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Öldruckbetätigte Reibscheibenkupplung Die Erfindung betrifft eine
öldruckbetätigte Reibscheibenkupplung, deren metallene, verschiedene Ausdehnungskoeffizienten
aufweisende Druck- und Gegendruckscheiben mit V-förmigen, konzentrischen Ringen
und Rillen ineinandergreifen und mit beiden kegelförmigen Ringflächen bei eingerückter
Kupplung in Reibverbindung miteinander treten, wobei die Druckscheiben gegenüber
den Gegendruckscheiben den größeren Ausdehnungskoeffizienten haben.
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Kupplungen dieser Art werden insbesondere bei Antrieben verwendet,
welche große Drehmomente zu übertragen haben, weil die V-förmigen Ringe und Rillen
die Oberflächen der Kupplungsscheiben vergrößern und die Kupplung daher wesentlich
weniger Platz beansprucht, als dies bei ebenen Reibscheiben der Fall ist. üblicherweise
greifen die inneren Druckscheiben teleskopartig ineinander und sind in axialer Richtung
verschiebbar, jedoch drehfest auf einer Welle angeordnet. Die außenliegenden Gegendruckscheiben
umgeben hierbei die inneren Druckscheiben und sind bei geöffneter Kupplung frei
auf der gleichen Welle drehbar. Die Kupplung wird dadurch geschlossen, daß Drucköl
in die zwischen den teleskopartig ineinandergreifenden inneren Druckscheiben befindliche
Kammer eingeleitet wird und die Druckscheiben an den Gegendruckscheiben zur Anlage
kommen. Zum Trennen der Kupplung sind weitere Druckkammern vorgesehen.
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Bei Kupplungen dieser Bauart ergeben sich jedoch Schwierigkeiten,
insbesondere dann, wenn es sich um Kupplungen größeren Durchmessers handelt, weil
mit Rücksicht auf die Lebensdauer der Reibflächen die Druck- und Gegendruckscheiben
aus verschiedenen Metallen hergestellt werden, die entsprechend verschiedene Wärmeausdehnungskoeffizienten
aufweisen. Bei einer Kupplung, bei welcher die Ringe und Rillen in kaltem Zustand
voll ineinander eingreifen, treten daher bei warmer Kupplung lediglich die radial
am weitesten außen liegenden kegeligen Reibflächen miteinander in Berührung. Es
war deshalb zunächst nicht möglich, Kupplungen dieser Art zu bauen, deren Durchmesser
eine bestimmte Größe überstieg, weil der Wärmeausdehnungskoeffizient der einen,
aus Nichteisen-Metall bestehenden Kupplungshälfte, die zumeist aus Bronze gefertigt
ist, -etwa um 50 % größer, als der entsprechende Koeffizient der aus Eisen-Metall
bestehenden anderen Kupplungshälfte ist.
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Um eine größere Berührungsfläche bei Kupplungen dieser Art zu erreichen,
ist es fernerhin bereits bekannt, die Kupplungsscheiben so auszubilden, daß die
Druck- und Gegendruckscheiben lediglich mit :einer ihrer beiden kegeligen Flächen,
entweder der radial nach innen oder der radial nach außen liegenden Fläche der Ringe
und Rillen in Reibverbindung miteinander treten und der Winkel, den die Reibflächen
mit der Kupplungsachse bilden, proportional mit der Entfernung der Reibflächen von
der Kupplungsachse zunimmt. Hierdurch wird zwar eine Verbesserung gegenüber den
zuerst beschriebenen bekannten Kupplungen insofern erzielt, als nunmehr bei allen
Betriebstemperaturen etwa gleich große Flächen zur Kraftübertragung zur Verfügung
stehen, jedoch wird bei diesen bekannten Kupplungen nur die Hälfte der insgesamt
zur Verfügung stehenden Reibfläche ausgenutzt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine öldruckbetätigte Reibscheibenkupplung
so auszubilden, daß bei der Arbeitstemperatur nicht nur alle inneren oder äußeren
Reibflächen der Ringe und Rillen, sondern sowohl die inneren als auch die äußeren
Reibflächen mit ihren Gegenreibflächen voll in Reibungseingriff treten.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in an sich
bekannter Weise die Winkel, die die an der Druckscheibe zur Kupplungsachse weisenden
Reibflächen mit der Kupplungsachse bilden, proportional mit der Entfernung dieser
Reibflächen von der Kupplungsachse zunehmen und die an der Druckscheibe von der
Kupplungsachse abgewandten Reibflächen unter gleichem Winkel zur Kupplungsachse
geneigt
sind. Hierdurch wird erreicht, daß nicht nur zu Beginn des Betriebs mit kalter Kupplung
bereits ein ausreichend großer Reibungsschluß zwischen den Kupplungshälften besteht,
sondern daß bei Erreichen der vollen Arbeitstemperatur nochmals eine erhebliche
Zunahme der miteinander im Reibeingriff stehenden Flächen stattfindet, so daß die
erfindungsgemäße Kupplung für wesentlich höhere Belastung geeignet ist, als dies
bisher bei im Durchmesser gleich großen Kupplungen der Fall war. Während nämlich
durch die mit der Entfernung von der Kupplungsachse zunehmende Schrägstellung der
radial nach innen liegenden Reibflächen an den Druckscheiben und der radial nach
außen liegenden Reibflächen an den Gegendruck:scheiben bereits bei kalter und auch
bei zunehmend warmer Kupplung etwa die Hälfte der überhaupt zur Verfügung stehenden
Reibflächen aneinander anliegen., kommen bei voll erwärmter Kupplung die anderen
Reibflächen miteinander in Berührung, die unter gleichen Winkeln zur Kupplungsachse
geneigt sind.
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Die Erfindung ist an Hand eines in: der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels
erläutert. Es zeigt Fig.1 einen Schnitt durch eine Kupplung herkömmlicher Bauart
im kalten Zustand und Fig.2 einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Kupplung im
warmen Zustand.
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Bei der Kupplung nach Fig. 1 bestehen die außenliegenden Gegendruckscheiben
1 aus Stahl, während die innenliegenden Druckscheiben 3 und 4 aus Brom gefertigt
sind, einem Werkstoff von wesentlich höherem Wärmeausdehnungskoeffizienten, als
ihn Stahl hat. Zwischen den Druckscheiben 3 und 4 befindet sich eine Kammer 2 für
die Druckflüssigkeit, welche zum Schließen der Kupplung dient. Bei dieser bekannten
Kuppelung bilden die kegeligen Flächen an den Druck- und G.egendruckscheiben gleiche
Winkel zur Kupplungsachse, so daß bei erwärmter Kupplung die Ringe und Rillen .an
den Scheiben auf Grund des verschieden großen Wärmeausdelmungskoeffizienten der
Scheiben 1 und 3, 4 nicht mehr voll miteinander in Eingriff treten können.
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Bei der erfindungsgemäßen Kupplung nach Fig. 2 hingegen verlaufen
die Reibflächen 8 unter gleichen Winkeln zur Kupplungsachse 7, während der Winkel
der Reibflächen 9 mit der Entfernung von der Kupplungsachse 7 zunimmt. Bei kalter
Kupplung berühren sich daher zunächst die Reibflächen 9, wobei jedoch die Rillen
und Ringe nicht so tief, wie in Fig. 2 dargestellt ist, ineinander eingreifen. Zwischen
den bei warmer Kupplung aneinanderliegenden Reibflächen 8 besteht bei kalter Kupplung
ein Spiel.
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Sobald die Kupplung sich im Betrieb erwärmt, dehnt sich die Druckscheibe
4 in radialer Richtung mehr als die Gegendruckscheibe 1 aus, weil die ei stere Scheibe,
wie erwähnt, aus einem Material besteht, das einen wesentlich höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten
als die Scheibe 1 aufweist. Hierdurch können die Ringe an der Druckscheibe 4 tiefer
in die Rillen der Gegendruckscheibe 1 eingreifen, und das zwischen den Reibflächen
8 befindliche Spiel verringert sich, bis es bei auf Betriebstemperatur befindlicher
Kupplung ganz verschwunden ist. Bei Betriebstemperatur stehen daher alle verfügbaren
Reibflächen miteinander im Eingriff, wie dies Fig. 2 zeigt.