DE1600180B2 - Antriebsuebertragungsvorrichtung mit schlupfkupplung und regelventil - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Antriebsübertragungsvorrichtung der im Oberbegriff des Hauptanspruches beschriebenen Bauart. Eine solche Vorrichtung ist bekannt aus der DT-PS 8 72 158. In der darin beschriebenen Kupplungsanordnung sind die Kupplungsscheiben gleichfalls einem veränderlich regelbaren Anpreßdruck über den ganzen Schlupfbereich ausgesetzt, wobei diese Kupplung bei einer vorbestimmten Drehzahl zum Anpreßdruck gelangt und bei einer anderen vorbestimmten Drehzahl völlig gelöst wird. Bei dieser zwischen Antrieb und Abtrieb geschalteten Kupplung soll durch selbsttätige Regelung der Kupplungskraft die Anfahrdrehzahl nach ihrem Einschalten so lange konstant gehalten werden, bis Antrieb und Abtrieb gleiche Drehzahl haben. Zu diesem Zweck soll während des Anfahrvorganges die Kupplungskraft verringert werden, wenn die Motordrehzahl unter der vorbestimmten Anfahrdrehzahl liegt, und die Kupplungskraft verstärkt werden, wenn die Motordrehzahl die vorbestimmte Anfahrdrehzahl übersteigt. Eine ununterbrochene Schlupfregelung ist jedoch nicht möglich, weil der Reibungskoeffizient, der sich im umgekehrten Verhältnis zu den Schlupfgeschwindigkeiten ändert, nicht kompensiert wird.

Der Fliehkraft unterliegende Druckregelventile im Zulauf des Druckmediums zur Druckkammer einer Reibungskupplung sind allgemein bekannt und in der Ausbildung als Schieber beispielsweise beschrieben in den US-PS 28 53 167, 30 05 529, 30 94 203 und in der Ausbildung als einfache Kugeln in der DT-AS 11 88 873. Alle diese Ventilausführungen befinden sich hingegen in Anordnungen, bei denen die Reibungskupplung nur zeitweise in Schlupf verbleibt und bei denen jeglicher Schlupf beim Erreichen eines Zustandcs. beispielsweise einer vorbestimmten Drehzahl, vermieden werden soll.
Zur Übertragung eines beliebigen Drehmomentes.

dessen Größe nur durch die Drehzahl begren/i ist, ist eine ununterbrochene Schlupfregelung anzustreben, wobei die Kupplungsscheiben dauernd im Schlupf verbleiben. Hierfür ist eine sehr genaue Dosierung des Druckmittelzuflusses zur Druckkammer erforderlich.

und es muß das den Durchfluß steuernde Regelventil genügend empfindlich sein. Es darf folglich weder durch die Reibung gleitender Teile, wie bei Schicbcrventilcn, noch durch unsicheren Sitz und deshalb schwankender Abdichtung, wie bei Kugelvcntilcn. in seiner Wirksamkeit und genauer Ansprechbarkeit beeinträchtigt werden.

Eine Ventilkugel gewährleistet nur dann einen einwandfreien Sitz, wenn die Kugel einen kleinen Durchmesser hat, der es erlaubt, den Ventilsitz mit die Kugel weit umfassenden Schrägflächen zu verschen, die mit der Mittelachse kleine Winkel einschließen. Kleine Kugeln haben aber nur geringes Gewicht und können unter der auf sie einwirkenden Fliehkraft dem Druck des Druckmittelzuflusses nicht genügend Widerstand entgegensetzen. Größere Kugeln sind zwar gewichtiger, benötigen aber einen entsprechend breiteren Ventilsitz, dessen kcgelsiumpfförmige Schrägflächen mit der Mittelachse einen größeren Winkel einschließen. Der größere Öffnungswinkel des Sitzes gibt der Kugel dann aber einen weniger sicheren Halt, läßt sie mii zunehmender Beschleunigung leichter aus ihrer Schließstellung abrollen und kann unzeitgemäß den Durchlluß des Druckmittels zur Druckkammer freigeben, welches dann unkontrollierbar auf die Kupplungsscheiben cinwirkt.

Aufgabe der Erfindung ist es, das Ventil so auszubilden, daß es bei Erhöhung der Drehzahl des Kupplungsträgers den Durchfluß zur Druckkamer durch entsprechende Kompensation mit Hilfe der dann auf die Kugel wirkenden Fliehkraft verringert bzw. sperrt, damit sich diese Kammer über die Abflußöffnungen entleeren und die Kupplung ausrücken kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäß der Erfindung im Verschiebebereich des in bekannter Weise als erste Kugel ausgebildeten, bei Auflage gegen seinen Sitz den Durchfluß sperrenden Regelventils auf dessen vom Sitz abgewandter Seite wenigstens eine mit der ersten Kugel radial verlagerbare zweite Kugel vorgesehen, wobei die erste Kugel und die zweite Kugel unterschiedliehe Durchmesser haben. Die unmittelbar gegen den Sitz zur Anlage kommende erste Kugel, welche das eigentliche Sperrorgan darstellt, kann dann einen kleinen Durchmesser haben. Eine solche Kugel ermöglicht, die Verwendung eines Ventilsitzes mit sehr spitzwink-Hg verlaufenden Schrägflächen. Das erforderliche Gewicht wird durch die gleit- oder rollbar gelagerte zweite Kugel größeren Durchmessers aufgebracht, die in Verschieberichtung, gegebenenfalls getrennt durch eine Zwischenkugel, hinter der ersten Kugel angeordnet ist.

Es kann die Leitung für den Druckmittelzufluß zur Druckkammer so verlaufen, daß sie das Druckmittel von außen und somit entgegen der Fliehkraft auf die in radialer Verschieberichtung hintereinander angeordnc-

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ten Kugeln zufließen läßt. Es kann aber auch durch eine gesonderte Leitung zusätzlich zum Regeldruck ein höherer und unabhängiger Kupplungsdruck erzeugt werden. Die erste Kugel liegt dann in dieser gesonderten Zuflußleitung auf einem zu dieser Leitung hin gerichteten Sitz, und vor ihr in Zuflußrichtung ist eine dritte Kugel angeordnet, welche den auf die erste Kugel wirkenden, nach einwärts gerichteten Preßdruck aufhebt.

Die Anordnung von zwei Kugeln unterschiedlichen Durchmessers hintereinander in einem Regelventil für eine Kupplung ist an sich bekannt aus US-PS 25 11 518, dort aber nicht bei einer Antriebsübertragungsvorrichtung der im Oberbegriff des Hauptanspruches beschriebenen Bauart, weshalb diese Schrift keine Anregung dafür geben kann, diese Kugeln so zu wählen, daß die unmittelbar gegen den Ventilsitz zur Anlage kommende Kugel eine zur Abdichtung des Ventils bestgeeignete Größe und die auf der vom Sitz abgewandten Seite angeordnete Kugel eine zur Kompensation des Flüssigkeitsdruckes durch die Fliehkraft ausreichende Größe hat.

Beispiele für die erfindungsgemäße Ausbildung und Anordnung mehrerer unterschiedlich großer Kugeln in Hintercinandcrlage in Richtung der bei Umlauf der Vorrichtung wirkenden Fliehkraft sind in der Zeichnung dargestellt. Die darin wiedergegebenen Figuren veranschaulichen jeweils einen Längsschnitt durch die eine Seite der Schlupfkupplung mit dem Zuflußkanal für das Druckmedium und mit dem darin angeordneten Regelventil. Die in den Figuren wiedergegebenen Beispiele unterscheiden sich lediglich durch Ausbildung und Anzahl der in Richtung der Fliehkraft hintereinander angeordneten Kugel und dem Verlauf der Zuflußlcitung.

In allen Figuren ist der von einem nicht dargestellten Antriebsmotor angetriebene Eingang mit A und der Ausgang mit B bezeichnet, an den gegebenenfalls über einen gleichfalls nicht dargestellten Drehmomentwandler die anzutreibende Belastung angeschlossen ist. Zwischen Eingang und Ausgang ist zur Antriebsübertragung in üblicher Weise eine Schluplkupplung L· angeordnet, gegen welche ein entweder im Eingang oder im Ausgang angeordneter Druckkolben C anliegt. Dieser Druckkolben ist verschiebbar in einer Druckkammer Cl angeordnet, in welche eine Druckmittelzuflußleitung 1 ausmündet. In dieser Zuflußleitung ist in demjenigen Teil der Vorrichtung, dessen Geschwindigkeit geregelt werden soll, ein Regelventil angeordnet, das stationär eingebaut ist oder das in einer Hülse enthalten ist, die in den zu regelnden Teil eingeschraubt werden kann. Dieses Regelventil ist in der erfindungsgemäßen, nachfolgend erläuterten Weise ausgebildet.

In der Ausführung gemäß F i g. 1 besteht das bei diesem Beispiel im Ausgang B angeordnete Regelventil aus einer Stahlkugel D, die einen verhältnismäßig kleinen Durchmesser hat und sich deshalb gut abdichtend gegen ihren Ventilsitz anlegen kann. In diesen Sitz läuft, von außen kommend, die Druckmittelzuflußleitung 1 ein, die bei Auflage der Kugel D gegen ihren Sitz, wenn sie durch die Fliekraft nach außen gedrängt wird, gesperrt ist. Die Ventilkammer ist über eine Leitung 3 mit der Druckkammer CX verbunden, die mit einer Abflußöffnung F versehen ist. Ist der Druck, der durch die Leitung 1 von draußen gegen die Ventilkugel zuströmenden Druckflüssigkeit größer als die auf die Kugel wirkende Fliehkraft, wird die Kugel von ihrem Sitz zurückgedrängt und der Druchfluß zur Leitung 3 freigegeben. Die Flüssigkeit kann dann auf den Druckkolben C wirken. Mit größer werdender Geschwindigkeit des von der Kupplung mitgenommenen Ausganges B erhöht sich der Preßdruck, mit dem die Ventilkugel gegen ihren Sitz anliegt, und nähert sich der Höhe des zu regelnden Flüssigkeitsdruckes. Auf diese Weise wird der Kupplungsausgang auf diejenige Geschwindigkeit begrenzt, die durch das Gleichgewicht zwischem dem zu regelnden Flüssigkeitdruck und der auf die Ventilkugel wirkenden Fliehkraft bestimmt ist.

ίο Um ein unbeabsichtigtes Wegrollen der Kugel von ihrem Sitz bei hoher Beschleunigung zu vermeiden, wird die das Sperrorgan darstellende erste Kugel D gewichtsmäßig belastet. Diese Gewichtserhöhung wird durch eine zweite Kugel D1 erreicht, die einen größeren Durchmesser als die erste Kugel hat. Die Kugel D 1 ist abrollbar oder gleitbar und somit weitgehend reibungslos in einer sich radial einwärts erstreckenden Kammer angeordnet.
Im Ausführungsbeispiel der Fig.2 ist zwischen der ersten Kugel D und der einwärts hinter ihr liegenden zweiten Kugel D1 eine Zwischenkugel d angeordnet, die der Kraftübertragung zwischen der ersten und der zweiten Kugel dient. Außerdem ist einwärts der zweiten Kugel DX eine dritte Kugel D 2 vorgesehen, die

Z₅ dazu dient, einen Teil der Fläche der den Druck des zufließenden Druckmittels ausgesetzten ersten Kugel D auszugleichen. Auf diese Weise läßt sich das Gesamtgewicht der Kugel verändern. Die zur Aufnahme der zweiten Kugel D1 vorgesehene Kammer ist mit einer Abflußleitung 4 versehen.

Eine abgewandelte Ausführung des Regelventils ist in F i g. 3 dargestellt. Das Druckmittel fließt fortlaufend durch die Leitung 1 und über eine sich hieran anschließende Leitung la über einen Engpaß Fin die Druckkammer ein. Die Leitung 3 ist in diesem Fall für den Abfluß vorgesehen und verbindet die Druckkammer mit einer gesonderten Abflußleitung 8, vor der sich ein einwärts gerichteter Ventilsitz befindet, gegen welchen die erste Kugel D zur Anlage kommen kann. Die zweite Kugel D1 ist in diesem Fall radial auswärts der Kugel D verlagerbar angeordnet. Übersteigt die auf die Kugeln wirkende Fliehkraft die Kraft des durch die Leitung 1 zuströmenden Druckmittels und hebt sich deshalb die erste Kugel D von ihrem Sitz radial nach außen ab, kann Flüssigkeit aus der Druckkammer CX durch die Leitung 8 abfließen. Es wird also bei dieser Anordnung der Ausfluß aus der Druckkammer und damit der Schlupf der Kupplung E fortlaufend und vollständig geregelt.

Bei der in F i g. 4 dargestellten Ausführung ist außer der schon erwähnten Zuflußleitung 1 eine gesonderte Zuflußleitung 2 vorgesehen, über welche unabhängig von dem auf das Ventil wirkenden Regeldruck gesondert Flüssigkeit zugleitet wird, die es ermöglicht, die Kupplung zusätzlich zum Regeldruck mit einem höheren oder mit einem unabhängigen Druck zu betätigen.

Der Druck der durch die Leitung 1 zuströmenden Flüssigkeil wirkt über die ihr in diesem Fall nächstliegende zweite Kugel D1 und über die Zwischenkugel d der auf die erste Kugel D wirkenden Fliehkraft entgegen. Der Druck der durch die gesonderte Leitung 2 zuströmenden Flüssigkeit dient zur Betätigung des Druckkolbens C. Der Druck in der Leitung 2 wird durch die sich einwärts bewegenden Kugeln geregelt.

Die einwärts der ersten Kugel D angeordnete dritte Kugel D 2 wirkt als Ausgleichkugel, welche die einwärts gerichtete Kraft des Zuflußdruckes in der Leitung auf die Kugel Dausgleicht.

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F i g. 5 und 6 zeigen Ausführungen, bei denen gegenüber den vorherigen Beispielen Eingang A und Ausgang B vertauscht sind mit der Absicht, für den Eingang die Minimalgeschwindigkeit zu begrenzen.

Bei der in F i g. 5 wiedergegebenen Ausführung ist für den Zufluß des Druckmittels zur Druckkammer gleichfalls die gesonderte, hier mit dem Engpaß F versehene Leitung 2 vorgesehen. Der Ventilsitz für die erste Kugel D befindet sich in der an die Druckkammer anschließende Abflußleitung 3. Außenseitig hiervon, getrennt durch eine Zwischenkugel, ist die zweite Kugel D1 im Bereich der durch die Leitung 1 zufließenden Druckflüssigkeit angeordnet. Fließt durch diese Leitung 1 keine Druckflüssigkeit, liegt die Kugel D fest gegen ihren Ventilsitz und sperrt den Abfluß aus der '5 Druckkammer. Steht die Leitung 1 unter Flüssigkeitsdruck, drängt die Kugel D1 die erste Kugel D von ihrem Sitz und ermöglicht dadurch den Flüssigkeitsabfluß aus der Druckkammer und dadurch ein Schlüpfen der Kupplung, was einen Geschwindigkeitsanstieg des Ein- *° gangs A zur Folge hat.

Eine Begrenzung der Minimalgeschwindigkeit des Eingangs A läßt sich mittels der in F i g. 6 dargestellten Ausführung auch unter Verwendung nur eines einzigen Druckmittelzuflusses durch die Leitung 1 und mit einem fortlaufenden Abfluß aus der Druckkammer durch die öffnung F erreichen. In der Abwandlung zu F i g. 1 befindet sich der Ventilsitz dann für die im Bereich des Zuflusses durch die Leitung 1 außenliegcnde erste Kugel D an ihrer innenliegenden Seite im Anschluß an die Abflußleitung 3, die gesperrt ist, wenn die Kugel D gegen ihren Sitz anliegt. Innenseitig dieser Kugel D liegt die zweite Kugel D 1 an. Das Ventil wird geöffnet und der Abfluß freigegeben, wenn die Kugeln unter dem Einfluß der Fliehkraft nach außen verlagern. Die Geschwindigkeit des Eingangs A vermindert sich dann entsprechend den dann kleiner werdenden Schlupf der Kupplung. Die Höhe des Druckes in der Zuflußleitung 1 ist einstellbar.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

16 OO 180 Patentansprüche:

1. Antriebsübertragungsvorrichtung mit zwischen Antriebsmotor und gegebenenfalls über einen Drehmomentwandler angeschlossener Belastung eingeschalteter von außen hydraulisch betätigbarer, regelbarer Schlupfkupplung und mit einem in der mit der mit einem Ablauf versehenen Druckkammer verbundenen Flüssigkeitsleitung angeordneten fliehkraft- und druckmittelbetätigten radial verlagerbaren Regelventil, wobei die über den gesamten Schlupfbereich in ihrem Anpreßdruck veränderlich regelbaren Kupplungsscheiben ununterbrochen in Schlupf verbleiben, dadurch gekennzeichnet, daß im Verschiebebereich des in bekannter Weise als erste Kugel (D) ausgebildeten, bei Auflage gegen seinen Sitz den Durchfluß sperrenden Regelventils auf dessen vom Sitz abgewandtcr Seite wenigstens eine mit der ersten Kugel (D), radial verlagerbare zweite Kugel (D \) vorgesehen ist, wobei die erste Kugel und die zweite Kugel unterschiedliche Durchmesser haben.

2. Antriebsübertragungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Kugel (D) in einer gesonderten Zuflußleitung (2) auf einem zu dieser Leitung hin gerichteten Sitz liegt und vor ihr in Zuflußrichtung eine dritte Kugel (D2) angeordnet ist, welche den auf die erste Kugel wirkenden, nach einwärts gerichteten Preßdruck aufhebt.

3. Antriebsübertragungsvorrichtung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Kugel (D) von der zweiten Kugel (D 1) durch eine Zwischenkugel (d) getrennt ist.