DE3402158A1

DE3402158A1 - Hydraulisch betaetigte mehrscheibenkupplung

Info

Publication number: DE3402158A1
Application number: DE19843402158
Authority: DE
Inventors: Rensaku Zama Fukuchi
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1983-01-31
Filing date: 1984-01-23
Publication date: 1984-08-09
Also published as: FR2540203A1; GB8400679D0; GB2134605A; JPS59140925A

Description

Hydraulisch betätigte Mehrscheibenkupplung

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf hydraulisch betätigte Kupplungen und insbesondere auf hydraulisch betätigte Mehrscheibenkupplungen für automatische Getriebe und dergleichen.

Eine hydraulisch betätigte Mehrscheibenkupplung besteht aus einer Kupplungstrommel, die mit einer Eingangswelle drehbar ist, einem Kupplungskolben, der in der Kupplungstrommel derart angeordnet ist, daß er eine Ölkammer begrenzt, und eine alternierende Reihe von Antriebsplatten und getriebenen Platten, die ein Kupplungspaket bilden. Zum Einrücken der Kupplung wird Öldruck in die Ölkammer geleitet, um zu bewirken, daß sich der Kolben in Richtung auf das Kupplungspaket bewegt und dasselbe axial zusammendrückt. Diese Kupplungsart bringt das Problem mit sich, daß, selbst wenn kein Drucköl der ölkammer zugeführt wird, in der Ölkammer ein Öldruck durch die Zentrifugalkraft aufgebaut wird, die auf das öl in der ölkammer einwirkt. Unter der Wirkung einer solchen Zentrifugalkraft wird daher der Kolben so gedrückt, daß er sich in Richtung auf das Kupplungspaket bewegt und dasselbe mit einer relativ kleinen Kraft axial zusammendrückt, wenn die Kupplungstrommel sich mit einer niedrigen Drehzahl dreht und mit einer relativ großen Kraft zusammendrückt, wenn sie sich mit einer hohen Drehzahl dreht. Dies führt unvermeidbar zum Schleifen, Überhitzen, zum schnellen

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Verschleissen und dergleichen. Wenn ferner eine solche Kupplung in einem Fahrzeug zur Anwendung kommt/ kann möglicherweise eine unerwartete Bewegung des Fahrzeugs auftreten, die sehr gefährlich ist.

Zur Überwindung eines solchen Problems ist vorgeschlagen worden, an der Kupplungstrommel oder dem Kolben ein Rückschlagventil bzw. ein Rückströmventil anzubringen, das aus einer Kugel und einer Kugelaufnahmeöffnung besteht. Das Rückschlagventil ist derart beschaffen und ausgelegt, daß es in Abhängigkeit von den auf die Kugel wirkenden Gegenkräften öffnet und schließt, d.h. in Abhängigkeit von einer Zentrifugalkraft und einer Kraft, die aus dem Öldruck in der Ölkammer resultiert. Insbesondere ist das Rückschlagventil derart beschaffen und ausgelegt, daß die Kugel auf den Sitz gedrückt wird, d.h. das Rückschlagventil geschlossen ist, wenn die aus dem Öldruck resultierende Kraft größer als die Zentrifugalkraft ist und daß die Kugel in Richtung des Abrückens vom Sitz gedrückt wird, d.h. das Rückschlagventil offen ist, wenn die erstgenannte Kraft kleiner als die letzte ist.

Im Hinblick auf das wirksame Ableiten des Öldrucks aus der ölkammer, wenn die Kupplung ausgerückt bleiben soll, wurde vorgesehen, das Rückschlagventil so nahe wie möglich zu der äußeren Umfangsflache der Kupplungstrommel oder des Kolbens anzuordnen, d.h. so weit wie möglich von der Drehachse der Kupplungstrommel entfernt. Wenn mehr als zwei Rückschlagventile vorgesehen sind, sind sie auf einem gemeinsamen Kreis und so nahe wie möglich an der äußeren umfangsflache der Kupplungstrommel oder des Kolbens angeordnet.

Bei einer solchen Anordnung ist es erforderlich, daß bei dem Rückschlagventil ein Zwischenraum zwischen der Kugel und der Kugelaufnahmeöffnung vorhanden ist, der ganz klein ist, so daß das Rückschlagventil selbst dann sicher schließen kann, wenn die Kupplungstrommel sich mit einer hohen Drehzahl dreht, d.h. wenn die auf die Rückschlagventilkugel wirkende Zentrifugalkraft relativ groß ist. Mit einem solchen kleinen Zwischenraum bzw. Spalt kann ein wirksames Ableiten mit Hilfe des Rückschlagventiles nicht erreicht werden. Wenn andererseits die Kugelaufnahmeöffnung größer gemacht wird, um einen großen Spalt zu haben, kann man keine sichere und zuverlässige Funktion des Rückschlagventils erreichen.

Die übliche Kupplung der beschriebenen Art ist mit dieser Schwierigkeit behaftet und eine vollständige Lösung des vorstehend genannten Problems konnte mit Hilfe einer solchen üblichen Einrichtung nicht erreicht werden.

Die Erfindung zielt daher darauf ab, eine verbesserte hydraulisch betätigte Mehrscheibenkupplung zu schaffen, die vollständig von dem vorstehend genannten Problem frei ist, d.h. vom Schleifen, überhitzen und schnellem Verschleissen und dergleichen, die aus der auf die Kupplung einwirkenden Zentrifugalkraft resultieren.

Nach der Erfindung weist die hydraulisch betätigte Mehrscheibenkupplung ein Kupplungspaket mit einer alternierenden Reihe von Antriebsplatten und getriebenen Platten, eine Kupplungstrommel, die um eine Achse drehbar und bewegungsmäßig mit den Antriebsplatten zur Drehung mit denselben gekoppelt ist, einen Kupplungskolben, der in der Kupplungstrommel angebracht ist, um dazwischen eine Ölkammer zu begrenzen, auf, wobei der Kupplungskolben

in axialer Richtung in Richtung auf das Kupplungspaket in Abhängigkeit von dem Öldruck in der ölkammer und von diesem weg bewegbar ist, wobei das kupplungspaket so arbeitet, daß es die Kupplungstrommel drehfest mit den getriebenen Platten hält, wenn es durch den Kupplungskolben axial zusammengedrückt wird, wobei ferner eine Einrichtung zum Ableiten von öl von der ölkammer vorgesehen ist, um hierdurch zu verhindern, daß die auf ein Öl in- der ölkammer wirkende Zentrifugalkraft zu einem Öldrückaufbau in der ölkammer führt, wenn die Kupplung ausgerückt bleiben sollte, und wobei die Einrichtung wenigstens zwei erste und zweite Kurbelrückschlagventile enthält, die derart angeordnet sind, daß sie einen unterschiedlichen Abstand von der Drehachse der Kupplungstrommel haben.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das erste Kugelrückschlagventil nahe der äußeren Umfangsflache des Kupplungskolbens angeordnet und das zweite Kugelrückschlagventil ist radial weiter innen als das erste Kugelrückschlagventil^ angeordnet.

Bei der oben angegebenen Konstruktion kann das zweite Kugelrückschlagventil, das näher zu der Drehachse der Kupplungstrommel angeordnet ist, zwischen seiner Kugel und seiner Kugelaufnahmeöffnung einen größeren Spalt als das erste Kugelrückschlagventil haben, ohne daß sich irgendeine Betriebsstörung ergibt. Hierdurch kann das Öl schnell und wirksam über das zweite Kugelrückschlagventil abgezogen werden und das in einem Teil der Ölkaminer weiter außen als das andere Kugelrückschlagventil verbleibende öl kann durch das erste Kugelrückschlagventil abgeleitet werden.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der hydraulisch betätigten Mehrscheibenkupplung nach der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung. Darin zeigt:

Figur 1 eine hydraulisch betätigte Mehrscheibenkupplung gemäß einer Ausführungsform nach der Erfindung/ und

Figur 2 eine Figur 1 ähnliche Ansicht zur Verdeutlichung einer abgewandelten Ausführungsform einer hydraulisch betätigten Mehrscheibenkupplung nach der Erfindung.

In der Zeichnung sind gleiche oder ähnliche Teile mit denselben Bezugszeichen versehen.

Unter Bezugnahme auf Figur 1 ist eine hydraulisch betätigte Mehrscheibenkupplung insgesamt mit 10 bezeichnet und sie weist wie dargestellt eine Kupplungstrommel 12, einen Kupplungskolben 14 und eine alternierende Reihe von Antriebsplatten 16 und getriebenen Platten 18 auf, die ein Kupplungspaket 20 bilden. Die Kupplungstrommel 12 ist aus zwei Teilen gebildet, die bei 12a einstückig miteinander verbunden sind und sie ist an ihrem Nabenteil 12b mittels Keilverbindung mit einem Eingangselement oder einer Eingangswelle (nicht gezeigt) drehfest mit derselben verbunden. Der Kupplungskolben 14 ist in der Kupplungstrommel 12 axial beweglich angeordnet und arbeitet mit derselben zusammen, um dazwischen eine dicht geschlossene ölkammer 22 zu begrenzen. Der Kolben 14 ist hierbei derart beschaffen und ausgelegt, daß er an den inneren und äußeren Umfangsflachen auf der Kupplungstrommel 12 gleitbar ist und daß hieran Dichtungsringe 24 und 26 angebracht

sind, um eine Dichtung zwischen den Paßflächen der Kupplungstrommel 12 und des Kupplungskolben 14 zu haben. Die Kupplungstrommel 12 ist mit einer Öffnung 27 zur Herstellung einer Verbindung zwischen der ölkammer 22 und einer Öldruckquelle (nicht gezeigt) versehen. Auf der Kupplungstrommel 12 ist eine Federhalteplatte 28 angebracht, die mittels eines Schnapprings 30 an Ort und Stelle gehalten ist. Zwischen dem Federhalter 2 8 und dem Kupplungskolben 14 ist eine Vielzahl von Schraubenfedern 32 in einer Kreis form angeordnet, die den Kupplungskolben 14 in Richtung von dem Kupplungspaket 20 wegdrücken. Auf der Kupplungstrommel 12 ist auch eine Halteplatte 34 angebracht, die mittels eines Schnapprings 36 an Ort und Stelle gehalten ist und die mittels einer Keilverbindung mit der Kupplungstrommel 12 zur Drehung mit derselben verbunden ist. Zwischen der Halteplatte 34 und dem Kupplungskolben 14 sind die Antriebsplatten 16, die getriebenen Platten 18, die zwischen den Antriebsplatten 16 angeordnet sind, und eine tellerförmige bzw. schalenförmige Platte 36 angeordnet. Die Antriebsplatten 16 sind Reibplatten und an ihrem äußeren Umfang mittels Keilverbindung mit der Kupplungstrommel 12 verbunden, während die getriebenen Platten 16 Stahlplatten sind und mittels einer Keilverbindung am inneren Umfang mit einem Ausgangselement oder einer Ausgangswelle (nicht gezeigt) zur Drehung mit derselben verbunden sind.

Der vorstehend beschriebene Aufbau entspricht im wesentliehen einer üblichen Auslegungsform. Nach der Erfindung ist der Kupplungskolben 14 mit zwei Rückschlagventilen, d.h. einem ersten Kugelrückschlagventil 40 und einem zweiten Kugelrückschlagventil 42, versehen. Das erste Kugelrückschlagventil 40 ist nahe der äußeren Umfangsflache des Kupplungskolbens 14 angeordnet und das zweite Kugelrück-

schlagventil 42 ist radial weiter innen oder weiter innen als das erste Rückschlagventil 40 angeordnet, d.h. das zweite Kugelrückschlagventil befindet sich näher an der Drehachse der Kupplungstrommel 12 als das erste Rückschlagventil. Das erste Kugelrückschlagventil 40 enthält eine Kugel 40a und eine Kugelaufnahmeöffnung 40b. Die Kugelaufnahmeöffnung 40b umfaßt, obgleich nicht näher bezeichnet, einen durchmesserkleineren Öffnungsteil (der links in der Zeichnung liegende öffnungsteil), einen durchmessergrößeren Öffnungsteil (der rechts in der Zeichnung liegende öffnungsteil), in dem die Kugel 4 0a beweglich aufgenommen ist, und einen konischen Ventilsitz oder einen Öffnungsteil, der die durchmesserkleinen und durchmessergroßen Öffnungsteile verbindet. Der durchmessergroße Öffnungsteil ist geringfügig größer im Durchmesser als die Kugel 40a, um dazwischen einen Zwischenraum zu bilden, durch den das öl abgeleitet wird, wenn die Kugel 40 von dem Ventilsitz abgehoben gehalten wird. Nach dem Einsetzen der Kugel 40a in die Kugelaufnahmeöffnung wird ein Ende des durchmessergroßen Öffnungsteils verstemmt, so daß die Kugel 40a in dem durchmessergroßen öffnungsteil sicher festgehalten ist. Das zweite Kugelrückschlagventil 12 umfaßt eine Kugel 42a und eine Kugelaufnahmeöffnung 42b, ähnlich wie das erste Kugelrückschlagventil 40. Das zweite Kugelrückschlagventil 42 ist im Vergleich zum ersten Kugelrückschlagventil 40 klein bemessen, d.h. die Kugel 42a ist kleiner als die Kugel 40a. Das zweite Kugelrückschlagventil 42 ist jedoch so beschaffen und ausgelegt, daß zwisehen der Kugel 42a und der Kugelaufnahmeöffnung 42b ein Zwischenraum vorhanden ist, der größer als der zugeordnete Zwischenraum des ersten Kugelrückschlagventils 40 ist, d.h. der Zwischenraum des zweiten Kugelrückschlagventils 42 bildet einen öldurchgang, dessen Querschnittsfläche größer als die zugeordnete Querschnittsfläche des ersten Kugelrückschlagventils 40 ist.

Wenn im Betrieb Öldruck über die öffnung 27 in die"Ölkanuner 22 eingeleitet wird, werden die Kugeln 40a und 42a des ersten und des zweiten Kugelrückschlagventils 40 und 42 so gedrückt, daß sie jeweils auf den zugeordneten Ventilsitzen sitzen, d.h. die Rückschlagventile 40 und 42 sind geschlossen. Der Öldruck in der ölkammer 42 steigt daher an und beaufschlagt den Kupplungskolben 14 mit einer nach links gerichteten Kraft in der Zeichnung. Der Kupplungskolben 14 wird in Richtung auf das Kupplungspaket 20 gedrückt und drückt dasselbe zwischen sich und der Halteplatte 34 axial zusammen. Als Folge hiervon kommen die getriebenen Platten 18 in Reibschluß mit den Antriebsplatten 16 und drehen sich mit diesen, d.h. die Kupplung ist eingerückt. Solange Öldruck in die Ölkammer 22 eingeleitet wird, bleiben die Kugelrückschlagventile 40 und 42 geschlossen, d.h. selbst dann, wenn sich die Kupplung mit ihrer maximalen Drehzahl dreht. Die aus dem Öldruck in der ölkammer 42 resultierenden Kräfte, die die Kugeln 40a und 42a beaufschlagen, sind so groß genug, daß es nicht möglich ist, daß die Kugeln durch die auf sie einwirkenden Zentrifugalkräfte von dem Sitz abgehoben werden.

Wenn die Druckölzufuhr zu der ölkammer 22 gestoppt wird, wird der Kupplungskolben 14 von dem Kupplungspaket 20 weggedrückt, d.h. in der Zeichnung nach rechts gedrückt und zwar mittels der Federn 32. Auf diese Weise wird die Kupplung ausgerückt. In der Ölkammer 22 bleibt jedoch Öl und das Öl ist der Zentrifugalkraft ausgesetzt, da die Kupplungstrommel 12 mit der Eingangswelle ihre Drehbewegung fortsetzt. Hierdurch wird Öldruck in der Ölkammer 22 aufgebaut. Da hierbei das erste und das zweite Kugelrückschlagventil 40 und 42 so beaufschlagt werden, daß sie durch die Zentrifugalkräfte geöffnet werden, die auf die Kugeln 40a und 42a einwirken, wird das Drucköl aus

der ölkammer 22 abgezogen. Mittels dieser Verbindung kann das öl schnell über das zweite Kugelrückschlagventil 42 abgeleitet werden, da ein relativ großer Zwischenraum zwischen der Kugel 42a und der Kugelaufnahmeöffnung 42b vorhanden ist. öl, das in einem Teil der ölkammer 22 zurückbleibt, der radial weiter außen als das zweite Kugelrückschlagventil 42 liegt, wird über das erste Kugelrückschlagventil 40 abgezogen. Durch das Vorsehen von zwei solchen Kugelrückschlagventilen 40 und 42 an radial verschiedenen Stellen kann in der ölkammer kein so großer Öldruck aufgebaut werden, der bewirken könnte, daß der Kupplungskolben 40 in Richtung auf das Kupplungspaket 20 sich bewegt und dasselbe axial zusammendrückt.

Während ein so großer Zwischenraum vorhanden ist, kann das zweite Kugelrückschlagventil 42 sicher und augenblicklich schließen, wenn der Ölkammer 22 ein Öldruck zugeführt wird, da es sich näher an der Drehachse der Kupplungstrommel 12 befindet und daher die auf die Kugel 42a wirkende Zentrifugalkraft kleiner als die entsprechende Kraft ist, die auf die Kugel 40a des erster. Kugelrückschlagventils 40 einwirkt.

Figur 2 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform, die im wesentlichen ähnlich der ersten Ausführungsform ist, abgesehen davon, daß das erste und das zweite Kugelrückschlagventil 40 und 42 auf der Kupplungstrommel 12 angebracht sind.

Diese Kupplung ermöglicht im wesentlichen dieselben Wirkungen wie die vorstehend beschriebene Ausführungsform.

Claims

GRÜNECKER. KINKELDEY, STOCKMAIR & PARTNER

PATENTANWÄLTE

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A. GRÜNECKER, bpl *<g DR H. KINKELDEY. qpl-ing DR W. STOCKMAIR. qipl -ins- »ee ' DR K. SCHUMANN, an -phys

P. H. JAKOB. DlPL-ING

DR G BEZOLD. dcpl-o«m

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DR H. MEYER-PLATH opu-ins

ICISSAIi I-JÜ-TOR CO., LT¹D. IvO. 2, T&>ara-cho, Karj Tokohr^ft Citj , Jepan

8000 MÜNCHEN

MAXIMILIANSTRASSE 58

P 18 520

Hydraulisch betätigte Mehrscheibenkupplung

Patentansprüche

[ 1 .) Hydraulisch betätigte Mehrscheibenkupplung, gekennzeichnet durch:

ein Kupplungspaket (20) , das eine alternierende Reihe von Antriebsplatten (16) und getriebenen Platten (18) hat,

eine Kupplungstrommel (12), die drehbar um eine Achse angeordnet und antriebsmäßig mit den Antriebsplatten (16) zur Drehung mit denselben gekoppelt ist,

einen Kupplungskolben (14), der in der Kupplungstrommel (12) angebracht ist, um dazwischen eine Ölkammer (22) zu begrenzen, wobei der Kupplungskolben (14) in axialer

Richtung in Abhängigkeit von dem Öldruck in der ölkatnmer (22) in Richtung auf das Kupplungspaket (20) hin und von diesem weg bewegbar ist, 5

wobei das Kupplungspaket (20) so beaufschlagbar ist, daß die Kupplungstrommel (12) zur Drehung mit den getriebenen Platten (18) angedrückt gehalten wird, wenn das Kupplungspaket durch den Kupplungskolben (14) axial zusammengedrückt wird, und

eine Einrichtung zum Ableiten von öl aus der Kammer (22), um zu verhindern, daß die auf das öl in der ölkammer (22) einwirkende Zentrifugalkraft einen Öldruck in der ölkammer (22) aufbaut, wenn die Kupplung ausgerückt gehalten werden sollte, wobei die Einrichtung wenigstens zwei Kugelrückschlagventile (40, 42) enthält, die in einem unterschiedlichen Abstand von der Drehachse der Kupplungstrommel (12) angeordnet sind.
2. Hydraulisch betätigte Mehrscheibenkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelrückschlagventile (40, 42) auf dem Kupplungskolben (14) angebracht sind.
3. Hydraulisch betätigte Mehrscheibenkupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eines der Kugelrückschlagventile (40) nahe einer äusseren Umfangsflache des Kupplungskolbens (14) angeordnet und daß das andere Kugelrückschlagventil (42) radial weiter innen als das erste Kugelrückschlagventil (40) angeordnet ist.
4. Hydraulisch betätigte Mehrscheibenkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelrückschlagventile (40, 42) auf der Trommel (12) angebracht sind.
5. Hydraulisch betätigte Mehrscheibenkupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet/ daß eines der Kugelrückschlagventile (40) nahe einer äusseren ümfangsfläche der Kupplungstrommel (12) angeordnet ist und daß das andere Kugelrückschlagventil (42) radial weiter innen als das erste Kugelrückschlagventil (40) angeordnet ist.
6· Hydraulisch betätigte Mehrscheibenkupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Kugelrückschlagventil (40 oder 42) eine Kugel (40a oder 42a) und eine Kugelaufnahmeöffnung (40b oder 42b) aufweist, die in dem Kupplungskolben (14) ausgebildet sind, und daß die Kugelaufnahmeöffnung (40b oder 42b) ein durchmesserkleines öffnungsteil, ein durchmessergroßes Öffnungsteil, in dem die Kugel (40a oder 42a) beweglich aufgenommen ist, und ein konisches Öffnungsteil hat, das den durchmesserkleinen öffnungsteil und den durchmessergroßen öffnungsteil verbindet.
7. Hydraulisch betätigte Mehrscheibenkupplung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Kugelrückschlagventil (40 oder 42) eine Kugel (40a oder 42a) und eine Kugelaufnahmeöffnung (40b oder 42b) aufweist, die in der Kupplungstrommel (12) ausgebildet sind, und daß die Kugelaufnahmeöffnung (40b oder 42b) einen durchmesserkleinen öffnungsteil, einen durchmessergroßen öffnungsteil, in dem die Kugel (40a oder 42a) beweglich aufgenommen ist, und einen konischen Öffnungsteil hat, der den durchmesserkleinen öffnungsteil und den durchmessergroßen öffnungsteil verbindet.
8. Hydraulisch betätigte Mehrscheibenkupplung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das andere Kugelrückschlagventil (42) zwischen der Kugel (42a) und der Kugelaufnahmeöffnung (42b) einen größeren Zwischenraum als das eine Kugelrückschlagventil (40) hat.
9. Hydraulisch betätigte Mehrscheibenkupplung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugel (42a) des anderen Kugelrückschlagventils (42) kleiner als die Kugel (40a) des einen Kugelrückschlagventils (40) ist.