DE1600180B2 - Antriebsuebertragungsvorrichtung mit schlupfkupplung und regelventil - Google Patents
Antriebsuebertragungsvorrichtung mit schlupfkupplung und regelventilInfo
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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.
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
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.
16 OO
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)
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.
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