DE2931953C2 - Druckmittelbetätigte Reibscheibenkupplung - Google Patents
Druckmittelbetätigte ReibscheibenkupplungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine druckmittelbetätigte Reibscheibenkupplung
nach dem Oberbegriff des einzigen Anspruchs.
Eine derartige druckmittelbeaufschlagte Reibscheibenkupplung wird bereits in der nicht vorveröffentlichten
DE-OS 28 09 847 vorgeschlagen.
Die in dieser Druckschrift angegebene Bohrung in dem Kolben der Kupplung dient bereits dazu, bei geschlossenem
Steuerventil das Druckmittel aus der Druckkammer abfließen zu lassen und damit ein Ausrücken
der Kupplung zu ermöglichen. Bei Vorsehung einer derartigen nicht verschließbaren Bohrung ist das
Zeitverhalten der Kupplung ungünstig: Bei dem Auskuppeln, also nach Schließen des Steuerventils, wird die
Druckflüssigkeit zunächst schnell und bei abnehmendem Druck zunehmend langsamer aus der Druckkammer
abfließen. Dies hat zur Folge, daß die Kupplungsscheiben relativ lange schleifen, das eigentliche Auskuppeln
aber relativ schnell erfolgt, was eine vorzeitige Abnutzung der Kupplungsscheiben und eine unerwünschte
plötzliche Entlastung der Maschine bedeutet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine druckmittelbetätigte Reibscheibenkupplung mit besserem
Zeitverhalten zu schaffen, bei der sich bei dem Sperren des Steuerventils zum Auskuppeln der Druck
in der Druckkammer zunächst langsam abbaut und das Druckmittel sodann bei Erreichen schon eines geringen
Druckabbaus schnell abfließt.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs genannten
Merkmale, wobei eine Abzweigung der Druckmittelleitung von einer Schmiermittelzuleitung an sich
aus der US-PS 40 94 393 und ein Ablaßsitzventil in einer der Wandungen der Druckkammer an sich aus der
US-PS 33 70 682, der DE-OS 21 44 792 und der DE-AS 20 26 968 vorbekannt waren.
Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
anhand einer Zeichnung eriäatert wird. Dabei zeigt
F i g. 1 eine Schnittansicht durch die druckmittelbetätigte Reibscheibenkupplung,
F i g. 2 eine Schnittdarstellung des geschlossenen Abschlußventils
in vergrößerter Darstellung, und
F i g. 3 eine F i g. 2 entsprechende Darstellung bei geöffnetem Abflußventil.
F i g. 3 eine F i g. 2 entsprechende Darstellung bei geöffnetem Abflußventil.
Die in Fig. 1 in Schnittdarstellung wiedergegebene Reibscheibenkupplung ist auf einen — nicht gezeigten
— Motorblock mittels eines mit Gewindebohrungen 24 versehenen Flansches befestigt und dient zum Antrieb
eines Kühlerventilators. Der Durchmesser dieser Welle nimmt von einem dem Flansch 22 benachbarten hinteren
Abschnitt 30 über einen mittleren Abschnitt 29 und einen vorderen Abschnitt 31 stufenweise ab. Eine auf
dem vorderen Abschnitt 31 der Achse 26 aufgesetzte Lagerbuchse 36 trägt die nur gebrochen dargestellten
Ventilatorblätter 34. Die Lagerbuchse 36 ist mit einer Bohrung 37 versehen, die über den Abschnitt 31 der
Welle 26 aufgeschoben ist, wobei ein Nadellager 38 zwischen Lagerbuchse 36 und Achse 26 vorgesehen ist.
Zwischen der vorderen Stirnfläche der Achse 26 und dem mittleren Abschnitt der Lagerbuchse 36 sind eine
Anzahl ringförmiger Belleville-Federn 42 sowie ein Rollenlager 43 angeordnet Das Rollenlager 43 nimmt Stöße
zwischen der Lagerbuchse 36 und der Welle 26 auf, wobei die Belleville-Federn 42 die Lager vorspannen.
Die Ventilatorblätter 34 sind an einem sich radial erstreckenden Flansch 44 der Lagerbuchse 36 unter Verwendung
von Bolzen 46 angebracht.
Die Reibscheibenkupplung 21 weist ein Gehäuse bestehend aus einem topfförmigen Element 51 und einer
Abdeckung 52 auf, die mittels einer Vielzahl von Bolzen 53 miteinander verschraubt sind. Das Gehäuseelement
51 ist auf dem hinteren Abschnitt 30 der Achse 26 mittels eines hinteren Rollenlagers 54 gelagert; die Abdekkung
52 ist mittels eines Rollenlagers 58 auf der Lagerbuchse 56 angeordnet. Die Lager 54 und 58 sind so
angeordnet, daß das Lager 54 eine Vorwärtsbewegung des Gehäuseelements 51 und das Lager 58 eine Rückwärtsbewegung
der Abdeckung 52 verhindert. Der innere Laufring des Rollenlagers 58 wird durch den Rückhaltering
64, der in einer in der äußeren Peripherie der Lagerbuchse 56 angeordneten ringförmigen Aussparung
angeordnet ist, sowie durch einen Rückhaltering 66, der zwischen dem Lager 58 und dem Ring 64 angeordnet
ist, an einer Rückwärtsbewegung gehindert. Eine erste Dichtung 67 ist zwischen dem hinteren Abschnitt
30, der Welle 26 und dem inneren Umfang des Gehäuseelements 51 angeordnet, eine zweite Dichtung 58 zwischen
der Lagerbuchse 36 und der Abdeckung 52.
Das Gehäuse ist somit um die Welle 26 drehbar. Die Dichtungen 67 und 68 verhindern das Auslecken von
Flüssigkeit aus dem Inneren des Gehäuses.
Ein Paar von Nuten 69 dienen zur Aufnahme von Keilriemen 18; bei arbeitendem Motor treiben die Keilriemen
18 das aus dem Scheibenteil 51 und der Abdekkung 52 bestehende Gehäuse an.
Die Lagerbuchse 36, die sowohl gegenüber der Achse 26 als auch gegenüber dem Gehäuse drehbar ist, dreht
sich erst dann, wenn die Kupplung 71 eingerückt ist.
Diese Kupplung 71, die innerhalb des Gehäuseelements 51 angeordnet ist, weist mindestens zwei sich radial erstreckende
Scheiben 72 auf, die mit sich nach innen erstreckenden Mitnehmern 73 versehen sind. Diese Mit-
nehmer 73 sind in regelmäßig versetzten Schlitzen 74 auf der äußeren Oberfläche der Lagerbuchse 36 angeordnet,
so daß die Scheiben 72 gemeinsam mit der Lagerbuchse 36 produzieren. Die Kupplung 71 weist weiter
mindestens drei ringförmige Platten 76 auf, die mit einer Vielzahl von sich radial nach außen erstreckenden
Mitnehmers 77 versehen sind. Diese Miaiehmer 77 werden
von sich axial erstreckenden Schlitzen 78 in einem Gehäuse 79 aufgenommen. Das Gehäuse 79 beinhaltet
eine röhrenartige Lagerbuchse 81, die drehbar auf dem mittleren Abschnitt 29 der Welle 26 gelagert ist Ein sich
radial erstreckendes Wandteil 82 erstreckt sich von der Lagerbuchse 81 radial nach außen bis nahe der äußeren
Wand des Gehäuseelements 51. Ein sich radial nach außen erstreckender Flansch 84 ist zwischen den benachbarten
Flächen des Gehäuses 51 und der Abdeckung 52 festgeklemmt Ein Ring 86 befindet sich zwischen dem
Flansch 84 und der Abdeckung 52 um das Gehäuse 79 mit dem Element 51 und der Abdeckung 52 zu verbinden.
Ein axial bewegbarer Kolben 51 dient zur Betätigung der Kupplung 71. Der Kolben 51 ist auf der Lagerbuchse
81 des Gehäuses 79 gelagert, wobei eine Dichtung 92 zwischen dem Kolben 91 und der Lagerbuchse 81 vorgesehen
ist Der Kolben 91 erstreckt sich radial von der Lagerbuchse 81 nach außen bis nahe dem Umfang des
äußeren Wandteils 83 des Kolbengehäuses 79. Eine weitere Dichtung 93 ist zwischen Kolben 91 und dem äußeren
Wandabschnitt 83 vorgesehen. Auf der vorderen Seite des Kolbens 91 ist benachbart den Platten 76 eine
sich radial erstreckende Druckfläche 94 ausgebildet Die Platten 76 und die Scheiben 72 werden somit aneinander
gedruckt wenn der Kolben 91 nach vorne verschoben wird.
Bei der vorgeschlagenen Reibscheibenkupplung wird der Schmiermitteldruck zur Betätigung der Kupplung
verwendet. In der Welle 26 ist eine sich in axialer Richtung erstreckende Steuerleitung 101 ausgebildet, die bis
in den Bereich der Lagerbuchse 81 verläuft. Ein sich radial erstreckender Leitungsabschnitt 104 verbindet
die Steuerleitung 101 mit dem Umfang der Welle 26. Eine ringförmige Nut 106 in dem inneren Umfang der
Lagerbuchse 81 verbindet diese mit dem Leitungsabschnitt 104. Eine Vielzahl von sich radial erstreckenden
Leitungen 107 sind in der Lagerbuchse 81 ausgebildet und verbinden die Nut 106 mit einer Druckkammer 108,
die sich zwischen der vorderen Seite des Gehäuses 79 und der hinterer Seite des Kolbens 91 befindet. Die
Druckkammer 108 ist an beiden Enden durch die Dichtungen 92 und 93 abgedichtet. Wenn die Steuerleitung
101 und der Leitungsabschnitt 104, die Nut 106 und die Kammer 108 mit einem unter Druck stehenden
Schmiermittel gefüllt sind, wird der Kolben 190 von dem hinteren Wandteil 83 des Kolbengehäuses 79 abgedrückt.
Da sich das Kolbengehäuse 79 bei festem Flansch nicht axial bewegen kann, wird der Kolben 91
nach vorne bewegt, die Platten 76 und Scheiben 72 werden zwischen den Oberflächen 94 und 96 zusammengedrückt.
Zwei weitere Dichtungen 111 sind zwischen der Lagerbuchse 81 des Kolbengehäuses 79 und der Welle
26 auf einander gegenüberliegenden Seiten der Nut 106 ausgebildet, um Druckverluste in der Druckkammer 108
zu verhindern.
Neben der Steuerleitung 101 sind in der Achse 26 weitere Leitungen vorgesehen, um das Druckmittel zu
den Lagern und der Kupplung 170 zu führen, damit diese gekühlt und geschmiert werden. Eine sich axial
erstreckende Zuführungsleitung 112 ist durch die gesamte Länge der Welle 26 ausgebildet, eine weitere, sich
axial erstreckende Ableitung 113 führt von einer Platte 28 zum hinteren Ende der Achse 26. In einem Klemmring
62 ist eine Leitung 116 ausgebildet, um einen Rückfluß
zur Ableitung 113 aus dem Inneren des Gehäuses zu ermöglichen. Eine Rückförderpumpe 114 ist mit der
Leitung 116 verbunden.
Die Kupplung ist mit dem Schmiersystem des Motors über zwei Schlauchstücke 121 und 122 verbunden. Paßstücke
123 sichern die Schläuche 121 und 122 an dem Flansch 22. Das Schlauchstück 121 ist mit der Zuführleitung
112, das Schlauchstück 122 mit der Ableitung 133 verbunden. Es ergibt sich daraus ein kontinuierlicher
Fluß des Druckmittels durch die Zuführleitung 112, die Lager, um die Kupplungsplatten herum und aus der
Ableitung 113 hinaus.
Die Steuerleitung 101 ist mit einer Abzweigleitung 126 verbunden, die von der Steuerleitung 101 über ein
Steuerventil 127 zum hinteren Ende der Zuführleitung 112 verläuft Das Steuerventil 127 ist mit einem Elektromagneten
128 versehen, das elektrische Verbindungsleitungen 129 aufweist. Dabei kann der Elektromagnet 128
automatisch bei Erreichen bestimmter Motortemperaturen betätigt werden.
Bei geschlossenem Steuerventil 127 ist die Verbindung zwischen der Zuführleitung 112 und der Steuerleitung
101 blockiert das Druckmittel verläuft somit nur durch die Zuführleitung 112, die Schmier- und Kühlleitungen
der Kupplung und der Ableitung 113. Bei geöffnetem
Steuerventil 127 dagegen tritt der Druckmitteldruck jedoch auch in der Abzweigleitung 126 und der
Steuerleitung 101 auf.
Sei geschlossenem Steuerventil 127 ist der Druck in der Druckkammer 108 gering, der Kolben 190
schwimmt im Kolbengehäuse 79 und drückt die Platten 76 und Scheiben 72 nicht zusammen. Bei Ansteigen der
Motortemperatur wird das Steuerventil 127 geöffnet, der Druckmitteldruck in der Druckkammer 108 schiebt
den Kolben 91 nach vorne, woraufhin die Scheiben 72 und Platten 76 zwischen den Oberflächen 74 und %
zusammengedrückt werden. Es entsteht somit eine antreibende Verbindung zwischen dem Gehäuseelement
91 und der Lagerbuchse 36.
Die Kupplung weist weiter ein Abflußventil 131 auf, welches dazu dient, das Zeitverhalten der Reibscheibenkupplung
zu verbessern. Dieses Abflußventil 131 weist eine Bohrung 132 (F i g. 2 und 3) auf, die durch die hintere
Wand 82 des Kolbengehäuses 79 verläuft. Diese Bohrung 132 hat einen kreisförmigen Querschnitt, ihre Achse
verläuft parallel zur Symmetrieachse des Kolbengehäuses 79. Ein als Kugel ausgebildeter Ventilkörper 133
befindet sich am vorderen Ende der Bohrung 132, ihr Durchmesser ist größer als der Innendurchmesser der
Bohrung 132. Das zur Kugel 133 weisende Ende der Bohrung 132 bildet einen Ventilsitz 134. der in eine
Senkbohrung 136 mit einem gegenüber dem Durchmesser der Bohrung 132 größerem Durchmesser mündet.
Der Sitz 134 erstreckt sich also zwischen der Bohrung 132 und der Senkbohrung 136. Der Ventilkörper 133
kann sich somit im Bereich der Senkbohrung 136 frei in radialer Richtung bewegen. Wenn der Ventilkörper 133
auf der vorderen Kante der Bohrung 132 aufsitzt (F i g. 2) ist die vordere Seite des Ventilkörpers 133 vom
Kolben 190 mit Abstand angeordnet, die Kugel kann jedoch in radialer und in Vorwärtsrichtung auf diesen
Sitz in die in Fig.3 gezeigte Stellung rollen, wo sie
gegen den Kolben 91 stößt, der die Kugel 133 im Bereich der Senkbohrung 136 hält. In der in F i g. 3 gezeig-
ten Stellung gibt die Kugel die Bohrung 132 frei, befindet sich jedoch noch benachbart zu dem vorderen Abschnitt
der Bohrung 132.
Es wird jetzt der Fall betrachtet, daß die Keilriemen 18 das Gehäuse 51 und die Abdeckung 52 und damit den
Kolben 190 und das Kolbengehäuse 79 antreiben. Bei geschlossenem Steuerventil 127 wird die auf den Ventilkörper
133 wirkende Zentrifugalkraft diesen nach Außen in die in F i g. 3 gezeigte Stellung bewegen, wo sie
durch den Kolben 91 an einer weiteren Bewegung gehindert wird. Bei öffnen des Steuerventils 127 fließt das
Druckmittel schnell in die Druckkammer 108 und beginnt, aus der Druckkammer 108 durch die Bohrung 132
abzufließen. Die Fließgeschwindigkeit des Druckmittels aus der Kammer 108 durch die Bohrung 132 steigt
schnell an, bis der Differenzdruck über dem Ventilkörper genügend groß ist, um der Zentrifugalkraft entgegenzuwirken
und die Kugel 133 in Richtung auf ihren Sitz 104 in die in F i g. 2 gezeigte Stellung zu bewegen.
Sobald der Ventilkörper 133 fest sitzt und die Bohrung 132 verschließt, baut sich in der Kammer 108 ein Druck
auf, die Kupplung wird eingerückt
Mach Schließen des Steuerventils 127 wird das Druckmittel in der Druckkammer 108 eingeschlossen, es
dreht sich mit dem Kolben 91 und dem Kolbengehäuse 79, wobei die durch das Druckmittel auf den Kolben 91
ausgeübte Kraft den Kolben gegen die Kupplungsplatten drückt und die Kupplung in eingerücktem Zustand
hält Da ein geringfügiges Lecken des Druckmittels aus der Kammer 108 durch die Dichtungen 92, 93 und 111
auftritt, fällt der Druckmitteldruck in der Druckkammer 108 langsam ab. Auf den Ventilkörper 133 wirken somit
zwei Kräfte, nämlich die die Kugel in radialer Richtung in die F i g. 3 gestellte Position bewegen will und der
Druckmitteldruck, der den Ventilkörper auf dem Ventilsitz 134 hält Bei abfallendem Druckmitteldruck wird
dieser geringer als die Zentrifugalkraft, die Kugel bewegt sich daraufhin in die in F i g. 3 dargestellte Position.
Sodann fließt das Druckmittel durch die Ableitung 132 in die mit der Rückförderpumpe 114 versehene Kammer,
der Druckabfall in der Kammer 108 führt zum schnellen Ausrücken der Kupplung. Das aus der Druckkammer
108 abfließende Druckmittel wird durch Luft ersetzt die sich relativ leicht durch die Dichtungen bewegt.
Die Ausbildung der Bohrung 132 als Ventil bewirkt somit ein besseres Zeitverhalten der Reibscheibkupplung,
bei dem sich bei dem Sperren des Steuerventils zum Auskuppeln der Druck in der Druckkammer zunächst
langsam abbaut und das Druckmittel sodann bei Erreichen schon eines geringen Druckabbaus schnell
abfließt
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
60 »■
Claims (1)
- Patentansprüche:Druckmittelbetätigte Reibscheibenkupplung mit einer mit Dichtungen versehenen, bei Betätigung der Kupplung mit einem Druckmittel beaufschlagten Druckkammer, einem eine Wand der Druckkammer bildenden, auf die Kupplungsscheiben wirkenden Kolben, einem die Zuleitung einer Schmiermittelleitung mit der Druckkammer verbindenden Druckmittelleitung zum Einrücken der Kupplung öffnendes und zum Ausrücken der Kupplung schließendes Steuerventil und eine in einer der Wände der Druckmittelkammer angeordnete, bei geschlossenem Steuerventil neben dem Leckfluß an den Dichtungen zum das Ausrücken der Kupplung bewirkenden Abfluß des Druckmittels aus der Druckkammer in die Ableitung der Schmiermittelleitung dienenden Bohrung, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (132) den Sitz für den Ventilkörper (133) eines Abflußventils (131) enthält, wobei das Abflußventil (131) bei dem nach dem Schließen des Steuerventils (127) zunächst allein aufgrund des Leckflusses an den Dichtungen auftretenden geringen Druckabfall öffnet und sodann ein schnelles Abfließen des Druckmittels durch die Bohrung (132) in die Ableitung (113) der Schmiermittelleitung ermöglicht.
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