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Hydraulisch betätigte Reibungskupplung, vorzugsweise Lamellenkupplung
Die Erfindung befaßt sich mit Verbesserungen bei hydraulisch betätigten Reibungskupplungen
und zwar insbesondere für Kupplungen dieser Art, bei denen höhere Anpreßdrücke gefordert
sind, wie z. B. in Schiffsantriebswellenzügen zur Übertragung größerer Leistungen.
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Die bisher bekannten Schaltkupplungen der erwähnten Art haben den
Nachteil, daß bei der Zuführung der Betriebsflüssigkeit unter höherem Druck, wie
er entsprechend den geforderten Anpreßdrücken für die zu übertragenden Momente nötig
ist, Schwierigkeiten entstehen. Es hat sich nämlich gezeigt, daß die Dichtungen
in dem Leitungsrohranschluß höheren Drücken nicht standzuhalten vermögen.
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Dieser Nachteil ist durch die Erfindung beseitigt. Sie betrifft eine
Einrichtung mittels welcher die Betriebsflüssigkeit zunächst unter verhältnismäßig
niederem Druck von einer außerhalb der Kupplung vorgesehenen Druckquelle zugeführt
wird, wobei eine Druckerhöhung durch eine von der treibenden Welle angetriebene
Druckerzeugungspumpe erfolgt, welche in der treibenden Kupplungshälfte untergebracht
ist. Die Erfindung besteht darin, daß dem Saugraum der Pumpe ein gegen eine vorgespannteFeder
abgestützter Steuerkolben vorgeschaltet ist, der beim Einrücken der Kupplung unter
der Wirkung der der Pumpe mit geringem Überdruck von einer an einem stillstehenden
Teil der Kupplung angeordneten Druckquelle zugeführten Flüssigkeit entgegen der
Kraft der Feder verschoben wird und dadurch den Weg der Flüssigkeit zum Saugraum
der Pumpe freigibt. Das Druckmittel wird durch die Pumpe auf höheren Druck gebracht
und wirkt von der Pumpe aus auf den Betätigungskolben der Kupplung. Die den höheren
Druck erzeugende Pumpe ist- vorzugsweise eine Zahnradpumpe.
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Dadurch; daß die Betriebsflüssigkeit unter verhältnismäßig niederem
Druck der Kupplung zugeführt werden kann, reichen für den Leitungsrohranschluß die
üblichen Dichtungen, wie Stopfbüchsenpackungen, Labyrinthdichtungen od. dgl. aus
und geben keinen Anlaß zu Störungen. Bei. den Einzelteilen der erfindungsgemäßen
Einrichtung zur-Erzeugung der Drucksteigerung ist die Abdichtung der im Innern der
einen Kupplungshälfte gebildeten Pumpenkammer durch.-scheibenförmige Dichtungskörper
in sicherer Weisemöglich, ohne daß Störungen auftreten können. Auch die Abdichtung
des Kupplungsbetätigungskolbens und des Steuerkolbens lassen sich zuverlässig erreichen.
Da dem Betätigungszylinder der Kupplung Öl hohen Drucks zugeführt wird und daher
sein Durchmesser nur klein ist, kann eine Beeinträchtigung der Schaltvorgänge, wie
sie durch den sich in umlaufenden Zylindern aufbauenden hydrostatischen Druck.möglich
ist, weitestgehend vermieden werden. Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung, vorzugsweise mit einer Lamellenkupplung.
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Fig. 1 zeigt die Schaltkupplung im Längsschnitt. Der Betätigungskolben
erscheint darin in der Ausgangsstellung.
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Fig. 2 zeigt einen teilweisen Querschnitt nach der Linie II-II gemäß
Fig. 1.
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Fig. 3 zeigt einen Teilschnitt aus Fig. 1, worin der Betätigungskolben
der Kupplung sich in seiner End-. Stellung befindet, bei der die Kupplung eingerückt
ist.
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Fig.4 zeigt einen gleichen Teilschnitt wie Fig.3. Einzelne Teile erscheinen
in einer anderen Stellung. Die dargestellte hydraulisch betätigte Lamellenkupplung
dient beispielsweise zum Kuppeln zweier ineinanderliegender Wellen 1 und 2, wovon
die Welle 1 die treibende und die Welle 2 die'getriebene ist, Die Welle 1 trägt
mittels Keilen den unverschiebbaren Druckzylinder 4 .und gleichfalls den -Betätigungskolben
6, der axial beweglich auf der Welle 1 geführt ist. An dem Betätigungskolben 6 ist
auf einem ringförmigen Vorsprung die Druckscheibe 8 zum Zusammenpressen des Lamellenpakets
befestigt. Eine sich an einer Schulter der Welle 1 abstützende Druck--eder 7 dient
zum Verschieben des Kolbens 6 in seine Ausgangsstellung. Die Innenlamellen 9 der
Kupplung sind mittels einer Verzahnung 10 auf einer mit der Antriebswelle 1 verkeilten
Nabe 11 geführt. Die Außenlamellen 12 sind in einer Innenverzahnung 13 der auf die
Welle 2 aufgekeilten Kupplungsglocke 16 axial verschiebbar. Die Gegendruckscheibe
17 ist mit der Nabe 11 verschraubt, so daß keine äußeren Kräfte, hervorgerufen durch
die Anpreßkraft des Betätigungskolbens, frei werden.
In einer Ausnehmung
18 des Bodens 19 des Druckzylinders 4 ist eine aus dem Zahnradpaar 20; 21 (Fig.2)
bestehende Zahnradpumpe untergebracht. Eine an dem Zylinderboden 19 mittels- Schrauben
22 angeflanschte Scheibe 23 schließt den Pumpenraum 18 ab: In einer vorzugsweise
mit der Scheibe 23 aus einem Stück bestehenden Lagerbüchse 24 ist die Pumpenantriebswelle
26 gelagert, die an ihrem freien Ende ein Zahnrad 25 trägt. Dieses Zahnrad 25 steht
im Eingriff mit einem Zahnkranz 27 einer im feststehenden Gehäuse 29 befestigten
Flanschbüchse 30, welche gleichzeitig zum Anschluß an eine Druckmittelzuleitung
dient. Diese Druckmittelzuleitung kommt von einer Druckquelle, beispielsweise einer
üblichen Zahnradpumpe. Das den Druckzylinder 4 tragende Ende der Welle 1 bildet
selbst einen Zylinder 35 und nimmt einen Steuerkolben 32 in sich auf, der von einer
Druckfeder 33 in seiner durch einen Sprengring 34 bestimmten Ausgangsstellung gehalten
wird. Der Druckraum des Zylinders 35 ist durch einen dicht aufgesetzten Stutzen
36 abgeschlossen, der mittels einer Ringdichtung 37 in die Flanschbüchse 30 eingeführt
ist. Im Steuerkolben 32 ist eine Kammer 38 gebildet, deren eine Wand den Ventilsitz
eines Überdruckventils darstellt, dessenVentilkolben 39 im Steuerkolben 32 axial
verschiebbar geführt ist, und der von einer Ventilfeder 40 in seiner Schließlage
gehalten wird. Die Feder 40 stützt sich an einer durch einen Sprengring gesicherten
Endscheibe 42 ab.
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Der Ventilkolben 39 weist vom Boden her über eine bestimmte Länge
einen geringeren Außendurchmesser auf, um bei seiner Bewegung entgegen der Kraft
der Feder 40 den Durchlaß der Druckflüssigkeit aus der Kammer 38 durch eine Öffnung
41 im Steuerkolben 32 zu ermöglichen. Die Öffnung 41 mündet in den links vom Steuerkolben
32 befindlichen Raum und von da aus über Auslaßkanäle 51 in einen nicht dargestellten
Sammelbehälter.
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Von der Kammer 38 aus führt ein Kanal 43 in eine Ringnut 44, deren
axiale Länge dem Durchmesser der Bohrungen 45 in der Wand des Zylinders 35 entspricht.
Die Zylinderwand weist noch eine Bohrung 46 auf, an die sich die Bohrung 47 anschließt,
die zum Saugraum 18 der Zahnradpumpe 20, 21 führt. Der Druckraum der Zahnradpumpe
mündet über einen Kanal 48 in den Druckraum 49 des Druckzylinders 4. Der Weg des
Steuerkolbens 32 nach links wird durch eine in die Welle 1 eingesetzte Buchse 50
begrenzt.
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Die Wirkungsweise der Eilrichtung ist folgende: Mit der Zuführung
der Druckflüssigkeit über die nicht dargestellte Druckmittelleitung zu dem Druckraum
des Zylinders $5 bewegt sich der Steuerkolben 32 nach links, in die in Fig. 3 gezeichnete
Stellung, so daß der Weg für das Druckmittel über die Kanäle 46 und 47 zum Saugraum
18 der Zahnradpumpe 20, 21 frei wird. Die von der treibenden Welle 1 angetriebene
Zahnradpumpe erhöht den Druck der zugeführten Flüssigkeit, die über den Kanal 48
in den Druckraum 49 gelangt und den Kolben 6 reit der Druckscheibe 8 unter Zusammenpressung
des Lamellenpakets 9; 12 gegen die Kraft der Feder 7 nach links verschiebt. Übersteigt
der Druck im Raum 49 eine vorbestimmte Höhe, so wird der Ventilkolben 39 des Überdruckventils
gegen die Kraft der in ihrer Stärke entsprechend abgestimmten Ventilfeder 40 nach
links verschoben (Fig.4), damit die überschüssige Druckmittelmenge über die Kanäle
41, 51 zum Sammelbehälter abfließen kann. Wird der Zufluß des Druckmittels abgeschaltet,
wird der Steuerkolben 32 durch die Kraft der Feder 33 in seine durch den Sprengring
34 begrenzte Ausgangsstellung gedrückt. Darauf kann das im Druckraum 49 befindliche
Druckmittel über die Bohrungen 45 und den Kanal 51 zum Sammelbehälter zurückfließen.
Der Betätigungskolben 6 wird dabei durch die Feder 7 wieder in seine Ausgangsstellung
zurückgeführt und damit die Druckscheibe 8 von den Lamellen 9, 12 abgehoben.