DE102011051401A1

DE102011051401A1 - Kompakte, fluidbetätigte universalkupplung

Info

Publication number: DE102011051401A1
Application number: DE102011051401A
Authority: DE
Inventors: Timothy A. Clapp
Original assignee: EPO GROUP Inc; Ebo Group Inc
Current assignee: PT Tech LLC
Priority date: 2010-07-27
Filing date: 2011-06-28
Publication date: 2012-02-02
Anticipated expiration: 2031-06-29
Also published as: DE102011051401B4; GB201111001D0; GB2482377A; DE102011051401A8; US8474589B2; US20120024655A1; GB2482377B

Abstract

Eine kompakte, fluidbetätigte Universalkupplung verwendet zwei Kegelrollenlager zwischen einer Abdeckungsplatte und einer Abtriebswelle, wobei die Rollenlager nicht nur dazu dienen, die Abtriebswelle drehbar in Position zu halten, sondern auch dazu, Kupplungsreaktionskräfte zu empfangen und zu übertragen. Die Schmierung der Kegelrollenlager dient in der Ausführungsform einer Nasskupplung nicht nur dazu, ein Axiallager, durch das die Betätigungskräfte übertragen werden, zu schmieren, sondern auch dazu, die Kupplung zu schmieren. Außerdem wird eine Abtriebswellenbremsanordnung bereitgestellt, die ebenfalls durch die Kegelrollenlager geschmiert wird und die klein und kompakt ausgeführt ist und aus einem Kolben, der drehstarr auf der Endabdeckung befestigt ist, und einer Scheibe, die betriebsmäßig an der Abtriebswelle befestigt ist, besteht. Die Erfindung eliminiert im Wesentlichen den Bedarf an Drehdurchführungen und Hohlbohrungen der Abtriebswelle und ermöglicht es, die Welle an Direktantriebs- oder Riemenantriebsgeräteverbindungen anzupassen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die hierin beschriebene Erfindung gehört zum technischen Gebiet der Energieübertragungsvorrichtungen, spezifischer zu fluidbetätigten Kupplungsanordnungen. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf eine fluidbetätigte Kupplung von verringerter Länge, die universell sowohl in Direktantriebs- als auch in Riemenantriebsanwendungen eingesetzt werden kann und die gleichzeitig in Nasskupplungsanwendungen den Platz und die Kosten für einen Öldurchfluss durch die Welle einspart. Genauer gesagt betrifft die Erfindung eine fluidbetätigte Kupplungsanordnung, die sowohl für Nasskupplungs- als auch für Trockenkupplungsanwendungen geeignet ist und dadurch charakterisiert ist, dass die Herstellungskosten und die Größe verringert sind, ohne dabei die Effizienz oder Effektivität im Betrieb zu beeinträchtigen.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Während Verbrennungsmotoren mit Kraftstoffeinspritzsystemen und dergleichen weiterentwickelt wurden, hat sich ihre Leistungsdichte erhöht, wodurch mit kleineren Motorblöcken, Wellen und Lager mehr Pferdestärken bereitgestellt werden. Dadurch hat sich die Belastung auf die Kupplung erhöht, die eingeschaltet werden und die Motoren mit der angetriebenen Last verbinden muss. Fernen müssen Kupplungen beim Anfahren von schweren Lasten oft mehr Energie absorbieren.
Herkömmliche Schwungrad-montierte Führungslager, die eingesetzt wurden, um die Kupplungsabtriebswelle zu unterstützen, haben sich für die Motorlebensdauer als problematisch erwiesen, da die Reaktionslasten die Belastbarkeit der Motorlager übersteigen. Es besteht ein Bedarf an Motorkupplungen mit Abtriebswellen, die von den Motorlagern unabhängig sind. Zudem besteht ein Bedarf an einer axial kurzen Motokupplung, um die Gesamtlänge des Antriebssystems zu minimieren. Die zusätzliche Länge, die notwendig ist, um eine doppelt Lager-gestützte Abtriebswelle unterzubringen, erfordert demnach eine verbesserte Kupplungsbauart, um die Gesamtlänge beibehalten oder verringern zu können.
Heutzutage ist es bei Herstellern von motorbetriebenen Geräten üblich, die gleichen Motoren für verschiedene Anwendungen zu verwenden, wobei einige direkt mit den angetriebenen Geräten verbunden sind und andere über Riemen angetrieben werden. Kupplungen, die dem heutigen Stand der Technik entsprechen, erfordern unterschiedliche Lagerwellenanordnungen für Direktantriebe und Riemenantriebe, wodurch der Gerätehersteller gezwungen ist, verschiedene Kupplungsausführungen auf Lager zu haben und zu unterstützen. Es besteht ein Bedarf an Motorkupplungen mit einer Lageranordnung, die sowohl in Direktantriebs- als auch in Riemenantriebsanwendungen eine lange, störungsfreie Lebensdauer bieten kann.
Bereits bekannte fluidbetätigte Motorkupplungen werden üblicherweise in drei Kolbenkonfigurationen angeboten. Die erste beinhaltet Drehkolbenkonstruktionen mit Drehdurchführungen am Ende der Abtriebswelle. Für derartige Kupplungen sind hohl gebohrte Wellen erforderlich und die Drehdurchführungen erhöhen die Länge und Komplexität. Derartige Anordnungen können zudem nicht an Direktantriebsanwendungen angepasst werden. Des Weiteren wurden Drehkolbenkonstruktionen mit Rotationsdichtungen, die um die Welle passen, bereitgestellt. Auch bei diesen Konstruktionen sind hohl gebohrte Wellen erforderlich. Ferner sind die Dichtungen teuer, besonders für Wellen mit größeren Durchmessern, und sie erhöhen die Länge der Gesamtanordnung beträchtlich. Die dritte Variante sind Standkolbenkupplungen mit separaten Lager, um die Axialkräfte vom Kolben zur Kupplung zu übertragen und die Reaktionslasten zu beschränken. Üblicherweise umfasst die Abtriebswelle in solchen Konstruktionen zwei Lager, wodurch insgesamt vier Lager benötigt werden und die axiale Länge beträchtlich erhöht wird. In der Vergangenheit wurde der Reibscheibenstapel bei großen hydraulisch betätigten Motorkupplungen oft durch Ölkühlung gekühlt, um die Lebensdauer zu verlängern, insbesondere in Fällen, in denen ein energiereiches Anfahren erforderlich ist. Dieser Ölfluss kann zudem die Lebensdauer der Lager verlängern. Kupplungen, die dem derzeitigen Stand der Technik entsprechen, erfordern üblicherweise einen Öldurchfluss durch die Welle, damit das Öl die Reibscheiben und Lager richtig erreichen kann. Auch dies hat zu einer größeren Gesamtlänge, Größe und erhöhten Herstellungskosten geführt.
Zu guter Letzt haben sich fluidbetätigte Kupplungsanordnungen nach dem heutigen Stand der Technik, insbesondere solche, die mit Geräten mit hoher Trägheit, wie Häckslern, horizontalen Schleifmaschinen, Steinbrechern und dergleichen, verwendet werden, als effizienter und sicherer erwiesen, wenn die Kupplung mit einer Abtriebswellenbremse ausgestattet war. In der Vergangenheit waren derartige Abtriebswellenbremsen komplex, teuer und sie haben die Gesamtgröße der Kupplung, in der sie verwendet wurden, erhöht.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
In Anbetracht der vorstehenden Ausführungen ist es ein erster Aspekt der Erfindung, eine kompakte, fluidbetätigte Universalkupplung bereitzustellen, die eine Abtriebswelle aufweist, welche von den Antriebsmotorlagern unabhängig ist.
Noch ein weiterer Aspekt der Erfindung ist es, eine kompakte, fluidbetätigte Universalkupplung bereitzustellen, die axial kürzer ist, als Modelle, die dem Stand der Technik entsprechen, und so die Gesamtlänge des zugehörigen Antriebssystems zu minimieren
Ein anderer Aspekt der Erfindung ist es, eine kompakte, fluidbetätigte Universalkupplung bereitzustellen, die den bisherigen Bedarf an einer doppelt Lagergestützten Abtriebswelle eliminiert.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist es, eine kompakte, fluidbetätigte Universalkupplung bereitzustellen, die problemlos an die Verwendung sowohl mit Direktantriebs- als auch mit Riemenantriebsgeräten angepasst werden kann.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist es, eine kompakte, fluidbetätigte Universalkupplung mit einer Lageranordnung bereitzustellen, die eine lange, störungsfreie Lebensdauer sowohl in direktverbundenen als auch in Riemenantriebanwendungen gewährleisten kann.
Ein zusätzlicher Aspekt der Erfindung ist es, eine kompakte, fluidbetätigte Universalkupplung bereitzustellen, die den Bedarf an Drehdurchführungen an den Enden der Abtriebswelle, hohl gebohrten Wellen, Rotationsdichtungen und separaten Lager zur Übertragung der Axialkräfte vom Kolben zur Kupplung und um Reaktionslasten zurückzuhalten, eliminiert.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist es, eine kompakte, fluidbetätigte Universalkupplung bereitzustellen, die den Reibscheibenstapel durch Ölkühlung mittels der Bereitstellung eines einzigartigen Öldurchflusses von der Kupplungsendabdeckung kühlt, um die Lager und Kupplungsscheiben zu kühlen, ohne dass die Welle hohl gebohrt sein muss.
Ein zusätzlicher Aspekt der Erfindung ist es, eine kompakte, fluidbetätigte Universalkupplung bereitzustellen, in der eine Bremsscheibe in ein Ende der Kupplungsabdeckung integriert ist und die sowohl kompakt als auch kostengünstig ist und gleichzeitig eine ungewünschte Rotation der Abtriebswelle sperrt und verhindert.
Die oben aufgeführten Aspekte der Erfindung werden durch die hierin beschriebene und beanspruchte Struktur erreicht, in der eine fluidbetätigte Kupplung den Fluidaktuator mit der Kupplungsendabdeckung kombiniert. Ein Axiallager erlaubt es einem Kolben, die gewünschte Axialkraft auf die Kupplungsdruckplatte auszuüben. Die Welle wird durch zwei Kegelrollenlager gestützt, die eine derartige Größe aufweisen, dass das äußere Kegelrollenlager zudem die Reaktionslast von der Kupplungsbetätigung aufnimmt. Dadurch wird der Bedarf nach einem zusätzlichen Axiallager eliminiert und die Länge der Kupplungsanordnung verringert. Die Kegelrollenlager sind präzise mit Abstandsringen angeordnet, die zwischen den äußeren Laufringen und den inneren Laufringen eingespannt sind, um Abstände bereitzustellen, die es ermöglichen, dass die Lager mit direkten und indirekten Antrieben genutzt werden können. Gemäß der hierin offenbarten Erfindung wird ein einzigartiger Ölflusspfad von der Kupplungsendabdeckung bereitgestellt, um die Lager und die Kupplungsscheiben und ferner eine Bremsscheibe, die in die Endabdeckung integriert ist, zu kühlen.
Genauer gesagt werden spezifische Aspekte der Erfindung durch eine fluidbetätigte Kupplung erreicht, die Folgendes umfasst: ein Kupplungsgehäuse; eine Abtriebswelle, die aus einem Ende des Kupplungsgehäuses hervorsteht; Wellenstützlager, die sowohl in axialer als auch radialer Rückhalteverbindung zwischen der Abtriebswelle und dem Kupplungsgehäuse angeordnet ist; ein Reibplattenstapel, der zwischen der Rückplatte und der Druckplatte angeordnet und betriebsmäßig mit der Abtriebswelle verbunden ist; ein fluidbetätigter Kolben, der vom Kupplungsgehäuse aufgenommen wird und in diesem agiert; ein Axiallager, das zwischen dem Kolben und der Druckplatte angeordnet ist; und wobei Reaktionsaxialkräfte von der Rückplatte über die Abtriebswelle und wenigstens eines der Wellenstützlager vom Kupplungsgehäuse zurückgehalten werden.
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Für ein vollständiges Verständnis der verschiedenen Aspekte, Techniken und Strukturen der Erfindung wird auf die nachstehende detaillierte Beschreibung und die dazugehörigen Zeichnungen verwiesen. Es zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht der kompakten, fluidbetätigten Universalkupplung der Erfindung;
2 eine Vorderansicht der Kupplung aus 1;
3 eine Querschnittansicht der Kupplung aus 1 entlang der Linie 3-3 in 2, welche die primären strukturellen Eigenschaften der Erfindung zeigt;
3A eine teilweise Querschnittansicht der Kupplung aus 1 entlang der Linie 3-3 aus 2, welche eine erste alternative Anordnung der Rollenlager und ihre Belastung zeigt;
3B eine teilweise Querschnittansicht der Kupplung aus 1 entlang der Linie 3-3 aus 2, welche eine zweite alternative Anordnung der Rollenlager und ihre Belastung zeigt;
4 eine teilweise Querschnittansicht der Kupplung aus 1 entlang der Linie 4-4 aus 2, welche die Kupplungsbetätigungsstruktur der Erfindung zeigt;
5 eine teilweise Querschnittansicht der Kupplung aus 1 entlang der Linie 5-5 aus 2, welche die Bremsbetätigungsfunktion der Erfindung zeigt; und
6 eine teilweise Querschnittansicht der Kupplung aus 1 entlang der Linie 6-6 aus 2, welche den Bremskolben zeigt, der durch einen Stift an der Endabdeckungsanordnung befestigt ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Mit Bezugnahme auf die Zeichnungen und insbesondere auf 1, 2 und 3 ist ersichtlich, dass eine kompakte, fluidbetätigte Universalkupplung, die gemäß der Erfindung gebaut ist, allgemein durch die Referenzziffer 10 gekennzeichnet ist. Die Kupplung 10 beinhaltet ein Gehäuse oder eine Endabdeckung 12, das/die so angepasst ist, dass es/sie mittels in Umfangsrichtung voneinander beabstandet angeordneter Bolzen 14 am Gehäuse einer Energieeingangsquelle, wie einem Antrieb oder einem Motor, befestigt werden kann. Als Teil und Abschnitt der Kupplung 10 ist ein Reibscheibenstapel 16 (in 3 gezeigt) beinhaltet, der abwechselnd aus verzahnten Abstandsscheiben 18 und Reibscheiben 20 besteht. Derartige Reibscheibenstapel sind für Fachleute wohlbekannt und verständlich. In der dargestellten Ausführungsform sind die Abstandsscheiben 18 betriebsmäßig mit der Eingangsenergiequelle, wie einem Antrieb oder einem Motor (nicht dargestellt), verzahnt, während die Reibscheiben 20 betriebsmäßig mit einer Abtriebswelle 22 verkranzt oder anderweitig verbunden sind. Die Abtriebswelle 22 ist, wie es gemäß dem Stand der Technik üblich ist, durch direkte Verbindung, Riemenantrieb oder dergleichen betriebsmäßig mit einem geeigneten Teil des angetriebenen Gerätes verbunden. Zwischen der Endabdeckung 12 und der Abtriebswelle 22 ist eine Bremsanordnung 24 in betriebsmäßiger Verbindung angeordnet, die eine Rotation der Welle 22 verhindert, wenn der Reibscheibenstapel 16 ausgekuppelt ist. Für Fachleute ist ersichtlich, dass die dickflüssige Eigenschaft der Kupplungsflüssigkeit insbesondere in Nasskupplungsanordnungen unter kalten Wetterbedingungen oft dickflüssig genug ist, um für eine effektive Verbindung zwischen den Abstand- und Reibscheiben 18, 20 zu sorgen, auch wenn die Kupplung ausgekuppelt ist. Wie nachstehend deutlich wird, dient die Bremsanordnung 24 dazu, eine derartige unbeabsichtigte und ungewünschte Rotation der Welle 22 zu verhindern.
Wie in 1 und 2 gezeigt, sind an der Kupplungsanordnung 10 drei hydraulische Eingänge bereitgestellt, wobei der erste ein hydraulischer Kupplungssteuerungseingang 26, der zweite ein Schmiermitteleingang 28 und der dritte der Bremssteuerungseingang 30 ist. Wie für Fachleute ersichtlich ist, wird die Anwendung und Steuerung der hydraulischen Eingänge durch den Benutzer oder eine programmierte Steuerung gesteuert.
Mit besonderer Bezugnahme auf 3 und 4 ist ersichtlich, dass die Betätigung des Reibscheibenstapels 16 durch einen ringförmigen Kupplungskolben 32, der in eine in die Gehäuseendabdeckung 12 eingearbeitete Kupplungskavität 34 aufgenommen wird, gesteuert wird. Durch den Eingang 26 wird hydraulischer Druck eingeführt, der eine Druckhöhe innerhalb der Kavität 34 erzeugt, welche den Kolben 32 betätigt und ihn wie in 3 und 4 gezeigt nach links drückt.
Eine Axiallageranordnung 36 wird, wie unter 38 gezeigt, über eine Ringschulterverbindung vom Kolben 32 angetrieben. Während verschiedene Axiallager für diesen Zweck genutzt werden können, ist derzeit ein Schräglager vorgesehen. Das Axiallager 36 wird in einer ringförmigen Kavität in der Druckplatte 40 aufgenommen, welche als Reaktion auf die Kraft, die durch das Axiallager 36 auf sie übertragen wird, in bekannter Art und Weise in die abwechselnd verzahnten Abstandsscheiben 18 und Reibscheiben 20 des Reibscheibenstapels 16 greift. Eine Rückplatte 42, die mit der Abtriebswelle 22 verkranzt ist, fängt die von der Druckplatte 40 durch den Reibscheibenstapel 16 geleitete Kraft ab.
Eine Ausgangsnabe 44 ist über ihren Innendurchmesser mit der Abtriebswelle 22 und über ihren Außendurchmesser mit den Reibscheiben 20 verkeilt. Wie oben beschrieben wurde, sind die Abstandsscheiben 18 mit der Eingangsenergiequelle eines Antriebs, Motors oder dergleichen verzahnt. Die Rückplatte 42 ist auf herkömmliche Weise durch eine Kontermutter- und Unterlegscheibenanordnung 46 axial gesichert und in ihrer Beweglichkeit begrenzt.
Ein besonders neuartiger Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung von zwei Kegelrollenlagern 48, 50 zur Befestigung der Abtriebswelle 22. Wie dargestellt, weist das Kegelrollenlager 48 einen inneren Laufring 48a und einen äußeren Laufring 48b auf, während das Kegelrollenlager 50 in ähnlicher Weise einen inneren Laufring 50a und einen äußeren Laufring 50b aufweist. Zwischen den inneren Laufringen 48a, 50a ist ein ringförmiger innerer Abstandhalter 52 angeordnet, während zwischen den äußeren Laufringen 48b, 50b ist ein genuteter, ringförmiger äußerer Abstandhalter 54 angeordnet ist. Der äußere Kreisumfang des äußeren Abstandhalters 54 ist von einer ringförmigen Schmiernut 56 umgeben, die dazu dient, über den Schmiermitteleingang 28 und über die normal schneidenden Bohrungen 58, 60 Schmiermittel aufzunehmen. Wie dargestellt, werden die Bohrungen 58, 60 nach der Herstellung druckverbunden.
Um die Abtriebswelle 22 ist eine Anschlagschulter 62 bereitgestellt, an die der innere Laufring 48a des Kegelrollenlagers 48 anstößt. In ähnlicher Weise ist um und in der Endabdeckung 12 eine Anschlagschulter 64 in angrenzender Verbindung mit dem äußeren Laufring 50b des Kegelrollenlagers 50 bereitgestellt. Zwischen der Endabdeckung 12 und dem äußeren Laufring 48b ist eine ringförmige Wellfeder 66 angeordnet, die das Lager 48 gegen den Abstandhalter 54 und das Lager 50 drückt, um eine korrekte Positionierung zu erreichen.
Vom Schmiermitteleingang 28 aus ist ein Schmiermittelölpfad durch die kreuzenden Bohrungen 59, 60, die Schmiermittelnut 56 und die Kegelrollenlageranordnung 48, 50 definiert. Der Schmiermittelpfad durch das Kegelrollenlager 50 verläuft bei der Anwendung in einer Nasskupplungsausführungsform durch die Axiallageranordnung 36 und schmiert diese und verläuft dann weiter zum Reibscheibenstapel 16. Ein erster derartiger Pfad wird durch die gestrichelte Linie 68 dargestellt, die durch die Axiallageranordnung 36 und durch einen Innendurchmesserhohlraum zwischen der Druckplatte 40 und der Abtriebswelle 22 und dann in den Bereich des Reibscheibenstapels 16 verläuft. Ein zweiter Pfad verläuft vom Axiallager 36 durch die Bohrungen 70 in der Druckplatte 40 in Kavitäten 72 in der Ausgangsnabe 44, die mit der Reibscheibe 20 verzahnt ist. Wie dargestellt, verlaufen die Bohrungen 74 radial von den Kavitäten 72 weg zum Bereich der Scheiben 18, 20 des Reibscheibenstapels 16, um diesen zu schmieren und zu kühlen.
An dieser Stelle ist zu beachten, dass die Kupplung der Erfindung den Fluidaktuator mit der Endabdeckung 12 der Kupplung verbindet. Über das Axiallager 36 kann der Kolben 32 die gewünschte Axialkraft auf die Kupplungsdruckplatte 40 ausüben. Die zwei Kegelrollenlager 48, 50 stützen die Abtriebswelle 22 und ihre Größe ist derart gewählt, dass die Kegelrollenlager die Reaktionslast von der Kupplungsbetätigung aufnehmen. Diese Reaktionslast verläuft durch die Welle 22 und das Rollenlager 48 an der Anschlagschulter 62, durch die Abstandhalter 52, 54 und von dort aus durch das Kegelrollenlager 50 zu der Anschlagschulter 64 der Endabdeckung 12. Diese Struktur macht zusätzliche Axiallager, wie sie vorher erforderlich waren, überflüssig und ermöglicht eine im Vergleich zum bisherigen Stand der Technik kürzere Ausführung der Kupplungsanordnung. Da die Kegelrollenlager 48, 50 präzise mit den Abstandsringen 52, 54 angeordnet und zwischen ihnen eingespannt sind, können erforderliche Hohlräume erzeugt werden, die es ermöglichen, dass diese Lager sowohl in direkten als auch in indirekten Antrieben eingesetzt werden können.
Alternative Mittel für die Abstandseinhaltung und die Belastung der Kegelrollenlager 48, 50 sind in 3A und 3B dargestellt. In 3A handelt es sich beim äußeren Abstandsring 54a um einen geteilten Ringabstandhalterseinsatz in einer ringförmigen Nut im Kupplungsgehäuse oder der Endabdeckung 12. In einer solchen Ausführungsform wird die Reaktionslast durch die Welle 22 und zum Rollenlager 48 an der Anschlagschulter 62 weitergeleitet. Die Kraft oder Last wird dann durch den inneren Laufring 48a und den äußeren Laufring 48b und von dort durch die Schulter 76 und zum geteilten Ringabstandshaltereinsatz 54a geleitet. Abschließend wird die Kraft durch die Schulter 78 und zur Endabdeckung 12 geleitet.
In der Ausführungsform von 3B formt entweder das Kupplungsgehäuse oder die Endabdeckung 12 vollständig eine ringförmige Rippe 54b, die mit den Schmiermittel- und Kühlungsbohrungen 58, 60 verbunden ist. In diesem Fall wird die Reaktionslast durch die Welle 22 und zum Rollenlager 48 an der Anschlagschulter 62 geleitet. Die Kraft oder Last wird dann durch den äußeren Laufring 48a und den inneren Laufring 48b und von dort aus zur ringförmigen Rippe 54b, die Teil und ein Abschnitt der Endabdeckung 12 ist, geleitet.
Demzufolge werden fluidbetätigte Kupplungen mit fest eingebauter Welle und Wellenstützlagern offenbart, wobei ein stationärer, fluidbetätigter Kolben in der Endabdeckung über ein einzelnes Axiallager auf die Druckplatte der Kupplung und durch den Scheibenstapel wirkt und wobei die Reaktionsaxialkräfte von der Rückplatte der Kupplung durch eine oder mehrere Wellenstützlager zurückgehalten werden. Der Schmiermittelfluss durch die Kegelrollenlager 48, 50 sowie durch das Axiallager 36 ermöglicht Wärmeabfuhr, Reibungsminderung und eine längere Lebensdauer.
Aus den oben beschriebenen Strukturen ist außerdem ersichtlich, dass die Kühlung des Reibscheibenstapels in Nasskupplungsanwendungen genutzt werden kann, um seine Lebensdauer zu verlängern. Dies ist insbesondere in Fällen wünschenswert, in denen ein energiereiches Anfahren erforderlich ist. Während bei Kupplungen, die dem Stand der Technik entsprechen, ein Öldurchfluss durch die Welle erforderlich war, damit das Öl die Reibscheiben und Lager richtig erreichen konnte, bietet die oben beschriebene Struktur einen einzigartigen, bei der Schmiermitteleingangsöffnung 28 beginnenden Ölfluss von der Kupplungsendabdeckung aus, um nicht nur die Lager sondern auch die Kupplungsscheiben zu kühlen, ohne dass die Welle hierbei hohl gebohrt werden muss. Wie nachstehend ersichtlich wird, dient dieser Fluss auch dazu, die Bremsscheibe zu kühlen.
Mit Bezugnahme auf 3, 5 und 6 werden an dieser Stelle die Struktur und der Betrieb der Abtriebswellenbremsanordnung 24 ersichtlich. Wie in 5 gezeigt, ist der hydraulische Bremseingang 30 über eine axiale Bohrung 80 mit einem ringförmigen Kolben 82, der in einer ringförmigen Kolbenkavität 84 aufgenommen ist, verbunden, wodurch sich zwischen den beiden eine Druckhöhe aufbaut. An der Abtriebswelle 22 ist eine Bremsscheibe 86 drehbar verkeilt oder anderweitig befestigt. In einer bevorzugten Ausführungsform besteht diese Verbindung über einen Dichtungsring 88, der an der Welle 22 befestigt ist.
Wie am deutlichsten in 6 dargestellt ist, kann die Endabdeckung 12 durch Spannstifte 90 am ringförmigen Kolben 82 befestigt werden, um die beiden drehstarr zu verbinden. Um eine sichere Verbindung mit der Endabdeckung 12 zu gewährleisten, kann mittels Drehmomentreaktionstabs 94 eine gekerbte Dichtungsabdeckung 92 bereitgestellt werden.
Vom Eingang 28, den kreuzenden Bohrungen 58, 60 und dem Kegelrollenlager 48 ist ein Schmiermittelflusspfad für die Bremsanordnung 24 bereitgestellt.
Wenn im Betrieb die Kupplung ausgekuppelt wird, wie etwa durch Ablassen von hydraulischem Druck auf den Kolben 32, drückt eine Rückstellfeder (nicht dargestellt), die zwischen der Druckplatte 40 und der Rückplatte 42 angeordnet ist, die verzahnten Scheiben 18, 20 auseinander. In Fällen, in denen die Dickflüssigkeit der Flüssigkeit der Nassbremse weiterhin zu einer unerwünschten Verbindung und somit zu einer daraus resultierenden Rotation der Welle 22 führt, dient die Bremsanordnung 24 dazu, die Welle 22 zu bremsen und eine derartige Rotation zu verhindern. Dies wird erreicht, indem die Bremsanordnung 24 gleichzeitig mit der Freigabe des Kolbens 32 betätigt wird. Die Anlegung von hydraulischem Druck an den Eingang 30 und durch die Bohrung 80 baut eine Druckhöhe in der Kavität 84 auf und führt dazu, dass eine daraus resultierende Kraft vom Kolben 82 an die Bremsscheibe 86, die zwischen der Scheibe 82 und der Dichtungsabdeckung 92 angeordnet ist, welche beide an der Endabdeckung 12 befestigt sind, weitergeleitet wird. Da die Bremsscheibe 86 mit der Welle 22 verzahnt und mit ihr drehbar ist, wird demzufolge eine Bremsung der Welle 22 erreicht.
Gemäß der Erfindung ist die Bremse 24 zwischen dem Kegelrollenlager 48 und der Dichtungsabdeckung 92 in die Endabdeckung 12 integriert. Die Betätigung des Kolbens 82 drückt gegen die Bremsscheibe 86, welche drehbar am Dichtungsring 88 befestigt ist, der an der Welle 22 befestigt ist. Die Dichtungsabdeckung 92 ist mit der Endabdeckung 12 verzahnt, um sie zu Zwecken des Bremsmomentes zurückzuhalten. Die Drehmomentreaktionstabs 94 dienen dazu, die Dichtungsabdeckung 92 mit der Endabdeckung 12 zu verbinden. Dementsprechend ist an einem Ende der Endabdeckung 12 eine hochfunktionelle, gekühlte und geschmierte Wellenbremse in kompakter Ausführung und in betriebsmäßiger Verbindung mit der Abtriebswelle 22 bereitgestellt.
Demnach ist ersichtlich, dass die Ziele der Erfindung durch die dargestellten und obenstehend beschriebenen Strukturen und Betriebstechniken erreicht wurden. Obwohl gemäß der Patentordnung nur der bestmöglichste Modus und die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung detailliert dargestellt und beschrieben wurden, ist die Erfindung nicht darauf oder dadurch eingeschränkt. Demzufolge wird zwecks Verdeutlichung des wahren Umfangs und der Bedeutung der Erfindung auf die nachstehenden Patentansprüche verwiesen.

Claims

Eine fluidbetätigte Kupplung, die Folgendes umfasst: ein Kupplungsgehäuse; eine Abtriebswelle, die aus einem Ende des Kupplungsgehäuses hervorsteht; Wellenstützlager, die sowohl in axialer als auch in radialer Rückhalteverbindung zwischen der Abtriebswelle und dem Kupplungsgehäuse in angeordnet sind; ein Reibscheibenstapel, der zwischen einer Rückplatte und einer Druckplatte angeordnet und betriebsmäßig mit der Abtriebswelle verbunden ist; ein fluidbetätigter Kolben, der von dem Kupplungsgehäuse aufgenommen wird und in ihm agiert; ein Axiallager, das zwischen dem Kolben und der Druckplatte angeordnet ist; und wobei Reaktionsaxialkräfte von der Rückplatte über die Abtriebswelle und wenigstens eines der Wellenstützlager durch das Kupplungsgehäuse zurückgehalten werden.
Fluidbetätigte Kupplung nach Anspruch 1, wobei die Wellenstützlager Kegelrollenlager sind.
Fluidbetätigte Kupplung nach Anspruch 2, wobei die Kegelrollenlager innere und äußere Laufringe aufweisen und wobei ein erster ringförmiger Abstandsring zwischen den äußeren Laufringen der Kegelrollenlager angeordnet ist und diese positioniert und ein zweiter ringförmiger Abstandsring zwischen den inneren Laufringen der Kegelrollenlager angeordnet ist und diese positioniert.
Fluidbetätigte Kupplung nach Anspruch 3, wobei die Reaktionsaxialkräfte durch ein erstes Kegelrollenlager auf den ersten ringförmigen Abstandsring und durch den äußeren Laufring des zweiten Kegelrollenlagers auf das Kupplungsgehäuse übertragen werden.
Fluidbetätigte Kupplung nach Anspruch 4, wobei das erste Kegelrollenlager an eine Anschlagschulter der Abtriebswelle anliegt und das zweite Kegelrollenlager an eine Anschlagschulter des Kupplungsgehäuses anliegt.
Fluidbetätigte Kupplung nach Anspruch 4, wobei der erste ringförmige Abstandsring eine Schmiernut aufweist, die mit einem Schmiermitteleingang in Verbindung steht und wobei das Kupplungsgehäuse eine Kavität aufweist, die das erste und zweite Kegelrollenlager aufnimmt, wobei die Schmiernut dieser Kavität und den Kegelrollenlagern Kühlöl zuführt.
Fluidbetätigte Kupplung nach Anspruch 3, wobei der erste ringförmige, geteilte Abstandsring in einer ringförmigen Nut im Kupplungsgehäuse aufgenommen wird und wobei die Reaktionsaxialkräfte durch ein erstes Kegelrollenlager, durch den ringförmigen, geteilten Abstandsring und zum Kupplungsgehäuse geleitet werden.
Fluidbetätigte Kupplung nach Anspruch 3, wobei der erste ringförmige Abstandsring vollständig vom Kupplungsgehäuse geformt wird und wobei die Reaktionsaxialkraft durch ein erstes Kegelrollenlager und zum ringförmigen Abstandsring, der vollständig vom Kupplungsgehäuse gebildet wird, geleitet werden.
Fluidbetätigte Kupplung nach Anspruch 3, wobei der erste ringförmige Abstandsring eine Schmiernut aufweist, die mit einem Schmiermitteleingang in Verbindung steht, und das Kupplungsgehäuse eine Kavität aufweist, die das erste und zweite Kegelrollenlager aufnimmt, wobei die Schmiernut dieser Kavität und den Kegelrollenlagern Kühlöl zuführt.
Fluidbetätigte Kupplung nach Anspruch 9, wobei das Kühlöl ferner außerhalb der Abtriebswelle zum Axiallager und den Reibscheibenstapeln gelangt.
Fluidbetätigte Kupplung nach Anspruch 10, wobei das Kühlöl ferner zwischen der Abtriebswelle und der Druckplatte hindurch zum Reibscheibenstapel fließt.
Fluidbetätigte Kupplung nach Anspruch 11, wobei die Druckplatte durch axiale Bohrungen charakterisiert ist, wobei das Kühlöl vom Axiallager durch die Bohrungen und zum Reibscheibenstapel fließt.
Fluidbetätigte Kupplung nach Anspruch 12, die ferner eine Ausgangsnabe umfasst, die mit der Abtriebswelle verbunden ist, wobei die Ausgangsnabe Durchlässe aufweist, die Kühlöl von der Druckplatte empfangen und das Kühlöl zum Reibscheibenstapel weiterleiten.
Fluidbetätigte Kupplung nach Anspruch 4, wobei zwischen dem Kupplungsgehäuse und dem ersten Kegelrollenlager eine ringförmige Feder angeordnet ist.
Fluidbetätigte Kupplung nach Anspruch 14, wobei die Feder eine Wellfeder umfasst.
Fluidbetätigte Kupplung nach Anspruch 1, wobei das Axiallager ein Schräglager ist.
Fluidbetätigte Kupplung nach Anspruch 9, die ferner eine Dichtungsabdeckung am Ende des Kupplungsgehäuses und eine Bremse, die zwischen der Dichtungsabdeckung und eines ersten der ringförmigen Kegelrollenlagern von dem Kupplungsgehäuse aufgenommen wird, umfasst.
Fluidbetätigte Kupplung nach Anspruch 17, wobei die Bremse einen fluidbetätigten Kolben umfasst, der innerhalb einer ringförmigen Kavität im Kupplungsgehäuses agiert und mit einer Bremsscheibe, die drehbar auf der Abtriebswelle befestigt ist, in selektiver, betriebsmäßiger Verbindung steht.
Fluidbetätigte Kupplung nach Anspruch 18, wobei der Fluidkolben drehbar auf dem Kupplungsgehäuse befestigt ist.
Fluidbetätigte Kupplung nach Anspruch 18, wobei Kühlöl vom ersten Kegelrollenlager zu der Bremsscheibe fließt.