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Hydraulisch betätigte Lamellen-Reibungskupplung Die Erfindung bezieht
sich auf eine hydraulisch betätigte Lamellen-Reibungskupplung mit einer auf der
getriebenen Welle drehfest angeordneten Reaktionsplatte, an der der Gegendruckring
für die abwechselnd mit der Reaktionsplatte und mit der treibenden Welle axial verschiebbar
verbundenen Reiblamellen befestigt ist und die den Zylinder für den Betätigungskolben
bildet, der bei Beaufschlagung durch die Druckflüssigkeit die Reibscheiben entgegen
der Kraft einer Rückstellfeder zusammenpreßt.
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Bei einer bekannten Kupplung, bei welcher die Kupplungsglieder durch
mit Druckflüssigkeit einseitig mit Arbeitsdruck beaufschlagte Kolben eingerückt
und durch Federn ausgerückt werden, erfolgt der Ausgleich von Zentrifugalkräften
dadurch, daß die nicht von der Druckflüssigkeit beaufschlagten hinteren Kolbenseiten
Kammern begrenzen, die ebenfalls mit Flüssigkeit angefüllt sind, wobei letztere
aber nicht unter einem den Kolben zurückbewegenden Druck steht. Dies aber wirkt
sich insofern ungünstig aus, als dadurch ein rasches Einrücken der Kupplungsteile
kaum möglich ist, denn die hinter dem Betätigungskolben befindliche Flüssigkeit
muß zunächst aus der betreffenden Kammer herausgerückt werden, bevor die Kupplungsteile
ineinandergreifen können. Es ist also eine unerwünschte Dämpfungswirkung vorhanden,
die sich verzögernd auf den Kupplungsvorgang auswirkt.
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Diesem Nachteil zu begegnen, ist die der Erfindung zugrunde liegende
Aufgabe. Die Aufgabe wird durch die Kombination folgender Merkmale gelöst: a) Der
Druckraum ist mittels einer ringförmigen Leiste an der Reaktionsplatte in eine primäre
und eine sekundäre Druckflüssigkeitskammer aufgeteilt, wobei diese Kammern über
einen Kanal miteinander verbunden sind; b) an der diesen Druckflüssigkeitskammern
gegenüberliegenden Seite der Reaktionsplatte wird eine Zentrifugaldruck-Ausgleichkammer
durch ein die Reaktionsplatte umgreifendes und mit dem Betätigungskolben über durch
die Reaktionsplatte hindurchragende Schrauben verbundenes Zylinderteil gebildet;
e) die Ausgleichskammer ist so bemessen, daß die in der primären und sekundären
Druckflüssigkeitskammer auf die Flüssigkeit ausgeübten Zentrifugalkräfte in bezug
auf ihre Kupplungseinrückwirkung aufgehoben werden; d) die Flüssigkeitszufuhr
wird bei geringem Druck zu allen Kammern über einen im Kupplungsinneren befindlichen
Kolbenschieber ermöglicht, der sich bei Erhöhung des Betätigungsdruckes so verstellt,
daß die Druckflüssigkeit nur in die primäre und von da in die sekundäre Druckflüssigkeitskammer
geleitet wird, während die durch die Verstellung des Betätigungskolbens aus der
Zentrifugaldruck-Ausgleichkammer ven drängte Flüssigkeit über in der Reaktionsplatte
angeordnete Rückschlagventile in die sekundäre Druckflüssigkeitskammer übertreten
kann.
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Durch die erfindungsgemäße Anordnung und Beaufschlagung der Druckkammern
und die Anordnung von Rückschlagventilen, die ein unmittelbares Überströmen der
Flüssigkeit aus der Zentrifugaldruck-Ausgleichkammer in die sekundäre Druckflüssigkeitskammer
bei Beaufschlagung der Kupplung gestatten, wird die unerwünschte Dämpfungswirkung
weitgehend vermieden und ein schnelles Einrücken der Kupplung gewährleistet.
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Zu weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die getriebene
Welle mit einer axialen Bohrung versehen ist, der die Druckflüssigkeit über eine
in der treibenden Welle angeordnete Bohrung zugeführt wird und in der der mit einem
Kanal zur Zufuhr von Flüssigkeit zur primären Druckflüssigkeitskammer und mit einem
zweiten Kanal zur Zufuhr von Flüssigkeit zur Zentrifugaldruck-Ausgleichkammer versehene
Kolbenschieber axial gleitend und gegen eine Feder abgestützt angeordnet ist.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung als Ausführungsbeispiel in einem
Längsschnitt dargestellt.
In der Zeichnung bezeichnet das Bezugszeichen
10
eine sich in Längsrichtung erstreckende umlaufende Welle, die mit einer
primären Bewegungsquelle, z. B. einer Brennkraftmaschine od. ä., verbunden
ist. Die Welle 10 ist in einer Lageranordnung 12 gelagert und mit
einer Bohrung 14 versehen, die der noch zu beschreibenden Zuführung der unter Druck
befmdlichen hydraulischen Flüssigkeit dient. Die Welle 10
weist ferner eine
Bohrung 16 auf, in welcher eine Abtriebswelle 18 einenends gelagert
ist. Die Welle 18
ist mit einem erweiterten Teil 19 versehen, welcher
von einer Schulter 21 begrenzt wird. Die Welle 10
ist mittels einer Nadellageranordnung
20 auf der Welle 18 gelagert. Die Nadellageranordnung 20 wird durch einen
Haltering 22, der in einer Nut in der Welle 18 und durch einen Haltering
24, der in einer Nut in der Welle 10 aufgenommen wird, in einer festen Axialstellung
gehalten, auf der Welle 10 ist zum gemeinsamen Umlauf eine Nabe
28 mittels Keilnuten 26 angeordnet, welche durch einen weiteren Haltering
30, der in einer Nut in dem Außenumfang der Welle 10 gehalten wird
' axial fixiert ist. Die Nabe 28 besteht aus einem sich axial erstreckenden
Flansch 32, der an seinem Außenumfang mehrere Keilnuten 34 aufweist, auf
denen mehrere Kupplungsscheiben 36
angeordnet sind.
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Eine ringfönnige Reaktionsplatte 38 umfaßt die Welle
18 und ist mit Bezug auf diese durch einen Haltering 39, welcher in
einer Ausnehmung 41 an dem einen Ende des Innenumfanges der Reaktionsplatte
38 und in einer Umfangsmit in der Welle 18
aufgenommen wird, axial
fixiert. Es ist ersichtlich, daß die rechte Seite der Reaktionsplatte
38 an die Schulter 21 anstößt. Ein sich axial erstreckender ringförmiger
Flansch 40 ist mit der Reaktionsplatte 38 aus einem Stück gebildet und weist
an seinem Innenumfang mehrere Keilnuten 48 auf, in die mehrere Kupplungsscheiben
50, die zwischen die Kupplungsscheiben 36 geschichtet sind, eingreifen
und wobei ein Ring 44 angeordnet ist, der bei 42 mit den Keilnuten 48 zusammenwirkt
und durch einen Haltering 46 in der gezeigten Stellung gehalten wird. Die Scheiben
36 und 50 sind so angeordnet, daß sie eine begrenzte Axialbewegung
ausüben können, um die Welle 18 in einer aus dem folgenden ersichtlichen
Weise anzutreiben. Der Flansch 40 weist einen verjüngten Teil 51 auf, der
mit einer ringförmigen Nut zur Aufnahme eines Dichtringes 53 für einen im
folgenden zu erläuternden Zweck versehen ist.
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Wie in der Zeichnung dargestellt können die Scheiben 36 und
50 durch Bewegung einer mit 52
bezeichneten Kolbenanordnung nach links
zum Eingriff und durch Bewegung der Kolbenanordnung 52 nach rechts außer Eingriff
gebracht werden. Die Kolbenanordnung 52 ist von zweiteiliger Konstruktion
und besteht aus einem Betätigungskolben 54, der an seinem Außenumfang eine Nut zur
Aufnahme eines Dichtringes 56 aufweist und einem Zylinderteil 58,
der mittels mehrerer auf dem Umfang auf Abstand gehaltener Schrauben 60 im
Ab-
stand zu dem Betätigungskolben 54 befestigt ist. Die Schrauben
60 werden in mit Gewinde versehenen Öffnungen 62, die sich in dem
Betätigungskolben 54 befinden, aufgenommen. Der Abstand zwischen dem Betätigungskolben
54 und dem Zylinderteil 58 wird durch Abstandshülsen 64 verbürgt, welche
in öffnungen 66 in der Reaktionsplatte 38 aufgenommen werden und die
Schrauben 60 umgeben. Jede der Abstandshülsen 64 ist an ihrem Außenumfang
mit einer Nut zur Aufnahme eines Dichtringes 68 umgeben. Der Betätigungskolben
54 und das Zylinderteil 58 bilden zusammen mit der Reaktionsplatte
38
eine -sekundäre Druckflüssigkeitskammer 70 und eine Zentrifügaldrudk-Ausgleichkammer
72, in -denen Flüssigkeit von im wesentlichen gleichem Druck aufgenommen
wird, um eine unbeabsichtigte Betätigung der Kupplungsscheiben 36 und
50 zu vermeiden und ein sofortiges Ansprechen der Kupplung in einer im folgenden
beschriebenen Weise sicherzustellen.
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Die Reaktionsplatte38 ist mit einer sich axial erstreckenden Leiste
74 versehen, auf welcher eine weitere Leiste 76 gleitend aufgenommen wird,
die mit dem Betätigungskolben 54 aus einem Stück gebildet ist. Es ist ersichtlich,
daß der Betätigungskolben 54 und die Reaktionsplatte38 zusammen eine primäre ringfönnige
Druckflüssigkeitskammer 78 im Bereich der Welle 18 bilden. Der Außenumfang
der Leiste 74 ist zweckmäßigerweise mit einer Nut versehen, um einen Dichtring
80 aufzunehmen. Eine Leckage der Flüssigkeit aus der sekundären Druckflüssigkeitskammer
70 wird durch die Dichtungen 56
und 80 vermieden,
- während die Zentrifugaldruck-Ausgleichkammer 72 durch die Dichtung
53 und einen Dichtring 81,- welcher in einer ringförmigen Ausnehmung
83 an der einen Seite der Reaktionsplatte 38 aufgenommen wird, flüssigkeitsdicht
gehalten wird. Eine Endplatte 85 hält die- Dichtung 81
in ihrer Stellung.
Diese Endplatte stößt an ein Ausgangszahnrad87 an, welches durch Mitnehmerbolzen
89, von denen nur einer gezeigt ist, an der Reaktionsplatte 38 befestigt
ist. Die Mitnehmerbolzen 89
werden in öffnungen in den Platten 38 und
85 und dem Ausgangszahnrad 87, welches gemäß Zeichnung durch einen
Keil 91 an der Welle 18 befestigt ist, aufgenommen. Die Kammer
78 wird durch einen Dichtring 80 und zusätzliche Dichtringe
82 und 84, die in Nuten des Außenumfanges der Welle 18 aufgenommen
werden, flüssigkeitsdicht gehalten.
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Im folgenden wird die Weise beschrieben, in welcher Flüssigkeit an
die primäre Druckflüssigkeitskammer 78, die sekundäre Druckflüssigkeitskammer
70 und die Zentrifagaldruck-Ausgleichkammer 72
herangeführt wird. Die
Welle 18 ist mit einer Bohrung 86 versehen, in welcher eine undurchlöcherte
Hülse oder ein Rohr 88 eng passend aufgenommen wird. Die Hülse bzw. das Rohr
88 wird durch einen Haltering 90, welcher in einer Nut im Umfang der
Welle 18 aufgenommen wird, mit einer Schulter 88 a
in Berührung
gehalten. Unter Druck befindliche Flüssigkeit kann z. B. von einer Hydraulikpumpe
durch die Bohrung 14 in das Innere des Rohres 88
gedrückt werden. Eine Leckage
wird durch einen Dichtring 92 verhindert, welcher in einer Nut im Außenumfang
der Welle 18 aufgenommen wird. In der Bohrung 86 wird ein Kolbenschieber
94 gleitend aufgenommen, welcher mittels einer Feder 96 in die gezeigte Stellung
gedrückt wird. Die Feder 96 stößt an eine Schulter 95 am innersten
Ende der Bohrung 86 an und wird durch eine Haltehülse 98 in ihrer
Stellung gehalten.
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Der Kolbenschieber 94 weist einen Kanal 100 von begrenzten
Durchmesser auf, der mit einem sich radial erstreckenden Kanal 102 in Verbindung
steht, welcher wiederum mit einer versetzten Bohrung 104 verbunden ist, die zur
gegenüberliegenden 5eite des Kolbenschiebers 94 führt. Mit der Bohrung 104 steht
ein
sich radial erstreckender Kanal 106 und eine ringförmige Nut 108 am
Außenumfang des Kolbenschiebers 94 in Verbindung. In der gezeigten Stellung des
Kolbenschiebers 94 kann Drucköl bei niedrigem Druck vom Inneren des Rohres
88 durch die Kanäle 100 und 102 über die Bohrung 104 in den Kanal
106
und die Nut 108 und durch einen sich axial erstreckenden Kanal
110 in der Wand der Welle 18 in die primäre Druckflüssigkeitskammer
78 fließen. Der sekundären Druckflüssigkeitskammer 70 wird durch den
in der Leiste 74 befindlichen Kanal 112 Flüssigkeit von der primären Druckflüssigkeitskammer
78
zugeführt.
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In der gezeigten Stellung des Kolbenschiebers 94 kann der Zentrifugaldruck-Ausgleichkammer
72
durch den Kanal 114, einer ringförmigen Nut 116 an der Außenfläche
des Kolbenschiebers 94, einem Kanal 118 in der Wand der Welle 18 und
Kanälen 120, 122 und 124 in dem Körper der Reaktionsplatte 38 Flüssigkeit
zugeführt werden. Der Flüssigkeitsdruck kann gering sein; die Zentrifugalkraft stellt
die Füllung der Kammern 70, 72 und 78 sicher. Daraus ist ersichtlich,
daß ständig unter gewissem Druck befindliche Flüssigkeit an die Kammern
70, 72 und 78 herangeführt werden kann.
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Die Kolbenanordnung 52 wird normalerweise durch eine Kompressionsfeder
124' aus der Eingriffsstellung herausbewegt. Die Kompressionsfeder 124' umgibt die
Welle 18 und stößt an einem Ende an einen sich axial erstreckenden Flansch
126, der mit dem Betätigungskolben 54 aus einem Stück gebildet ist, und am
anderen Ende an einen Haltering 128 an, welcher einen sich radial nach außen
erstreckenden Flansch 130 aufweist. Das linke Ende des Ringes 128
wirkt
wie in der Zeichnung gezeigt mit der Nadellageranordnung 20 zusammen.
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Im Betrieb kann die Kupplung durch Erhöhung des Flüssigkeitsdruckes
innerhalb der Bohrung 86
mit Energie versehen werden. Wenn der Flüssigkeitsdruck
erhöht wird, bewegt sich der Kolbenschieber 94 gegen die Kraft der Feder
96 nach rechts, und es ist mittels des Kanals 110 ein Durchfluß der
unter Druck befindlichen Flüssigkeit durch die primäre Druckflüssigkeitskammer
78 gewährleistet. Wenn der Druck innerhalb der Ietztgenannten Kammer
sich erhöht, wird die Kolbenanordnung 52 entgegen Kraft der Feder 124' nach
links bewegt, der Inhalt der sekundären Druckflüssigkeitskammer 70 wird vergrößert,
während der Inhalt der Zentrifugaldruck-Ausgleichkammer 72 vermindert wird.
Die Reaktionsplatte 38 ist mit mehreren über den Umfang verteilten öffnungen
132 züm Überströmen der Flüssigkeit von der Zentrifugaldruck-Ausgleichkammer
72 zur sekundären Druckflüssigkeitsk-ammer 70 versehen, wenn der Betätigungskolben
54 mit der Scheibenpackung in Zusammenwirkung gebracht wird. Jede der öffnungen
132 wird durch ein Klappenventil 134, das mit einer flachen Feder arbeitet,
und durch ein Niet 136 in seiner Stellung gehalten wird, geschlossen. Durch
diese Anordnung wird, wie ersichtlich, ein Lauf der Flüssigkeit in nur einer Richtung
ermöglicht. Bei Bewegung des Kolbenschiebers 94 nach rechts wird der Kanal
118 abgeschlossen, und eine Flüssigkeitsverbindung zwischen der z. B. Hydraulikpumpe
und der Zentrifugaldruck-Ausgleichkanirner72 ist vorübergehend unterbrochen.
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Um die Kupplung außer Eingriff zu bringen, wird der Druck der Flüssigkeit
innerhalb der Bohrung 86
vermindert und der Kolbenschieber 94 durch die Feder
96 in die gezeigte Stellung zurückgeführt. Von der primären Druckflüssigkeitskammer78
fließt unter hohem Druck befludliche Flüssigkeit durch den Kanal 110, durch
die Nut 108, durch die Bohiung 104 und einen radialen in der Welle
18 befindlichen Kanal 138 in die Wanne. Bei Bewegung der Kolbenanordnung
52 nach rechts unter dem Druck: der Feder 124' vermindert sich der Inhalt
der sekundären Druckflüssigkeitskammer 70, während der Inhalt der Zentrifagaldruck-Ausgleichkammer
72 zu-'nimmt, bis der Betätigungskolben54 gegen die Leiste 74 anstößt. Aus
der sekundären Druckflüssigkeitskammer 70 kommende Flüssigkeit strömt durch
den Kanal 112 in die primäre Druckflüssigkeitskammer 78, bis der Betätigungskolben
54 seine Ruhestellung erreicht und ein Strom der Flüssigkeit zu der Zentrifugaldruck-Ausgleichkammer
72 durch die Kanäle 118, 120, 122, 124 wieder aufgenommen wird.