DE19957511A1 - Lamelle für ein Kraftübertragungsaggregat, zum Beispiel für eine Schaltkupplung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lamelle für ein Kraftübertragungsaggregat. DOLLAR A Gemäß der Erfindung wird eine solche Lamelle mit den folgenden Merkmalen ausgestattet: DOLLAR A mit einem ringförmigen Trägerblech; DOLLAR A wenigstens auf einer Seite des Trägerbleches befindet sich ein Reibbelag; DOLLAR A der Reibbelag weist mehrere Nuten auf, die entlang von Radiallinien oder Sekanten verlaufen ("Pumpnuten") und die relativ tief in den Reibbelag eingeschnitten sind; DOLLAR A der Reibbelag weist außerdem eine Vielzahl von Nuten auf, die weniger tief eingeschnitten sind ("Waffelnuten").

Description

Die Erfindung betrifft eine Lamelle für ein Kraftübertragungsaggregat, zum Beispiel für eine schaltbare Lamellenkupplung oder für eine Reibbremse. Die in der Kupplung entstehende Wärme wird durch ein Kühlmittel, vorzugsweise Öl, nach außen abgeführt.

Derartige Lamellenkupplungen umfassen eine Mehrzahl von Lamellen. Dabei ist eine erste Gruppe auf einem Lamellenträger drehfest angeordnet, und eine zweite auf einer Nabe. Die Lamellen der beiden Gruppen greifen verzahnungsartig ineinander. Die beiden Gruppen sind in axialer Richtung relativ zueinander verschiebbar und dabei paarweise in reibschlüssige Verbindung bringbar.

Die ringförmigen Lamellen sind im allgemeinen sandwichartig aufgebaut. Sie umfassen ein Trägerblech, das beispielsweise aus Stahl besteht. Das Trägerblech trägt auf seinen Ringflächen einen Belag. Dieser besteht im allgemeinen aus einer Faserstoffmasse, die aus einem papierartigen Material hergestellt ist.

Beispiele solcher Vorrichtungen sind bekannt geworden aus DE 31 49 880 C2, DE 35 32 759 C1 oder DE 31 18 565 A1.

Lamellenkupplungen sind ein Bestandteil von Kraftfahrzeuggetrieben, insbesondere von automatischen Getrieben. Dabei ist man bestrebt, das Gewicht der einzelnen Aggregate sowie den Bauraum soweit wie möglich zu reduzieren. Pro Getriebe werden mehrere Einheiten solcher Lamellenkupplungen und Lamellenbremsen verwendet. Jede Einheit umfaßt eine Mehrzahl von Lamellenpaaren, die ein erhebliches Gewicht haben.

Dabei wird unter dem Ausdruck "Lamellenpaar" ein Satz verstanden, bestehend aus einer innenverzahnten Lamelle und einer außenverzahnten Gegenlamelle. Die einzelnen Lamellen können einseitig belegt sein. Dabei arbeiten jeweils zwei einander benachbarte Lamellen miteinander zusammen, indem der Belag der einen Lamelle in eingerücktem Zustand mit dem Trägerblech der anderen Lamelle in Kontakt gelangt. Es gibt aber auch doppelseitig belegte Lamellen. Dabei ist jeweils eine doppelseitig belegte Lamelle zwischen zwei unbelegten Stahllamellen angeordnet.

Die Anforderungen an die Lebensdauer von Lamellenkupplungen und ähnlichen Aggregaten sind außerordentlich hoch. Die Lamellen werden im Laufe der Lebensdauer einer Kupplung ungezählte Male in Eingriff und außer Eingriff gebracht. Dabei werden hohe Axialkräfte und damit hohe Flächenpressungen auf die einzelne Lamelle aufgebracht. Gleichzeitig herrschen hohe Temperaturen, die man durch Schmieröl soweit wie möglich in Grenzen hält. Trotz dieser Einflüsse soll das Kraftübertragungsverhalten unverändert bleiben und die Lamelle eine lange Lebensdauer haben. Der Ausfall einer oder mehrerer Lamellen hat den Ausfall des gesamten Aggregates zur Folge. Der Ausbau schadhafter Lamellen und der Einbau neuer Lamellen ist äußerst aufwendig. Die Frage der Erhaltung der Kraftübertragungseigenschaften und der Lebensdauer hat daher eine hohe wirtschaftliche Bedeutung.

Es wurden zahlreiche Ursachen für den Ausfall von Lamellen bereits untersucht. Zu solchen Ursachen gehören beispielsweise unzulängliche Schmierung, überhöhte Reibarbeit oder Reibleistung, ungünstige Eigenschaften des Reibbelages und anderes mehr.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Lamellen der genannten Art derart zu gestalten, daß die Schmierung durch Öl noch weiter optimiert wird, und daß dabei die Lamelle ihre Grundfunktion des Übertragens von Drehmoment einwandfrei erfüllt.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst.

Die Erfinder haben demgemäß eine geschickte Kombination von zwei Arten von Nuten als optimal erkannt. Eine erste Gruppe von Nuten ist derart gestaltet und angeordnet, daß eine Pumpwirkung erzeugt wird ("Pumpnuten"). Das Öl wird somit von diesen Pumpnuten wirksam umgewälzt, so daß es die gesamte Lamellenfläche erfaßt. Diese Pumpnuten können relativ scharfkantig und in den Reibbelag tief eingearbeitet sein. Der Einschnitt kann bis zum Trägerblech reichen. Die Pumpnuten verlaufen dabei entlang Radialen oder Sekanten. Sie können auch bogenförmig gestaltet sein, in Anlehnung an den Verlauf von Pumpenschaufeln.

Gemäß der Erfindung wird eine zweite Gruppe von Nuten vorgesehen. Diese Nuten können weniger tief eingearbeitet sein. Dies ist jedoch nicht zwingend notwendig. Diese zweite Gruppe von Nuten ist vorzugsweise nach Art eines Netzwerks oder Gitters angeordnet. Diese Nuten dienen dazu, überschüssiges Kühlmittel und damit hydrodynamische Effekte abzubauen, die ein "Aufschwimmen" der Reibbeläge auf dem Ölfilm zur Folge haben würde. Diese Nuten sind im allgemeinen zahlreicher, als die Pumpnuten. Sie liegen viel dichter nebeneinander. Diese zweite Gruppe von Nuten ist wiederum in zwei Untergruppen unterteilt: Die Nuten der einen Untergruppe verlaufen in einer bestimmten Richtung, vorzugsweise parallel zueinander, und die Nuten der anderen Untergruppe verlaufen unter einem Winkel zu den Nuten der ersten Untergruppe, so daß sich die Nuten der beiden Untergruppen unter einem bestimmten Winkel schneiden. Der Winkel kann 90° betragen, aber auch einen anderen Wert haben. Die Nuten der einen Untergruppe können genau radial verlaufen, auf die Lamelle bezogen, aber auch von der Radialen abweichend.

Durch die erfindungsgemäße Kombination dieser beiden Gruppen von Nuten werden zwei Teilaufgaben in perfekter Weise gelöst:

In den großen Nutquerschnitten der Pumpnuten fließen relativ große Ölströme. Diese nehmen die anfallende Reibungswärme mit und tragen damit auf diese Weise zur Steigerung der Lebensdauer bei. Sie versorgen außerdem noch entlegene Bereiche der Lamelle mit Öl. Die andere Gruppe von Nuten hingegen wirkt dem Ausbilden eines hydrodynamischen Schmierfilmes entgegen.

Durch die Erfindung lässt sich die Energiedichte bedeutend steigern. Dies bedeutet, dass entweder der Bauraum verringert werden kann, bei Beibehaltung der aufgebrachten Reibenergie, oder dass die Reibenergie vergrößert werden kann, bei gleichbleibendem Bauraum. Dabei wird der Wärmeabtransport innerhalb der Kupplung wesentlich verbessert. Außerdem wird sichergestellt, dass die Reibfläche vollständig von Kühlöl benetzt wird, und zwar bei allen im Betrieb vorkommenden Geschwindigkeiten. Der Kühlölstrom behindert dabei keineswegs die sofortige Lastaufnahme der Kupplung im Zuschaltpunkt, so dass keine zeitliche Verzögerung eintritt.

Die Erfindung ist anhand der Zeichnungen erläutert. Darin ist im einzelnen folgendes dargestellt:

Fig. 1 zeigt in einem achsparallelen Schnitt eine Mehrscheiben- Lamellenkupplung in schematischer Gesamtansicht.

Fig. 2 zeigt eine Lamelle in Draufsicht.

Fig. 2a, b und c zeigen jeweils eine Lamelle in Draufsicht.

Fig. 3 zeigt in vergrößerter Darstellung eine andere Lamelle in Draufsicht.

Die in Fig. 1 gezeigte Lamellenkupplung weist eine Antriebswelle 1 auf. Diese ist mit einem Lamellenträger drehfest verbunden. Der Lamellenträger 2 trägt eine Mehrzahl von Außenlamellen 3. Eine Nabe 4 trägt eine Mehrzahl von Innenlamellen 5.

Die in Fig. 2 dargestellte Lamelle ist auf derjenigen Seite, die hier dargestellt ist, mit einem Reibbelag versehen.

Die in den Fig. 2a bis 2c dargestellten Lamellen sind auf derjenigen Seite, die hier dargestellt ist, mit einem Reibbelag versehen.

Der Reibbelag ist mit zwei Gruppen von Nuten ausgestattet. Die Nuten 10 der ersten Gruppe von Nuten verlaufen entlang von Sekanten, die die ringförmige Lamelle somit anschneiden. Diese Nuten 10 sind tief in den Reibbelag eingeschnitten. Sie sind im vorliegenden Fall scharfkantig. Dies muss jedoch nicht so sein. Sie haben einen relativ großen Querschnitt, so daß große Ölmengen gefördert werden können.

Die andere Gruppe von Nuten umfaßt zwei Untergruppen. Die Nuten 20 der einen Untergruppe verläuft parallel zu einem Radius der ringförmigen Lamelle, und die Nuten 30 der anderen Untergruppe verlaufen senkrecht hierzu. Auf diese Weise entsteht ein Gitterwerk oder Netzwerk. Man könnte auch von einem Waffelmuster sprechen. Diese Nuten 20 und 30 sind nicht sehr tief in den Reibbelag eingeschnitten.

Die Unterschiede zwischen den Lamellen gemäß der Ausführungsformen der Fig. 2a, 2b und 2c liegen in folgendem:

In Fig. 2a sind die Nuten 10 geradlinig. Sie verlaufen entlang Sekanten. Sie könnten jedoch auch radial verlaufen.

Bei Fig. 2b sind die Nuten 10 bogenförmig, in Anlehnung an die Form einer Pumpenschaufel. Dabei ist der Verlauf der Nuten 10 auf die Drehrichtung abzustimmen. Die Drehrichtung wäre im vorliegenden Falle im Gegenzeigersinn.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2c sind wiederum bogenförmige Nuten 10 vorgesehen. Dabei sind die Nuten 10 derart angeordnet, dass die Lamelle drehrichtungs-unabhängig ist.

Aus Fig. 3 erkennt man, daß die Nuten 10 deutlich breiter sind, als die Nuten 20 und 30. Die Nuten 10 können doppelt so breit sein, wie die Nuten 20 und 30. Auch kommt in Betracht, daß die Breite der Nuten 10 ein Mehrfaches der Breite der Nuten 20 und 30 beträgt.

Die Tiefe der Nuten 10 in den Reibbelag ist wesentlich größer, als die Einschnittiefe der Nuten 20 und 30. Auch hier können sich die Werte wie 2 : 1 verhalten. Doch kann die Tiefe der Nuten 10 ein Vielfaches der Einschnittiefe der Nuten 20 und 30 betragen. Bei den waffelartigen Nuten 20 und 30 kommt es darauf an, daß das Öl möglichst flächig über den Reibbelag verteilt wird, so daß kein nennenswerter hydrodynamischer Schmierfilm während des Schließens der Kupplung entsteht.

Claims (12)

1. Lamelle für ein Kraftübertragungsaggregat, zum Beispiel für eine Lamellenkupplung oder eine Reibbremse, bei der ein Kühlmittel zum Abtransport der Reibwärme eingesetzt wird;

• 1. 1.1 mit einem ringförmigen Trägerblech;
• 2. 1.2 wenigstens auf einer Seite des Trägerbleches befindet sich ein Reibbelag;
• 3. 1.3 der Reibbelag weist mehrere Nuten (10) ("Pumpnuten") auf, die eine relativ große Querschnittsfläche haben;
• 4. 1.4 der Reibbelag weist außerdem eine Vielzahl von Nuten (20, 30) ("Waffelnuten") auf, die einen relativ kleinen Querschnitt haben.

2. Lamelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Waffelnuten (20, 30) zwei Untergruppen von Nuten aufweisen, und daß die Nuten (20) der einen Untergruppe die Nuten (30) der anderen Untergruppe unter einem bestimmten Winkel schneiden.

3. Lamelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schnittwinkel 90° beträgt.

4. Lamelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schnittwinkel von 90° abweicht.

5. Lamelle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite einer jeden Pumpnut (10) größer als die Breite einer jeden Waffelnut (20, 30) ist.

6. Lamelle nach Anspruch 5, daß die Breite der Pumpnuten (10) ein Vielfaches der Breite der Waffelnuten beträgt.

7. Lamelle nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe der Pumpnuten (10) größer als die Tiefe der Waffelnuten (20, 30) ist.

8. Lamelle nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe der Pumpnuten (10) ein Vielfaches der Tiefe der Waffelnuten (20, 30) beträgt.

9. Lamelle nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpnuten (10) entlang von Radiallinien verlaufen.

10. Lamelle nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpnuten (10) entlang von Sekanten verlaufen.

11. Lamelle nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpnuten (10) nach Art von Pumpenschaufeln bogenförmig gestaltet sind.

12. Lamelle nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Gruppen von bogenförmigen Pumpnuten (10) vorgesehen sind, deren eine einer ersten und deren andere einer zweiten Drehrichtung entsprechend verlaufen.