DE1284717B - Kuehlnutenanordnung fuer Reibscheiben von Scheibenreibungskupplungen - Google Patents

Kuehlnutenanordnung fuer Reibscheiben von Scheibenreibungskupplungen

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DE1284717B
DE1284717B DE1962T0022830 DET0022830A DE1284717B DE 1284717 B DE1284717 B DE 1284717B DE 1962T0022830 DE1962T0022830 DE 1962T0022830 DE T0022830 A DET0022830 A DE T0022830A DE 1284717 B DE1284717 B DE 1284717B
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DE
Germany
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grooves
clutch
friction
disk
coupling
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Pending
Application number
DE1962T0022830
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English (en)
Inventor
Aschauer George Reisch
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Twin Disc Inc
Original Assignee
Twin Disc Inc
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Publication date
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Publication of DE1284717B publication Critical patent/DE1284717B/de
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D25/00Fluid-actuated clutches
    • F16D25/12Details not specific to one of the before-mentioned types
    • F16D25/123Details not specific to one of the before-mentioned types in view of cooling and lubrication
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D69/00Friction linings; Attachment thereof; Selection of coacting friction substances or surfaces
    • F16D2069/004Profiled friction surfaces, e.g. grooves, dimples

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Mechanical Operated Clutches (AREA)
  • Hydraulic Clutches, Magnetic Clutches, Fluid Clutches, And Fluid Joints (AREA)

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eiae Reibscheibenkapplung, bei der sich gegenüberliegende ringförinige Kupplungsflächen mit mehreren in gleichem Abstand voneinander über den Umfang verteilt angeordneten, eine Kühlflüssigkeit vom Innen- zum Außenumfang führenden und sich kreuzenden Nuten versehen sind, deren Mittellinien geradlinig und in mindestens einer der sich gegenüberliegenden Kupplungsflächen zum Radius geneigt verlaufen.
  • Eine Ausführung dieser Art ist bei einem auf dem Prinzip der Reibscheibenkupplung arbeitenden Flüssigkeits-Leistungsmesser bekannt. Bei dieser bekannten Vorrichtung ist jedoch infolge überall gleichbleibenden Nutquerschnitts nicht berücksichtiA daß die zukühlende Fliehe nach dem Außenumfang hin erheblich größer wird. und auch die Erwärmung infolge erheblich größerer Relativgeschwindigkeit zwischen den Kupplungsscheiben,nach außenJun stark anwächst. Eine Küglu g von besonders hoch beanspruchten Kupplungen ist daher mit der bekannten Kühlanordnung nicht ausreichend gewährleistet, sondem die sehr unterschiedliche Flächenkühlung kann zu einem Verwerfen der Kupplungsscheiben beim Einrücken der Kupplung insbesondere bei hohen Geschwindigkeiten führen.
  • Demgegenüber geht die Erfindung davon aus, daß zum Erreichen einer wirksameren Kühlung bei Kupplungen der vorerwähnten Bauart dafür Sorge getragen werden muß, daß die gesamten in Eingriff kommenden Kupplungsflächen gleichmäßig gekühlt werden, und daß insbesondere mehr Kühlflüssigkeit zu den flächenmäßig größeren Außenbereichen gelangt -und dort längere Zeit gehalten wird, als dies bei den bekannten, mit Kühlflüssigkeitsnuten versehenen Kupplungen der Fall zwar.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe ist jede Nut radial außen mit einer Drosselstelle versehen, die die längs ihrer ganzen Erstreckung in bekannter Weise im wesentlichen gleichbleibende Tiefe verringert, während die Seitenwände der Nuten in Richtung auf den Außenumfang der Kupplungsflächen divergieren.
  • Zum Schmieren der Kupplungsflächen # bei Lamellenkupplungen ist es bereits bekannt, in die Kupplungsflächen von innen nach außen verlaufende Spiralnuten einzuarbeiten, deren Bodenflächen keilförmig von einem zum anderen Ende der Nut ansteigen. Durch die ölkeilwirkung soll bis unmittelbar vor dem vollständigen Abbremsen der beiden Kupplungsflächen zwischen diese Flächen Schmieröl eingeführt werden. Der Nutboden geht bei dieser bekannten Ausführung nach außen in die Stimflächen über, so daß die Nut nach außen praktisch vollständig abgeschlossen ist.
  • Eine derartige Ausführung ist für die Lösung des Kühlproblems bei hochbeanspruchten Kupplungen jedoch ungeeignet, da das die Wärme abführende Kühlmedium ständig die Kühlnuten ungehindert durchlaufen kann. Darüber hinaus würde eine der beiden von der Erfindung vorgeschriebenen Maßnahmen allein zur Lösung der gestellten Aufgabe nicht genügen: Wenn beispielsweise lediglich die bisher üblicherweise verwendeten parallelwandigen Nuten durch nach außen divergierende Nuten ersetzt würden, könnte keine über die gesamte Reibungsfläche gleichmäßige Kühlwirkung erzielt werden. Die durch die engen inneren Enden der Nuten hindurchströmende Kühlflüssigkeit würde nämlich die erweiterte Nut nur unvollständig ausfüllen, zumal sich, insbesondere bei hohen Drehzahlen, die Geschwindigkeit der Kühlflüssigkeit in den Nuten durch Zentrifugalwirkung stark erhöht. Erst dadurch, daß erfindungsgemäß an den äußeren Enden der Nuten Drosselstellen vorgesehen sind, welche die Tiefe der erweiterten Nuten verringern, wird die Kühlflüssigkeit gerade in einem solchen Maße angestaut, daß sie die Nuten über deren ganze Länge füllt, dennoch aber genügend schnell abfließen kann, damit ein Abheben oder Trennen der Reibflächen vermieden wird.
  • .Um bei sehr hohen Beanspruchungen einerseits eine ausreichende Kühlung zu erreichen und andererseits zu hohe Flächendrücke an den zwischen den Nuten liegenden Stegen oder Reibungsflächen zu vermeiden, ist in Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß die beim Einrücken der Kupplung im Eingriff befindlichen Stege der Kupplungsflächen in bekannter Weise 25 bis 66 % der gesamten ringförmigen Kupplungsflächen ausmachen. Die sich kreuzenden Nuten müssen also verhältnismäßig dicht beieinander angeordnet sein, so daß selbst geringfügig divergierende Nuten bereits zu einer relativ großen Verstärkung der Kühlwirkung nach den äußeren Nutenden hin führen.
  • In den Zeichnungen ist die Erfindung näher erläutert; dabei zei l' gf F i g. 1 einen Schnitt durch eine hydraulisch betätigte Reibscheibenkupplung . in eingekuppelter Stellung, F i g. 2 eine Seitenansicht der in F i g. 1 dargestellten mittleren oder treibenden Kupplungsseheibe, F Ig. 3 und 4 vergrößerte Schnitte nach Linie 4-4 der 171 g. 2 vor bzw. nach der Herstellung der zur Aufnahme des Kühlmittels bestimmten Nuten, F i g. 5 eine Seitenansicht der Reibfläche jeder Endscheibe oder getriebenen Kupplungsscheibe der in F i g. 1 dargestellten Kupplung, F i g. 6 und 7 vergrößerte Schnitte nach Linie 7-7 der F i g. 5 vor bzw. nach der Herstellung der Kühlunten, # F i g. 8 ein Schema, das in einem Teilschnitt die drei Relativstellungen zeigt, die bei Schlupf von der treibenden und einer getriebenen Scheibe eingenommen werden.
  • In F i g. 1 ist eine hydraulisch betätigte Reibscheibenkupplung in eingekuppelter Stellung dargestellt.
  • Ein Ringgehäuse 10, das zur Vereinfachung als treibender Teil angenommen ist, hat eine Innenverzahnung, die im Eingriff mit einer eine Außenverzahnung aufweisenden, verschiebbaren treibenden Kupplungsscheibe 11 steht, die auf ihren entgegengesetzten Seiten eine die Reibflächen 12, 12 bildende gesinterte Metallmasse trägt. An die Flächen 12, 12 legen sich ähnliche Gegenreibflächen 13, 13 an, die einzeln an den getriebenen Kupplungsscheiben 14, 14 angeklebt sind.
  • Die mit Innenverzahnung verschenen getriebenen Kupplungsscheiben 14 stehen im Eingriff mit einem mit Schulter versehenen Nabenring 15, der einen Teil einer Nabe 16 bildet, die auf der getriebenen Welle 17 mittels eines Keiles 18 drehfest angeordnet ist. Aus einem Stück mit der Nabe 16 besteht eine Anschlagscheibe 19, an die das Kupplungsscheibenpaket von einem Ringkolben 20 gedrückt wird, dessen Innenabschnitt 21 auf der Nabe 16 gleitet und dessen außenliegende Ringwand 22 sich auf der äußeren Umfangsfläche eines Ringes-23 bewegt, der aus einem Stück mit der Nabe 16 bestehen kann.
  • Nabe 16, Kolben 20, Wand 22 und Ring 23 begrenzen einen hohlzylindrischen Raum 24, dem ein Druckmittel, beispielsweise öl, zugeleitet wird. Dieses öl wird über ein beliebiges bekanntes Regelventil nach Belieben dem Raum 24 zugeführt oder vom Raum 24 abgeleitet.
  • F i g. 1 zeigt die Kupplung im eingekuppelten Zustand. Beim Abschalten des Drucköles wird der Ringkolben 20 von mehreren Federn 34, die um die Nabe 16 verteilt und in Vertiefungen der Nabe 16 gelagert sind, auf seine Freigabestellung zurückgeführt, so daß sich die Kupplungsscheiben 11 und 14 voneinander trennen. Jede Feder 34 liegt mit ihrem einen Ende an einem axial festen Ring 35 und mit ihrem anderen Ende an dem einen Ende eines Bolzens 36 an, der in der Nabe 16 gleitet und dessen anderes Ende am Innenabschnitt 21 des Kolbens 20 anliegt.
  • Die Kupplungsscheiben 11 und 14 werden in ifi-rer eingekuppelten und ausgekuppelten Stellung von einer Kühlflüssigkeit, z. B. einem Kühlöl, gekühlt, das über eine bekannte Regelvorrichtung und durch eine in der Welle 17 angeordnete Längsbohrung zugeführt wird, aus der das Kühlöl in Radialrichtung über eine Bohrung 38 in der Welle 17, eine Bohrung 39 in der Nabe 16, eine Ringkammer 40 und über mehrere Bohrungen 41 im Nabenring 15 zu dem gezahnten Umfang des Nabenringes 15 und von dort zu den Innenabschnitten der Kupplungsscheiben 11 und 14 strömt.
  • Die F i g. 2 bis 4 zeigen die treibende Scheibe 11, deren Reibflächen 12, 12 mehrere vorzugsweise kegelige Nuten 42 aufweisen, die sich in zunehmender Breite vom Innenumfang zum Außenumfang der Flächen erstrecken und auf der Scheibe gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnet sind. Durch diese Nuten 42 werden mehrere Stege 43 gebildet, die die eigentlichen Reib- oder Arbeitsflächen der Scheibe 11 sind. Das Außenende oder Ausströmende jeder Nut hat eine Drosselstelle 44 (F i g. 4), die in Verbindung mit der benachbarten Scheibe den die Nut durchströmenden Kühlmittelstrom drosselt, so daß genügend Zeit zur Wärmeübertragung auf das Kühlmittel bleibt. Vorzugsweise befinden sich die Reibflächen 12, 12 auf einem Ringkörper, der aus einer gesinterten Metallmasse besteht. Die Nuten 42 und die Stege 43 sind beim Formen hergestellt.
  • Eine erste Anordnung der Nuten ist in F i g. 2 dargestellt. Die Nuten sind gradlinig und verlaufen zum Radius geneigt. Dabei verläuft die Mittellinie 45 jeder Nut 42 tangential zu einem zur Kupplungsscheibe 11 konzentrischen Kreis 46. Auf den entgegengesetzten Seiten der Kupplungsseheibe 11 sind die Nuten 42 in entgegengesetzter Richtung geneigt, wie dies mit den gestrichelten Linien dargestellt ist.
  • Jede getriebene Scheibe 14 weist auf einer Seite mehrere Nuten 47 auf, die in der zugehörenden Reibfläche 13 in der gleichen Weise eingeformt sind wie die Nuten 42 in den Reibflächen 12, 12. Die Nuten 47 sind ferner auf der Kupplungsscheibe 14 gleichmäßig verteilt und begrenzen Stege 48, die die eigentliehen Reibflächen der Scheibe 14 bilden. Die Nuten 47 sind in gleicher Weise profiliert und angeordnet wie die Nuten 42, d. h., sie erstrecken sich geneigt zum Radius der Scheibe 14, und das Außenende oder Ausströmende jeder Nut hat eine Verengung 49 (F i g. 7), die den gleichen Zweck hat wie die entsprechende Verengung für die Nut 42.
  • In F i g. 8 geben die Stellungen A, B und C je eine angenommene Stellung der verschiedenen Nuten und Stege bei einer ersten Berührung oder beginnenden Reibung der Scheiben, bei einem Zwischenzustand oder Kühlzustand (Schlupf) und bei anschließendem Reib- oder Arbeitszustand wieder.
  • - In den dargestellten Umfangsschnitten gleiten also die Stege 43 und 48 abwechselnd reibend aufeinander und werden gekühlt, wenn sich die Kupplungsscheiben 11 und 14 aus der ersten Berührung bis zum endgültigen Kupplungseingriff gegeneinander drehen, was mit hoher Geschwindigkeit über mehrere Umdrehungen erfolgen kann.
  • In allen Relativstellungen der Scheiben hat daher stets ein Abschnitt eines Steges oder haben mehrere Abschnitte jedes Steges der einen Kupplungsscheibe eine gleitende Reibberührung mit einem anderen Ab- schnitt oder mit anderen Abschnitten eines Steges auf der anderen Scheibe, bis die Scheiben im Gleichlauf sind. Gleichzeitig werden ein Abschnitt oder mehrere Abschnitte jedes Steges der einen Kupplungsseheibe von dem Kühlmittel gekühlt, das die Nuten der anderen Scheibe durchströmt.
  • Die Größe jeder Kupplungsscheibe und die Zahl ihrer Nuten bestimmt sich aus den üblichen überlegungen hinsichtlich des Drehmomentes, der Art der Belastung und der Betriebsverhältnisse. Um eine angemessene Berührungsfläche zur Kraftübertragung zu gewährleisten, ist eine bestimmte Berührungsflächenstetigkeit erforderlich. Die Berührungsfläche darf nicht unter 25 % der Schleiffläche des Schleifringes fallen oder über 66 % der Schleiffläche steigen. Unter 25 0/9 würde der Druck je Flächeneinheit zu groß werden, und oberhalb 66 % würde die Kühlung ungenügend sein.
  • Eine weitere Begrenzung (F i g. 5) besteht darin, daß die Außenbogenbreite jedes Steges nicht größer als das 1,5fache der Innenbogenbreite des gleichen Steges sein soll. Hierdurch wird die Berührungsflächenänderung bei Schlupf innerhalb eines Verhältnisses von 1,5 zu 1 gehalten, und zwar ohne Rücksieht auf die Größe des Scheibenringes.

Claims (2)

  1. Patentansprüche: 1. Reibscheibenkupplung, bei der sich gegenüberliegende ringförmige Kupplungsflächen mit mehreren im gleichen Abstand voneinander über den Umfang verteilt angeordneten, eine Kühlflüssigkeit vom Innen- zum Außenumfang füh- renden und sich kreuzenden Nuten versehen sind, deren Mittellinien geradlinig und in mindestens einer der sich gegenüberliegenden Kupplungsflächen zum Radius geneigt verlaufen, d a d u r c h gekennzeichnet, daß jede Nut(42,47) radial außen mit einer Drosselstelle (44) versehen ist, die die längs ihrer ganzen Erstreckung in bekannter Weise im wesentlichen gleichbleibende Tiefe verringert, während die Seitenwände der Nuten (42, 47) in Richtung auf den Außenumfang der Kupplungsflächen (12, 13) divergieren.
  2. 2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beim Einrücken der Kupplung in Eingriff befindlichen Stege (43, 48) der Kupplungsflächen (12, 13) in bekannter Weise 25 bis 66 % der gesamten ringfönnigen Kupplungsflächen (12, 13) ausmachen, 3. Kupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite jedes Steges am Außenumfang nicht breiter als das 1,5fache der Breite des gleichen Steges an seinem Innenumfang ist.
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Cited By (3)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3505931A1 (de) * 1985-02-21 1986-08-21 Langenstein & Schemann GmbH, 8630 Coburg Spindelpresse-kupplung mit vergroesserung der kuppelnden reibflaechen
DE19549617C2 (de) * 1994-01-21 2002-03-21 Luk Getriebe Systeme Gmbh Hydrodynamischer Drehmomentwandler mit Überbrückungskupplung
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CH315974A (de) * 1952-10-01 1956-09-15 Luk Lamellen & Kupplungsbau Kupplungslamelle mit Nuten

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