DE19931339C2 - Drehzahldifferenzabhängige hydraulische Kupplung mit Lamellenschmierung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine drehzahldifferenzabhängige hydraulische Kupplung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Derartige Kupplungen finden in verschiedenen Konstellationen im An­ triebsstrang von Kraftfahrzeugen Verwendung, entweder zur direkten Übertragung eines Drehmomentes oder zum Sperren eines verbundenen Differentialgetriebes, für den Antrieb der Räder einer Achse oder für die Verteilung des Drehmomentes zwischen zwei Achsen. In jedem Fall be­ steht die hydrostatische Verdrängungsmaschine aus einem Innenrotor und einem Aussenrotor, die bei Drehzahldifferenz zwischen Innenrotor und Aussenrotor bzw. insbesondere zwischen dem Antriebsgehäuse und der Ausgangswelle eine Relativbewegung ausführen und so in dem Druck­ raum den für die Beaufschlagung der Kupplung nötigen Druck auf den Kolben ausüben.

Eine gattungsgemäße Vorrichtung ist etwa aus der WO 96/41090 be­ kannt. Dort ist die Anordnung so getroffen, daß im Kolben ein Ventil an­ gebracht ist, das bei Erreichen eines bestimmten Druckes schließt. In den Kupplungsraum gelangt Öl somit nur, solange die Kupplung noch nicht wirkt. Das Öl wird dann einfach irgendwie durch Öffnungen am Umfang des rotierenden Gehäuses abgeschleudert. Wenn die Kupplung zu greifen beginnt, also viel Reibungswärme erzeugt, bleibt das Öl weg. Dadurch erhitzen sich die Lamellen der Kupplung im Fahrbetrieb stark und sind einem hohen Verschleiß ausgesetzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine drehzahldifferenzabhängige hydraulische Kupplung zu schaffen, bei der eine ausreichende Kühlung der Reibflächen gewährleistet ist.

Die Aufgabe wird durch eine Kupplung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Das Drosselventil und damit der Kupplungsraum ist also praktisch immer dann durchströmt, wenn die hydrostatische Verdrängungsmaschine för­ dert und so die Kupplung beaufschlagt wird und die Kühlung auch braucht. Dadurch, daß der Auslaufkanal innerhalb des Außenumfangs der Reibungsflächen der Kupplungslamellen beginnt, bildet sich im rotierenden Gehäuse durch die Fliehkraft ein von außen nach innen wachsender Ölring, der die Reibflächen bedeckt und nicht abfließen kann. Erst wenn die Mündung des Kanales erreicht wird, beginnt das überflüssige Öl abzulaufen. Somit ist immer, wenn die Kupplung schleift, genug Kühlöl vorhanden.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der mindestens eine Auslauf­ kanal in einer mit dem Gehäuse fest verbundenen achsnormalen Scheibe ausgebildet. Die Scheibe kann dann je nach Bauart der Kupplung zu­ gleich als Gehäusedeckel oder als Stütze für die Lager der Halbwellen dienen, oder selbst als Kupplungslamelle ausgebildet sein.

In Weiterbildung der Erfindung kann die achsnormale Scheibe so aus­ gebildet sein, daß sie innerhalb eines Radius, der kleiner als der inne­ re Radius der Reibflächen ist, dünner als ausserhalb dieses Radius ist. Dadurch lässt sich der Auslaufkanal einfach durch radiales Anbohren der Scheibe an geeigneter Stelle herstellen, was die Fertigung erheblich verbilligt.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer Abbildung eines Ausfüh­ rungsbeispieles beschrieben und erläutert.

Eine hydraulische Kupplung 1 ist drehbar in einem nicht dargestellten Gehäuse untergebracht. Sie besteht aus einem rotierenden Antriebsgehäu­ se 2, das mit einem Tellerrad 3, einer hydrostatischen Verdrängungsma­ schine 5, einer Ausgangswelle 6 und einer Reibungskupplung 7. Alle die­ se Komponenten besitzen eine gemeinsame Rotationsachse 8. Das Teller­ rad kämmt mit einem Ritzel 4 dessen Achse ungefähr im rechten Winkel zur Achse 8 liegt. Das Antriebsgehäuse 2 ist in dem nicht dargestellten äußeren Gehäuse irgendwie drehbar gelagert.

Die hydrostatische Verdrängungsmaschine 5 kann von beliebiger Bauart sein, beispielsweise in der WO 96/41090 beschrieben, dann würde sie einen Innenrotor besitzen, der mit der Ausgangswelle 6 drehfest verbun­ den ist und einen dazu exzentisch geführten Außenrotor. Die hydrostati­ sche Verdrängungsmaschine ist in einem Lagerflansch 10 des Antriebs­ gehäuses 2 untergebracht. Mit 11 ist ein Ventil angedeutet, das z. B. ein Überdruckventil ist. In axialer Richtung schließt an die hydrostatische Verdrängungsmaschine 5 eine Zwischenwand 12 an, die mit einem Kol­ ben 14 einen Druckraum 13 bildet, der durch einen Kanal 15 mit Druck­ fluid gespeist wird. Dieser Kolben 14 wirkt auf die Reibungskupplung 7. Diese besteht aus einer mit dem Antriebsgehäuse 2 fest verbundenen Kuppelmanschette 16 mit Kuppelzähnen, in die eine Anzahl Aussenla­ mellen 17 eingreifen und so drehfest aber verschiebbar geführt sind. In­ nen ist eine Kuppelnabe 18 drehfest mit der Ausgangswelle 6 verbunden und ebenfalls mit Kuppelzähnen versehen, in die Innenlamellen 19 ein­ greifen. Die Reibflächen der Lamellen 17, 19 sind angedeutet und mit 20 bezeichnet. Zwischen Kolben 14, Kuppelmanschette 16, Kuppelnabe 18 und einer radialen Scheibe 22 ist der Innenraum 21 der Kupplung gebil­ det. Die Scheibe 22 ist ebenfalls drehfest mit dem Antriebsgehäuse 2 ver­ bunden und kann innen einen Lagerring 23 bilden. Im dargestellten Aus­ führungsbeispiel ist auf der anderen Seite der Scheibe 22 eine gleicharti­ ge Kupplung für eine zweite Halbachse 6' vorgesehen, jedoch nicht mehr dargestellt. In diesem Fall bildet die Scheibe 22 ein Widerlager für beide Reibungskupplungen 7, 7'. Sie könnte aber auch bei nur einer Reibungs­ kupplung die Endplatte des Antriebsgehäuses 2 sein.

Der Druckraum 13 steht über eine Drosselöffnung 30, ein weiteres Ventil 31 und einen Kanal 32 mit dem Innenraum 21 der Kupplung 7 in Strö­ mungsverbindung. Die Scheibe 22 bildet einen Auslaufkanal 33 in Form einer radialen Bohrung die sich einer Radialbohrung 34 des Gehäuses fortsetzt, durch die Fluid aus dem Innenraum der Kupplung nach außen gelangen kann und abgeschleudert wird. In der dargestellten Ausführungs­ form verfügt die Scheibe 22 über eine Zone 35 geringerer Dicke, sodaß der Auslaufkanal 33 bei einem Radius 36 beginnt, der ungefähr gleich dem Radius der inneren Begrenzung der Reibflächen 20 ist.

Da die gesamte hydraulische Kupplung rotiert, bildet sich so in dem Innenraum 21 der Kupplung ein flüssiger "Hohlzylinder", der die Reib­ flächen 20 benetzt hält und kühlt.

Für diese erfindungsgemäße Wirkung ist die Ausgestaltung der hydrauli­ schen Kupplung mit hydrostatischer Verdrängungsmaschine in weiten Grenzen variierbar, sowohl hinsichtlich der äusseren Anbindung als auch hinsichtlich der Wahl der hydrostatischen Verdrängungsmaschine, deren Anordnung (sie könnte auch im Inneren des Kolbens 14 angeordnet sein), als auch der Ausgestaltung der weiteren Steuerelemente.

Insbesondere ist die Anordnung der Drosselöffnung und eventueller wei­ terer Ventile auf dem Weg zwischen dem Druckraum 13 und dem Innen­ raum 21 der Kupplung in weiten Plätzen variierbar.

Claims (3)

1. Drehzahldifferenzabhängige hydraulische Kupplung, bestehend aus einem rotierenden Antriebsgehäuse (2), einer in diesem angeordneten hy­ drostatischen Verdrängungsmaschine (5), einer Ausgangswelle (6), einer Reibungskupplung (7) zur Verbindung der Ausgangswelle (6) mit dem Antriebsgehäuse (2) und einem Kolben (14), wobei bei Auftreten einer Differenzdrehzahl zwischen dem Antriebsgehäuse (2) und der Aus­ gangswelle (6) in einem Druckraum (13) ein auf den Kolben wirkender Druck erzeugt wird, der eine Beaufschlagung der Reibflächen (20) der Reibungskupplung (7) bewirkt, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck­ raum (13) über eine Drosselöffnung (30) mit dem Innenraum (21) der Reibungskupplung (7) in Verbindung steht und daß im Antriebsgehäuse (2) mindestens ein im Wesentlichen radial gerichteter Auslaufkanal (33) vorgesehen ist, der radial innerhalb des Außenumfangs der Reibflächen (20) beginnt und zum Äußeren des Antriebsgehäuses (2) führt.

2. Drehzahldifferenzabhängige hydraulische Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Auslaufkanal (33) in einer mit dem Gehäuse (2) fest verbundenen achsnormalen Scheibe (22) ausgebildet ist.

3. Drehzahldifferenzabhängige hydraulische Kupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die achsnormale Scheibe (22) innerhalb eines Radius, der kleiner als der innere Radius der Reibflächen ist, dünner ist als außerhalb dieses Radius.