DE3624215A1 - Verfahren zum schwingungsfreien gangwechseln bei getrieben mit hydraulisch betaetigten reibungskupplungen und dafuer geeignete kupplungseinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine dafür geeignete Kupplungseinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 3.

Bei hydraulisch geschalteten Getrieben von Baumaschinen, Bootsantrieben und anderen Einsatzgebieten treten während des Gangwechselns mitunter Klappergeräusche auf. Bei diesen Getrieben findet man auch Spuren eines Einhämmerns an Ver­ bindungselementen im Antriebsstrang sowie an den Zahn­ flanken. Die Ursache dafür liegt in im unteren Drehzahl­ bereich der Verbrennungsmotoren entstehenden Schwingungen, hervorgerufen durch "unrunden" Lauf, die auch durch dreh­ elastische Kupplungen zwischen Motor und Getriebe nur teil­ weise abgebaut bzw. gedämpft werden.

Von daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum schwingungsfreien Gangwechseln zu entwickeln sowie eine dafür geeignete Kupplungseinrichtung.

Zur Lösung der Aufgabe wird ein Verfahren gemäß dem Anspruch 1 vorgeschlagen. Die Reibkörper der vorher beauf­ schlagten Kupplung bleiben mit verringerter Flächenpressung belastet, während die Reibkörper der jetzt beaufschlagten Kupplung in bekannter Weise zusammengedrückt werden. Dadurch wird der gesamte Radsatz des Getriebes einschließ­ lich der Kupplungen mit einem genau definierbaren Moment verspannt.

Durch Schwingungen hervorgerufene Klappergeräusche und Einhämmermarkierungen werden auf diese Weise verhindert. Sobald die beaufschlagte Kupplung in der Lage ist, ein ausreichend hohes Drehmoment zu übertragen, um keine Schwin­ gungen mehr wirksam werden zu lassen, kann die Verspannung aufgehoben werden, wodurch gleichzeitig der Wirkungsgrad­ verlust des Getriebes aufgehoben wird. In vorteilhafter Weise kann man das in Abhängigkeit von der Drehzahl er­ reichen (Anspruch 2).

Eine Kupplungseinrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens weist die Merkmale des Anspruches 3 auf, das sehr zweck­ mäßig mit den Merkmalen der Ansprüche 4 bis 9 weiterge­ bildet wird. Die verringerte Flächenpressung der nicht be­ aufschlagten Kupplung kann, wenn es sich um eine Lamellen- oder Scheibenkupplung handelt, durch den Druck eines oder mehrerer Hilfskolben auf die Mitnehmerlappen der ersten Außenlamelle oder -scheibe erzeugt werden. Der Steuerkolben unterbricht bei einer bestimmten Drehzahl, auf die er mit Federkraft eingestellt ist, die Druckölzufuhr zu dem oder den Hilfskolben, die damit wirkungslos werden. Die Reib­ körper der nicht beaufschlagten Kupplung entlüften selbst­ tätig, z.B. durch eine Sinuswellung der Außenlamellen oder durch andere Federn.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines in zwei Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben.

In der Fig. 1 ist stark vereinfacht ein Wendegetriebe dar­ gestellt, bei dem die erfindungsgemäße Kupplungseinrichtung anwendbar ist. In einem Gehäuse 1 sind eine Antriebswelle 2 sowie eine Abtriebswelle 3 mit zwei Zahnrädern 6, 7 gelagert. Auf der Antriebswelle 2 sind zwei Zahnräder 4, 5 drehbar gelagert, die mittels einer hydraulisch betätigten Doppel­ reibungskupplung 8 wahlweise mit ihr gekuppelt werden können. Das Zahnrad 4 steht im Eingriff mit dem Zahnrad 6 und das Zahnrad 5 mit einem ebenfalls im Gehäuse 1 gelagerten Zwischen­ rad 9, das außerdem mit dem Zahnrad 7 in Eingriff steht.

Die Antriebswelle 2 ist an ihrem einen aus dem Gehäuse 1 herausragenden Ende mit einem nicht dargestellten Motor verbunden, an ihrem anderen Ende treibt sie eine Pumpe 11 an, die die Doppelreibungskupplung 8 mit dem erforderlichen Drucköl versorgt. An einem Flansch 10 eines aus dem Gehäuse 1 ragenden Ende der Abtriebswelle 3 kann eine nicht darge­ stellte weitere Welle, z.B. eine Gelenkwelle oder eine Propellerwelle, angeflanscht werden.

Die Doppelreibungskupplung 8 ist in Fig. 2 näher darge­ stellt. Auf die Antriebswelle 2 ist zwischen den Zahnrädern 4, 5 ein Kupplungsträger 12 aufgeschrumpft oder in anderer Weise fest mit ihr verbunden, der als Zylinder für zwei Kupplungen 20, 40 ausgebildet ist. Unter Bildung von Druck­ kammern 21, 41, die mit Kolbenringen oder dgl. abgedichtet sind, sind zwei Kolben 22, 42 verschiebbar in ihm geführt. Der Kupplungsträger 12 weist beidseitig Vorsprünge 13 auf mit schlitzförmigen Aussparungen 14 zur Aufnahme der Nasen von Außenlamellen 23, 43. Die Außenlamellen 23, 43 wirken mit Innenlamellen 24, 44 zusammen, die mit einer Innenver­ zahnung in eine entsprechende Außenverzahnung 25, 45 von Lamellenträgern 26, 46 eingreifen, die drehfest und axial nicht verschiebbar mit den Zahnrädern 4, 5 verbunden sind. Die von den Lamellen 23, 24; 43, 44 gebildeten Lamellen­ pakete werden auf den den Kolben 22, 42 abgewendeten Seiten von Druckscheiben 27, 47 begrenzt, die mit den Vorsprüngen 13 des Kupplungsträgers 12 fest verbunden sind.

Auf einem Lochkreis 61 sind Druckkammern 60 bildende Bohrungen axial in den Kupplungsträger 12 eingebracht, in denen Hilfs­ kolben 28, 48 verschiebbar geführt sind, die auf die Nasen der jeweils ersten Außenlamelle 23, 43 wirken. Senkrecht zu den Druckkammern 60 sind radiale Bohrungen 62 in den Kupplungsträger 12 eingebracht, in denen Steuerkolben 63 verschiebbar geführt sind. Federn 64, die sich an Verschluß­ schrauben 65 abstützen, halten die Steuerkolben 63 in einer Ruhestellung, in der zwischen Bohrungen 29, 49 im Kupplungs­ träger 12 und der Druckkammer 60 eine Leitungsverbindung besteht.

Die Wirkungsweise der Doppelkupplung 8 ist wie folgt. Soll beispielsweise das Zahnrad 5 mit der Welle 2 gekuppelt werden, dann wird der Druckkammer 41 über eine Bohrung 50 und einen Ringkanal 51 in der Welle 2 sowie über eine Bohrung 52 im Kupplungsträger 12 Drucköl zugeführt, das den Kolben 42 gegen die Wirkung von Tellerfedern 53 nach rechts im Sinne der Fig. 2 schiebt. Dabei wird das Lamellenpaket 43, 44 zusammengepreßt. Vorher gibt der Kolben 42 die Ver­ bindung zwischen der Druckkammer 41 und der Bohrung 49, die er mit seiner Anlagefläche 54 verschlossen hatte, frei. Dadurch gelangt das Drucköl auch in die Druckkammer 60 und drückt die Hilfskolben 28, 48 gegen die Nasen der ersten Außenlamellen 23, 43. Dabei liegt der Hilfskolben 48 an dem schon vom Kolben 42 zusammengedrückten Lamellenpaket 43, 44 der Kupplung 40 an und ist gewissermaßen wirkungs­ los. Auf der gegenüberliegenden Seite bewirkt der Hilfs­ kolben 28 ein leichtes Zusammendrücken des Lamellenpakets 23, 24 der Kupplung 20, wodurch eine Verspannung innerhalb des Getriebes erzielt wird. Die Größe der Verspannung ist abhängig vom Druck in der Druckkammer, von der Größe und Zahl der Hilfskolben 28 und von der Anzahl, Größe und Be­ schaffenheit der Reibflächen. Sie ist also genau vorbe­ stimmbar. Die Verspannung wird aufgehoben, sobald der Motor und damit die Welle 2 eine bestimmte Drehzahl erreicht hat, z.B. 1500 min^-1. Jeder im Kupplungsträger 12 geführte Steuerkolben 63 wird gegen die Kraft der Feder 64 durch die Fliehkraft nach außen gedrückt, bis er an der Verschluß­ schraube 65 zur Anlage kommt. Dabei verschließt eine Spiegel­ fläche 66 des Steuerkolbens 63 die Bohrungen 29, 49, so daß die Verbindung zwischen der Druckkammer 41 und der Druck­ kammer 60 unterbrochen ist. Durch einen gezielten Lecköl­ austritt durch Bohrungen 67 wird der Druck in der Druckkammer 60 abgebaut und das nicht beaufschlagte, aber zusammenge­ drückte Lamellenpaket 23, 24 wird durch die an den Außen­ lamellen 23 vorhandene Wellung gelüftet und der Hilfskolben 28 wird in seine Ausgangslage zurückgeschoben. Der Hilfs­ kolben 48 dagegen bleibt in seiner Lage, bis die Kupplung 40 ausgeschaltet wird. Dann drücken die Federn 53 den Kolben 42 in seine Ausgangslage zurück, wobei das in der Druck­ kammer 41 befindliche Öl durch Drosselbohrungen 55 entweichen kann. Mit dem Zurückgehen des Kolbens 42 kann auch das Lamellenpaket 43, 44 durch die Wellung der Außenlamellen 43 gelüftet und der Hilfskolben 48 in seine Ausgangslage zurückgeschoben werden.

Beim Kuppeln des Zahnrades 4 mit der Welle 2 spielen sich die vorstehend beschriebenen Vorgänge bei der jeweils anderen Kupplung sinngemäß ab. Dabei entsprechen die Teile mit den Pos.Nrn. 50 bis 55 der Kupplung 40 vollständig den in Fig. 2 dargestellten, aber nicht näher beschriebe­ nen Pos.Nrn. 30 bis 35 der Kupplung 20.

Die hier als Lamellenkupplungen ausgeführten Kupplungen 20, 40 können ebensogut und sinngemäß als einfache Scheiben­ kupplung oder als Kegelkupplung ausgeführt sein.

• Begriffsliste  1 Gehäuse
   2 Antriebswelle
   3 Abtriebswelle
   4 Zahnrad
   5 Zahnrad
   6 Zahnrad
   7 Zahnrad
   8 Doppelreibungskupplung
   9 Zwischenrad
  10 Flansch
  11 Pumpe
  12 Kupplungsträger
  13 Vorsprung
  14 Aussparung
  15
  16
  17
  18
  19
  20 Kupplung
  21 Druckkammer
  22 Kolben
  23 Außenlamelle
  24 Innenlamelle
  25 Außenverzahnung
  26 Lamellenträger
  27 Druckscheibe
  28 Hilfskolben
  29 Bohrung
  30 Bohrung
  31 Ringkanal
  32 Bohrung
  33 Tellerfeder
  34 Anlagefläche
  35 Drosselbohrung
  36
  37
  38
  39
  40 Kupplung
  41 Druckkammer
  42 Kolben
  43 Außenlamelle
  44 Innenlamelle
  45 Außenverzahnung
  46 Lamellenträger
  47 Druckscheibe
  48 Hilfskolben
  49 Bohrung
  50 Bohrung
  51 Ringkanal
  52 Bohrung
  53 Tellerfeder
  54 Anlagefläche
  55 Drosselbohrung
  56
  57
  58
  59
  60 Druckkammer
  61 Lochkreis
  62 Bohrung
  63 Steuerkolben
  64 Feder
  65 Verschlußschraube
  66 Spiegelfläche
  67 Bohrung

Claims (9)

1. Verfahren zum schwingungsfreien Gangwechseln bei Ge­ trieben mit hydraulisch betätigten Reibungskupplungen, insbes. Wendegetrieben, bei denen eine mit Druck beauf­ schlagte erste Kupplung einer mit einer Welle gekuppel­ ten ersten Getriebestufe drucklos gemacht und eine druck­ lose zweite Kupplung einer mit einer Welle zu kuppelnden zweiten Getriebestufe mit Druck beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, daß während des Kuppelns der zweiten Getriebestufe die erste Kupplung zunächst mit geringem Druck beaufschlagt wird und erst wenn die Reibkörper der zweiten Kupplung zusammengedrückt sind, drucklos gemacht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Drucklosmachen der ersten Kupplung in Abhängigkeit von der Drehzahl der zweiten Kupplung erfolgt.

3. Kupplungseinrichtung zum Druckführen des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 mit einer ersten und einer zweiten Kupplung, von denen jede eine erste Kupplungshälfte mit einem auf einer Welle drehfest angeordneten Zylinder, einem darin axial verschiebbar geführten Kolben und mindestens einem ersten Reibkörper sowie eine auf einer Welle drehbar gelagerten zweiten Kupplungshälfte mit mindestens einem zweiten Reibkörper besteht, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kupplung (20, 40) zusätzlich mind. ein in einem Zylinder axial verschiebbar ge­ führter Hilfskolben (28, 48) zugeordnet ist, dessen Querschnitt wesentlich kleiner als der des ringförmigen Kolbens (22, 42) ist, daß eine Druckkammer (60) des mind. einen Hilfskolbens (28, 48) jeder Kupplung (20, 40) leitungsmäßig mit der Druckkammer (21, 41) des jeweils beaufschlagten Kolbens (22, 42) verbunden ist, und daß die zur Druckkammer (60) der Hilfskolben (28, 48) führenden Leitungen über einen fliehkraftbetätigten Steuerkolben (63) absperrbar sind.

4. Kupplungseinrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch ihre Anwendung bei einer an sich bekannten Doppel­ kupplung, bei der beide Kupplungen (20, 40) spiegel­ bildlich zueinander auf derselben Welle (2) angeordnet sind.

5. Kupplungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Zylinder von einem auf der Welle (2) drehfest angeordneten Kupplungsträger (12) gebildet werden, in dem der Steuerkolben (63) radial verschiebbar zwischen den Druckkammern (21, 41) geführt ist.

6. Kupplungseinrichtung nach mind. einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der mind. eine Hilfskolben (28, 48) jeder Kupplung (20, 40) auf einem die ringförmigen Kolben (22, 42) umgebenden Lochkreis (61) angeordnet ist.

7. Kupplungseinrichtung nach mind. einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der mind. eine Hilfskolben (28, 48) auf in Schlitze (14) des Kupplungs­ trägers (12) eingreifende Nasen der ersten Reibkörper (23, 43) wirkt.

8. Kupplungseinrichtung nach mind. einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß je einem zur ersten und zur zweiten Kupplung (20, 40) gehörenden Hilfskolben (28, 48) ein gemeinsamer Steuerkolben (63) zugeordnet ist.

9. Kupplungseinrichtung nach mind. einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. jeder Steuerkolben (63) mit einer Federkraft beaufschlagt ist, die gegen die Fliehkraft wirkt.