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Druckflüssigkeitsbetätigte Scheibenreibungskupplung Die Erfindung
bezieht sich auf eine druckflüssigkeitsbetätigte Scheibenreibungskupplung, bei der
ein ringscheibenförmigerKolbenundeindiesenumgreifender Zylinder je eine Ein-
und Ausrückkammer begrenzen, zu denen je eine Druckflüssigkeitsleitung führt.
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Bei Scheibenreibungskupplungen tritt, insbesondere beim Durchrutschen
der Kupplung, eine erhebliche Wärmeentwicklung auf, die zu Schwierigkeiten im Betrieb
führt. Diese Schwierigkeiten liegen einmal in der unterschiedlichen Wärmedehnung
der einzelnen Teile und zum anderen in der Wärmebeanspruchung der üblicherweise
vorgesehenen Vorspannfeder begründet, durch die die Kupplung in einer Richtung ständig
vorgespannt ist.
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Es ist die durch die Erfindung zu lösende Aufgabe, die durch die Wärineentwicklung
auftretenden Schwierigkeiten dadurch möglichst weitgehend auszuschalten, daß einmal
die relativ teuren und im rauhen Betrieb zu Störungen Anlaß gebenden Ausrückfedern
entfallen, und darüber hinaus eine ständige, unabhängig vom Betriebszustand der
Kupplung arbeitende Kühlung vorgesehen wird. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung
dadurch gelöst, daß die Ausrückkammer, von der Drosselleitungen zu den Reibscheiben
führen, ständig von der Druckflüssigkeit beaufschlagt ist und zum EiÜrücken der
Kupplung der Einrückkammer die Druckflüssigkeit mit höherem Druck zugeführt wird
als der Ausrückkammer.
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Durch die ständige Abführung der Druckflüssigkeit über die Drosselleitungen
auf die Kupplungsscheiben wird deren ständige Kühlung erreicht und gleichzeitig
durch den ständigen Druckaufbau in der Ausrückkammer die Ausrückfedem entbehrlich,
so daß nicht nur die störungsanfälligen Federn entfallen, sondern auch eine ständige
Wärmeabführung erfolgt. Es ist dadurch auch bei häufiger Kupplungsbetätigung und
damit starker Wärmeentwicklung eine ständige ausreichende Rückkühlung gewährleistet.
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Dabei kann der Kolben in an sich bekannter Weise in axialer Richtung
feststehen und der auf der Seite der Reibscheiben als Druckring ausgebildete Zylinder
auf dem Kolben flüssigkeitsdicht axial verschiebbar sein. Der Kolben kann mit einer
Hülse auf der Welle liegen, und eine mit dem Zylinder verbundene Hülse kann koaxial
in Abstand von der Hülse des Kolbens liegen, so daß ein Ringkanal entsteht, durch
welchen die Ausrückkammer mit der Zuführung für Niederdruckflüssigkeit in Verbindung
stehen kann.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen an Ausführungsbeispielen
näher erläutert. In den Zeichnungen ist F i g. 1 ein Querschnitt entlang
der Linie 1-1 in F i g. 2 durch eine Ausführungsform der Kupplung
in ihrer Ausrücklage, F i g. 2 eine Stimansicht der Kupplung, gesehen aus
Richtung des Pfeils 2 in F i g. 1, wobei die Stimplatte entfernt ist, F i
g. 3 ein Querschnitt entlang der Linie 3-3 in F i g. 4 durch
eine andere Ausführungsforin der Kupplung in ihrer Ausrücklage, F i g. 4
eine Stimansicht, gesehen aus Richtung des Pfeils 4 in F i g. 3,
F i
g. 5 ein Schema des hydraulischen Steuerkreises für beide Ausführungsforinen
der Kupplung, F i g. 6 in kleinerem Maßstab ein Schnitt, welcher eine Anordnung
zur Zuführung der Druckflüssigkeit von beiden Enden der Welle für die Kupplung der
F i g. 3 zeigt.
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F i g. 1 und 2 zeigen eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Kupplung, wie sie besonders für Straßenwalzen, Gabelstapler, Schiffsantriebe, Zerkleinerungsmaschinen
für Kohle usw. verwendbar ist.
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Auf der Antriebswelle 10 ist bei 11 eine Nabe 12 aufgekeilt,
welche an ihrem einen Ende einen ringförmigen Flansch hat, der die Gegendruckplatte
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bildet. Einige der Kupplungsplatten 14 haben eine Antriebsverbindung mit
einem Abtriebsteil 15, während die anderen dazwischenliegenden Platten mit
Zähnen auf einer Keilverzahnung 16 sitzen. Jeder Keil der Verzahnung ist
auf der Nabe 12 durch eine Schraube 17 befestigt.
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Auf der Welle 10 sitzt außerdem eine Hülse 18,
deren
in F i g. 1 linkes Ende an der Nabe 12 anliegt.
Ein Paßstift
20 erstreckt sich zwischen den anliegenden Oberflächen der Nabe 12 und der Hülse,
18, der dazu dient, bestimmte Kanäle in der Welle 10 und in der Hülse
1.3 in Ausrichtung miteinander zu halten und e;ne formschlüssige Verbindung
mit der Nabe 12 herzustellen.
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Ein den Kolben bildender ringförmiger Flansch 21 der Hülse
18 ragt zwischen ihren Enden hervor. Auf der Umfangsoberfläche des Flansches
21 ist eine den Zylinder bildende Muffe 22 abgedichtet verschiebbar. Das linke Ende
der Muffe 22 bildet mit einem kleineren Durchmesser einen Druckring 23 für
die Kupplungsplatten 14. Der Druckring 23 steht verschiebbar abgedichtet
im Eingriff mit dem anliegenden Teil der Hülse 18. Die auf diese Weise durch
den Kolben 21, der Muffe 22 und dem Druckring 23 gebildete Ringeinrückkammer
24 wird mit Öl mit einem Druck begt, daß die Kupplungsplatten 14 einander
aufschlao fassen. Dies geschieht durch einen ringförinigen Kanal 25 im anliegenden
Umfangsteil der Hülse 18.
Der ringfönnige Kanal 25 ist mit diametral
gegenüberliegenden Kanälen 26 verbunden, deren innere Enden dauernd in Verbindung
mit den beiden radialen Kanälen 27 in der Welle 10 stehen. Diese beiden
Kanäle 27 stehen mit dem einen Ende eines axialen Kanals 28 in Verbindung,
dessen anderes Ende am rechten Ende der Welle 10 endet.
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Das andere Ende der Muffe 22 ist durch einen ringförmigen Flansch
29 abgeschlossen, der aus einem Stück mit einer Hülse 30 besteht.
Sie liegt koaxial zur Hülse 18 in Abstand von dieser, so daß ein Ringkanal
31 gebildet wird. Der Flansch 29 und die Hülse 30 sind mit
der Muffe 22 axial verschiebbar. Die Befestigung erfolgt dadurch, daß der Flansch
29
zwischen einer Schulter 32 der Muffe 22 und einem Sprengring
33 gehalten wird. Die Hülse 18, die Flansche 21 und 29 und
die Muffe 22 bilden zusammen eine ringfönnige Ausrückkammer34, welche durch den
Ringkanal 31 beaufschlagt wird, dessen Einlaßende mit einem Kana135 in einer
festliegenden Stimplatte 36 in Verbindung steht. Die Stimplatte
36
ist gegen das anliegende Ende der Welle 10 und die Hülse
30 abgedichtet, und nimmt ein Lager 37 für das anliegende Ende der
Welle 10 auf. Die Ausrückkammer 34 steht auch mit dem einen Ende eines Längskanals
38 in der Hülsennabe 18 in Verbindung. Im Austrittsende dieses Kanals
38 ist eine Drossel 39
mit einem Drosselkanal 40 angeordnet. Dieser
hat eine solche Größe, daß der konstante öldruck im Zy-
linder 34 für das
Ausrücken der Kupplung nicht beeinffußt wird. Das durch den Drosselkanal 40 abfließende
Öl gelangt in eine Kammer 41 um die Nabe 12 die mit den inneren Kanten der
Kupplungsplatten 14 in Verbindun- steht. Sie ist zwar durch die Keile
16 unterbrochen, jedoch kann das Öl radial über die Platten 14 durch
die Zentrifugalkraft geschleudert werden, so daß die Kupplung gekühlt wird, gleichgültig,
ob sie eingerückt oder ausgerückt ist.
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Es wird in der Ausrückkammer 34 ein konstanter Öldruck für das Ausrücken
der Kupplung aufrechterhalten. Soll nun die Kupplung eingerückt werden, wird die
Einrückkammer 24 mit einem öldruck beaufschlagt, der höher ist und somit den niedrigeren
Druck für das Ausrücken der Kupplung überwindet. Soll die Kupplung wieder ausgerückt
werden, wird die Zufuhr des öldrucks für das Einrücken der Kupplung unterbrochen.
Daraufhin wird der öldruck für das Ausrücken der Kupplung wirksam. Die hierfür erforderlichen
Teile sind schematisch in F i g. 5
gezeigt, 01 worauf nunmehr Bezug
genommen wird.
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Eine angetriebene Pumpe 42 saugt das Öl aus dem Ölsumpf 43
an. Das angesaugte Öl gelangt konstant in denjenigen Teil eines Gehäuses
44, der sich zwischen den in Abstand befindlichen, miteinander verbundenen Kolben
45 befindet. Sie sind im Gehäuse hin- und herverschiebbar und bilden ein Steuerventil
46. Das Aufnahmeende eines Rohres 47 steht gleichfalls immer mit dem Gehäuse 44
zwischen den Kolben 45 in Verbindung. Das andere Ende des Rohres 47 steht mit dem
Einlaßende eines Druckregulierventils 48 in Verbindung. Sein Abgabeende steht über
ein Rohr 49 mit dem Einlaß eines zweiten Druckregulierventils 50 in Verbindung,
dessen Ab-
gabeende durch das Rohr 51 mit dem Ölsumpf 43 in Verbindung
steht. Ein Rohr 52 bildet eine Verbindung zwischen dem Rohr 49 vor dem Ventil
50 und dem Kanal 35 der F i g. 1, welcher zur Ausrückkammer
34 führt. Der Drosselkanal 40 steht gleichfalls über ein Rohr 53 mit dem
Rohr 52 in Verbindung. Das Rohr53 entspricht schematisch dem Kanal
38 in der F i g. 1. Eine Abflußöffnung 54 verbindet denjenigen Teil
des Gehäuses 44, welcher sich immer rechts vom rechten Kolben 45 befindet, mit dem
Ölsumpf 43. Eine gleiche Abflußöffnung 55 verbindet dauernd denjenigen Teil
des Gehäuses 44, welcher links zum linken Kolben 45 liegt, mit dem ölsumpf 43. Ferner
verbindet ein Rohr 56 das rechte Ende des Gehäuses 44 mit dem Kanal
28 der F i g. 1,
welcher zu dem Zylinder 24 für das Einrücken der Kupplung
führt.
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In der Lage des Steuerventils 46 gemäß F i g. 5 ist das Rohr
56 mit der Abflußöffnung 54 verbunden, so daß die Einrückkammer 24 drucklos
ist. Dagegen wird der Druck der Pumpe 42 in dem Rohr 47 unter der Steuerung des
Ventils 48 aufgebaut, welches beispielsweise auf 10,5 kg/CM2 eingestellt
sein kann. Der Druck des von dem Ventil 48 abgegebenen Öls wird durch das Ventil
50 gesteuert, welches beispielsweise auf 1 kg/cm2 eingestellt werden
kann. Dieser Druck herrscht in der Ausrückkammer 34. Die Kupplung liegt dabei in
Ausrücklage gemäß F i g. 1. Zu gleicher Zeit fließt das Öl durch den
Kanal 38 bzw. Rohr 53
in F i g. 5 und den Drosselkanal 40 zur
Kühlung über die Kupplungsplatten 14.
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Zum Einrücken der Kupplung werden im Steuerventil 46 die Kolben 45
nach rechts verschoben, bis der rechte Kolben 45 das Einlaßende des Rohres
56
freigibt und gleichzeitig dessen Verbindung mit der Abflußöffnung 54 unterbricht.
In dieser Lage des Steuerventils 46 bleibt der Teil des Gehäuses 44 zwischen den
beiden Kolben 45 in Verbindung mit der Pumpe 42 und dem Rohr 47, so daß der öldruck
von 10,5 kg/CM2 in der Einrückkammer 24 wirksam ist und der Zylinder 22 mit
dem Druckring 23 in Einrücklage verschoben wird. Diese Verschiebung erfolgt
gegen den niedrigeren Druck in der Ausrückkammer 34, welcher konstant aufrechterhalten
wird, so daß auch in der Einrücklage der Kupplung ein Kühlölstrom über die Kupplungsplatten
14 fließt. Wird das Ventil 46 in die Lage gemäß F i g. 5 zurückgeführt, wird
der öldruck in der Einrückkammer 24 durch die Abflußöffnung 54 abgebaut, so daß
die Kupplung ausgerückt wird.
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Man kann die oben beschriebene Art von Kupplung für verschiedene Anlagen
verwenden. Manchmal verbietet die Eigenart des zusammengesetzten
Geräts,
z. B. bei bestimmten maschinell angetriebenen Werkzeugen, deren Verwendung. Es kann
dann aber z. B. das Öl durch das Ende tler Kupplungswelle zugeführt werden,
wozu dann eine kollektorartige Ringanordnung gemäß den F i g. 3 und 4 angewendet
werden kann.
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Das in F i g. 3 dargestellte Kupplungsende entspricht dem gemäß
F i g. 1. Man hat ebenfalls eine Antriebswelle 57, auf der bei
58 eine Nabe 59 aufgekeilt ist, welche an ihrem linken Ende eine Gegendruckplatte
60 trägt. Sie ist mit der Nabe 59 lösbar durch eine Schulter verbunden,
so daß ihre axiale Verschiebung beim Einrücken der Kupplung verhindert ist. Eine
Anzahl von Kupplungsplatten 62 umgeben die Nabe 59 und sind abwechselnd
am Abtriebsteil und in einer Keilverzahnung auf der Nabe 59 geführt. Jeder
Keil ist auf der Nabe durch eine Schraube 64 befestigt.
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Eine Hülse 65 sitzt auf der Welle 57, indem ihr eines
Ende an dem benachbarten Ende der Nabe 59
anliegt und ihr anderes Ende durch
einen Haltering 66 axial festgehalten wird, welcher durch einen Sprengring
67 gehalten wird, der in die Welle 57 eingesetzt ist. Die Hülse
65 hält somit die Nabe 59
gegen eine Schulter 67 a auf der Welle
57 fest. Zwischen ihren Enden hat die Hülse 65 einen flanschartigen
Ringkolben 68, auf dessen Umfangsfläche abgedichtet verschiebbar ein Zylinder
69 liegt. Das linke Ende des Zylinders 69 erstreckt sich einwärts
und ist zu einem Druckring 70 für die Kupplungsplatten 62 ausgebildet.
Der Ring 70 liegt abgedichtet und verschiebbar auf dem anliegenden Stück
der Hülse 65 und bildet mit diesem Stück, mit dem Kolben 68 und der
Nabe 69 eine ringförmige Einrückkammer 71.
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Der Zylinder 69 ist auf der vom Druckring 70 abliegenden
Seite des Kolbens 68 durch einen Ring 72
verschlossen, dessen Außenumfang
axial an einer Schulter 73 durch einen Sprengring 74 gehalten wird. Der Innenumfang
des Ringes 72 liegt abgedichtet und verschiebbar auf dem Außenumfang eines ringförmigen
Joches 75. Das ringförmige Joch 75 hat diametral gegenüberliegende
Vorsprünge 76 und 77, mit welchen die Rohre 79' und
79 für die Zuführung der Druckflüssigkeit für das Einrücken bzw. Ausrücken
der Kupplung und für sonstige Arbeitsleistungen verbunden sind.
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Zwischen dem Joch 75 und der Hülse 65 ist eine Büchse
78 eingepaßt. Ein Teil ihrer Umfangsoberfläche ist zu einem Kanal
78' ausgebohrt, der eine Verbindung zwischen dem Rohr 79' und einem Ringkanal
80 in der Außenoberfläche der Hülse 65 herstellt. Der Kanal
80 steht hintereinander mit einer Radialbohrung 81 in der Hülse
65, einem Ringkanal 82 am Umfang der Welle 57, einem Kanal
83, einem Ringkanal 84 und der Einrückkammer 71 in Verbindung. Die
Kanäle 83 und 84 sind in der Hülse 65
ausgebildet. Ringdichtungen
85 sind an den gegenüberliegenden Seiten des Kanals 80 in der Hülse
65
eingesetzt. Das Rohr 79 steht über einen Axialkanal 86, welcher
ebenfalls im Außenumfang der Hülse 78
angeordnet ist, mit der Ausrückkammer
87 der Kupplung in Verbindung. Die Ausrückkammer 87
ist zwischen den
anliegenden Teilen des Kolbens 68,
des Zylinders 69, des Ringes
72 und den benachbarten Enden des Joches 75 und der Büchse
78 eingeschlossen. Von der Kammer 87 führt ein Drosselkanal
88 in der Hülse 65 zum Innenumfang der Kupplungsscheiben
62 und gibt jederzeit Drucköl zur Kühlung an diese Stelle ab.
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Die Arbeitsweise der Kupplung gemäß F i g. 3 entspricht der
Kupplung gemäß F i g. 1 in Verbindung mit der schematischen Darstellung der
F i g. 5. Der wesentliche Unterschied besteht lediglich in der kollektorartigen
Ringanordnung für die Zuführung des Öls.
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Eine weitere Möglichkeit der Zuführung des Öl-
drucks für das
Einrücken und Ausrücken der Kupplung zu den beiden Zylindern der Kupplung der F
i g. 3, bei der die kollektorartige Ringanordnung weggelassen ist und in
der die ölzufuhr von den gegenüberliegenden Enden der Kupplungswelle erfolgt, ist
in der F i g. 6 gezeigt.
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An der Antriebswelle 89 ist eine Hülse 90 mit einem
Ringkolben 91 befestigt, dessen Umfang abgedichtet in einem Zylinder
92 liegt, dessen eines Ende mit kleinerem Durchmesser einen Druckring
93
bildet, der mit den Kupplungsplatten wie gemäß F i g. 3 in Eingriff
kommen kann. Das andere Ende des Zylinders 92 ist mit einem ringförinigen
Flansch 94 verschlossen, der sich von einer auf der Hülse 90
verschiebbaren
Hülse 95 nach außen erstreckt. Der Druckring 93 und der Flansch 94
bilden zusammen mit dem Kolben 91, dem Zylinder 92 und der Hülse
90 die Einrückkammer 96 bzw. die Ausrückkammer 97.
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Die Ölzufuhr zur Einrückkammer96 erfolgt hintereinander durch einen
axialen Kanal 98 in der Welle 89 von ihrem linken Ende aus durch die
radialen Kanäle 99 in der Welle 89, die mit einem ringförmigen Kanal
100 auf deren Oberfläche in Verbindung stehen, und durch einen oder mehrere-
Kanäle 101 in der Hülse 90. Ein gleicher axialer Kanal 102 geht vom
rechten Ende der Welle 89 aus und steht nacheinander in Verbindung mit den
radialen Kanälen 103 in der Welle 89 und mit einem Ringkanal 1L04
auf der Oberfläche dieser Welle, desgleichen mit einem Kanal 105 in der Hülse
90, der zu der Ausrückkammer 97 führt. Ein Drosselkanal
106 in der Hülse 90 dient zum Abführen des Öls aus der Ausrückkammer
97 zu den Kupplungsplatten, wie bereits erläutert. Die Steuerung der Kupplung
der F i g. 6 entspricht der der Kupplungen gemäß Fig. 1 und
3.