DD202198A5

DD202198A5 - Hydraulisch gesteuerter kraftuebertragungsmechanismus mit um eine achse drehbarem gehaeuse

Info

Publication number: DD202198A5
Application number: DD82237138A
Authority: DD
Inventors: Robert E Haight
Original assignee: Deere & Co
Priority date: 1981-02-02
Filing date: 1982-02-02
Publication date: 1983-08-31
Also published as: MX156331A; ES8302234A1; ZA82633B; EP0057599A1; US4421218A; PL234922A1; RO84514B; DE3261087D1; ATE10130T1; AU7921382A; DK45082A; DE57599T1; AR229170A1; AU542176B2; RO84514A; JPH022485B2; ES509217A0; JPS57146920A; EP0057599B1; CA1168955A

Abstract

Ein oeldruckgesteuerter Mechanismus, wie eine Kupplung, hat eine radiale Wand mit einer darin befindlichen Kammer, die Oel aufnimmt und wieder abgibt. Die Kupplung wird hydraulisch gesteuert und durch eine Feder ausgeloest, wobei der Oeldruck so wirkt, dass die Kupplung durch einen Kolben eingeschaltet wird, und die Wirkung der Federn eine Druckabgabe veranlasst, so dass die Kupplung ausgeschaltet wird. Ziel und Aufgabe der Erfindung bestehen darin, das Entlastungsventil so auszugestalten, dass ein schnell aufeinanderfolgendes Kuppeln moeglich ist. Ein Entlastungsventil des zentrifugalen Typs soll das Ausschalten durch das Oel beschleunigen. Eine Verbesserung ist zu erzielen durch eine Feder, die mit einem zentrifugalen Ventil kombiniert ist, um die Funktion dieses Ventils waehrend der Rotation der Kupplung bei Geschwindigkeiten unter einem bestimmten Wert zu verhindern, wobei das voellige Entweichen des Oels verhindert wird, so dass die ausgeschaltete Kupplung ein Oelvolumen zurueckbehaelt, das dann mit einer rapiden Wiedereinschaltung der Kupplung vertraeglich ist, wenn der Oeldruck wieder ausgeuebt wird.

Description

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Hydraulisch gesteuerter Kraftübertragungsmechanisruus mit um eine .achse drehbarem Gehäuse

der

Diese Erfindung bezieht sich auf ein hydraulisch gesteuerten ivraftübertragungsmechanismus mit einem Gehäuse, das sich um eine Achse dreht, mit einer ersten axialen Hadialwand und einer zweiten axial verschiebbaren Radialwand, zwischen denen eine kammer besteht, deren Volumen sich entsprechend der steuerung ändert, wobei abwechselnd auf die Kammer Druck ausgeübt wird, mit Druckentlastungsventilen des zentrifugalen i'yps, einschließlich eines ü'ntlastungsgangs, der durch eine ./and entlang einer Achse parallel zu und radial von der Rotationsachse verläuft und von der Kammer zu einem Ablaß au~ ßerhalb der Kammer führt, mit einem Sitz in und koaxial zu der Kammer, mit einer Kugel, die den üitz verschließt, wenn auf die Kammer Druck ausgeübt wird, ungeachtet der Rotationsgeschwindigkeit des Gehäuses, und die nicht durch Zentrifugalkraft auf den oitz gelangt, wenn auf die Kammer kein Druck ausgeübt wird, so daß der Abfluß des Öls aus der Kammer beschleunigt wird.

Charakteristik der bekannten technischen Losungen

Das US-Patent Nr. 2 740 512 beinhaltet einen solchen Mechanismus, £-'ine Kupplung hat ein Paar gegenüberliegende, koaxiale Radialwände, wobei eine davon der Kolben ist, der die Kupplung einschaltet. Durch diesen Kolben führt ein Gang entlang einer Achse, die sich radial von und parallel zu der Rotationsachse der Kupplung befindet, wobei der Gang von der ausdehnbaren Kammer zwischen den Wänden zum Inneren der

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Kupplung rührt. In dem Gang befindet sich ein konisches iiugelventil, dessen gröberes ^nAe die Kammer berührt, wobei eine Kugel auf dem öitz gehalten wird, wenn auf die.Kupplung Druck ausgeübt wird, die Kugel jedoch den ^itz verläßt, sobald der Druck auf die Kupplung aufhört, da die Zentrifugalkraft auf die Kugel wirkt. Mehrere solcher .üntlastungsventile können um den Kolben herum plaziert sein, wenn der -^rucic auf die Kupplung aufhört, wird folglich das ül von der Kammer nicht nur durch das Haupt-Kontrollventil, sondern auch durch die ^ntlastungsventile abgezogen, fienxi die Kammer unter Druck steht, kann die Zentrifugalkraft nicht den oldruck in der Kaianer überwinden und die Kugeln bleiben an inrein flat ζ, und die Kupplung bleibt eingeschaltet, bis das Kontrollventil in Funktion tritt, um sie zu lösen.

.uin aamit im Zusammenhang stehendes Problem ist, daß die Kugeln normalerweise unmittelbar, nachdem der Druck auf die Kupplung aufgehört hat, ihren Sitz verlassen, folglich fließt bei niedriger 1iotationsge3chwindigke.it oder keiner Dotation das Hydrauliköl aus der Kupplungskammer ab, wobei_;ein betrachtliches flüssigkeitsvolumen und eine beträchtliche Zeit notwendig sind, um die Kammer zu füllen und die Kupplung einzuschalten; das bedeutet eine bestimmte Zeitverzögerung, bevor die Kupplung wieder eingeschaltet werden kann.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, schnell nacheinander kuppeln zu können.

Darlegung des «esens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die üintlastungs-

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ventile des Kraftübertragungsmechanismus geeignet auszugestalten_o

Die Aufgabe wird bei einem hydraulisch gesteuerten Kraftübertragungamechanismus mit um eine Achse drehbarem Gehäuse und mit einer ersten fixierten axialen Radialwand und einer zweiten axial verschiebbaren Radialwand, zwischen denen sich eine Kammer befindet, deren Volumen sich entsprechend den Steuermitteln ändert, die die Kammer abwechselnd unter Druck setzen, mit zentrifugalen Druckentlastungsventilen, einschließlich eines Entlastungsgangs, der durch eine Wand entlang einer Achse parallel zu und radial von der Rotationsachse verläuft und von der Kammer zu einem Schnellablaß außerhalb der Kammer führt, mit einem Sitz, koaxial in der Kammer, und einer Kugel, die den Sitz verschließt, wenn die Kammer unter Druck gesetzt wird, ungeachtet der Rotationsgeschwindigkeit des Gehäuses, und die nicht durch Zentrifugalkraft bewegt werden kann, wenn kein Druck auf die Kammer ausgeübt wird, um den Abzug des Öls aus der Kammer zu beschleunigen, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Federn in Richtung des Ventilsitzes mit solcher' Kraft auf die Kugel wirken, daß, wenn der Druck auf die Kammer aufhört, die Kugel durch Zentrifugalkraft bei einer festgelegten Rotationsgeschwindigkeit ihren Sitz verläßt, jedoch durch die Federn auf ihrem Sitz festgehalten wird, wenn diese Geschwindigkeit nicht erreicht wird. Die Federkraft und der Winkel des Sitzes kann auf äer Grundlage dessen festgelegt werden, daß die Kugel ihren Sitz durch Zentrifugalkraft bei _t; vorherbestimmter Geschwindigkeit verläßt, wenn der Druck durch die Punktion des Haupt-Kontrollventils nachläßt. Das führt dazu, daß in der Kupplung ein bestimmtes Volumen von Hydrauliköi zurückgehalten wird, um die Füllzeit zu

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reduzieren, wenn nochmals Druck ausgeübt wird.

Entsprechend eines besonderen Merkmals dieser Erfindung befinden sich die Ent1astungsventile in einer Radialwand der Kupplung, jedoch nicht im Kolben. Dies erleichtert Herstellung und Montage, weil die Kammer durch eine Radialbohrung von der Kammer ausgehend und den Entlastungsgang kreuzend mit jenem Entlastungsgang verbunden werden kann. Der Schnittpunkt der Gänge wird als ein Sitz für ein Ende der schwachen Feder benutzt, wobei das andere Ende der Feder in einer Richtung auf die Kugel wirkt, daß sie entsprechend den vorher erläuterten Parametern auf ihrem Platz bleibt. Da sich der Entlastungsgang außerhalb der Wand, in der er sich befindet, öffnet, kann sein Ausgang oder Entladungsende als zylindrische Senkung geformt sein, in der sich auf einem ringförmigen Bauelement der Sitz der Kugel befindet. Das erleichtert die maschinelle Bearbeitung des Sitzes und die Installation der Feder und der Kugel, abgesehen davon, daß das ringförmige Element aus gehärtetem Material hergestellt sein muß.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird detaillierter durch Beispiele beschrieben und durch die beiliegende Zeichnung veranschaulicht, in der zeigen:

Fig· 1: einen Halbschnitt der Kupplung, In der die Erfindung benutzt wird und ein Schema eines passenden Haupt-Kontrollventils ;

Fig. 2: einen vergrößerten Schnitt des Entlastungsventils;

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Die Kupplungskonstruktion', die für den Illustratioiiazweck ausgewählt wurde, kann bei mehreren Typen hydraulisch gesteuerter KraftUbertragungsmechaniamen angewandt werden, auf die sich die Erfindung bezieht» Diese Kupplung enthält, wie es auch für ähnliche Kupplungen typisch ist, ein Gehäuse 10, welches um eine zentrale Achse rotiert. Der Teil dea Gehäuses, der auf der linken Seite von Pig. 1 zu sehen ist, kann als Antriebsteil bezeichnet werden und besteht grundsätzlich aus einer Trommel 12 mit einer Radialwand 14 und ist mit einer Druckplatte 17 ausgerüstet, mehreren Kupplungsseparat aren 16, typisch verschachtelt mit Kupplungsplatten 18, die an den angetriebenen Teil 20 gefräst sind, wobei sich die Platten axial zusammendrücken lassen und gegen eine Hilfsplatte 22 oder einen Verteiler wirken. Die hier gezeigte Kupplung ist ein Mehrfach-Typ, und eine zweite Kupplung befindet sich rechts von der Hilfsplatte 22, Dies ist kein bedeutender Aspekt der Erfindung und wird daher nicht ausführlich beschrieben.

Die Trommel 12 ist zentral an eine Hohlwelle 24 gefräst, und der angetriebene Teil 20 ist zentral an eine Hohlwelle 26 gefräst. Ziel und Zweck der Wellen sind nicht bedeutend und erfordern keine weitere Beschreibung, Die Wellen erstrecken sich axial durch einen hohlen Abschnitt 28 eines Getriebekastens (nicht weiter erläutert), und dieser Abschnitt enthält einen Ülgang 30, der mit einem Haupt-Kontrollventil Y verbunden ißt, welches Aormalerweise mit einer Ölpumpe P und einem Speicher 32 verbunden ist, welcher hierbei einen Teil der Übertragung übernimmt, wie es bei konventio-I! f E3 * nellen Anlagen üblich ist. Man sollte dennoch bemerken, daß das Haupt-Kontrollventil jeden üDyps benutzt werden kann, und aus diesem Grund schematisch dargestellt ist.

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Die innere oder äußere Front der Radialwand 14 der Trommel 12 hat eine ringförmige Kammer 34» worin der hintere Teil des Kolbens 36 gleitet; dieser Kolben gilt als zweiter Kolben und kooperiert mit der hinteren Radialwand 14 bzw. mit deren Front, um die Ölkammer 34 abzugrenzen. Der Kolben hat innen eine ringförmige Einfassung 38, die durch ein Bündel konischer Federn 40 zur Trennung der Kupplung führen. Zusätzliche Federn, die nicht gezeigt werden, können an der Außenfläche der Kupplung angebracht sein, um die Druckplatte 17 und die Hilfsplatte 22 auseinanderzuhalten. Diese sind hier nicht aufgeführt, um die Klarheit der Erläuterungen nicht zu gefährden· Einer oder mehrere Qlgänge 42 führen vom zentralen Gang 30 zu der Kammer 34· Wenn das Ventil V eingestellt wird, kontaktiert das Öl unter der Druckplatte 17 die Trennplatten 16 und die Kupplungsplatten 18, wobei die Kupplung eingeschaltet wird, und zu dieser Zeit werden die Federn 40 zusammengedrückt· Wenn das Ventil ausgeschaltet wird, fließt das Öl von der Kammer 34 wieder zum Speicher zurück, weil die Federn den Kolben nach hinten bewegen (links, Fig. 1).

Das entlastungsventil wird in dieser Erfindung generell mit der Nummer 44 bezeichnet. Wie schon erwähnt, kann es mehrere •fc-ntlastungsventile geben, die um die Rotationsachse herum liegen und die Außenfläche der Kupplung berühren. Da sie alle gleich sind, wird es genügen, eines genau zu beschreiben· Im Einzelnen wird dies in Fig· 2 veranschaulicht. Ein Gang geht durch die Wand 14 der Trommel "J2 entlang einer Achse, die radial von und parallel zu der Rotationsachse steht.

Die Front oder das Innenende dieses Ganges ist durch einen Radialgang 48 mit der Kammer 34 verbunden; dieser Radialgang

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48 geht von der Kammer aus, schneidet bei 50 den Entlastungsgang 46 und läuft weiter radial zu der Außenfläche der Trommel 12, wo er bei Punkt 52 verschlossen wird« Dieser Typ eines Entwurfes erleichtert die Arbeit der Trommel, da der Gang 48 innen von der Fläche der Trommel bis zur Kammer 34 durchbohrt sein kann₀

Der Entlastungsgang 46 wird durch aufeinanderfolgende zylindrische Senkungen gebildet, die außen größer sind als innerhalb des Ganges und mit Hummer 54 bezeichnet werden«, Ein ringförmiges Element 56 ist von der zylindrischen Senkung koaxial aufgenommen und ist innen mit einem konischen oder schrägen Ventilsitz 58 versehen, der eine Auslaufbohrung und eine Führungsbohrung 62 hat₀ Da das Element 56 nicht in die Trommel 12 eingearbeitet ist, wird es getrennt und dadurch genauer hergestellte Ein Kugelventil 64 kontrolliert die Auslaufbohrung 60 durch eine Bewegung zum Sitz 58 und zurücka Entsprechend dieser Erfindung wird die Kugel durch eine Feder 66 von geringer Kraft festgehalten, gezeigt als zylindrische Schraubendr uckfeder«, Wie im Folgenden detailliert beschrieben wird, sind die federkraft und der Sitzwinkel derart, daß die Kugel in unveränderter Stellung bleibt, wenn das Hauptkontrollventil V so in Bewegung gesetzt wird, daß bei langsamer oder keiner Rotation der Kupplung der Öldruck von der Kammer 34 freigesetzt wird. Die.Federkraft wird jedoch von der Zentrifugalkraft überwunden werden, wenn ein bestimmter.Geschwindigkeitswert überschritten wird, sobald das Hauptkontrollventil die Kupplung auslöst. Wie schon vorher erläutert, wird durch diesen Vorgang die völlige Entleerung der Kammer 34, ent¥/eder bei langsamer Geschwindigkeit oder Stillstand, verhindert, während sich das Kugelventil bei hohen Geschwindigkeiten öffnet, um bei hoher Geschwindigkeit eine schnelle Auslösung zu erreichen, wenn die Kupplung

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ausgelöst wird. Das heißt, das Entlastungsventil arbeitet in Verbindung mit einer Entspannung der Kammer 34 durch das Hauptkontrollventil, um den Abzug aus der Kammer so rapide zu beschleunigen, daß durch die Kraft des Federbündels 40 die Kupplung getrennt wird. Es sollte bemerkt werden, daß durch das Vorhandensein von zusätzlichen Federn an der Außenfläche der Kupplung, diese Federn das Federbündel 40 unterstützen, wenn sich der Kolben 36 auf seine Ausgangsposition zurückbewegt· Der Sitzwinkel A ist so gewählt, daß die Kugel für den Zweck und die Bedingungen, die eben beschrieben wurden, radial außen rollt· Federkraft und Sitzwinkel sind abhängig von vielen Größen, wie zum Beispiel; Kupplurigsdurchmesser, Volumen der Kammer 34, radiale Entfernung des Entlastungsventils 44 von der Rotationsachse, Durchmesser und Gewicht der Kugel 64 usw. Eine Formel für die Berechnung des Sitzes ohne eine Feder ist denen bekannt, die in diesem Fach ausgebildet sind. Ein Beispiel für eine derartige Formel wird in der Berechnung des sogenannten Buick-Ventils angewandt und erscheint auf Seite 52 und 53 des "General Motors Engineering Journal" für März/April 1954. Um diese Formel anwenden zu können, muß die Federkraft gleich der Druckkraft sein.

Im vorliegenden Fall beträgt der Durchmesser der Trommel durchschnittlich 33 cm, die Mittellinie des Entlastungsventile 44 befindet sich etwa 13 cm von der Rotationsachse entfernt, der Durchmesser des Kolbens liegt etwa bei 23 cm, der Durchmesser der Kugel beträgt etwa 6 mm, der Winkel A hat eine Größe von etwa 50° usw. Die auf die Kugel ausgeübte - Kraft liegt um 5,3 N,

Man wird verstehen, daß, wenn die Kammer 34 unter Druck ge-

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setzt wird.j der Druck in Verbindung mit der Feder 66 wirkt, um die Kugel 64 in ihrem Sitz zu halten_s Wenn das Kontrollventil so arbeitet j daß die Kammer nicht mehr unter Druck steht j klingt der Druck auf die Kugel ab/ und wenn die Äotationageschwindigkeit den festgelegten Wert (etwa 2200 U/min) überschreitet, überwandet die auf die Kugel wirkende Zentrifugalkraft die Federkraft, und die Kugel rollt außen in ihren Sitz zurück, und der Druck entweicht aus der Kammer durch das jetzt offene Entlastungsventil 44· Dies sichert eine schnelle Auslösung der Kupplung durch die Tätigkeit des Federbündels 40« vi/enn wiederum zusätzliche Federn an der Außenseite der Kupplung vorhanden sind, werden diese auch das Federbündel 40 unterstützen, um eine schnelle Auslösung zu erreichen» fienn. jedoch die Rotationsgeschwindigkeit unter den festgelegten Wert fällt, nimmt auch die Zentrifugalkraft ab, und die Feder 66 verursacht dann, daß die Kugel in ihren Sitz gelangt, wobei verhindert wird, daß dieses große Ölvolumen aus der Kammer entweicht, was extra Zeit benötigen würde und folglich eine Verzögerung bei der !Wiedereinschaltung der Kupplung durch das Hauptkontrollventil bedeutet*

Die Ausbildung des Elements 56, als zusätzlichen Teil, bietet viele Vorteile; zum Beispiel könnte der Gang 46 leicht von der Außenseite der Trommel angebohrt werden; der Schnittpunkt der Gänge bei 50 ist ein bequemer Sitz für das innere Ende der Feder5 Feder, Ventil und ringförmiges Element können einfach von der äußeren Rückseite der Trommel 12 aus eingebaut werden § das ringförmige Element kann genau so hergestellt werden, daß ea in den darinliegenden Sitz paßt.

Claims

237138 1 _1O_ 60 344/16 Erfindungsanspruch

1. Hydraulisch gesteuerter Kraftübertragungsmechanismus mit um eine Achse drehbarem Gehäuse und mit einer ersten

- fixierten axialen Radialwand und einer zweiten axial verschiebbaren Radialwand, zwischen denen sich eine Kammer befindet, deren Volumen sich entsprechend den Steuermitteln ändert, die die Kammer abwechselnd unter Druck setzen, mit zentrifugalen Druckentlastungsventilen, einschließlich eines iintlastungsgangs, der durch eine "and entlang einer Achse parallel zu und radial von der Rotationsachse verläuft und von der Kammer zu einem Schnellablaß außerhalb der Kammer führt, mit einem Sitz, koaxial in der Kammer, und einer Kugel, die den Sitz verschließt, wenn die Kammer unter Druck gesetzt wird, ungeachtet der Rotationsgeschwindigkeit des Gehäuses, und die nicht durch Zentrifugalkraft bewegt werden kann, wenn kein Druck auf die Kammer ausgeübt wird, so daß der Abzug des Öls aus der Kammer beschleunigt wird, gekennzeichnet dadurch, daß Federn (66) vorgesehen sind, die auf die Kugel <J54) mit einer solchen Kraft in die Sitzrichtung wirken, daß, wenn die Kammer (34) nicht mehr unter Druck steht, die Kugel durch die Zentrifugalkraft über einer vorgeschriebenen Rotationsgeschwindigkeit ihren'Sitz verläßt, jedoch unter dieser Geschwindigkeit durch die Feder in ihrem Sitz verbleibt.

2, Mechanismus nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Entlastungsventil (44) in der fixierten axialen Wand

ι fj pi s (¹^) angeordnet ist und der Ausgang des Kntlastungsgangs (46) außerhalb des Gehäuses liegt.

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3* Mechanismus nach Punkt 1 oder 2_S gekennzeichnet dadurch, daß die Kammer (34) radial als ein Gang (48) fortgesetzt

: ist, der den iuatlastungsgang (46) schneidet, und die i^?eder (66) zwischen der Kugel 64 und dem Schnittpunkt der Gänge angeordnet ist®

4· Mechanismus nach Punkt 3? gekennzeichnet dadurch_s daß beide Gänge (46; 43) in einer axialen Wand 14 liegen«,

5ο Mechanismus nach Punkt 3 oder 4 $ gekennzeichnet dadurch, daß das Ausgangsende dea Entlastungsgangs (46) als eine vergrößerte zylindrische Senkung gebildet ist, ein ringförmiges Element (56) sich koaxial und fest in der zylindrischen Senkung befindet, und daß der Ventilsitz (58) in dem ringförmigen Element ausgebildet ist.

- Hierau 2 Seiten Zeichnungen -