersten Kupplungshälfte sind ein Kupplungsgehäuse la und drei Außenlamellen 1b bis ld, die an ihrem Außenumfang drehfest aber axial verschiebbar mit dem Kupplungsgehäuse la verbunden sind. Einige am Umfang verteilte Bolzen 6 dienen zur Führung von Druckfedern 14, welche das Kupplungsgehäuse la und die äußere Außenlamelle ld auseinanderdrücken. Ein Tragring 2 ist mittels Schrauben 2a mit dem Kupplungsgehäuse la verbunden und mittels eines Wälzlagers 19 auf einem feststehenden Lagerhals 2b gela¬ gert. Letzterer kann z.B. Teil eines Getriebegehäuses sein.
    [0016] Elemente der zweiten Kupplungshälfte sind drei Innenlamellen 4a, 4b und 4c, die zwischen je zwei Elementen la bis ld der ersten Kupplungshälfte angeordnet sind. Die Innenlamellen 4a bis 4c haben an ihrem Innenumfang Zähne 5, die in eine Außen¬ verzahnung einer Nabe 7 eingreifen. Diese ruht mittels einer weiteren Verzahnung 8, 9 drehfest, jedoch axial verschiebbar auf einer Welle 10, die z.B. die Eingangswelle eines Getriebes sein kann. ... Im Tragring 2 ist ein ringförmiger Zylinderraum 16 vorgesehen, in dem ein Ringkolben 3 angeordnet ist. Dieser kann, durch Zu¬ führen eines Druckmediums über die Leitungen 17 und 18 in den Zylinderraum 16, die Lamellen aneinander und gegen das Kupp¬ lungsgehäuse la drücken. Hierdurch wird die Lamellenkupplung eingerückt. In Fig. 1 ist die Lamellenkupplung im eingerückten Zustand dargestellt.
    [0017] Vom Zylinderraum 16 führt ein Entleerkanal 15 nach außen; darin ist ein selbsttätiges Entleerventil 13 angeordnet. Solange die Lamellenkupplung durch den im Zylinderraum 16 herrschenden Druck im eingerückten Zustand gehalten wird, hält ein bewegli¬ cher Ventilkörper (z.B. Kugel 13a) das Entleerventil 13 ge¬ schlossen, so daß das Druckmedium nicht entweichen kann. Sobald die Leitungen 17 und 18 und der Zylinderraum 16 vom Druck ent¬ lastet werden, öffnet sich das Entleerventil 13, z.B. unter Wirkung einer Feder 13b oder durch die auf den Ventilkörper 13a wirkende Fliehkraft. Hierdurch kann sich der Zylinderraum 16 rasch entleeren, so daß die Druckfedern 14 die Außenlamelle ld und den Ringkolben 3 rasch verschieben können (im Falle der Anordnung gemäß Figur 1 nach rechts) .
    [0018] Beispielsweise an den Innenlamellen 4a, 4d und 4c sind beidsei- tig Reibbeläge 12 befestigt, die in der Zeichnung schematisch mit achsparalleler Schraffur veranschaulicht sind. Im ausge¬ rückten Zustand der Lamellenkupplung sollen diese Reibbeläge 12 möglichst vollkommen von den Elementen la bis ld der ersten Kupplungshälfte, mit denen sie im eingerückten Zustand der Kupplung in Kontakt stehen, gelöst werden. Hierzu sind elasti¬ sche Spreizglieder 20 vorgesehen, und zwar in Form von speziel¬ len Tellerfedern, die konzentrisch zur Kupplungsdrehachse X angeordnet sind. Jede diese Tellerfedern 20 hat einen radial inneren Randbereich 20a und einen radial äußeren Randbereich 20b. Mit ihrem radial inneren Randbereich 20a stützt sie sich an einer der Innenlamellen (z.B. 4a) ab, mit ihrem äußeren Randbereich 20b dagegen an einem der Elemente der ersten Kupp¬ lungshälfte, z.B. an der Außenlamelle Ib. Die an den Elementen la bis ld der ersten Kupplungshälfte vorgesehenen Stirnflächen, T
    [0019] an denen die Tellerfedern 20 anliegen, befinden sich alle im radial inneren Bereich der ersten Kupplungshälfte oder, mit anderen Worten, radial innerhalb der Reibbeläge 12. Die Außen¬ lamellen lb bis ld, die dicker sind als die Innenlamellen 4a - 4c, haben zur Bildung der Anlageflächen für die Tellerfedern 20 je einen radial inneren Vorsprung 21.
    [0020] Damit die Tellerfedern 20 stets (zumindest überwiegend) mit den Elementen la bis ld der ersten Kupplungshälfte rotieren, ist folgendes vorgesehen: An jedem der Elemente la bis ld sind für die Tellerfedern 20 kreiszylindrische Zentrierflächen mit dem Innendurchmesser D vorgesehen. Dieser ist gleich groß wie oder geringfügig kleiner als der Außendurchmesser B der entspannten Tellerfedern, d.h. der noch nicht in die Zentrierfläche einge¬ setzten Tellerfedern; siehe Figuren 2 und 3. Hierdurch rotieren auch im ausgerückten Zustand der Lamellenkupplung die Tellerfe¬ dern 20 stets wenigstens angenähert mit der Drehzahl der ersten Kupplunghälfte. Somit findet ein Gleitvorgang ausschließlich oder überwiegend nur am inneren Randbereich 20a statt, also dort wo die Tellerfedern 20 an den Innenlamellen 4a bis 4c an¬ liegen.
    [0021] Wie man am besten aus Figur 3 erkennt, haben die Tellerfedern 20 Schlitze 11, die sich vom radial äußeren Rand 20b aus in Richtung zum inneren Rand 20a erstrecken. Wichtig ist, daß am inneren Rand 20a jeder Tellerfeder 20, abweichend von handels¬ üblichen Tellerfedern, eine Gleitfläche vorgesehen ist, so daß Verschleiß an den Gegengleitfl chen der Innenlamellen 4a - 4c vermieden wird. Die Gleitflächen der Tellerfedern 20 können gemäß Figur 1 im wesentlichen eben sein. Abweichend hiervon kann gemäß Figur 2 vorgesehen werden, daß die Tellerfedern 20' eine zur Innenlamelle hin gewölbte Gleitfläche 22 aufweisen.
    [0022] Die Figur 4 zeigt eine der Innenlamellen 4c mit ihren Reibbelä¬ gen 12, die mit ihr zusammenwirkende äußere Außenlamelle ld sowie die zwischen diesen beiden Elementen angeordnete Teller¬ feder 20. Die genannten Elemente sind im ausgerückten Zustand der Lamellenkupplung dargestellt; denn zwischen den beiden La- mellen ld und 4c ist ein deutlicher Spalt sichtbar. In diesem Zustand ist der mit A bezeichnete Abstand zwischen den stirn¬ seitigen Anlageflächen der Lamellen, an denen die Tellerfeder 20 anliegt, größer als in Figur 1. Die Tellerfeder ist in die¬ sem Zustand nahezu oder vollkommen entspannt. Mit anderen Wor¬ ten: Im noch nicht eingebauten Zustand ist die axiale Länge b der Tellerfeder 20 oder 20' (siehe Figur 2) im wesentlichen gleich dem zuvor genannten Abstand A zwischen den Anlageflächen der Lamellen (z.B. ld und 4c).
    [0023] Durch die zuvor beschriebene Maßnahme liegt die Tellerfeder im ausgerückten Zustand der Kupplung höchstens mit einer ver¬ schwindend kleinen restlichen Federkraft an der Innenlamelle an. Da außerdem, aufgrund der weiter oben beschriebenen Maßnah¬ men, die Berührungsfläche zwischen der Tellerfeder 20 und der Innenlamelle sehr klein ist, und sich überdies in nur geringer Entfernung von der Kupplungsdrehachse X befindet, ist das durch die Tellerfedern 20 verursachte Schleppmoment vernachlässigbar klein. Daher eignet sich die beschriebene Lamellenkupplung be¬ sonders für Fahrzeugantriebe mit synchronisiertem Schaltgetrie¬ be; denn derartige Schaltgetriebe müssen unter möglichst voll¬ kommener Trennung vom Motor umgeschaltet werden.
    权利要求:
    ClaimsPatentansprüche
    1. Laraellenkupplung mit einer ersten Kupplungsh lfte und einer zweiten Kupplungshälfte sowie mit den folgenden Merkmalen:
    a) die erste Kupplungshälfte umfaßt ein Kupplungsgehäuse (la) und wenigstens eine Außenlamelle (lb, lc, ld) , die an ihrem Außenumfang drehfest, jedoch axial ver¬ schiebbar mit dem Kupplungsgehäuse verbunden ist; b) die zweite Kupplungsh lfte umfaßt wenigstens eine scheibenförmige Innenlamelle (4a - 4c) , die an ihrem Innenumfang drehfest, jedoch axial verschiebbar mit einer Welle (10) verbindbar ist; c) jede Innenlamelle (4a - 4c) hat stirnseitige Reibflä¬ chen, an denen sie im eingerückten Zustand der Kupp¬ lung mit Elementen (la - ld) der ersten Kupplungshälf¬ te in Kontakt steht; d) ein erstes Betätigungselement (z.B. Hydraulik-Kolben 3), dient zum Einrücken und ein zweites Betätigungs¬ element (z.B. Druckfeder 14) zum Ausrücken (Lösen) der Kupplung; e) zum Lösen der Reibflächen der wenigstens einen Innen¬ lamelle (4a - 4c) von den Elementen (la - ld) der ersten Kupplungshälfte sind elastische Spreizglieder (20) vorgesehen, von denen jedes einerseits an der Innenlamelle und andererseits an einem der Elemente der ersten Kupplungshälfte angreift; gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: g) jedes der Spreizglieder (20) ist als eine zur Kupp¬ lungsachse (X) im wesentlichen konzentrische Tellerfe¬ der ausgebildet, deren radial äußerer Rand (20b) am radial inneren Bereich, eines der Elemente (la - ld) der ersten Kupplungshälfte anliegt; g) der äußere Rand (20b) jeder Tellerfeder (20) ist der¬ art ausgebildet, daß die Tellerfeder zumindest über¬ wiegend mit der ersten Kupplungshälfte (la - ld) ro¬ tiert; h) der radial innere, an der Innenlamelle (4a - 4c) an¬ liegende Rand (20a) jeder Tellerfeder (20) ist mit einer Gleitfläche (22) versehen.
    2. Lamellenkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Tellerfedern (20) mit ihrem radial äußeren Rand (20b) in einer kreiszylindrischen Zentrierfläche (mit Innendurchmesser D) ruht, die an einem der Elemente (la - ld) der ersten Kupplungsh lfte vorgesehen ist.
    3. Lamellenkupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser (D) jeder Zentrierfläche geringfü¬ gig kleiner als der Außendurchmesser (B) der (noch nicht in die Zentrierfläche eingesetzten) Tellerfeder (20) ist.
    4. Lamellenkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Tellerfeder (20) nach Art einer Außenzahnscheibe radiale Schlitze (11) aufweist, die, aus¬ gehend vom äußeren Rand der Tellerfeder, sich radial von außen nach innen erstrecken.
    5. Lamellenkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die am inneren Rand jeder Tellerfeder (20') angeordnete Gleitfläche (22) zur Innenlamelle (4a - 4c) hin gewölbt ist.
    6. Lamellenkupplung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, deren Innenlamelle (4a - 4c) an ihrem radial inneren Rand mit einer Innenverzahnung (5) auf einem außen verzahnten Bau¬ teil (z.B. Innennabe 7) ruht, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem radial inneren Rand jeder Tellerfeder (20) und der Außenverzahnung des genannten Bauteils (7) ein Sicher- heits-Abstand (a) vorgesehen ist.
    7. Laraellenkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser (D) der Zentrier¬ flächen kleiner als der Durchmesser (d.) des radial inne¬ ren Randes der Reibflächen ist.
    8. Lamellenkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Länge (b) jeder einzelnen Tellerfeder (20) im ungespannten Zustand im wesentlichen gleich dem im ausgerückten Zustand der Lamellenkupplung vorhandenen Abstand (A) zwischen den an den Lamellen (z.B. ld und 4c) für die Tellerfedern (20) vorgesehenen Anlage¬ flächen vorgesehen ist.
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