DE2753480C2 - Hydraulisch betätigbare Lamellenkupplung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulisch betätigbare Lamellenkupplung zur drehwinkelsynchronisierten Verbindung zweier Wellen.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, eine umfangsspielfreie Lamellenkupplung zur drehwinkelsynchronisierten Verbindung zweier Wellen miteinander zu schaffen, das heißt, die Verbindung der beiden Wellen so!! so erfolgen, daß die Wellen immer einen bestimmten Drehwinkel zueinander aufweisen.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß der Erfindung dadurch, daß in einem mit ehicr der Wellen verbundenen Kupplungsteil ein Betätigungskolben axial verschiebbar gehalten ist, der nur innerhalb einer vorgegebenen Winkelstellung beider Wellen zueinander mit Druckmittel zur Herbeiführung einer reibschlüssigen Verbindung von mit beiden Wellen jeweils verbundenen Kupplungslamellen beaufschlagbar ist. Die drehwinkelsynchronisierte Kupplung der beiden Wellen wird also dadurch erreicht, daß der die Kupplungslamellen beaufschlagende Betätigungskolben nur innerhalb einer vorgegebenen Winkelstellung der Wellen zueinander mit Druckmittel versorgt wird. Um dies zu erreichen ist eine das Druckmittel zu dem Betätigungskolben führende, in dem mit der einen Welle starr verbundenen Kupplungsteil angeordnete Leitung durch eine mit der anderen Welle starr verbundene Scheibe absperrbar, die eine unter einem vorgegebenen Drehwinkel der beiden Wellen zueinander mit der Leitung korrespondierende Durchtrittsöffnung aufweist. Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen niedergelegt und werden im folgenden anhand des in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiels der Erfindung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine Kupplung gemäß der Erfindung, und

Fig.2 einen Querschnitt gemäß Schnittlinien II-II nach Fig. 1.

In der Zeichnung ist mit 1 eine erste und mit 2 eine zweite Welle bezeichnet, die mit Hilfe der Kupplung 3 drehwinkelsynchronisiert miteinander gekuppelt wer-

den sollen. Die Kupplung ist hydraulisch betätigbar und besteht aus zwei Lamellenkupplungen 10 und 11, von denen die erste Kupplung 10 als Hauptkupplung und die zweite Kupplung 11 als Vorkupplung zur Erzeugung einer verringerten Differenzdrehzahl zwischen den beiden Wellen ausgebildet ist

Wie aus der F i g. 1 näher hervorgeht, weist die Kupplung 3 ein mit der ersten Weile 1 starr verbundenes, aus einem ersten scheibenförmigen Teil 4, einem zweiten ringförmigen Zwischenstück 5 und einem ringscheibenförmigen Deckelteil 6 bestehendes Kupplungsgehäuse auf, in dem die beiden Lamellenkupplungen 10 und 11 untergebracht sind. Die erste Lamellenkupplung 10 besitzt mindestens eine mit der zweiten Welle 2 mittels einer Befestigungsschraube 9 in Umfangsrichtung starr befestigte Kupplungslamelle 7_U die beiderseits mit Kupplungsbelägen 8 versehen ist. Zur reibschlüssigen Verbindung dieser Kupplungslamelle 7 mit einer an dem Zwischenstück des Kupplungsgehäuses befestigten Gegenlamelle 15, beziehungsweise dem als Kupplungsdruckplatte ausgebildeten Decke! 6 ist in einer Zylinderbohrung 13 des Zwischenstückes 5 ein Ring'_r:olben 12 mit am Innen- und Außenumfang angeordneten Dichtringen 14 vorgesehen, der zur Einleitung des Kupplungsvorganges mit Druckmittel beaufschlagbar ist Die unmittelbar hinter dem Betätigungskolben 12 angeordnete Gegenlamelle 15 ist ebenfalls in Umfangsrichtung starr, in Axialrichtung jedoch federnd nachgiebig an dem Zwischenstück 5 gehalten und übernimmt gleichzeitig die Rückstellung des Betätigungskolbens nach dem Abschalten der Druckbeaufschlagung.

Die der ersten Lamellenkupplung 10 vorgeschaltete zweite Lamellenkupplung 11 weist ebenfalls einen ringförmigen Betätigungskolben 20 auf, der in einer zylindrischen Ausnehmung 21 des Kupplungsscheibenteils 4 axial verschiebbar ist, wobei an seinem Außen- und Innenumfang jeweils ein Dichtring 22 vorgesehen ist. Durch die Verschiebung des Betätigungskolbens 20 wird zunächst mindestens eine an der Gehäusescheibe 4 in Umfangsnchtung starr, in Axialrichtung jedoch federnd nachgiebige Kupplungslamelle 23 gegen eine mit der zweiten Welle 2 unter Zwischenschaltung eines Distanzstückes 17 starr verbundene Kupplungslamelle 18 gedrückt, die ebenso wie die Kupplungslamelle 7 beidseitig mit Kupplungsbelägen 19 versehen ist. Als Druckplatte dien.· dabei die Stirnseite d;s Kupplungszwischenstückes 5, gegen die der in der Zeichnung rechte Kupplungsbelag 19 der Kupplungslamelle 18 zur Anlage kommt. Die Rückstellung des zweiten Betätigungskolbens 20 nach Abschaltung der Druckmittelbeaufschlagung erfolgt auch hier durch die Rückstellkraft der in axialer Rechtung federnden, unmittelbaren dem Betätigungskolben 20 anschließenden Kupplungslamelle 23, die zusammen mit dem Kupplungsscheibenteil 4 unter Verwendung von Befestigungsschrauben 24 starr auf der ersten Welle 1 befestigt ist.

Die Druckbeaufschlagung des zweiten Betätigungskolbens 20 erfolgt unmittelbar durch das über die in der ersten Welle 1 angeordnete Druckmittelleitung 25 zugeführte Druckmittel, das zunächst nur den Betätigungskolben 20 der als Vorkupplung wirkenden Lamellenkupplung 11 verschiebt. Diese Kupplung 11 ist dabei so ausgelegt, daß mit ihrem Einrücken noch keine vollständige Durchkupplung zwischen den beiden Wellen 1 und 2, sondern zunächst bei schleifendem Betrieb nur eine weitgehende Verringerung der Differenzdrehzahl zwischen den beiden Weller .erreicht wird.

Bei der zum Einrücken der Lamellenkupplung 11 erfolgenden Verschiebung des zweiten Betätigungskolbens 20 wird auch die in dem Betätigungskolben vorgesehene Durchtrittsöffnung 26. die mit einer gleichartigen Durchtrittsöffnung 27 in der Kupplungslamelle 23, sowie einer Durchgangsöffnung 29 in dem Kupplungszwischenstück 5 korrespondiert und die im Ausgangszustand von einem durch eine Wellfeder 31 belasteten Sperrstück 30 verschlossen war, freigegeben. Damit könnte auch der erste Betätigungskolben 12 der als

ίο Hauptkupplung ausgebildeten ersten Lamellenkupplung 10 mit Druckmittel beaufschlagt werden, wenn die in der Druckmittelzuleitung zu dem Betätigungskolben angeordnete, mit der zweiten Welle 2 starr verbundene Kupplungslamelle 18 den Weg freigibt. Diese als Sperrscheibe wirkende Kupplungslamelle 18 weist dazu eine Durchtrittsöffnung 28 auf, die so am Umfang der Lamelle angeordnet ist, daß sie bei einer bestimmten Winkelstellung der beiden Wellen 1 und 2 zueinander mit den übrigen Durchtrittsöffnungen 26, 27 und 29 korrespondiert und äann die Druckmittelzufuhr zu dem Betätigungskolben 12 der Hauptkupplung 10 freigibt Damit wird sichergestellt, daß der Betätigungbkolben 12 der ersten Lamellenkupplung 10 nur dann mit Druckmittel zum Einrücken dieser Hauptkupplung beaufschlagt wird, wenn die beiden Wellen 1 und 2 in einer bestimmten Winkelstellung zueinander stehen. Während also die Vorkupplung sofort mit dem Zuschalten des Druckmittels eingerückt wird und die beiden Wellen 1 und 2 dann noch mit einer verringerten Differenzdrehzahl drehen, wird die Durchkupplung erst bei einer bestimmten drehwinkelsynchronisierten Stellung der beiden Wellen zueinander erreicht.

Um zu verhindern, daß der zweite Betätigungskolben 20 gegenüber dem scheibenförmigen Teil 4 der Kupplung 3 eine Relativbewegung in Umfangsrichtung ausführt, die zu einer Verlagerung der an diesem Kolben angebrachten Druckmitteldurchtrittsöffnung 26 gegenüber den Durchtrittsöffnungen 27, 28 und 29 führen würde, soll der Betätigungskolben 20 gegen Verdrehen, also eine Relativbewegung in Umfangsrichtung gesichert sein. Dazu könnten, wie in der Fig. 1 der Zeichnung angedeutet ist. Ausklinkungen 33 an der mit der Welle 1 starr verbundenen Kupplungslamelle 23 dienen, die in die Durchtrittsöffnung 26 des Betätigur.gskolbens 20 eingreifen und diesen in Umfangsrichtung festlegen. Eine andere Möglichkeit, den Betätigungskolben 20 gegen Verdrehen zu sichern, bestünde darin, an dem in einer Aussparung 32 des Scheibenteils 4 gehaltenen Sperrstück 30 Vorsprünge oder Nasen vorzusehen, die

so ebenfalls in die Durchtrittsöffnung 26 des Betätigungskolbens 20 hineinragen können.

Um eine schnelle Durchschaltung der Hauptkupplung 10 zu erreichen, sollte der aus den Durchtrittsöffnungen 26,27,28 und 29 bestehende, dem ersten Betätigungskolben 12 der Hauptkupplurig 10 unmittelbar vorgelagerte Druckmittelbeaufschlagungsraum möglichst schnell mit Druckmittel gefüllt werden können. Da die relativ enge Druckmittelzuführungsleitung 25 dazu nicht immer in de·- Lage sein dürfte, könnte daran gedacht werden, einen in der Zeichnung mit 34 insgesamt bezeichneten Akkumulator oder Druekmittelspeicher vorzusehen, der bei der Druckbeaufschlag.ung der Vorkupplung 11 über eine Verbindungsöffnung 39 aufgefüllt wird und während des Durehschaltvorganges der Hauptkupplung 10 ohne einen wesentlichen Druckeinbruch schnell eine größere Menge an Druckmittel zur Verfügung stellen kann. Dieser Akkumulator 34 besteht in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel aus einem

unter Zwischenschaltung einer Ringmembran 36 auf der Stirnseite des scheibenförmigen Teils 4 der Kupplung 3 aufgesetzten Deckel 35. Die Membran 36 trennt dabei einen über die Verbindungsöffnung 39 mit Druckmittel auffüllbaren Druckmittelraum 38 von einem über ein Rückschlagventil 40 mit einem Gas füllbaren Federraum 37. Selbstverständlich könnten anstelle des Gaspolsters hier auch mechanische Federn vorgesehen sein.

Eine weitere Maßnahme zur beschleunigten Auffüllung des dem ersten Betätigungskolben 12 zugeordneten Druckmittelbeaufschlagungsraums besteht darin, an dem Sperrstück 30 eine definierte Leckage in die Druckmitteldurchtrittsöffnung 26 des Betätigungskolbens 20 zuzulassen, die entweder von der Stellung des zweiten Betätigungskolbens 20 oder aber von der Höhe des Druckmitteldruckes abhängig gemacht werden kann. Eine stellungsabhängige Leckage wird beispielsweise durch an dem Mantel des Sperrstücks angebrachte taschenförmige Ausnehmungen 4i erreicht, die sich in Bewegungsrichtung des Betätigungskolbens 20 vertiefen, so daß bei dessen Axialbewegung zur Durchführung der Vorkupplung eine zunehmend größer werdende Druckmittelmenge zur Auffüllung in den Druckbeaufschlagungsraum des ersten Betätigungskolbens 12 gelangen kann. Eine druckniveauabhängige Veränderung der Leckagemenge wird dagegen dadurch erreicht, daß das Sperrstück 30 bei steigendem Druck zunehmend gegen die Feder 31 zurückgedrückt wird, wodurch die Durchtrittsöffnung 26 des Betätigungskolbens 20 zunehmend freigegeben wird.

Durch die starre Verbindung der Kupplungslamellen 7,15,18 und 23 mit den Wellen 1 und 2 wird in Umfangsrichtung Spielfreiheit erreicht, während in axialer Richtung eine federnde Nachgiebigkeit insbesondere auch der den Betätigungskolben 12 und 20 unmittelbar benachbarten Kupplungslamellen 15 und 23 gegeben ist, die zugleich die Rückstellung der Bctä'igungskclbcn nach dem Abschalten der Druckmittelbeaufschlagung übernehmen. Die drehwinkelsynchronisierte Druckbeaufschlagung des ersten Betätigungskolbens 12 wird bei dem in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiel durch die Kupplungslamelle 18 der zweiten Lamellenkupplung 11 bewirkt. Wenn eine solche zweite, als Vorkupplung dienende Lamellenkupplung 11 nicht vorgesehen sein sollte, müßte hier eine mit der zweiten Welle 2 starr verbundene Sperrscheibe vorgesehen sein, die die Druckmittelzuführung zu den Betätigungskolben nur innerhalb eines bestimmten Drehwinkelbereiches der beiden Wellen zueinander ermöglicht. In diesem Fall würde jedoch die Drehwinkeltoleranz für die drehwinkelsynchronisierte Kupplung größer sein als bei dem in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiel mit Vorkupplung. Bei der in der Zeichnung gezeigten Ausführungsform einer drehwinkelsynchronisierten Lamellenkupplung wird in vorteilhafter Weise beim Ausrücken der Kupplungen 10 und 11 durch Abschaltung der Druckmittelversorgung über die Druckmittelleitung 25 gleichzeitig auch eine Entlastung von Restöldruck in den Druckmittelbeaufschlagungsräumen erreicht, indem das der Fliehkraft ausgesetzte Druckmittel nach dem Trennen der Kupplungslamellen an diesen vorbei zum Mantel der Kupplungsteile 4 und 5 gelangt, von wo es über Entlastungsbohrungen 43 abgeführt werden kann. Zusätzliche Restöldruck-Entlastungsventile können hier also entfallen.

Um eine noch genauere Drehwinkelsynchronisierung zwischen den beiden Wellen oder eine noch größere Belastbarkeit zu erreichen, könnte schließlich noch eine in der Zeichnung nicht gezeigte Klauenkupplung vorgesehen sein, die nach dem Einrücken der Lamellenkupplungen zufassen würde.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (14)

Patentansprüche:

1. Hydraulisch betätigbare Lamellenkupplung zur drehwinkelsynchronisierten Verbindung zweier Wellen, dadurch gekennzeichnet, daß in einem mit einer der Wellen (1, 2) verbundenen Kupplungsteil (4,5) ein Betätigungskolben (12) axial verschiebbar gehalten ist, der nur innerhalb einer durch eine Vorsynchronisation erreichbaren vorgegebenen Winkelstellung beider Wellen (1, 2) zueinander mit Druckmittel zur Herbeiführung einer reibschlüssigen Verbindung von mit den beiden Wellen jeweils verbundenen Kupplungslamellen (7, 15) beaufschlagbar ist

2. Lamellenkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine das Druckmittel zu dem Betätigungskolben (12) führende, in dem mit der einen Welle (1) starr verbundenen Kupplungsteil (4,5) angeordnete Leitung (25—29) durch eine mit der anderen Welle (2) starr verbundene Scheibe (18) absperrbar ist, die eine unter einem vorgegebenen Drehwinkel mit der Leitung korrespondierende Durchtrittsöffnung (28) aufweist.

3. Lamellenkupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß djs Kupplungslamellen (7, 15) in Umfangsrichtung unnachgiebig mit den Wellen (1,2) verbunden sind.

4. Lamellenkupplung nach einem der Ansprüche 1 —3, dadurch gekennzeichnet, daß dem in dem Kupplungsteil (4,5) verschiebbar gehaltenen Betätigungskolben (12) eine axial /ädernde, ebenfalls an dem Kupplungsteil befestigte Kupplungslamelle (15) nachgeschaltet ist.

5. Lamellenkupplung nach einem der Ansprüehe 1 —4, dadurch gekennzeichnet, daß der ersten Lamellenkupplung (10) eine zweite Lamellenkupplung (11) mit einem zweiten von Druckmittel beaufschlagbaren Betätigungskolben (20) mit zugeordneten, mit den Wellen (1,2) verbundenen Kupplungslamellen (18,23) zur Durchführung einer Vorkupplung mit verringerter Differenzdrehzahl zwischen den beiden Wellen vorgeschaltet ist.

6. Lamellenkupplung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Betätigungskolben (20) in der Druckmittelleitung (25—29) zu dem Betätigungskolben (12) der ersten Lamellenkupplung (10) vor der Sperrscheibe (18) derart angeordnet ist, daß er die Druckmittelleitung erst nach Durchführung der Vorkupplung freigibt.

7. Lamellenkupplung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Betätigungskolben (20) der zweiten Lamellenkupplung (11) eine mit der Druckmittelleitung (25—29) korrespondierende Durchtrittsöffnung (26) mit einem zugeordneten Sperrstück (30) aufweist, das die Durchtrittsöffnung in der Ausgangsstellung des zweiten Betätigungskolbens verschließt und in der Eingriffsstellung öffnet.

8. Lamellenkupplung nach Anspruch 2 und 5—7, eo dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrscheibe (18) als durch den zweiten Betätigungskolben (20) beaufschlagte Kupplungslamelle ausgebildet ist.

9. Lamellenkupplung nach den Ansprüchen 6 und

7, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Betätigungskolben (20) gegen Relativbewegungen in Umfangsrichtung gesichert ist.

10. Lamellenkupplung nach Anspruch 9, dadurch

gekennzeichnet, daß eine dem zweiten Betätigungskolben (20) unmittelbar nachgeschaltete, an dem Kupplungsteil (4) befestigte Kupplungslamelle (23) eine in die Druckmitteldurchtrittsöffnung (26) des Betätigungskolbens eingreifende Ausklinkung (33) aufweist

11. Lamellenkupplung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, da8 dem zweiten Betätigungskolben (20) ein bei einem vorgegebenen Druckniveau zur Wirkung kommender Akkumulator zugeordnet ist

12. Lamellenkupplung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrstück (30) entgegen einer Rückstellfeder (31) axial verstellbar gehalten ist.

13. Lamellenkupplung nach Anspruch 7 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrstück (30) an seiner Mantelfläche in Bewegungsrichtung des Betätigungskolbens (20) sich vertiefende Ausnehmungen (41) aufweist

14. Lamellenkupplung nach einem der Ansprüche 1 —13, dadurch gekennzeichnet, daß eine nach dem Einrücken der Lamellenkupplungen (10, 11) eingreifende Klauenkupplung vorgesehen ist