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Die Erfindung betrifft eine druckmittelbetätigbare Kupplung mit einem Entleerventil gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Schiffswendegetriebe gemäß Anspruch 7.
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Es ist bekannt beispielsweise in Schiffswendegetrieben schaltbare Lamellenkupplungen einzusetzen, die betätigt werden, indem ein hydraulisch betätigter Kolben ein Lamellenpaket zusammendrückt, wodurch Antriebsleistung in Form von Drehmoment und Drehbewegung von einer Primärseite zu einer Sekundärseite der Lamellenkupplungen übertragbar ist.
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Zum Öffnen einer solchen Lamellenkupplung wird ein auf den Kolben wirkender hydraulischer Druck wieder abgebaut, indem ein Kolben- oder Druckraum entlüftet wird und Rückstellfedern den Kolben in die Ausgangslage zurück drücken. Die Rückstellfedern werden eingesetzt, um ein Lamellenspiel zu erzeugen, welches möglichst geringe Schleppmomente bei geöffneter Kupplung sicherstellen soll. Nach dem Entlüften des Druckraums bleibt jedoch eine Restmenge an Druckmittel im Druckraum enthalten. Wenn die Kupplung nun im geöffneten bzw. unbetätigten Zustand mit hohen Drehzahlen rotiert, dann entsteht im Druckraum durch die Restmenge des Druckmittels ein rotatorischer Druck. Dieser rotatorische Druck drückt den Kolben wieder in Richtung geschlossene Kupplung. Wenn die Rückstellfedern die notwendige Kraft auf den Kolben nicht aufbringen können, so wird der Kolben aufgrund des rotatorischen Druckes auf das Lamellenpaket gedrückt und es kommt zu einer unerwünschten Drehmomentübertragung. Dies kann wiederum zu thermischen Schäden an der Kupplung führen und muss daher unbedingt verhindert werden.
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Das ungewollte Schließen einer solchen Kupplung bei hohen Drehzahlen kann entweder dadurch verhindert, dass die Rückstellfedern so stark ausgelegt werden, dass der rotatorische Druck bei maximaler Drehzahl nicht ausreicht die Kupplung zu schließen, oder es wird ein Entleerventil für den Kolbenraum eingebaut. Ein solches Entleerventil öffnet sich, wenn die Kupplung rotiert und kein oder nur der rotatorische Druck im Kolbenraum wirkt, also wenn der Betätigungsdruck nicht mehr angelegt ist.
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Die Restmenge des Druckmittels kann dann durch das Entleerventil abfließen, sodass der rotatorische Druck gegen Null geht und ein unbeabsichtigtes Schließen der Kupplung vermieden wird.
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Aus der
US 2864479 A1 ist eine rotierbar angeordnete schaltbare Kupplung mit einem Entleerventil zum Entleeren des Druckraumes des Kupplungsbetätigungszylinders bekannt. Das Entleerventil umfasst einen in Radialrichtung beweglichen Ventilkörper, der so in der Kupplung angeordnet ist, dass bei rotierender Kupplung eine von der Rotationsachse der Kupplung nach außen hin gerichtete Zentrifugalkraft auf den Ventilkörper wirkt. Durch die Zentrifugalkraft wird der Ventilkörper von einer inneren geschlossenen Stellung radial nach außen in eine geöffnete Stellung verschoben, wenn die rotierende Kupplung nicht betätigt ist, also wenn der zum Schließen der Kupplung benötigte Betätigungsdruck nicht anliegt. Ein solches Entleerventil vermindert die eingangs beschriebene Gefahr von Kupplungsschäden aufgrund eines unbeabsichtigten teilweisen Schließens der Kupplung im unbetätigten Zustand.
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Die Verwendung eines solchen Entleerventils hat jedoch zur Folge, dass neben dem Druckraum auch Zuleitungen und Kanäle zumindest teilweise über das geöffnete Entleerventil entleert werden. Zum erneuten Schließen der Kupplung muss nun der entleerte Druckraum und die Zuleitungen wieder befüllt werden, bevor sich im Druckraum der zum beabsichtigten Schließen der Kupplung erforderliche Betätigungsdruck aufbauen kann. Eine lange Schaltzeit der Kupplung ist die Folge.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine druckmittelbetätigbare Kupplung mit einem Entleerventil zum Entleeren eines Druckraums eines Kupplungsbetätigungszylinders zu schaffen, mit der die eingangs genannten Nachteile vermieden werden und eine kurze Schaltzeit erreichbar ist. Ferner soll ein Schiffswendegetriebe mit druckmittelbetätigbaren Kupplungen angegeben werden, mit dem die Fahrtrichtung möglichst schnell umgekehrt werden kann.
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Die Lösung dieser Aufgaben wird durch eine druckmittelbetätigbare Kupplung gemäß Anspruch 1 und durch ein Schiffswendegetriebe gemäß Anspruch 7 erreicht. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor.
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Demnach wird eine druckmittelbetätigbare Kupplung mit einem Entleerventil zum Entleeren eines Druckraums eines Kupplungsbetätigungszylinders angegeben. Das Entleerventil umfasst einen in Radialrichtung beweglichen Ventilkörper, der in der rotierbar angeordneten Kupplung angeordnet ist. Das Entleerventil ist geschlossen, wenn der Ventilkörper in einer radial inneren Position steht. Das heißt, dass der Ventilkörper in seiner radial inneren Position ein Abfluss des Druckmittels aus dem Druckraum verhindert. Durch eine Bewegung des Ventilkörpers radial nach außen wird das Entleerventil geöffnet, sodass Druckmittel aus dem Druckraum abfließen kann. Bei rotierender Kupplung wirkt eine Zentrifugalkraft auf den Ventilkörper. Der Ventilkörper wird also durch die Zentrifugalkraft von seiner geschlossenen Stellung weg nach radial außen gedrückt, wenn die Kupplung rotiert. Die Zentrifugalkraft wirkt demnach so auf den Ventilkörper, dass dieser in Richtung eines geöffneten Entleerventils gedrückt wird. Der Begriff radial bezieht sich auf die in Axialrichtung verlaufende Rotationsachse der Kupplung.
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Des Weiteren umfasst das Entleerventil eine Feder, deren Federkraft auf den Ventilkörper wirkt und der Zentrifugalkraft entgegengerichtet ist. Die Federkraft drückt den Ventilkegel demnach radial nach innen in Richtung der geschlossene Stellung. Die Federkraft sorgt dafür, dass das Entleerventil bei niedrigen Drehzahlen der Kupplung entgegen der Zentrifugalkraft geschlossen bleibt bzw. geschlossen wird. Vorzugsweise ist die Feder als Druckfeder, insbesondere als Schraubendruckfeder ausgebildet.
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Mit der beanspruchten druckmittelbetätigbaren Kupplung können zwei rotierbar angeordnete Elemente wahlweise miteinander verbunden oder voneinander getrennt werden. Vorzugsweise handelt es sich dabei um eine Reibscheibenkupplung, beispielsweise eine Lamellenkupplung. Der Ventilkörper kann beispielsweise als Kugel oder zylinderförmig ausgeführt sein und in einer in radialer Richtung verlaufenden Ventilbohrung beweglich angeordnet werden. Die Dichtfläche des Entleerventils kann die Mantelfläche eines zylindrischen Ventilkörpers sein, wie es beispielsweise bei Schiebeventilen typisch ist. Alternativ dazu kann ein Absatz in der Ventilbohrung einen Ventilsitz bilden, mit dem eine Dichtfläche des Ventilkörpers zusammenwirkt, um die Durchflussöffnung des Entleerventils zu öffnen und zu schließen, sodass es das Entleerventil als Sitzventil ausgebildet ist.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Federkraft der Feder und die Masse des Ventilkörpers so aufeinander abgestimmt sind, dass das Entleerventil oberhalb einer Grenzdrehzahl der rotierenden Kupplung offen und unterhalb dieser Grenzdrehzahl geschlossen ist. Durch eine gezielte Bestimmung der Grenzdrehzahl, das heißt durch eine geschickte Abstimmung der Federkraft der Feder und der Masse des Ventilkörpers aufeinander, lassen sich so besonders kurze Schaltzeiten der Kupplung erreichen, weil der Druckraum dadurch vor dem Schließen der Kupplung vorbefüllt werden kann. Dazu wird die Grenzdrehzahl so bestimmt, dass ein Betriebsdrehzahlbereich, in dem die Kupplung im Betrieb überwiegend rotiert, oberhalb der Grenzdrehzahl liegt. Der Betriebsdrehzahlbereich umfasst dabei insbesondere eine Drehzahl der Kupplung, die einer Motornenndrehzahl entspricht und einen Drehzahlbereich unterhalb der Motornenndrehzahl. Vor dem Schalten der Kupplung wird die Drehzahl nun ausgehend von der einer Drehzahl oberhalb der Grenzdrehzahl reduziert auf eine Drehzahl unterhalb der Grenzdrehzahl. Dadurch schließt sich das Entleerventil und der Druckraum und die Zuleitungen können sich ab diesem Zeitpunkt wieder mit Druckmittel füllen. Die Befüllung des Druckraums und der Zuleitungen beginnt also noch bevor der Betätigungsdruck für die Kupplung angelegt wird. Zum Anlegen des Betätigungsdrucks wird üblicherweise ein Schaltventil in einer Hochdruckbetätigungsleitung geöffnet, sodass Druckmittel in Richtung der Druckkammer gefördert wird und der Betätigungsdruck in der Druckkammer auf einen Betätigungskolben wirkt. Als Druckmittel ist vorzugsweise Hydrauliköl vorgesehen.
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Bei bestimmten Anwendungen von druckmittelbetätigbaren Kupplungen wird die Drehzahl vor deren Schließen ohnehin reduziert, beispielsweise bei Umschaltkupplungen zur Drehrichtungsumkehr in Schiffswendegetrieben. Derartige Schiffswendegetriebe umfassen typischerweise zwei einzelne Lamellenkupplungen, von denen zur Fahrtrichtungsumkehr bzw. Drehrichtungsumkehr jeweils eine Lamellenkupplung geschlossen und die andere geöffnet wird. Während der Fahrt in einer Fahrtrichtung bleibt die eine Lamellenkupplung geschlossen und die andere offen. Ist beispielsweise eine erste Lamellenkupplung für die Vorwärtsfahrt geschlossen und der Schiffsantrieb wird in Vorwärtsfahrtrichtung mit einer Drehzahl oberhalb der Grenzdrehzahl betrieben, so ist währenddessen eine zweite Lamellenkupplung geöffnet und das Entleerventil für die zweite Lamellenkupplung ist geöffnet. Dadurch kann eine eventuell im Druckraum und/oder den Zuleitungen befindliche Druckmittelrestmenge durch das Entleerventil in einen Sumpf abfließen. So wird verhindert, dass die zweite Lamellenkupplung aufgrund eines Rotationsdrucks auf die Druckmittelrestmenge im Druckraum unbeabsichtigt teilweise geschlossen wird.
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Vor dem Umkehren der Fahrtrichtung wird die Drehzahl beider Lamellenkupplungen reduziert bis unterhalb der Grenzdrehzahl, in der Regel nämlich auf eine Motorleerlaufdrehzahl. Beim Unterschreiten der Grenzdrehzahl schließt sich das Entleerventil der nichtbetätigten zweiten Lamellenkupplung. Nun kann der Druckraum der zweiten Lamellenkupplung bereits mit Druckmittel befüllt werden, noch bevor der Betätigungsdruck für diese zweite Lamellenkupplung angelegt wird. Wird schließlich die Fahrtrichtung umgekehrt, indem der Betätigungsdruck an der ersten Lamellenkupplung abgeschaltet und an der zweiten Lamellenkupplung angelegt wird, so liegt der Betätigungsdruck unmittelbar im Druckraum an dem Betätigungskolben der zweiten Lamellenkupplung an, weil der Druckraum bereits mit Druckmittel gefüllt ist. Eine Befüllungszeit, die erst beim Betätigen bzw. Zuschalten der Kupplung beginnt, entfällt somit oder wird zumindest deutlich reduziert. Der gesamte Umschaltvorgang zwischen der Vorwärtsfahrtkupplung und der Rückwärtsfahrtkupplung kann somit wesentlich verkürzt werden. Der entsprechend umgekehrte Vorgang funktioniert ebenso beim Umschalten von Rückwärtsfahrt zu Vorwärtsfahrt, wenn auch die erste Lamellenkupplung für die Vorwärtsfahrt mit einem solchen Entleerventil ausgestattet ist.
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Für das Befüllen des Druckraums und der Zuleitungen vor dem Betätigen der Kupplung kann vorgesehen werden, dass die Kupplung eine Füllleitung für ein Druckmittel umfasst, durch die der Druckraum mit einem Getriebeschmierkreislauf verbindbar ist. Eine solche Füllleitung ist also zusätzlich zu einer Druckleitung des Betätigungskreislaufs vorgesehen, mit der die jeweilige Kupplung betätigt wird. Damit kann das Befüllen der leergelaufenen Volumina über eine sogenannte gezielte Leckage aus einem Getriebeschmierkreislauf erfolgen.
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Alternativ kann die Kupplung auch aus dem Betätigungskreislauf der Kupplung befüllt werden, bevor der eigentliche Betätigungsdruck angelegt wird. Dazu kann eine Füllleitung vorgesehen sein, durch die der Druckraum mit einem Betätigungskreislauf verbunden oder verbindbar ist. In diesem Fall kann die Füllleitung gleichzeitig auch die Zuleitung zur Betätigung der Kupplung sein. Der Betätigungsdruck im Betätigungskreislauf ist vorzugsweise höher als der Druck zum Befüllen des Druckraums.
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Die jeweilige Füllleitung kann eine Blende umfassen, durch die ein vorbestimmtes Druckmittelvolumen pro Zeiteinheit in den Druckraum einleitbar ist. Mit einer solchen, vorzugsweise einstellbaren Blende kann die Zeit eingestellt werden, die erforderlich ist, um den Druckraum und gegebenenfalls die Zuleitungen mit Druckmittel zu befülen. Die Blende sollte einen solchen Durchfluss ermöglichen, dass sichergestellt ist, dass in dem Zeitraum vom Unterschreiten der Grenzdrehzahl bei geöffneter Kupplung bis zum Betätigen bzw. Zuschalten der Kupplung so viel Druckmittel in die Zuleitungen und in den Druckraum nachgeflossen ist, dass das leergelaufene Volumen wieder befüllt ist. Mit anderen Worten sollte das vorbestimmte Druckmittelvolumen pro Zeiteinheit so bestimmt sein, dass in dem Zeitraum vom Unterschreiten der Grenzdrehzahl bis zum Öffnen eines Betätigungsventils der Kupplung so viel Druckmittel in den Druckraum und in die Zuleitungen einleitbar ist, dass diese zumindest nahezu vollständig gefüllt sind. Der genannte Zeitraum hängt auch von der Höhe der Grenzdrehzahl ab, sodass der gesamte Vorgang auch durch die Wahl der Grenzdrehzahl beeinflussbar ist.
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Erforderlichenfalls kann eine Entlüftungsöffnung oder ein Entlüftungsventil vorgesehen werden, um beim Befüllen eventuell vorhandene Luft aus dem leergelaufenen Volumen, das heißt aus dem Druckraum und/oder den Zuleitungen entweichen zu lassen.
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Schließlich umfasst die vorliegende Erfindung ein Schiffswendegetriebe mit zwei Lamellenkupplungen, wobei zumindest eine der beiden Lamellenkupplungen ausgeführt ist als druckmittelbetätigbare Kupplung gemäß der obenstehenden Beschreibung.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Figuren beispielhaft näher erläutert. Dabei zeigen
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1 einen Ausschnitt einer druckmittelbetätigbaren Kupplung gemäß der Erfindung und
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2 eine schematische Darstellung eines Schiffswendegetriebes mit zwei druckmittelbetätigbaren Kupplungen.
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Von der druckmittelbetätigbaren Kupplung 1 ist in 1 ein Ausschnitt gezeigt, in dem ein Druckraum 3 und ein Entleerventil 2 zum Entleeren des Druckraums 3 eines Kupplungsbetätigungszylinders 6 angeordnet sind. Die Kupplung 1 ist rotierbar um eine Rotationsachse 9 angeordnet. Der Kupplungsbetätigungszylinder 6 und der Druckraum 3 sind in einem zweiten Kupplungskörper 20 ausgebildet. Der zweite Kupplungskörper 20 kann beispielsweise den Außenlamellenträger der als Lamellenkupplung ausgeführten Kupplung 1 bilden. Stirnseitig wird der Druckraum 3 begrenzt durch ein starr mit dem zweiten Kupplungskörper 20 verbundenen ersten Kupplungskörper 19. Der erste Kupplungskörper 19 kann beispielsweise einstückig mit einer Eingangswelle eines Getriebes ausgeführt sein. Im Betrieb rotieren somit der erste und der zweite Kupplungskörper 19 und 20 gemeinsam um die Rotationsachse 9.
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In dem Kupplungsbetätigungszylinder 6 ist ein Betätigungskolben 7 axial verschiebbar angeordnet. Am Außenumfang des Betätigungskolbens 7 ist ein Dichtring 8 in einer Umfangsnut angeordnet. Der Dichtring dichtet den Druckraum 3 zwischen der Innenfläche des Kupplungsbetätigungszylinders 6 und der Umfangsfläche des Betätigungskolbens 7 ab.
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Das Entleerventil 2 ist in dem ersten Kupplungskörper 19 angeordnet. Es umfasst einen in Radialrichtung beweglichen Ventilkörper 4, der in einer in Radialrichtung verlaufenden Ventilbohrung 10 angeordnet ist. Die Ventilbohrung 10 geht an ihrem radial inneren Ende, das heißt an dem der Rotationsachse 9 zugewandten Ende, über in eine Entlüftungsbohrung 13 mit einem kleinerem Durchmesser. An dem radial inneren Ende der Ventilbohrung 10 wird so ein Ventilanschlag 11 ausgebildet, an dem der Ventilkörper 4 im geschlossenen Zustand des Entleerventils 2 anliegt. Das heißt, dass das Entleerventil 2 geschlossen ist, wenn der Ventilkörper 4 in seiner radial inneren Position steht. Der Ventilkörper 4 weist an einem Ende eine Anschlagfläche 12 auf, die bei geschlossenem Entleerventil 2 auf dem Ventilanschlag 11 aufliegt. Abgedichtet wird das vorliegende Entleerventil 2 im geschlossenen Zustand jedoch im Wesentlichen an der zylindrischen Mantelfläche des Ventilkörpers 4, da es sich bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel um ein Schiebeventil handelt. Andere Ausführungsformen der Erfindung sind auch als Sitzventil möglich.
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Bei rotierender Kupplung 1 wirkt auf den Ventilkörper 4 eine Zentrifugalkraft nach radial außen, sodass der Ventilkörper 4 bei rotierender Kupplung 1 in eine geöffnete Stellung gedrückt wird. Der nach radial außen wirkenden Zentrifugalkraft wirken die Federkraft einer Feder 5 und ein rotatorischer Druck entgegen. Der rotatorische Druck entsteht durch die Rotationskraft auf das Druckmittel, welches sich im Bohrungsabschnitt 14a, in den Ausgleichsbohrungen 15, 16 und in der Ventilbohrung 10 befindet.
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Die Feder 5 ist als Druckfeder ausgebildet und so in der Ventilbohrung 10 angeordnet, dass sie den Ventilkörper 4 gegen den Ventilanschlag 11 drückt, also in seine geschlossene Stellung. Radial außen stützt sich die Feder 5 an einem Verschlussstopfen 18 ab, der die Ventilbohrung 10 verschließt.
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In der geschlossenen Stellung verschließt der Ventilkörper 4 eine Entleerbohrung 14 die vom Druckraum 3 zu einem nicht dargestellten Sumpf führt. Die Ventilbohrung 10 und die Entleerbohrung 14 kreuzen sich, sodass Druckmittel, welches durch die Entleerbohrung 14 aus dem Druckraum 3 abfließt quer durch die Ventilbohrung 10 hindurch in Richtung des Sumpfes abfließen kann, wenn der Ventilkörper 4 in einer offenen Stellung steht. Von dem Bohrungsabschnitt 14a der Entleerbohrung 14, der zwischen dem Druckraum 3 und der Ventilbohrung 10 verläuft, zweigt eine Ausgleichsbohrung 15 ab. Die Ausgleichsbohrung 15 ist über eine quer dazu verlaufende weitere Ausgleichsbohrung 16 mit dem Teil der Ventilbohrung 10 verbunden, in dem die Feder 5 angeordnet ist. Die Ausgleichsbohrung 15 ist nach außen hin durch einen weiteren Verschlussstopfen 17 abgeschlossen.
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Bei anliegendem Betätigungsdruck im Druckraum 3 breitet sich der Betätigungsdruck also über den Bohrungsabschnitt 14a und die Ausgleichsbohrungen 15 und 16 aus bis in die Ventilbohrung 10, wo der Betätigungsdruck nun die Federkraft der Feder 15 unterstützt und den Ventilkörper 4 in seine geschlossene Stellung drückt.
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Liegt kein Betätigungsdruck im Druckraum 3 an, so werden auch der Bohrungsabschnitt 14a, die Ausgleichsbohrungen 15 und 16 und die Ventilbohrung 10 entlastet, sodass der Zentrifugalkraft, die bei rotierender Kupplung 1 auf den Ventilkörper 4 wirkt und diesen nach außen drückt, nur noch die Federkraft der Feder 5 und der oben beschriebene rotatorische Druck entgegenwirken. Überschreitet die Drehzahl der Kupplung 1 eine bestimmte Grenzdrehzahl, so verschiebt sich der Ventilkörper 4 aufgrund der Zentrifugalkraft und entgegen der Federkraft nach außen in die geöffnete Stellung. In der geöffneten Stellung stehen der Bohrungsabschnitt 14a und der weitere Teil der Entleerbohrung 14 miteinander in Verbindung, sodass sich der Druckraum 3 und Zuleitungen durch die Entleerbohrung 14 in den Sumpf entleeren können.
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Sobald die Drehzahl der rotierenden Kupplung 1 unter die Grenzdrehzahl abfällt verschiebt die Feder 5 den Ventilkörper 4 in die geschlossene Stellung, weil die Zentrifugalkraft dann nicht mehr ausreicht um die Federkraft der Feder 5 zu überwinden. Wenn das Entleerventil 2 geschlossen worden ist, dann kann der Druckraum 3 und Zuleitungen zum Druckraum 3 über nicht dargestellte Füllleitungen befüllt werden, noch bevor ein Betätigungsventil zum Schließen der Kupplung 1 geöffnet wird.
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Die Grenzdrehzahl wird bestimmt durch die Federkraft der Feder 5 und die Masse des Ventilkörpers 4. Diese beiden Größen können also gezielt so aufeinander abgestimmt werden, dass sich eine gewünschte Grenzdrehzahl einstellt.
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Eine zusätzliche Entlüftungsbohrung 13 sorgt dafür, dass sich beim Schließen des Entleerventils 2 auf der Seite der Anschlagfläche 12 des Ventilkörpers 4 kein Staudruck aufbaut, der dem vollständigen Schließen des Entleerventils 2 entgegenwirken könnte. In anderen Ausführungsbeispielen kann auf die zusätzliche Entlüftungsbohrung 13 jedoch auch verzichtet werden.
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Die 2 zeigt die Anwendung zweier erfindungsgemäßer druckmittelbetätigbarer Lamellenkupplungen 210 und 220 in einem Schiffswendegetriebe 200 in schematischer Darstellung. Das Schiffswendegetriebe 200 wird von einem nicht dargestellten Antriebsmotor über eine Antriebswelle 201 angetrieben. Auf der Antriebswelle 201 ist die erste Lamellenkupplung 210 koaxial angeordnet. Der Außenlamellenträger 211 der ersten Lamellenkupplung 210 ist verdrehfest mit der Antriebswelle 201 verbunden. Ein Innenlamellenträger 212 der ersten Lamellenkupplung 210 ist verdrehfest mit einer als Hohlwelle ausgeführten ersten Ritzelwelle 204 verbunden. Auf der ersten Ritzelwelle 204 ist ein erstes Ritzel 205 verdrehfest angeordnet.
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Parallel zu der Antriebswelle 201 verlaufen eine Zwischenwelle 202 und eine zweite Ritzelwelle 206, wobei die Zwischenwelle 202 und die zweite Ritzelwelle 206 koaxial zueinander angeordnet sind. Auf der Zwischenwelle 202 ist die zweite Lamellenkupplung 220 angeordnet, deren Außenlamellenträger 221 verdrehfest mit der Zwischenwelle 202 verbunden ist. Ein Innenlamellenträger 222 der zweiten Lamellenkupplung 220 ist verdrehfest mit einer als Hohlwelle ausgeführten zweiten Ritzelwelle 206 verbunden. Auf der zweiten Ritzelwelle 206 ist ein zweites Ritzel 207 verdrehfest angeordnet.
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Die beiden Außenlamellenträger 211 und 221 sind über eine Zahnradstufe 203 dauernd miteinander im Eingriff, sodass beide Außenlamellenträger 211 und 221 mit der Antriebswelle 201 antriebswirksam verbunden sind.
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Das erste Ritzel 205 und das zweite Ritzel 207 sind beide dauernd im Eingriff mit einem Abtriebszahnrad 209, welches verdrehfest auf einer Abtriebswelle 208 angeordnet ist. Die Abtriebswelle 208 ist parallel zu der Antriebswelle 201 und zu den beiden Ritzelwellen 204 und 206 angeordnet. Über die Abtriebswelle 208 werden eine Propellerwelle und ein Propeller des Schiffes angetrieben. Der Anschaulichkeit halber sind in der schematischen 2 alle genannten Wellen in die Zeichnungsebene geklappt worden, wodurch das erste Ritzel 205 in der Darstellung der 2 von dem Abtriebszahnrad 209 beabstandet ist. In der Realität liegen die genannten Wellen jedoch nicht in einer gemeinsamen Ebene, sodass auch das erste Ritzel 205 dauernd im Eingriff steht mit dem Abtriebszahnrad 209.
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Die genannten Wellen des Schiffswendegetriebes 200 sind mittels Wälzlagern in einem nicht dargestellten Getriebegehäuse gelagert. In der schematischen Darstellung sind jeweils der Betätigungskolben 214 und 224 sowie der Druckraum 213 und 223 beider Lamellenkupplungen 210 und 220 erkennbar. Jeweils ein Entleerventil gemäß der Erfindung ist in jedem der beiden Außenlamellenträger 211 und 221 nahe dem jeweiligen Druckraum 213 bzw. 223 angeordnet.
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Die beiden Lamellenkupplungen 210 und 220 werden in dem Schiffswendegetriebe 200 zur Drehrichtungsumkehr verwendet. Im Betrieb ist jeweils eine der beiden Lamellenkupplungen 210 und 220 geschlossen und die andere geöffnet. Durch das Umschalten beider Lamellenkupplungen 210 und 220 wird die Drehrichtung der Abtriebswelle 209 gegenüber der Drehrichtung der Antriebswelle 201 umgekehrt. Die Vorteile der vorliegenden Erfindung wirken sich jeweils beim Umschalten der beiden Lamellenkupplungen 210 und 220 aus, weil der Umschaltvorgang kürzer ist als mit herkömmlichen Kupplungen. Die kürzere Umschaltzeit wird durch die Vorbefüllung des jeweiligen Druckraumes 213 bzw. 223 bei der noch geöffneten Kupplung erreicht. Die Vorbefüllung beginnt sobald die Grenzdrehzahl unterschritten wird und das jeweilige Entleerventil deshalb geschlossen wird.
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Ist beispielsweise die erste Lamellenkupplung 210 für die Vorwärtsfahrt geschlossen und der Schiffsantrieb wird in Vorwärtsfahrtrichtung mit einer Drehzahl oberhalb der Grenzdrehzahl betrieben, so ist währenddessen die zweite Lamellenkupplung 220 geöffnet und das Entleerventil der zweiten Lamellenkupplung 220 ist geöffnet.
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Vor dem Umkehren der Fahrtrichtung wird die Drehzahl beider Lamellenkupplungen 210 und 220 reduziert bis unterhalb der Grenzdrehzahl, in der Regel nämlich auf eine Motorleerlaufdrehzahl des Antriebsmotors. Beim Unterschreiten der Grenzdrehzahl schließt sich das Entleerventil der nichtbetätigten zweiten Lamellenkupplung 220. Nun kann der Druckraum 223 der zweiten Lamellenkupplung 220 bereits mit Druckmittel befüllt werden, noch bevor der Betätigungsdruck für diese zweite Lamellenkupplung 220 angelegt wird, das heißt bevor ein Betätigungsventil zum Anlegen des Betätigungsdrucks geöffnet wird.
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Wird schließlich die Fahrtrichtung umgekehrt, indem der Betätigungsdruck für die erste Lamellenkupplung 210 abgeschaltet und für die zweite Lamellenkupplung 220 eingeschaltet wird, so liegt der Betätigungsdruck unmittelbar im Druckraum 223 der zweiten Lamellenkupplung 220 an dem Betätigungskolben 224 an, weil der Druckraum 223 bereits mit Druckmittel gefüllt ist. Eine Befüllungszeit, die erst beim Betätigen bzw. Zuschalten der zweiten Lamellenkupplung 220 beginnt, entfällt somit oder wird zumindest deutlich reduziert. Der gesamte Umschaltvorgang zwischen Vorwärtsfahrt und Rückwärtsfahrt wird somit wesentlich verkürzt. Der entsprechend umgekehrte Vorgang funktioniert ebenso beim Umschalten von Rückwärtsfahrt zu Vorwärtsfahrt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kupplung
- 2
- Entleerventil
- 3
- Druckraum
- 4
- Ventilkörper
- 5
- Feder
- 6
- Kupplungsbetätigungszylinders
- 7
- Betätigungskolben
- 8
- Dichtring
- 9
- Rotationsachse
- 10
- Ventilbohrung
- 11
- Ventilanschlag
- 12
- Anschlagfläche
- 13
- Entlüftungsbohrung
- 14
- Entleerbohrung
- 14a
- Bohrungsabschnitt
- 15
- Ausgleichsbohrung
- 16
- Ausgleichsbohrung
- 17
- Verschlussstopfen
- 18
- Verschlussstopfen
- 19
- Kupplungskörper
- 20
- Kupplungskörper
- 200
- Schiffswendegetriebe
- 201
- Antriebswelle
- 202
- Zwischenwelle
- 203
- Zahnradstufe
- 204
- erste Ritzelwelle
- 205
- erstes Ritzel
- 206
- zweite Ritzelwelle
- 207
- zweites Ritzel
- 208
- Abtriebswelle
- 209
- Abtriebszahnrad
- 210
- erste Lamellenkupplung
- 211
- Außenlamellenträger
- 212
- Innenlamellenträger
- 213
- Druckraum
- 214
- Betätigungskolben
- 220
- zweite Lamellenkupplung
- 221
- Außenlamellenträger
- 222
- Innenlamellenträger
- 223
- Druckraum
- 224
- Betätigungskolben
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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