DE1425358B2

DE1425358B2 - Hydraulisch betaetigbare scheibenreibungskupplung

Info

Publication number: DE1425358B2
Application number: DE19621425358
Authority: DE
Inventors: M Jean Paris Brise M Ray mond Ie Saint Denis Seine Maurice, (Frankreich)
Original assignee: Francaise du Ferodo SA
Current assignee: Valeo SE
Priority date: 1961-12-12
Filing date: 1962-12-11
Publication date: 1971-02-18
Also published as: ES283277A1; GB955066A; DE1425358A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulisch betätigbare Scheibenreibungskupplung, insbesondere zum Überbrücken eines hydrodynamischen Kreislaufs mit zwei mit der treibenden Kupplungshälfte fest verbundenen, axial nebeneinander angeordneten Scheiben, von denen eine einen Zylinderraum mit einem daran axial verschiebbaren, als zweite Scheibe ausgebildeten Ringkolben bildet, der mittels einer im Zylinderraum enthaltenen Druckflüssigkeit eine mit auf beiden Seiten mit ringförmigen Reibbelägen versehene, mit der getriebenen Kupplungshälfte fest verbundene, als eine dritte Scheibe ausgebildete Reibscheibe an die zweite, mit der treibenden Kupplungshälfte fest verbundene Scheibe preßt und dadurch den Raum zwischen den beiden treibenden Scheiben in zwei radial übereinanderliegende Kammern unterteilt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine stabile und zuverlässig wirkende, hydraulisch betätigbare Scheibenreibungskupplung zu schaffen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Vereinigung folgender Merkmale gelöst:

a) Die zum Reibschluß kommenden Flächen der treibenden und getriebenen Scheiben sind leicht gegeneinandejgeneigt;

b) der Ringkolben ist wahlweise über den Zylinderraum oder über die innere der beiden radial übereinanderliegenden Kammern beidseitig beaufschlagbar, so daß der Ringkolben axial in beiden Richtungen verschiebbar ist;

c) die beiden radial übereinanderliegenden Kammern sind durch einen Strömungskanal mit einer Drosselstelle miteinander verbunden.

Es ist zwar in diesem Zusammenhang darauf hinzuweisen, daß eine Scheibenreibungskupplung mit den in a) und b) angegebenen Merkmalen an sich bekannt ist, jedoch erfüllt diese bekannte Scheibenreibungskupplung nicht die gleiche Funktion bzw. hat nicht die gleiche Zuverlässigkeit wie die erfindungsgemäße Scheibenreibungskupplung.

Gemäß einem bevorzugten Merkmal ist neben dem eine Drosselstelle aufweisenden Strömungskanal ein weiterer Kanal mit einem in Richtung der inneren Kammer dichtenden Rückschlagventil vorgesehen; der die Drosselstelle aufweisende Strömungskanal kann in der Zwischenscheibe und/oder den Reibbelägen vorgesehen sein.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist der Strömungskanal die Form einer großen Öffnung auf, die als Gegensatz für eine Zunge mit einer kleinen Öffnung dient. Die Zwischenscheibe kann einen mittigen Träger aus Stahl sowie Zwischenringscheiben aus einer stark asbesthaltigen Mischung, die stark mit Harz imprägniert ist und an der Oberfläche liegende Beläge auf der Grundlage einer Papier-Zellulose-Asbest-Mischung tragen, die mit Harz imprägniert ist und als Reibbelag dient, und der Strömungskanal kann schwache Nuten, die in den Zwischenringscheiben eingebracht sind, sowie eine Öffnung mit mittigem Träger aufweisen, während die mit einer klcinkalibrierten Öffnung versehene Zunge sich in einer der Nuten erstreckt und mit der öffnung zusammenarbeitet.

Weiterhin kann es zweckmäßig sein, daß die zweite als Ringkolben ausgebildete Scheibe in Richtung auf den Kupplungseingriff durch eine Feder vorgespannt ist.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform können die erste und die zweite Scheiben eben sein, und die als dritte Scheibe ausgebildete Zwischenscheibe kann in der Ruhestellung leicht konisch ausgebildet sein. Die erste und zweite Scheibe können dagegen auch leicht konisch ausgebildet sein, und die als dritte Scheibe ausgebildete Zwischenscheibe kann in ihrer Ruhelage eben sein. Hierbei kann eine der Scheiben eine etwas größere Konizität als die andere Scheibe haben.

Schließlich ist es auch möglich, daß wenigstens in eingekuppelter Stellung ein Strömungsmittel umläuft, durch ein kalibriertes Loch mit einem Ventil erzeugt wird, welches die äußere Kammer und die mittige innere Kammer trennt, und daß die Einrichtung zum Erzeugen des Strömungsmitteldruckes so ausgebildet ist, daß sich wahlweise die äußere Kammer oder die mittige innere Kammer unter Druck setzen läßt.

In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 einen Schnitt durch eine Scheibenreibungskupplung gemäß der Erfindung in ausgekuppelter Stellung,

F i g. 2 einen der F i g. 1 ähnlichen Schnitt während des Kuppeins,

F i g. 3 einen der F i g. 1 ähnlichen Schnitt in eingekuppelter Stellung,

F i g. 4 einen Schnitt durch eine abgeänderte Ausführungsform,

F i g. 5 einen Schnitt durch eine zweite abgeänderte Ausführungsform,

F i g. 6 einen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform,

F i g. 7 einen Längsschnitt durch einen Teil eines Getriebes,

F i g. 8 einen Schnitt durch eine Reibscheibe,

F i g. 9 eine teilweise Stirnansicht auf diese Reibscheibe,

Fig. 10 einen vergrößerten Teilschnitt durch die Reibscheibe und die benachbarten Scheiben in ausgekuppelter Stellung,

Fig. 11 eine abgeänderte Ausführungsform einer Reibscheibe,

Fig. 12 ein Detail der Reibscheibe nach Fig. 9 und 11,

Fig. 13 einen teil weisen Mngsschnitt durch eine abgeänderte Ausführungsform einer Kupplung für ein Getriebe gemäß F i g. 7,

Fig. 14 ein Detail einer Reibscheibe für eine Kupplung gemäß Fig. 13 längs den Pfeilen XVI-XVI von Fig. 13,

F i g. 15 ein Detail einer Reibscheibe,

F i g. 16 eine Seitenansicht auf das Detail gemäß Fi.e. 15 nach den PfeilenXVIII-XVIII von Fig. 15, F i g. 17 ein Detail einer Reibscheibe,

F i g. 18 ein weiteres Detail einer Reibscheibe,

Fig. 19 eine abgeänderte Ausführungsform,

F i g. 20 eine weitere abgeänderte Ausführungsform einer Reibscheibe in einem Schnitt längs der Linie XXII-XXII von Fig. 21,

Fig. 21 einen Schnitt durch diese Ausführungsform und

F i g. 22 ein Detail der Ausführungsform gemäß F i g. 20 und 21 im vergrößerten Maßstab.

Gemäß F i g. 1 bis 3 weist die hydraulische betätigbare Kupplung E eine erste Scheibe 10, die fest

3 4

mit einer Antriebswelle 11 verbunden ist und einen den sind, und andererseits zwei Leitungen 25 und 26, Zylinder bildet, und eine zweite Scheibe 12 auf, die die jeweils an die äußeren Kammer 17 bzw. die mitaxial beweglich ist und einen Kolben im Zylinder tige innere Kammer 19 angeschlossen sind, der ersten Scheibe 10 bildet und drehfest mit letzte- Ferner ist ein Strömungsmittelkanal 27 mit einem

rer, z. B. durch mehrere Stangen 13, verbunden ist. 5 Querschnitt, der durch eine kalibrierte Öffnung 28 Eine zwischen den beiden Scheiben 10 und 12 an- angedeutet ist, vorgesehen, welche die Kammern 18 geordnete als dritte Scheibe benannte Zwischen- und 19 miteinander verbindet, damit aus der Kamscheibe 14 ist drehfest mit einer Abtriebswelle 15 mer 18 eine genau bemessene Strömungsmittelmenge verbunden. Die Zwischenscheibe 14 ist beidseitig mit in die Kammer 19 fließen kann, die die Steigerung ringförmigen Reibbelägen 16 versehen, deren äuße- io des Kupplungseingriffs bei einer Bewegung der rer Durchmesser wesentlich kleiner ist als der Durch- Scheibe 12 von der Berührungsstellung H in die messer der beiden Scheiben 10 und 12. Die Reib- Kupplungsstellung G bestimmt, beläge 16 sind durchgehend ausgebildet und ohne In der ausgekuppelten Stellung (F i g. 1) befindet

wesentliche Falzungen, um irgendein Schleppmoment sich die Zwischenscheibe 14 frei zwischen den Scheizu vermeiden, das die Trägheit des ganzen Systems 15 ben 10 und 12. Zum Einkuppeln stellt man den Verbelasten könnte. teiler 21 derart ein, daß die Leitungen 23 und 25 so-Die äußere Kammer 17 ist mit einem Strömungs- wie die Leitungen 26 und 24 miteinander in Verbinmittel gefüllt und grenzt außen wenigstens an eine dung stehen. In der äußeren Kammer 17 wird dann axial bewegbare Scheibe 12 an, während zwei innere ein Überdruck erzeugt. Die Scheibe 12 nimmt zuerst Kammern 18 und 19, die ebenfalls mit einem Strö- 20 die Berührungsstellung H ein (F i g. 1) und tritt dann mungsmittel gefüllt sind, sich zwischen den beiden in die Einkupplungsphase über (F i g. 2). Das Strö-Scheiben 10 und 12 erstrecken. Die Kammer 18 liegt mungsmittel in der am Rand liegenden Kammer 18 am Rand und umgibt die Reibbeläge 16. Die Kam- fließt dann über den Kanal 27, der an der Stelle 28 mer 19 ist in der Mitte angeordnet und von den gedrosselt ist, und wird in die Wanne 21 gedrückt, Reibbelägen 16 begrenzt. In einem Teil der von den 25 so daß die Einkupplung nach und nach geschieht. Reibbelägen 16 umgebenen Zwischenscheibe 14 sind Wenn die Scheibe 12 die Stellung G in F i g. 3 einÖffnungen 14 α vorgesehen, damit die ganze Kammer nimmt, ist die Anspannung beendet, und die Kupp-19 einen einzigen Raum mit einem durchgehend lung ist eingekuppelt, gleichen Druck bildet. Hieraus ergibt sich, daß die Zwischenscheibe 14

Die Zwischenscheibe 14 ist in axialer Richtung 30 nicht dauernd verformt werden kann und ihre elastiim Bereich der Reibbeläge 16 elastisch zusammen- sehen Eigenschaften beibehält, während eine Abdrückbar, so daß sie während des Einkuppeins S, bei nutzung der Reibbeläge 16 gleichmäßig und regeldem sich die Scheibe 12 der Scheibe 10 zwischen mäßig geschieht. Deshalb wird die sich steigernde einer Stellung H entsprechend einer ersten linearen Phase immer während desselben Hubes S erreicht, Berührung der Reibbeläge 16 und einer eingekup- 35 so daß das System immer gleichbleibt und keine pelten Stellung G derselben nähert, eine Sperre zwi- Nachstellung erfordert.

sehen den Kammern 18 und 19 bildet. Das Zusam- Zum Auskuppeln stellt man den Verteiler 21 so

mendrücken wird so ausgeführt, daß keine bleibende ein, daß die Leitungen 23 und 26 sowie die Leitun-Deformation auftritt. Die Zwischenscheibe 14 weist gen 25 und 24 miteinander in Verbindung stehen, hierzu einen geschwächten Querschnitt auf, um jede 40 Es wird sodann in den Kammern 19 und 18 ein dauernde Verformung zu vermeiden. Überdruck erzeugt, und die Scheibe 12 entfernt sich

Bei dem in den F i g. 1 bis 3 dargestellten Aus- _r von der Scheibe 10, bis die Zwischenscheibe 14 führungsbeispiel sind die Scheiben-10 und 12 im vollkommen frei ist (Fig. 1). Die Kupplung ist so-Hinblick auf eine derartige axiale Zusammendrück- dann ausgekuppelt. Das Strömungsmittel für die barkeit der Zwischenscheibe 14 eben ausgebildet, 45 Kammer 18 strömt durch den mit einer Einschnüwährend die Zwischenscheibe 14 in Ruhestellung rung 28 versehenen Kanal 27. (F i g. 1) leicht konisch ist und in eingekuppelter Stel- Bei der in F i g. 4 gezeigten-abgeänderten Ausfühlung zwischen den Platten (F i g. 3) elastisch begra- rungsform ist die Stellung ähnlich wie bei der in den digt wird. Man erkennt leicht, daß die Konizität der F i g. 1 bis 3 beschriebenen Vorrichtung. Es ist je-Scheibe, wie sie z. B. in Fig. 1 dargestellt ist, zeich- 50 doch noch eine elastisch wirkende Einrichtung vornerisch übertrieben ist, um das Verständnis der gesehen, die an der Platte 12 anliegt und in Richtung F i g. 1 bis 3 zu erleichtern. Gemäß einer abgeänder- auf einen Kupplungseingriff wirkt. Diese elastisch ten Bauart kann die Zwischenmittelscheibe 14 in wirkende Einrichtung kann z.B. aus Federn29 beRuhelage eben und können die Scheiben 10 und 12 stehen.

konisch gestaltet sein, wie es z.B. in Fig. 10 ge- 55 Bei einer weiteren in Fig. 5 dargestellten abgezeigt ist. änderten Ausführungsform ist die Anordnung eben-

Mit der Außenkammer 17 und der mittigen Innen- falls ähnlich wie bei der Vorrichtung gemäß F i g. 1 kammer 19 sind Vorrichtungen zum Erzeugen eines bis 3. Der Strömungsmittelkanal 27, der einen vor-Strömungsmitteldruckes verbunden, die nach Belie- bestimmten Querschnitt aufweist, ist jedoch hier in ben gesteuert werden, um die Druckwirkung auf der 60 der Zwischenscheibe 14 und/oder in den Reibbeläeinen oder anderen Seite der Scheibe 12 überwiegen gen 16 vorgesehen.

zu lassen, so daß dann ein Einkuppeln oder ein Aus- Bei einer weiteren Ausführungsform (F i g. 6), die

kuppeln stattfindet. der in den F i g. 1 bis 3 beschriebenen Vorrichtung

Bei dem in Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausfüh- im wesentlichen gleicht, bildet der Strömungsmittelrungsbeispiel besteht diese Vorrichtung aus einer 65 kanal 27 eine richtungsabhängige Drosselstelle, die leistungsfähigen Pumpe 20 und einer Wanne 21; ein in Strömungsrichtung von der Kammer 18 in die Verteiler 22 hat zwei Leitungen 23 und 24, die je- Kammer 19 einen wesentlich größeren Strömungsweils mit der Pumpe 20 und der Wanne 21 verbun- widerstand aufweist als in der umgekehrten Rieh-

tung, so daß das Einkuppeln »progressiv« geschieht, während das Auskuppeln ohne Verzögerungen und plötzlich erfolgt. Der Kanal 27 weist z. B. eine Leitung 27 a mit einer kalibrierten Öffnung 28 sowie eine Leitung 27 b mit einem Rückschlagventil 30 auf.

Die in F i g. 7 bis 10 gezeigte Ausführungsform bezieht sich auf die Anwendung einer Kupplung E auf ein Kraftfahrzeuggetriebe mit einer treibenden Welle

sprungs der Welle 15 aufgesetzt, so daß sie drehsteif mit dieser verbunden ist.

Diese Reibscheibe 14 hat den Vorteil einer verringerten Trägheit und eines sehr geringen restlichen 5 Drehmomentes in der ausgekuppelten Stellung sowie einer geringen axialen Ausdehnung. Damit die Reibscheibe trotz ihres geringen Durchmessers wesentliche Drücke übertragen kann, z. B. in der Größe von 15 bis 30 kg/cm-, sind die Reibbeläge 16 der

31, welche ein Pumpenrad P eines hydraulischen io Zwischenscheibe 14 ohne Unterbrechungen ausgebil-

Drehmomentwandlers C treibt, der ein mit den bei- det und aus imprägniertem Papier hergestellt. Dies

ben Scheiben 10 und 12 der Kupplung E verbünde- gewährleistet eine ausgezeichnete Wirkungsweise bei

nes Turbinenrad T aufweist, während die Zwischen- den angegebenen Drücken, auch wenn Kühleinrich-

scheibe 14 die treibende Welle 15 eines Getriebes B tungen im Eingriffbereich der Reibflächen vorgesehen antreibt, dessen Betätigungshebel L außerdem die 15 sind. Diese Kühlung kann z. B. aus im Inneren des

Druckerzsugungsvorrichtung 20, 23 für das Strö- und/oder um die Kupplung umlaufenden Öls be-

mungsmittel derart betätigt, daß in den inneren stehen, welches wenigstens während der Dauer des

Kammern 18 und 19 ein Überdruck entsteht, um die Eingriffs umläuft.

Kupplung E auszukuppeln, und zwar sowohl bei Wenn das im einzelnen nicht gezeigte Getriebe Gangwechseln als auch im Leerlauf, und daß ein 20 Synchronisiereinrichtungen aufweist, hat die Reib-Überdruck in der äußeren Kammer 17 hergestellt scheibe 14 gemäß der Erfindung einen maximalen wird, um die Kupplung E eingekuppelt zu halten, Durchmesser von 150 mm, vorzugsweise unter wenn ein Gang eingeschaltet ist. Man erkennt, daß 125 mm, bei Verwendung in Tourenwagen, die Druckwirkungen sowohl vom statischen Druck Diese maximale Abmessung wird praktisch unabder Pumpe 20 als auch vom dynamischen Druck 25 hängig vom zu übertragenden Drehmoment gewählt, durch die Zentrifugalwirkung der sich drehenden Die Anpassung der Kupplung an das Drehmoment Teile 33, 10, 12, 14 stammen, die sich mit dem Strö- geschieht, falls notwendig, durch Verwendung mehmungsmittel in Berührung befinden. rerer Reibscheiben 14. Die Begrenzung der Durch-An die Motorwelle 31 ist über eine flexible Wand messer ist durch die geringen Werte der Antriebs-32 das glockenförmige Gehäuse 33 des Drehmoment- 30 drehmomente bedingt, welche die Synchronisiervorwandlers C angeschlossen, dessen Pumpenrad P fest- richtung bei Fliehkraftvorrichtungen von Tourensteht. Das Turbinenrad T ist fest mit dem Antriebs- wagen aufbringen können. Dieser Durchmesser kann teil 11 der Kupplung E verbunden. Dieses Teil 11 gegebenenfalls größer sein, wenn die Synchronisierbesieht aus einer Nabe, die sich durch ihr Lager 34 vorrichtungen stärkere Synchronisationsmomente erum eine feststehende Muffe 35 dreht. Letztere ist am 35 zeugen.

feststehenden Gehäuse 36 des Getriebes befestigt und Gemäß den F i g. 1 bis 3 weist die Kupplung E

umgibt die abgetriebene Welle 15. Das Reaktions- am Rand der Reibscheibe 14 und zwischen den bei-

rad R ist mit einem Teil 37 verbunden, welches den Scheiben 10 und 12 eine Kammer 18 mit verän-

sich nicht entgegengesetzt zur Richtung der Drehung derlichem Volumen auf, die öl enthält, während sie

der Motorwelle 31 bewegen kann, und zwar auf 40 im Raum zwischen den Reibbelägen 16 und den

Grund einer nur in einer Richtung wirkenden Scheiben 10 und 12 eine Kammer 19 bildet, deren Verbindung eines freilaufenden Rades 38 mit der
Muffe 35.

Das Teil 11 ist in der Nähe der Achse mit der

Scheibe 10 der Kupplung E verbunden, die dazu 45 ganze Kammer 19 einen einzigen Raum bildet, in

dient, das Turbinenrad T mit der Abtriebswelle 15 welchem überall der gleiche Druck herrscht. Die automatisch in Funktion der Betriebsbedingungen
des Getriebes B zu verbinden oder zu lösen. Man
erkennt, daß die Scheibe 10 nur im mittigen Bereich

mit dem Turbinenrad T verbunden ist, so daß sie 50 flächen trennen. Derartige Kanäle sind in eingekup-

eine große Verschiebebreite ermöglicht, insbeson- pelter Stellung wirksam und können z. B. als Rillen dere im Bereich in der Nähe der Reibbeläge 16.

Im zylindrischen Randbereich der als Gegendruckscheibe ausgebildeten Scheibe 10, die eine Trommel mit großem Durchmesser bildet, ist die Andruckscheibe 12 angeordnet, welche mittels einer Feder 29,

Volumen ebenfalls veränderlich ist und die auch Öl enthält. In der Halterung der Reibscheibe 14 an der Welle 15 sind Löcher 14 α vorgesehen, damit die

Kammer 18 steht mit einem Raum mit niedrigerem Druck lediglich über die mittige Kammer 19 in Verbindung, und zwar über Kanäle, die hierbei die Reib-

die als konischer Federring ausgebildet ist, gegen die Scheibe 10 unter Spannung gehalten wird. Der Federring weist Zapfen 39 und 40 auf, die in Fenster 41 bzw. 42 eingreifen, weiche in den an den Scheiben 10 und 12 befestigten Ringscheiben 43 α und 44 vorgesehen sind, so daß der Federring die Drehungen der Kupplung auf die beiden Scheiben übergibt.

27 (F i g. 9) von kleinem Durchtrittsquerschnitt ausgebildet sein, die in den Reibbelägen 16 vorgesehen sind.

Die Oberflächen der Reibbeläge 16 der Reibscheibe 14 (F i g. 10) sind eben und elastisch, während die Oberflächen der Scheiben 10 und 12, die mit der Reibscheibe zusammenwirken, leicht konisch ausgebildet sind.

Die konischen Oberflächen dieser Scheiben verlaufen von der Achse aus divergierend. Die den Betätigungsdruck aufnehmende Fläche der als Kolben ausgebildeten Scheibe 12 hat eine etwas geringere Konizität als diejenige der festen Gegendruckscheibe 10.

Die Scheiben 10 und 12 sind im wesentlichen eben,

und zwar wenigstens in einem Bereich, der der Kam- ⁶5 Der Kegel X hat z. B. eine Neigung von 1° gegen-

mer 18 entspricht. über der Scheibe 12 und der Kegel Y der Gegen-

Die Reibscheibe 14 hat einen relativ kleinen druckscheibe 10 einen Winkel von l°20' (Fig. 10).

Durchmesser und ist auf Keilnuten 45 eines Vor- Dank dieser Ausbildung sind beim Deformieren und

7 8

Gegeneinanderdrücken der entsprechenden Flächen Beim Verringern der Geschwindigkeit, d. h. vor unter der Wirkung des Strömungsmitteldruckes die allem ein schnelles Langsamerwerden, kommt es vor, Flächenbelastungen der Reibbeläge 16 im wesent- daß die Antriebswelle 11 des Getriebes im ausgeliehen gleichmäßig; Die Abnutzung geschieht auch kuppelten Zustand 5000 U/min erreicht, während der gleichmäßig. Die Steigerungsfähigkeit des Anpreß- 5 Motor und das Turbinenrad z. B. auf 500 U/min druckes ist auch zufriedenstellend. verzögert sind. Es wurde nun festgestellt, daß bei den

Die Kupplung ist so ausgebildet, daß bei einer gebräuchlichen Vorrichtungen einer Reibscheibe mit kleineren axialen Verschiebung der Reibungsflächen einem großen und/oder einem in der Nähe der Größe die Volumenänderung der Kammer 16 groß ist, um der Betätigungsscheibe liegenden Durchmesser ein eine größere Menge Öl zwischen die Reibungsflächen io Wirksamwerden der Reibungen unmöglich ist. Das zu bringen. Diese Maßnahme, die durch die große Öl in der unteren Kammer nimmt nämlich eine Geradiale Ausdehnung der Kammer 18 ermöglicht wird, schwindigkeit an, die zwischen 5000 und 500 U/min wird noch durch die Elastizität verstärkt, die von der liegt, z. B. etwa 3000 U/min, während das Öl in der Form der großen freien Oberfläche sowie der gerin- Außenkammer sich mit einer Geschwindigkeit von gen Dicke der Scheiben 10 und 12 herrührt. 15 etwa 500 U/min dreht. Die Kraft auf Grund der

Bei dem in den F i g. 8 und 9 dargestellten Aus- Druckdifferenz infolge der Zentrifugalwirkungen im führungsbeispiel sind in der Zwischenscheibe 14 zwei Innenraum und Außenraum übersteigt die Wirkung Steuemuten 27 vorgesehen, die sich bei jedem Reib- des von der Pumpe gelieferten Steuerdruckes. Bei belag 16 diametral gegenüberliegen und die gegen- einer Kupplung gemäß der Erfindung hingegen haben über den Nuten des anderen Reibbelages um 90° 20 die dynamischen Drücke wegen des verringerten versetzt sind. Die Steuemuten 27 verlaufen radial Durchmessers der Reibungskupplung, die sich mit und sind lediglich in den Reibbelägen 16 vorgesehen großer Geschwindigkeit umdreht, eine begrenzte Wir-(s. insbesondere Fig. 12) und nicht in der eigent- kung, während die vom Steuerdruck erreichte Wirlichen Zwischenscheibe 14. Diese geringe Anzahl kung auf Grund der größeren Fläche als Kolben von Nuten mit kleinem Querschnitt ermöglicht mit 25 ausgebildeten Scheibe vergrößert ist. Eine obengutem Erfolg die Steuerung des Ölflusses zwischen erwähnte Geschwindigkeitsverringerung würde jeden Kammern 18 lind 19, während eine größere An- doch unmöglich sein, wenn infolge eines Rohrleizahl von Nuten ein plötzliches Einkuppeln zur Folge tungsschadens der Fahrer versuchen würde, dies bei hätte, die nur durch die Elastizität begrenzt wäre; einem sehr schnell fahrenden Fahrzeug auszuführen, das Fehlen irgendwelcher Nuten würde andererseits 30 da dann die große Drehgeschwindigkeit der Zwizu einer verlängerten Reibung führen. Bei der in schenscheibe 14 auf Grund der dynamischen Druck-F i g. 11 dargestellten abgeänderten Ausführungsart wirkung ein gefährliches Wiedereinkuppeln verhinist der Kanal 27 als Spiralnut ausgebildet; die Wir- dem würde.

kungsrichtung der Spirale ist so gewählt, daß einem Außerdem ist es erforderlich, daß der Kupplungs-Rückstau des Öles zur Mitte hin entgegengewirkt 35 eingriff noch bei einem mit 5000 U/min umlaufenwird, wenn die Zwischenscheibe 14 sich schneller als den Motor ruckfrei geschieht, den man mit einer das Turbinenrad dreht. arretierten Antriebswelle kuppeln will, wobei das

Die relativ großen Abmessungen der Scheibe 12, Turbinenrad sich im wesentlichen mit der Geschwindie das Öl beim Einkuppeln über die Reibflächen digkeit des Motors dreht.

auf eine Weise zurückströmen lassen, welche wegen 4° In den Fig. 13 bis 25 ist eine ähnliche Vorrichder verhältnismäßig großen Menge des verdrängten tung beschrieben wie in Fig. 7 bis 12, wobei jedoch Öles steuerbar sein kann, führen auch zu größeren der Strömungsmittelkanal 27 wie in F i g. 5 in der Kraftauswirkungen auf die Zwischenscheibe 14, Zwischenscheibe 14 vorgesehen ist und in F i g. 6 ein wenn hydraulisch gesteuert wird, auch dann, wenn Druckabfall auftritt, der in Richtung von der Kamein hydraulisches Strömungsmittel mit geringem 45 mer 18 in die Kammer 19 wesentlich größer ist als Druck verwendet wird, z. B. in der Größe von 3 bis im umgekehrten Sinn. 5 atü. Das mittige Teil der Zwischenscheibe 14 trägt zu

Zwischen der mittigen Kammer 19 und der äuße- diesem Zweck verschiedene Öffnungen, z.B. drei ren Kammer 17 ist ein Ölumlauf vorgesehen, der Öffnungen 70, die in regelmäßigem Abstand über den durch das glockenförmige Gehäuse 33 begrenzt wird. 50 Umfang verteilt sind und einen Kanal 27 bilden Dieser Umlauf wird durch einen oder mehrere Rück- (F i g. 3).

schlagventile 47 gesteuert (F i g. 7), die mit kleinen Jede Öffnung 70 (F i g. 17) ist radial verlaufend

kalibrierten Öffnungen 48 zusammenwirken. und länglich ausgebildet und steht mit einem der

Das bisher beschriebene Ausführungsbeispiel be- Löcher 14 α der Zwischenscheibe 14 in Verbindung, zieht sich auf eine Kupplung mit hydraulischer Be- 55 Die Öffnung weist zwei seitliche Ausnehmungen 71 tätigung mit einer Reibscheibe 14 mit kleinem Durch- auf; an ihrem Ende in der Nähe des Scheibenrades messer, einer als Kolben ausgebildeten Scheibe 12 ist sie mit einem kreisförmigen Ausschnitt 72 vermit größerem Durchmesser und mit veränderbarem sehen.

Volumen 18, welches eine Ölreserve darstellt, wobei In jeder Öffnung 70 ist eine dünne Zunge 73 an-

beim Einkuppeln eine große Volumenänderung auf- 60 gebracht, die ein Ventil bildet (F i g. 15 und 16). tritt und auch vorteilhaft ist. Es wird auch eine gute Jede Zunge 73 ist mit zwei Laschen 74 versehen, die Wirkung bei den Kupplungsvorgängen unter allen in die seitlichen Ausnehmungen 71 eingreifen sollen, denkbaren Betriebsbedingungen gewährleistet sowie um die Zungen in der Normalstellung zu halten. Eine eine Kupplungskraft erzeugt, die proportional zum Zunge bedeckt einen gewissen Bereich der Öffnung Drehmoment an der Abtriebswelle 15 der Kupp- 65 70 (F i g. 14) hinter dem vergrößerten äußeren Ende lungswelle ist. Aus diesem Grunde läßt sich das Ein- 72 bis über die Ausnehmung 71 hinaus. Am Ende und Auskuppeln bei allen Betriebsbedingungen ohne 72 der Öffnung 70 weist die Zunge 73 eine kleine Schlupfbewegung und ohne »Reißen« ausführen. kalibrierte Öffnung 75 auf.

ίο

Die beiden Reibbeläge 16 und ein zusätzlicher innerer Reibbelag 16 α sind kreisförmig ausgebildet; ihr Außenrand 76 fällt mit dem Rand 77 der Scheibe 26 zusammen, während ihr innerer Rand 78 weiter von der Achse entfernt ist als die Löcher 14 a, jedoch näher zur Achse angeordnet ist als die Zungen 73 (Fig. 14).

Der innere Reibbelag 16 α ist in der Nähe der Zungen 75 und mit am Rand vorgesehenen Ausnehmun-

Verbindung. An jeder Öffnung 83 liegt eine Zunge 73' an, die die gleiche Funktion hat wie die Zunge 73 und die mit einer kalibrierten Öffnung 75 versehen ist.

Wie oben ausgeführt, öffnen sich die Zungen 73' beim Auskuppeln; die Öffnungen werden plötzlich freigegeben und schließen sich beim Wiedereinkuppeln, um das Strömungsmittel durch die kleine Öffnung 75 zu drücken und so einen sich steigernden

gen 79 versehen (F i g. 18). Jede Ausnehmung 79 io Auspreßdruck zu erreichen. Der Kanal 27 kann

(F i g. 14) hat eine Länge in Umfangsrichtung, die natürlich anstatt in der Scheibe 10 auch in der

größer ist als die Länge der entsprechenden Zunge Scheibe 12 vorgesehen sein.

73, damit diese sich frei von der Zwischenscheibe 14 In den F i g. 20 bis 22 ist eine Zwischenscheibe 14 abheben kann; jede Zunge hat ferner eine solche gezeigt, die wie in Fig. 13 bis 18 Strömungsmittelradiale Ausdehnung, daß der »Boden« 80 der Aus- 15 knäle 27 mit richtungsabhängigem Druckabfall aufnehmung weiter von der Achse entfernt ist als die weist. Der Träger der Zwischenscheibe 14 besteht Laschen 74. aus einem Stahlblech und weist keinen verringerten Wenn die äußere Kammer 17 unter Druck gesetzt Querschnitt auf, sondern lediglich eine einzige öffwird, während die Leitung 49 mit dem Auslaß ver- nung mit geringem Durchmesser. Auf Grund des bunden ist, kommt ein ölumlauf zwischen der äuße- 20 nicht verringerten Querschnitts bleiben die elasti

ren Kammer 17 und der mittigen inneren Kammer 19 in Gang, und zwar durch die kalibrierten Öffnungen 48 der Ventile 47. Der Druckabfall an diesen Öffnungen bewirkt, daß an jeder Stelle der S D

schen Eigenschaften der Scheibe unverändert erhalten.

Die Zwischenscheibe 14 weist einen mittigen ebenen Träger 92 aus Stahl auf, der auf der einen Seite

Scheibe 12 der Druck auf der Seite der Kammer 17 25 eine erste Ringscheibe 93 und eine zweite Ring

wesentlich größer, ist als der Druck in der Kammer 18 und 19; die Drücke sind insgesamt bestrebt, die bewegliche Scheibe 12 in der Nähe von der Scheibe 10 zu halten, wobei dies durch den Federring 29 unterstützt wird. Die Kupplung E ist dann eingekuppelt.

Zum Auskuppeln wird die Leitung 49 unter Druck gesetzt. Die Ventile 47 schließen sich dann, und die

g scheibe aufweist, die einen Belag 16 bildet, und der auf der anderen Seite eine erste Ringscheibe 94 der gleichen Art wie die Ringscheibe 93 und eine zweite Ringscheibe aufweist, die einen Belag 16 aufweist.

Die erste Ringscheibe 93 oder 94 ist aus einer asbestfaserhaltigen Mischung zusammengesetzt, die mit einem Harz imprägniert ist, so daß sie wenig porös ist. Sie wird durch Gießen in Löcher geformt. Während der Herstellung der Ringscheiben werden

Drücke überwiegen sodann in der Kammer 19. Das

Strömungsmittel fließt von der Kammer 31 durch die 35 die Mischungen je nach ihrer Zusammensetzung großen öffnungen 70 unter Anheben der Zungen 73 Drücken von über 100 atü im Warmen oder Kalten kräftig, d. h. plötzlich in die Kammer 18. Daher ent- ausgesetzt. Sie können im Betrieb leichte Drücke fernt sich die bewegliche Scheibe 12 unmittelbar von von einigen 10 atü aushalten. Das spezifische Geder Scheibe 10. Es ergibt sich daher eine Auskupp- wicht liegt in der Größe von 2 kg/dm³. Die Scheiben lung ohne irgendeine Verzögerung. 4° lassen sich leicht am Träger 92 festkleben, können

Zum Wiedereinkuppeln bringt man die Kammer jedoch genausogut ohne Schwierigkeiten mit diesem 17 wieder unter Druck, und die Leitung 49 wird an vernietet sein. Die Ringscheiben 93 und 94 können den Auslaß angeschlossen. Die bewegliche Scheibe auch anders ausgebildet sein.

12 wird in der oben beschriebenen Weise der Scheibe Die zweite Ringscheibe 16, d. h. der äußere oder

20 genähert. Obwohl nur eine lineare Berührung 45 an der Oberfläche befindliche Belag, bildet eine Reibzwischen der Reibscheibe und den Scheiben 10 und fläche und ist auf Papierbasis hergestellt mit einem 12 besteht, geschieht die Annäherung in jedem Fall geringen Prozentsatz von Asbest und einem hohen — wo es wünschenswert ist — schnell. Von der Be- Prozentsatz an Zellulose sowie einer geringen Harzrührung an steigert sich das Unterdrucksetzen der impregnation, die dem Material eine große Porosität Zwischenscheibe 14 zwischen die Scheiben 10 und 5° gibt. Dieser Belag hat insbesondere in ölumgebung 12 in dem Maße, wie öl von der Kammer 18 in die einen großen Reibungskoeffizienten und kann ohne Kammer 19 übertritt. Diese Strömung geschieht merkliche Abnutzung sehr hohe Belastungen auswegen der Zungen 73, die sich gegen die Zwischen- halten, vorausgesetzt, daß die Temperatur 200° C scheibe 14 legen, und wegen der zu diesem Zweck nicht überschritten wird. Bei einer Anwendung als gewählten geringen Durchtrittsquerschnitte der Öff- 55 Scheibenreibungskupplung gewährleistet der ölumnungen 75 langsam. lauf eine ausgezeichnete Haltbarkeit dieses Belages.

Das Einkuppeln geschieht daher in einem längeren Zeitraum. Es ergibt sich somit ein steigender Außendruck, der für einen weichen Kupplungsvorgang günstig ist. Beim Kuppeln treten keine Stöße auf.

Bei der in Fig. 19 dargestellten Ausführungsform sind die Beläge 16 der Zwischenscheibe 14 nicht mit Randausschnitten versehen, und es ist kein zusätzlicher innerer Belag 16a vorgesehen.

Die Kammer 19 ist über einen Kanal 27 mit der Kammer 18 verbunden, wobei ein Durchlaß in der Scheibe 10 vorgesehen ist; der Kanal ist mit einer oder mehreren Öffnungen 83 in der Scheibe 10 in

Die Belagscheibe 16 ist auf die ersten Ringscheiben 93 oder 94 aufgeklebt, wobei diese Klebeverbindung sehr widerstandsfähig ist auf Grund der Tatsache, daß die Harze, die in die verschiedenen Stoffe eindringen, von ähnlicher oder miteinander verträglicher Beschaffenheit sind. Die äußeren Stirnflächen der Beläge 16 sind kontinuierlich ausgebildet mit Ausnahme kleiner radialer Einschnitte 95, die jedoch nicht sehr tief und kurz sind. Man verhindert auf diese Weise das Auftreten von größeren Nebendrehmomenten.

In Anbetracht der Konizität der Scheiben sind die

i 425

Rillen 95 der Beläge 16 in der Nähe der inneren Umfangskante 96 des einen Belages angeordnet und reichen nicht bis zum äußeren Rand 97, während die Rillen 95 des anderen Belages 16 in der Nähe des äußeren Randes 97 liegen und den inneren Rand 96 nicht erreichen. Die Einschnitte 95 sollen das Abheben der Zwischenscheibe 14 von den Kupplungsflächen erleichtern, die die Zwischenscheibe beim Einkuppeln von dieser entfernt. Diese Einschnitte sind schwach ausgebildet, da sie während der Einkupplungsperiode, genau gesagt, die Vorrichtungen zur Aufrechterhalten eines von der Strömungsrichtung abhängigen Druckabfalles nicht kurzschließen dürfen.

Der Strömungsmittelkanal 27 weist zwei einzelne, einander diametral gegenüberliegende Durchtritte auf. Jeder Kanal hat einen Bereich 98 in der Scheibe 93 und einen Bereich 99 in dem Metallträger 92 sowie einen Bereich 100 in der Scheibe 94.

Der Bereich 98 hat die Form einer radialen Nut, die in die Stirnfläche der Ringscheibe 93 eingearbeitet ist und die an der Naht des Metallträgers 92 liegt. Der Bereich 99 hat die Form einer Öffnung mit kleinem Querschnitt, die vorzugsweise rund ist, die den Träger 92 durchquert und bis zu den Rändern desselben verlängert ist, um am Querschnitt nicht zu schwächen und auch keine Bereiche geringerer Widerstandsfähigkeit zu schaffen. Der Bereich 100 ist als radiale Nut ausgebildet, die in der Stirnfläche der Ringscheibe 94 angebracht ist und in der Nähe des Metallträgers 92 liegt.

Man erkennt, daß die Stirnfläche der ersten Ringscheibe 93 und 94, die sich in Berührung mit den Belägen 16 befindet, vollkommen kontinuierlich gestaltet ist, so daß diese Beläge eine ausgezeichnete Abstützung bilden.

Am Träger 92 ist ein elastisches Metallplättchen 73 angebracht, das ein Ventil bildet, welches sich in die Nut 100 hinein erstreckt und dort eine Stellung einnehmen kann, in der das Plättchen 73 am Träger 92 anliegt und die Öffnung 99 vollkommen bedeckt, oder eine andere Stellung, in der das Plättchen 73 vom Träger 92 entfernt ist. Im Plättchen 73 ist eine ' kleine kalibrierte Öffnung 75 in einem Abs'chnitt vorgesehen, der sich in Deckung mit dem Loch 99 befindet. Der Boden der Nut 100 hat eine solche Form und Länge, daß das Plättchen 73 in der Stellung, in der es vom Träger 92 entfernt ist, keine dauernde Verformung erleidet. Außerdem weist das Plättchen 73 eine Haltervorrichtung in Form eines Niets 101 auf, der am Träger 92 befestigt ist.

Wenn das Strömungsmittel im Kanal 27 in Richtung vom Bereich 98 zum Bereich 100 fließt, gelangt es durch das Ventil 73 und durchquert das Loch 99, dessen Querschnitt demjenigen der Nuten 98 und 100 analog ist, wobei kein wesentlicher Druckverlust auftritt. Strömt das Strömungsmittel hingegen in der anderen Richtung durch den Kanal 27, so legt sich das Ventil 73 gegen den Träger, und es kann nur eine geringe ölmenge durch die kleine kalibrierte Öffnung 75 fließen, die einen starken Druckabfall bedingt und einen sich steigernden Anpreßdruck zur Folge hat.

Claims

Patentansprüche:

1. Hydraulisch betätigbare Scheibenreibungskupplung, insbesondere zum Überbrücken eines hydrodynamischen Kreislaufs, mit zwei mit der treibenden Kupplungshälfte fest verbundenen, axial nebeneinander angeordneten Scheiben, von denen eine einen Zylinderraum mit einem darin axial verschiebbaren, als zweite Scheibe ausgebildeten Ringkolben bildet, der mittels einer im Zylinderraum enthaltenen Druckflüssigkeit eine mit auf beiden Seiten mit ringförmigen Reibbelägen versehene, mit der getriebenen Kupplungshälfte fest verbundene, als eine dritte Scheibe ausgebildete Reibscheibe an die zweite, mit der treibenden Kupplungshälfte fest verbundene Scheibe preßt und dadurch den Raum zwischen den beiden treibenden Scheiben in zwei radial übereinanderliegende Kammern unterteilt, gekennzeichnet durch die Vereinigung folgender Merkmale:

a) Die zum Reibschluß kommenden Flächen der treibenden und getriebenen Scheiben (10, 12; 16) sind leicht gegeneinandergeneigt;

b) der Ringkolben (12) ist wahlweise über den Zylinderraum (17) oder über die innere der beiden radial übereinanderliegenden Kammern (18, 19) beidseitig beaufschlagbar, so daß der Ringkolben axial in beiden Richtungen verschiebbar ist;

c) die beiden radial übereinanderliegenden Kammern (18, 19) sind durch einen Strömungskanal (27) mit einer Drosselstelle (28) miteinander verbunden.

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß neben dem eine Drosselstelle (28) aufweisenden Strömungskanal (27) ein weiterer Kanal (27 b) mit einem in Richtung der inneren Kammer (19) dichtenden Rückschlagventil (30) vorgesehen ist.

3. Kupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der die Drosselstelle (28) aufweisende Strömungskanal (27) in der Zwischenscheibe (14) und/oder den Reibbelägen (16) vorgesehen ist.

4. Kupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungskanal (27) die Form einer großen Öffnung (70) aufweist, die als Gegensitz für eine Zunge (73) mit einer kleinen Öffnung (75) dient.

5. Kupplung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenscheibe (14) einen mittigen Träger (92) aus Stahl sowie Zwischenringscheiben (93, 94) aus einer stark asbesthaltigen Mischung, die stark mit Harz imprägniert ist und an der Oberfläche liegende Beläge (16, 16) auf der Grundlage einer Papier-Zellulose-Asbestmischung trägt, die mit Harz imprägniert ist und als Reibbelag dient, und daß der Strömungskanal (27) schwache Nuten (98, 100), die in den Zwischenringscheiben (93, 94) angebracht sind, sowie eine Öffnung (99) im mittigen Träger (92) aufweisen, während die mit einer kleinkalibrierten öffnung (75) versehene Zunge (73) sich in eine der Nuten (100) erstreckt und mit der Öffnung (99) zusammenarbeitet (F i g. 24).

6. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite axial bewegbare als

Ringkolben ausgebildete Scheibe (12) in Richtung auf den Kupplungseingriff durch eine Feder (29) vorgespannt ist.

7. Kupplung nach Anspruch 1 oder folgende, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Scheibe (10, 12) eben sind und daß die als dritte Scheibe ausgebildete Zwischenscheibe (14) in der Ruhestellung leicht konisch ausgebildet ist.

8. Kupplung nach Anspruch 1 oder folgende, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und zweite Scheibe (10, 12) leicht konisch ausgebildet sind und die als dritte Scheibe ausgebildete Zwischenscheibe (14) in ihrer Ruhelage eben ist (F i g. 12).

9. Kupplung nach Anspruch 8, dadurch ge-

kennzeichnet, daß eine der Scheiben (10) eine etwas größere Konizität hat als die andere Scheibe (12) (Fig. 12).

10. Kupplung nach Anspruch 1 oder folgende, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens in eingekuppelter Stellung ein Strömungsmittellauf durch ein kalibriertes Loch (48) mit einem Ventil (47) erzeugt wird, welches die äußere Kammer (17) und die mittige innere Kammer (19) trennt, und daß die Einrichtung (20) zum Erzeugen des Strömungsmitteldruckes so ausgebildet ist, daß sich wahlweise (22) die äußere Kammer (17) oder die mittige innere Kammer (19) unter Druck setzen läßt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen