DE10008526B4 - Druckmittelbetätigte Schaltkupplung - Google Patents

Abstract

Druckmittelbetätigte Schaltkupplung mit einem in einem Kolbenraum eines Kupplungsgehäuses angeordneten Druckkolben, wobei der Kolbenraum und der Druckkolben im Bereich der den Druckkolben führenden Wandungsflächen mittels wenigstens einer Doppeldichtung gegeneinander abgedichtet sind, die jeweils zwei zueinander axial beabstandete Dichtringanordnungen aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen jeweils zwei Dichtringanordnungen (8) einer Doppeldichtung in der gehäuse- oder kolbenseitigen Wandungsfläche (L₁, L₂) eine in Umfangsrichtung verlaufende Ringnut (12) vorgesehen ist, in die ein ringförmiges Führungsband (9) aus nichtmetallischem Gleitmaterial eingelegt ist, dessen Dicke geringfügig größer ist als die Tiefe der Ringnut (12), dass jede Ringnut (12) Aufnahme- oder Speicherabschnitte (13) für Leckagedruckmittel aufweist, wobei jede Ringnut (12) über wenigstens eine Rücklaufleitung (10, 11) mit einem Druckmittelreservoir in Verbindung steht, und dass Mittel zur Erzielung eines wenigstens geringen Unterdruckes in der Rücklaufleitung (11) vorgesehen sind.

Description

• Die Erfindung betrifft eine druckmittelbetätigte Schaltkupplung mit einem in einem Kolbenraum eines Kupplungsgehäuses angeordneten Druckkolben, wobei der Kolbenraum und der Druckkolben im Bereich der den Druckkolben führenden Wandungsflächen mittels wenigstens einer Doppeldichtung gegeneinander abgedichtet sind, die jeweils zwei zueinander axial beabstandete Dichtringanordnungen aufweist.
• Eine solche druckmittelbetätigte Schaltkupplung ist in Form einer hydraulischen Lamellenkupplung bekannt. Als Druckmittel ist somit Hydrauliköl vorgesehen. Der Druckkolben wirkt auf das Paket aus Außen- und Innenlamellen, wodurch diese zusammengepresst werden und aufgrund des entstehenden Reibschlusses die gewünschte Zuschaltung und Kraftübertragung zwischen den Kupplungsteilen erzielen. Um zu vermeiden, dass Öl aus dem Kolbenraum zwischen der Druckkolbenwandung und den den Druckkolben führenden Wandungsflächen des Kupplungsgehäuses zum Lamellenpaket hin austritt und so den Reibschluß der Lamellen reduziert, ist in der entsprechenden Wandungsfläche des Kolbenraumes wenigstens eine Doppeldichtung vorgesehen. Die Doppeldichtung weist zwei axial zueinander beabstandete Dichtringanord nungen auf, wobei etwaiges Leckageöl, das die erste Dichtringanordnung noch passieren kann, durch die zweite Dichtringanordnung aufgefangen wird.
• Ein Ausrücklager mit hydraulischer Betätigung für eine Membranfederkupplung ist in der deutschen Offenlegungsschrift DE 196 35 101 A1 beschrieben. Dort wird ein ringförmiger Druckkolben in einem ebenso ringförmigen Kolbenraum geführt. In dem Kolben sind zwei umlaufende Ringnuten eingearbeitet, die zur Aufnahme von je einem Führungsband dienen, das zum Abführen von Leckageöl in einen Raum zwischen den beiden Führungsbändern geschlitzt ist. Die Ringnuten zur Aufnahme der Führungsbänder sind wiederum zwischen zwei umlaufenden Dichtungsanordnungen vorgesehen. Zwischen den beiden Führungsbändern ist weiterhin eine Bohrung durch die Kolbenwand angebracht, die zum Ablaufen des genannten Leckageöls in einen Balg und von dort durch einen Ableitungsdurchgang aus dem Ausrücklager heraus dient.
• Aus dem deutschen Gebrauchsmuster DE 83 37 196 U1 ist eine Dichtringanordnung für eine Kolbenstange bekannt, die aus einer Stirnwandung eines Kolbenraums herausgeführt ist. Die Abdichtung zwischen der Kolbenstange und der Stirnwandung wird durch eine Anordnung von zwei axial beabstandeten Doppeldichtungen bewirkt, die aus jeweils einem O-Ring und einem L-förmigen Abstreifeinsatz bestehen. Zwischen den Doppeldichtungen ist eine Lagerhülse angeordnet, die aus einem an der Innenseite der Stirnwandungsbohrung anliegenden, metallischen Teil und einem an der Kolbenstange anliegenden nichtmetallischen Teil besteht.
• Weiter ist eine Führungs- und Dichtungsanordnung für Kolbenstangen in Kolben-Zylinder-Aggregaten aus der deutschen Patentschrift DE 36 16 844 C2 bekannt. Die in dieser Druckschrift beschriebene Kolbenstangendurchführung durch einen rohrförmigen Zylinderdeckel wird mittels eines aus Kunststoff, vorzugsweise aus gummiartigem Material, hergestellten, hülsenartigen Abdichtkörpers abgedichtet. Eine schmiermitteldurchlässige Führungsbuchse ist mit Gleitspiel die Kolbenstange umgebend zwischen zwei an der Kolbenstange anliegenden Abschnitten des hülsenartigen Abdichtkörpers angeordnet. Der Abdichtkörper weist Schmiermittelaufnahmekammern auf, aus denen Schmiermittel durch die Führungsbuchse zur Kolbenstange gelangen kann.
• Aus der europäischen Patentanmeldung EP 0 570 841 A2 ist eine Kupplungsvorrichtung bekannt, mit der Drehmomente zwischen zwei drehbaren Wellen übertragen werden können. Dabei sind die beiden Wellen in einem sich nicht drehenden, ortsfesten Gehäuse untergebracht und mittels Dichtungen ist ein Kupplungsraum der beiden Wellen nach außen abgedichtet. Kupplungslamellen, die zur Verbindung der Wellen dienen, sind mittels eines Kolbens, der mit Öldruck beaufschlagt werden kann, in der Arbeitsposition aneinander gepresst. Sollte das diesen Kolben hauptsächlich an der von den Lamellen entfernten Stirnseite umgebende, unter Druck stehende Öl durch eine Leckage an die Seitenwände des Kolbens gelangen, so kann es über einen Kanal, der in der Mitte des Kolbens angebracht ist, zu einem Ölreservoir zurückgeführt werden. So wird verhindert, dass die Lamellen mit Öl benetzt werden.
• In der internationalen Patentveröffentlichung WO 90/04115 ist eine Reibscheiben-Nachstellvorrichtung beschrieben, bei der ein Ringkolben gegen eine Innenwand eines Zylinders mit Druckmittelzuleitung abgedichtet ist. Die Dichtmittelzuleitung mündet in einer Stirnfläche des Zylinders, wobei die Innenwand des Zylinders an der Mündungsstelle treppenförmig abgesetzt ist. Die Abdichtung erfolgt mittels Kolbenmanschetten, auf die jeweils auf der von der Druckmittelzuleitung entfernten Seite der Manschette ein Distanzring folgt. Die Kolbenmanschetten sind den Ringkolben axial umgebend angeordnet.
• Die deutsche Offenlegungsschrift DE 197 54 491 A1 beschreibt eine Federdruckbremse, bei der ein Arbeitskolben mittels einer Federanordnung gegen eine Lamellenanordnung gedrückt wird. Um die Kraft, die durch die Federn auf den Kolben ausgeübt wird, zusätzlich zu erhöhen, kann eine Druckflüssigkeit an die Seite des Kolbens geführt werden, an der die Federn angreifen. Um die Bremswirkung zu reduzieren oder gänzlich zu unterdrücken, kann auf der Seite des Kolbens, die der Angriffsfläche der Federn gegenüber liegt, ebenfalls eine Druckflüssigkeit eingeleitet werden, so dass der Kolben gegen die Federn gedrückt wird. Um die beiden Seiten, auf denen Druckflüssigkeiten eingeleitet werden können, gegeneinander abzudichten, sind an den Mantelflächen des Kolbens Dichtungsanordnungen vorgesehen.
• Schließlich ist aus der britischen Patentschrift GB 1 519 586 eine Lamellenreibkupplung bekannt, in der zur Abdichtung eines ölgefüllten Raumes gegen einen Raum, der schmiermittelfrei gehalten werden soll, eine Dichtringanordnung aus einem in einer Nut liegenden O-Ring und einem auf diesem O-Ring liegenden Kolbenring Verwendung findet. Diese Dichtringanordnungen sind axial zum einen in einer Kolbenwandung und zum anderen in einer Zylinderwand angebracht.
• Aufgabe der Erfindung ist es, eine druckmittelbetätigte Schaltkupplung der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine weitere verbesserte Abdichtung des Kolbenraums gegenüber dem Druckkolben gewährleistet.
• Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass zwischen jeweils zwei Dichtringanordnungen einer Doppeldichtung in der gehäuse- oder kolbenseitigen Wandungsfläche eine in Umfangsrichtung verlaufende Ringnut vorgesehen ist, in die ein ringförmiges Führungsband aus nichtmetallischem Gleitmaterial eingelegt ist, dessen Dicke geringfügig größer ist als die Tiefe der Ringnut, und dass jede Ringnut Aufnahme- oder Speicherabschnitte für Leckagedruckmittel aufweist, wobei jede Ringnut über wenigstens eine Rücklaufleitung mit einem Druckmittelreservoir in Verbindung steht, und dass Mittel zur Erzielung eines wenigstens geringen Unterdruckes in der Rücklaufleitung vorgesehen sind. Das wenigstens eine Führungsband verhindert eine metallische Berührung zwischen Druckkolben und Kupplungsgehäuse, wodurch der Verschleiß der Laufflächen des Druckkolbens und des Kolbenraumes reduziert wird. Die Ringnut in Verbindung mit dem Ringkanal gewährleistet, dass zwischen der ersten und der zweiten Dichtringanordnung befindliches Druckmittel – bei einer Hydraulikschaltung Leckageöl – in dieser Ringnut aufgenommen wird und durch die Rücklaufleitung, in der ein leichter, saugender Unterdruck herrscht, so dass auch größere Mengen von Leckagedruckmittel, die sich zwischen der ersten und der zweiten Dichtringanordnung im Laufflächenbereich ansammeln, entfernt werden können, ohne die sichere Dichtfunktion der zweiten Dichtringanordnung zu gefährden und das Druckmittel wieder dem Druckmittelreservoir zugeführt wird. Durch den wenigstens geringen Unterdruck in der Rücklaufleitung wird der zuverlässige Rücklauf des Leckageöls in die Rücklaufleitung sowie in das entstehende Druckmittelreservoir sichergestellt. Dieses Druckmittelreservoir kann entweder ein separater Tank oder auch der Kolbenraum selbst sein, falls dieser entsprechend dimensioniert ist. In jedem Fall müssen entsprechende Ventilanordnungen gewährleisten, dass nicht die Rücklaufleitung selbst bei entsprechenden Steuervorgängen überdruckbeaufschlagt wird, so dass das Öl über die Rücklaufleitung zur Ringnut gedrückt würde. Die erfindungsgemäße Lösung eignet sich insbesondere für eine hydraulisch betätigte Schaltkupplung, die ein Paket aus Außen- und Innenlamellen aufweist, da gerade bei einer derartigen Lamellenkupplung eine sichere und gleichbleibende Funktion vor allem dann gewährleistet ist, wenn keine negativen Einflussfaktoren auf die Reibwerte zwischen Außen- und Innenlamellen auftreten.
• In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass jeder Ringnut als Aufnahme- oder Speicherabschnitt ein Ringkanal zugeordnet ist.
• In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Ringkanal mit der Rücklaufleitung verbunden.
• Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen. Nachfolgend ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben und anhand der Zeichnungen dargestellt.
• 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schaltkupplung in Form einer hydraulisch betätigten Lamellenkupplung, und
• 2 in vergrößerter Darstellung einen Ausschnitt II eines Kupplungsgehäuses der Lamellenkupplung nach 1.
• Eine Lamellenkupplung 1 nach 1 weist ein Paket von mehreren Außen- und Innenlamellen 2 auf, die zwischen einem inneren Kupplungsgehäuse 3, das als erster Kupplungsteil dient, und einem äußeren Kupplungsteil 4 vorgesehen sind. Die Außenlamellen sind über einen Außenverzahnungsträger mit dem zweiten Kupplungsteil 4 drehschlüssig verbunden. Die Innenlamellen sind über einen Innenverzahnungsträger mit dem inneren Kupp lungsgehäuse 3 drehschlüssig verbunden. Die Lamellenkupplung 1 dreht um eine strichpunktiert dargestellte Mittellängsachse, wobei im Leerlauf, d.h. bei nichtbelastetem Lamellenpaket 2, das innere Kupplungsgehäuse 3 einschließlich der Innenlamellen und der äußere Kupplungsteil 4 einschließlich der zugehörigen Außenlamellen keine Drehmomente gegeneinander ausüben.
• Um die Lamellenkupplung 1 zuzuschalten, ist ein hydraulisch betätigter Druckkolben 5 vorgesehen, der über entsprechende Laufflächen L₁ und L₂ (2) in dem Kupplungsgehäuse 3 geführt ist und durch mehrere Rückstellfedern 6 in seiner Ruheposition gehalten ist, in der das Lamellenpaket 2 im Leerlauf ist. Im Kupplungsgehäuse 3 ist ein Kolbenraum 7 vorgesehen, der bei Zuführung von Hydrauliköl aus einem nicht näher dargestellten Hydraulikölreservoir den Druckkolben 5 axial gegen das Lamellenpaket 2 preßt. Durch die Verschiebung des Druckkolbens 5 entsteht ein vergrößerter Kolbenraum zwischen Kolbengehäuse 3 und Druckkolben 5. Zur Abdichtung des Kolbenraumes 7 gegenüber dem Druckkolben 5 sind, wie anhand 2 gut erkennbar ist, im Bereich beider, zueinander radial abgestufter Laufflächen L₁, L₂, d.h. Wandungsflächen des Kolbengehäuses, Doppeldichtungen vorgesehen, die durch jeweils zwei axial zueinander beabstandete Dichtringanordnungen 8 gebildet sind. Jede Dichtringanordnung 8 ist eine Kombination aus einem O-Ring und einem PTFE-Gleitring.
• Um im Bereich der Laufflächen L₁, L₂ eine metallische Berührung zwischen Druckkolben 5 und Kolbengehäuse 3 zu vermeiden, ist zudem zwischen den beiden Dichtringanordnungen 8 jeder Lauffläche L₁, L₂ jeweils eine mit rechteckigem Querschnitt versehene Ringnut 12 vorgesehen, in die jeweils ein Führungsband 9 aus einem nichtmetallischen Gleitmaterial eingelegt ist. Das Führungsband 9 weist ebenfalls rechteckigen Querschnitt auf, wobei die Dicke des Führungsbandes derart geringfügig größer ist als die Tiefe der jeweiligen Ringnut 12, dass eine metal lische Berührung zwischen Druckkolben 5 und Lauffläche L₁, L₂ vermieden wird.
• Um Leckageöl zwischen erster und zweiter Dichtringanordnung 8 im Bereich jeder Lauffläche L₁, L₂ aufnehmen zu können, ist im Bodenbereich jeder Ringnut 12 ein Ringkanal 13 vorgesehen, die über mehrere rechtwinklig zur jeweiligen Lauffläche L₁, L₂ nach innen verlaufende Kanalabschnitte in Form von Bohrungen 10 mit einer Rücklaufleitung 11 zum Hydraulikölreservoir verbunden sind. Die Rücklaufleitung 11 steht vorzugsweise unter geringem Unterdruck, um zu gewährleisten, dass das im Bereich der jeweiligen Ringnut 12 aufgenommene Leckageöl zwischen den beiden Dichtringanordnungen 8 jeder Lauffläche L₁, L₂ auch nach innen abgeführt wird und nicht filmartig auf den Führungsbändern 9 oder den Laufflächen L₁, L₂ verbleibt.

Claims (3)

1. Druckmittelbetätigte Schaltkupplung mit einem in einem Kolbenraum eines Kupplungsgehäuses angeordneten Druckkolben, wobei der Kolbenraum und der Druckkolben im Bereich der den Druckkolben führenden Wandungsflächen mittels wenigstens einer Doppeldichtung gegeneinander abgedichtet sind, die jeweils zwei zueinander axial beabstandete Dichtringanordnungen aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen jeweils zwei Dichtringanordnungen (8) einer Doppeldichtung in der gehäuse- oder kolbenseitigen Wandungsfläche (L₁, L₂) eine in Umfangsrichtung verlaufende Ringnut (12) vorgesehen ist, in die ein ringförmiges Führungsband (9) aus nichtmetallischem Gleitmaterial eingelegt ist, dessen Dicke geringfügig größer ist als die Tiefe der Ringnut (12), dass jede Ringnut (12) Aufnahme- oder Speicherabschnitte (13) für Leckagedruckmittel aufweist, wobei jede Ringnut (12) über wenigstens eine Rücklaufleitung (10, 11) mit einem Druckmittelreservoir in Verbindung steht, und dass Mittel zur Erzielung eines wenigstens geringen Unterdruckes in der Rücklaufleitung (11) vorgesehen sind.
2. Schaltkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Ringnut (12) als Aufnahme- oder Speicherabschnitt ein Ringkanal (13) zugeordnet ist.
3. Schaltkupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringkanal (13) mit der Rücklaufleitung (10, 11) verbunden ist.