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Unter Flüssigkeitsdruck arbeitende Seheibenkupplung.
Gegenstand der Erfindung ist eine unter Flüssigkeitsdruck arbeitende Scheibenkupplung, deren
Scheiben unmittelbar durch umlaufende Schwingwände zusammengepresst werden und bei der die
Zuführung der Druckflüssigkeit durch ein Ventil geregelt wird, dessen Masse so gewählt ist, dass es die Wirkungen der Fliehkraft auf die vom Ventil gesteuerte Flüssigkeitssäule ausgleicht.
Die gute Wirkungsweise dieser Kupplungen hängt hauptsächlich von der umlaufenden Schwing- wand ab, welche den Flüssigkeitsdruck auf die Scheibe oder die Scheiben überträgt und ebenso von der genauen Zuführung der Druckflüssigkeit. Die Wichtigkeit dieser letzten Bedingung liegt besonders bei der Anwendung auf selbsttätig wirkende Getriebe für Automobile, Motorräder oder sonstige Kraft- fahrzeuge auf der Hand, u. zw. spielt die Flüssigkeitsverteilung hiebei eine Hauptrolle. Die Veränderung der Geschwindigkeit muss selbsttätig in der gewünschten Reihenfolge bewirkt werden und ohne die
Möglichkeit einer Störung sowohl bei zunehmender wie auch bei abnehmender Geschwindigkeit.
Bekanntlich wirkt bei den älteren Einrichtungen, die dem gleichen Erfinder geschützt sind, die Druckflüssigkeit auf eine Schwingwand, welche eine bewegliche Platte zurückdrückt. Diese letztere stützt sich auf eine Seite einer Kupplungsscheibe, deren andere Seite sich gegen eine feste Platte lehnt.
Infolgedessen wird die Kupplungsscheibe auf ihrer Welle in axialer Richtung verschoben, was gewisse
Nachteile zur Folge hat. Darunter ist in erster Linie die Verschiebbarkeit der Scheibennabe auf einer genuteten Welle zu nennen, deren Grössenverhältnisse zur Vermeidung jeder Klemmwirkung sich in bestimmten Grenzen bewegen müssen, die oft besonders bei Mehrfachkupplung nicht eingehalten werden können.
Ausserdem erfordert die axiale Verschiebung der Scheibe, welche nicht nur genügend Spiel aufweisen muss für den Leerlauf, sondern auch den nötigen Hub für den Ausgleich der unvermeidlichen
Abnutzung ermöglichen muss, eine bedeutende nachgiebige Verformbarkeit der Membran, die praktisch nicht immer erreichbar ist.
Abgesehen hievon müssen sehr dünne Schwingwände benutzt werden, um einerseits den für ihre nachgiebige Verformung erforderlichen Druck zu verringern und anderseits das sofortige Wirksam- werden zu ermöglichen, ohne dass es bei Benutzung der Kupplung für Kraftfahrzeuge nicht möglich ist, eine zuverlässige selbsttätige Änderung der Geschwindigkeit zu erreichen.
Bestimmte bauliche Einzelheiten der Schwingwände und ihres Tragkörpers sowie die Bauart der Ventilkammern bilden gleichfalls einen Teil der Erfindung.
Die Zeichnung veranschaulichen einige beispielsweise Ausführungsformen des Gegenstandes der Erfindung, u. zw. zeigt Fig. 1 teils in Ansicht, teils in Schnitt eine Kupplung mit zwei Scheiben zur Kupplung zweier Wellen. Fig. 2 ist ein Schnitt nach der Linie A-B der Fig. 1. Fig. 3 zeigt teils in Ansicht, teils im Längsmittelschnitt nach der Linie E-O-F der Fig. 4 eine Kupplung für Getriebe mit drei Geschwindigkeitsstufen für Kraftfahrzeuge. Fig. 4 gibt einen Schnitt nach der Linie C*-D der Fig. 3 wieder. Fig. 5 verdeutlicht in grösserem Massstab einen Teilschnitt nach der Linie O if der Fig. 4. Fig. 6 ist eine Seitenteilansicht der Einrichtung nach Fig. 5. Fig. 7 ist ein senkrecht dazu liegender Teilschnitt nach der Linie I-H der Fig. 5. Fig. 8 zeigt in den Umrissen eine Schwingwand in der Ruhestellung.
Fig. 9 gibt eine Seitenansicht einer Schwingwand wieder. Fig. 10 stellt die Umrisse einer Schwingwand in Leerlaufstellung dar, während Fig. 11 die Umrisse einer Schwingwand in eingerückter Gebrauchsstellung wiedergibt.
Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Kupplung soll zwei Wellen miteinander kuppeln. Sie kann im Maschinenbau für alle Arten von Maschinen benutzt werden und kann beispielsweise einen Teil
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der Steuereinrichtung für Raupenschlepper bilden. Sie kann ferner dazu dienen, irgendeinen Motor mit seinem Vorgelege zu kuppeln oder aber auch im Kraftfahrzeugbau, im Schiffahrtswesen, im Flugwesen und bei elektromechanischen Einrichtungen usw. verwendet werden.
Die Antriebswelle 1 (Fig. 1) wird beispielsweise von einem Zahnrad 2 angetrieben. Die Welle 3 ist die angetriebene Welle. Beide Wellen, 1 und 3 werden von dem Gehäuse 4 getragen.
Die Welle 1 trägt im Innern des Gehäuses 4 eine Platte 5, an deren Umfang die Zwischenring 6 und 7 und die festen Platten 8 und 9 (Fig. 1 und 2) angebracht sind. Die letztgenannte Platte bildet die Innenwand der Kupplung. Die Zwischenring und festen Platten werden zusammengehalten durch Verbindungsbolzen 10. Die Platte 5 (Fig. 1) weist auf ihrer Innenseite eine schwache ringförmige, wannenförmige Einbuchtung 11 auf, gegen deren Ränder sich die ebene kranzförmige Schwingwand 12 stützt. Diese schliesst an ihrem Umfang und an ihrem inneren Rande dicht die Platte 5 ab (Fig. 1). Die entgegengesetzte Seite der Schwingwand 12 liegt an der beweglichen Platte 13 an, die an ihrem Aussenumfang Kupplungsnuten oder-zähne 14 (Fig. 2) aufweist, welche sich in entsprechende Nuten oder Zähne im Inneren der Zwischenring 6 und 7 legen.
Die feste Scheibe 8 ist auf beiden Seiten ausgehöhlt und bildet zwei ringförmige Aushöhlungen 15 und 16 geringer Tiefe, die denen der Antriebsplatte 5 ähnlich sind. Eine jede dieser Aushöhlungen ist dicht durch eine Schwingwand 17 bzw. 18 abgeschlossen (Fig. 1). Die Sehwingwand 17 liegt mit der der Platte 8 gegenüberliegenden Seite an einer beweglichen Platte 19 an, welche an ihrem äusseren Umfang Zähne oder Nuten enthält, genau wie die ihr gegenüberliegende bewegliche Platte 13.
Die Schwingwand 18 der festen Scheibe 8 stützt sich gegen eine bewegliche Platte 20, die den Platten 19 und 13 gleicht und die einer vierten ähnlichen Platte 21 gegenüberliegt. Die Platte 21 stützt sich gegen eine vierte Schwingwand 22, welche die Ausbuchtung 23 der festen Aussenplatte 9 verschliess (Fig. 1).
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(Fig. 1 und 2) angeordnet, welche die Platten in einiger Entfernung voneinander halten. Die Kupp- lungsscheiben 25 und 26 sitzen auf der angetriebenen Welle 3 mit Hilfe von Keilen.
Der Einlass der Druckflüssigkeit erfolgt bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel durch das Rohr 27. Die Flüssigkeit ergiesst sich dann durch entsprechende Öffnungen 28 (Fig. 1) in die Mittelbohrung 29 der Antriebswelle 1, welche einen zylindrischen Verteilungsschieber 30 aufweist, der durch einen Handhebel 31 gesteuert wird. Dieser Schieber enthält Öffnungen 32, die man entweder mit den Flüssigkeitseinlassöffnungen 28 oder mit dem Aussenraum durch den Austrittskanal 33 verbinden kann.
In der Fig. 1 ist der Schieber geschlossen dargestellt, d. h. die Einlassöffnung 28 für die Druckflüssigkeit ist geschlossen. Die Kammer 29 steht mit dem Aussenraum durch den Kanal 33 in Verbindung. Wenn die Öffnungen 32 des Schiebers 30 mit den Einlassöffnungen 28 übereinstimmen, ergiesst sich die Flüssigkeit durch den in Fig. 1 gestrichelt angedeuteten Kanal 34 bis zu der oberen Kammer 35 des Ventils 36 (vgl. Fig. 3-7). Das Ventil wird auf seinem Sitz durch die genau eingestellte Feder 37 festgehalten, bis der Flüssigkeitsdruck die Federkraft übersteigt. In diesem Augenblick öffnet sich das Ventil 36 und gibt die Öffnung 38 frei, welche die Flüssigkeit in den Kanal 39 fliessen und so die Kammern 11, 15, 16 und 23 füllen lässt. Unter dem Flüssigkeitsdruck verformen sich die
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20 und 21, welche sich einander. nähern.
Die Platten 13 und 19 pressen so die Scheibe 25 zwischen sich, und die Platten 20 und 21 drücken gegen die Scheibe 26 ; infolgedessen wird die angetriebene Welle mit der Antriebswelle gekuppelt.
Wenn der Schieber 30 in die in Fig. 1 gezeigte Stellung zurückgeführt wird, so fällt der Druck in allen'Kanälen. Das durch seine Feder 37 vorgestossene Ventil 36 nimmt die dargestellte Stellung wieder ein, d. h. es schliesst die Flüssigkeitseinlassöffnung, wobei es gleichzeitig die Auslassöffnung 40 freigibt. Die Federn 24 führen die beweglichen Scheiben in die auf der Zeichnung wiedergegebene Stellung zurück, so dass die Scheiben 25 und 26 freigegeben werden und die Kupplung ausser Kraft tritt.
Die eben beschriebene Einrichtung kann ebensowohl eine einzige Kupplungsscheibe enthalten anstatt zwei. In diesem Falle weist sie nur zwei Sohwingwände und zwei bewegliche Scheiben auf.
Handelt es sich um grosse Leistung oder muss aus räumlichen Gründen der. Durchmesser gering gehalten werden, so kann man auch drei, vier oder mehr Kupplungsscheiben verwenden, die je durch ein Paar beweglicher Scheiben und Schwingwände gesteuert werden.
Bei dem Ausführungsbeispiel steuert ein, einziges Ventil den Flüssigkeitseinläss. Ebensogut kann die Einrichtung natürlich zwei oder mehr Ventile besitzen, ohne dass dadurch das Wesen der Erfindung geändert wird.
Die Fig. 3-7 zeigen, wie bereits angegeben, die Anwendung der Kupplung nach der Erfindung für Kraftfahrzeuge. Um die Aufgabe eines selbsttätig einschaltbaren Getriebes zu lösen, muss eine entsprechende Verteilung der Druckflüssigkeit angewendet werden. Die Kupplungsscheiben 41, 42 und 43 (Fig. 3) sind hier mit Keilen auf drei unabhängigen gleichachsigen Wellen 44, 45 und 46 befestigt (Fig. 3 und 4). Das die Kupplungen und Getriebe enthaltenden Gehäuse ist an das Motorgehäuse 48 angebaut.
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keitsstufe gelangt, nachdem die durch die Schwingwände der zweiten Stufe abgeschlossenen Kammern angefüllt sind.
Die Geschwindigkeitsabnahme, die dann erfolgt, wenn der Flüssigkeitsdruck sinkt, wird ebenfalls in der gewollten Reihenfolge erfolgen, da sich bei der ähnlichen Ausbildung der drei Ventile zuerst das Ventil der dritten Geschwindigkeitsstufe schliessen wird, da dessen Schliessfeder die stärkste ist, worauf dann das Ventil der zweiten Geschwindigkeitsstufe folgen wird, dessen Feder wiederum stärker ist als die des Ventils der ersten Geschwindigkeitsstufe.
Die Erfindung betrifft weiter die Bauart des Ventilsitzes und der Kammer, welche die Eintrittsund Austrittsöffnungen der Flüssigkeit miteinander verbindet. Die Verteilerplatte 56 (Fig. 3-6) enthält an ihrem Umfang so viele Abflachungen, als Ventile vorhanden sind. Diese Abflachungen liegen senkrecht zur Ventilachse und dienen zur Aufnahme einer in der Folge als Steg bezeichneten Deckplatte 77 besonderer Form (Fig. 3-6). Dieser Steg weist ein zylindrisches Führungsstück 78 (Fig. 5) auf, welches gleichzeitig den Ventilsitz bildet.
Der Steg verschliesst, wie man bereits gesehen hat, eine Kammer 35 bzw. 68 bzw. 73, welche die Öffnungen 34 und 66 (Fig. 3 und 4) für die erste Geschwindigkeitsstufe, die Öffnungen 67 und 70 (Fig. 3-5) für die zweite Geschwindigkeitsstufe und die Öffnungen 72 und 74 (Fig. 4) für die dritte Geschwindigkeitsstufe miteinander verbindet. Die Stege 77 werden auf der Verteilerplatte mit Hilfe von Bolzen 79 (Fig. 6) befestigt.
Damit die eben beschriebenen Kupplungen einwandfrei wirken, müssen sie unbedingt auf eine von ihrem Einbau bedingte Weise zur Wirkung gebracht werden, worin ein weiteres Merkmal der
Erfindung besteht.
Eine jede Schwingwand besteht aus einem Kranz 80 (Fig. 8 und 9) aus sehr dünnem Metall, der an seinem Umfang zwischen den Zwischenringen und den festen Platten eingespannt und an seinem inneren Rande auf derselben festen Platte eingefasst oder verschweisst ist. Zwischen der Schwingwand und der festen Platte bleibt ein Zwischenraum von wenigen Zehntelmillimetern, dessen Grösse der möglichen nachgiebigen Verformung der Schwingwand auf der Seite der festen Scheibe entspricht (Fig. 10).
Die Tiefe dieses Zwischenraumes ist ungefähr gleich dem Spiel, welches notwendig ist, um ein
Loslösen der Kupplungsscheibe von der zugehörigen beweglichen Scheibe zu ermöglichen. Dies ist die Losstellung, welche die Schwingwand unter dem Drucke der beweglichen Platte einnimmt, auf welche der Druck der Federn 62 (Fig. 5) wirkt. Solange die Einrichtung neu und noch nicht merkbar abgenutzt ist, wird die Kupplungsscheibe mitgenommen, wenn die Schwingwand unter dem Einfluss des Flüssigkeitsdruckes ihre Mittelstellung eingenommen hat, d. h. wenn sie ungefähr eben geworden ist (Fig. 8). Natürlich besitzt die Schwingwand auch die Möglichkeit, sich nach der andern Seite hin von ihrer Mittelstellung aus zu verformen, u. zw. um einen Betrag, der wenigstens gleich dem ihrer ursprünglichen Stellung entsprechenden Abstand von der Mittellage ist (Fig. 11).
Der auf diese Weise ermöglichte, zusätzliche Hub dient dazu, die Abnutzung auszugleichen, die mit der Zeit an den Kupp- lungsscheiben und Platten auftritt, ohne dass man deswegen die Schwingwand über ihre Elastizitäts- grenze hinaus zu verformen braucht.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Unter Flüssigkeitsdruck arbeitende Scheibenkupplung für Kraftmaschine, insbesondere
Kraftfahrzeuge, dadurch gekennzeichnet, dass durch je eine Schwingwand (12, 17, 18, 22) unter dem
Flüssigkeitsdruck in Achsrichtung verschiebbare Scheiben (13, 19-21 ; 59-61) mit der antreibenden
Welle (1, 49) dieser gegenüber unverdrehbar verbunden sind, die je paarweise zwischen sich eine mit
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