DE1600183C - Hydraulisch betatigbare Reibungs kupplung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulisch betätigbare und einer mit ihr zusammenwirkenden Fläche oder, Reibungskupplung mit einer von einer auf der trei- in anderer Ausführung, durch eine an der auf der benden Welle feststehenden Ringscheibe und einem treibenden Welle feststehenden Ringscheibe angeordan deren äußerem Umfang flüssigkeitsdicht geführten, neten Schrägfläche radial verschiebbare Ventilkugel, zugleich als Betätigungskolben wirkenden Zylinder 5 Er läßt sich aber auch steuern durch eine Ventilkugel, gebildeten Betätigungskammer und einem zwischen die mit in dem Ringkolben axial gegen Federdruck Betätigungskolben und Gegendruckscheibe angeord- verschieblich geführten Ventilsitzen zusammenneten Lamellenpaket. arbeitet.

Bei Reibungskupplungen dieser Ausbildung erfährt Rückseitig des Ringkolbens kann innerhalb des

der Reibungskoeffizient der Kupplungsflächen wäh- io Betätigungskolbens eine Druckausgleichskammer vorrend des Betriebes starke Änderungen. So kann er gesehen sein, die mit dem durch diese Ringkolben beispielsweise während des Einrückens der Kupp- und dem Betätigungskolben gebildeten Raum über lung fünfmal größer werden. Als Folge hiervon kann eine Ablauföffnung oder mit dem Zuflußkanal über eine an die Ausgangswelle angeschlossene Maschine eine Öffnung in Verbindung steht. Zweckmäßig ist mit einem fünfmal so hohen Drehmoment belastet 15 diese Druckausgleichskammer auf der von dem Ringwerden als ursprünglich beabsichtigt war. Dies ist kolben abgewandten Seite durch einen Ausgleichbesonders dann lästig, wenn die Kupplung einem kolben abgeschlossen, der eine Ablauföffnung ent-Drehmomentwandler nachgeschaltet ist; dann ist hält.

nämlich eine sehr genaue . Begrenzung der Dreh- An Hand von in der Zeichnung wiedergegebenen

momentsteuerung erforderlich. 20 Ausführungsbeispielen wird die Erfindung nach-

Mit dieser Problemstellung befaßt sich die Erfin- folgend näher erläutert. In der Zeichnung ist dung. Sie will das Ausgangsdrehmoment genau F i g. 1 ein Längsschnitt durch einen Doppelkuppsteuern oder begrenzen und hierdurch erreichen, daß lungskörper gemäß der Erfindung; die Drehmomentcharakteristik der Ausgangswelle der Fig. 2 ein Teil-Längsschnitt durch den einen

Kupplung eine lineare Funktion des die Kupplung 25 Kupplungskörper, in abgewandelter Ausführung; betätigenden Steuerdruckes ist. Ein von außen auf F i g. 2 a ein Querschnitt längs der Linie 2 a-2 a in

die Kupplung zur Einwirkung gebrachter konstanter Fig..2;

Preßdruck erzeugt dann ein vom Reibungskoeffizient F i g. 3 bis 6 Teil-Längsschnitte ähnlich der F i g. 2,

der Kupplung unabhängiges, konstantes Drehmoment. jedoch mit abgewandelter Ausführung, Dann ist die Steuervorrichtung in Abhängigkeit vom 30 Fig. 5 a ein Querschnitt längs der Linie 5 a-5 a in übertragenen Ausgangsdrehmoment wirksam. Die F i g. 5.

Steuervorrichtung muß zu diesem Zweck dann aber In der in Fig. 1 dargestellten Ausführung ist auf

in besonderer Weise ausgebildet werden, und diese einer treibenden Welle 5 eine Ringscheibe 51 fest Ausbildung ist Gegenstand der Erfindung, die durch angeordnet und eine Hülse E"' axial verschiebbar die Vereinigung folgender Merkmale gekennzeichnet 35 gelagert. Auf deren äußeren Umfang ist ein zugleich ist: als Betätigungskolben wirkender Zylinder Kl flüs-

a) Auf der treibenden Welle ist eine axial ver- sigkeitsdicht geführt. In den von diesem Zylinder umschiebbar gelagerte Hülse angeordnet, an deren schlossenen Raum ragt ein als Ringkolben ausgebileinem Ende die sich radial erstreckende Gegen- deter Flansch E' hinein, der das eine Ende der druckscheibe und an deren anderem Ende ein 40 Hülse £"' darstellt und der an dem Zylinder Kl als Ringkolben ausgebildeter Flansch vorge- flüssigkeitsdicht geführt ist. An ihrem anderen Ende sehen ist, der in die Betätigungskammer hin- läuft die Hülse E'" in eine sich radial erstreckende einragt und an dem Zylinder flüssigkeitsdicht Gegendruckscheibe E" aus.

geführt ist; Die Hülse E'"" mit dem Ringkolben E' und der

b) ein aus Ringkolben, Hülse und Gegendruck- 45 Gegendruckscheibe E" stellt ein Zwischenstück E scheibe bestehendes Zwischenstück stützt sich dar. Zwei solcher Zwischenstücke E sind beidseitig mit einer einstellbaren Kraft über Schrägflächen der Ringscheibe S1 auf der Welle S angeordnet. Zwigegen einen mit der treibenden Welle fest ver- sehen dem Betätigungskolben und der Gegendruckbundenen Bund ab und wird bei dessen Relativ- scheibe E" ist je eine aus ineinandergreifenden Reibbewegung zum Zwischenstück axial verschoben; 50 scheiben H bestehende Reibungskupplung C1 und

c) in der-Hülse des Zwischenstückes ist ein Ver- Cl vorgesehen. Mit diesen Kupplungen sind Anbindungskanal zwischen Flüssigkeitszufuhrlei- triebselemente Gl bzw. Gl verbunden, die frei tung und einem durch den Ringkolben und Be- drehbar auf der Welle S angeordnet sind, tätigungskolben gebildeter Raum vorgesehen, Der Ringkolben £' unterteilt den zwischen der der durch die Axialverschiebung des Zwischen- 55 Ringscheibe SI und dem Zylinder Kl vorhandenen Stückes geöffnet oder geschlossen wird. Raum in zwei Druckkammern 2 und 6. Die Kam-

Zweckmäßig sind hierbei zwischen den Schräg- mer2 stellt die Kupplungsbetätigungskammer, die flächen Wälzkörper in Form von Kugeln oder Walzen Kammer 6 eine hydraulisch betätigbare Drehmomentangeordnet. Die Abstützkraft zwischen dem Zwi- einstellkammer dar, welche das Zwischenstück E in schenstück und dem mit der treibenden Welle fest 60 eine den Zufluß der Druckflüssigkeit in die Kammer 2 verbundenen Bund kann aufgebracht werden durch regelnde Lage führt, wobei das maximale, von der eine Feder oder, in anderer Ausführung, durch einen Kupplung zu übertragende Drehmoment von der in der zwischen der auf der treibenden Welle fest- Kammer 6 vorbestimmt wird. Zischen dem Ringkolstehenden Ringscheibe und dem Ringkolben gebil- ben£' und dem als Betätigungskolben wirkenden deten Flüssigkeitskammer herrschenden Druck. 65 Zylinder K1 ist eine Druckfeder S' angeordnet. In

Der Flüssigkeitsstrom durch den erwähnten Ver-. der Wand des Zylinders K1 ist eine in die Atmobindungskanal kann gesteuert werden durch eine sphäre führende Abflußöffnung/? vorgesehen. Schulter an der axial verschiebbar gelagerten Hülse Eine in der Welle S vorgesehene Zufuhrleitung 1

für Druckflüssigkeit steht über einen Verbindungs- Drehmoment, der räumlichen Ausbildung der Rillen kanal J mit der Kammer 2 in Verbindung, der durch und dem von der Kupplungsmittellinie an gerech-Axialverschiebung des Zwischenstückes £ geöffnet neten Momentarm proportional ist.
oder geschlossen wird und somit ein Ventil/ mit Das den Durchfluß der Druckflüssigkeit in die

einer Schulter 3 am Teil E und einer mit ihr zusam- 5 Kammer 2 regelnde, aus der Schulter 3 und der mit menwirkenden Fläche 4 einer auf der Welle 5 be- ihr zusammenwirkenden Fläche 4 bestehende Ventil / festigten ringförmigen Buchse S 2 darstellt. An die wirkt in der schon beschriebenen Weise. Eine in dem Zufuhrleitung 1 schließt über eine öffnung I b eine Ringkolben £' vorgesehene Öffnung O verbindet die Leitung 1 α an, über welche den Reibscheiben H Kammer 2 mit der Atmosphäre. Um den Ringschei-Kühlflüssigkeit zugeleitet wird. Weiter ist eine geson- 10 ben H in ihrer axialen Bewegung völlige Freiheit zu derte Flüssigkeitszufuhrleitung 9 in der Welle 5 vor- lassen, wenn sich das Zwischenstück E axial verlagesehen, über weiche der Kammer 6 Druckflüssigkeit gert, kann eine Kugelnutenverbindung M vorgesehen zugeführt wird; der Druck in dieser Kammer ist ein- sein, die aber in den meisten Fällen nicht erforderlich stellbar, um das gewünschte Drehmoment zu er- ist.,
zeugen. · 15 Die Tellerfeder C ist entsprechend dem Dreh-

Zwischen dem Zwischenstück E und der Welle S moment vorgespannt, welche die Kugeln F sich relaist ein Mittel zum Messen des Drehmomentes vor- tiv zum Zwischenstück E verlagern läßt, dadurch diegesehen. Zu diesem Zweck sind ein mit der Welle S ses Zwischenstück verschiebt und die Feder entfest verbundener Bund 53 sowie das Zwischenstück E sprechend spannt. Dadurch wird das Ventil / mit Schrägflächen /3 und /2 versehen, zwischen 20 geschlossen und der Zufluß von Druckflüssigkeit in denen konische Walzen FI angeordnet sind. die Kammer 2 gesperrt, aus der Flüssigkeit durch die

Wenn zwischen der Welle S und dem Zwischen- öffnung O abfließen kann, wodurch die Kupplungsstück E eine relative Drehbewegung eintritt, bewirken kraft der Reibscheiben H vermindert wird; die die Wälzkörper F1 der Drehmomentmeßeinrichtung Kupplung beginnt dann zu rutschen. Wenn die Kraft mit den Oberflächen/2 und /3 ein Verschieben des 35 der Feder C das eingestellte Drehmoment übersteigt, Zwischenstückes £ nach links (in der Zeichnung). wird das Ventil/ geöffnet, und der Druck in der Dadurch wird die Schulter 3 gegen die Fläche 4 ge- Kammer 2 wird erhöht. So pendelt sich die Kupplung drückt und so das Ventil / geschlossen. Das Ventil / selbsttätig auf das vorbestimmte Drehmoment ein, schließt also, wenn der Druck in der Drehmoment- wobei die Federvorspannung das Drehmoment festeinstellkammerö nicht genügend hoch ist, und bewirkt 30 legt, bei dem das Ventil / die Kupplung absperrt,
ein Absperren der Druckflüssigkeit zur Kammer 2. Unter besonderen Umständen, insbesondere bei

Die öffnung R ermöglicht einen Druckabfall in der höheren Drehzahlen, kann es zweckmäßig sein, rückKammer 2, wodurch der Kupplungspreßdruck ver- seitig des Ringkolbens E' innerhalb des Zylinders K I mindert und ein Gleiten der Kupplung bewirkt wird. eine Druckausgleichkammer 5 vorzusehen, die mit Die Ausrückfeder S' bewegt den Kolben in eine neu- 35 dem Raum 2 über die Ablauföffnung O in Verbintrale Stellung. Schließlich überwindet der Druck in dung steht. Auf der von dem Ringkolben E' abgeder Kammer 6 die Drehmomentkraft der Walzen F1, wandten Seite ist die Druckausgleichkammer 5 durch der Mitnehmer E gleitet nach rechts und öffnet das einen Ausgleichkolben N abgeschlossen, der eine Ventil /. Dies veranlaßt wieder ein Anwachsen des Ablauföffnung 8 enthält. Diese Anordnung ermög-Kupplungspreßdruckes in der Kammer 2. So stellt sich 40 licht eine augenblickliche Regelung des Druckes in die Kupplung von selbst ein, wie es durch den regel- der Kammer 2 und demzufolge des Kupplungsdrukbaren Drehmomentdruck in der Kammer 6 bestimmt kes an den Reibscheiben H durch das Ventil / bei ist. , allen Drehzahlen.

Im Beispiel der Fig. 2 stellt, ohne hierauf.be- Die Besonderheit der Ausführung gemäß Fig. 3

schränkt zu sein, A die Ausgangs- oder abgetriebene 45 besteht darin, daß die Abstützkraft gegenüber dem Welle, B die Eingangs- oder antreibende Welle dar. Zwischenstück E statt durch eine Feder durch einen Die Wälzkörper sind als durch einen Ring G in ihrer in einer Flüssigkeitskammer 6 herrschenden Druck Stellung gehaltene Kugeln F ausgebildet, die sich in aufgebracht wird. Diese mit der Zufuhrleitung 1 in die Schrägflächen darstellenden ringförmigen Rillen / Verbindung stehende Kammer 6 wird durch die auf und /1 im Zwischenstück E bzw. in der Welle A 50 der Welle A feststehende Ringscheibe und dem Ringführen, wie dies in F i g. 2 a in größerem Maßstab kolben E' des Zwischenstückes E gebildet. Die das dargestellt ist. Ferner ist in dem vom Zylinder K um- maximale Drehmoment bestimmende axiale Kraft, schlossenen Raum eine die Abstützkraft gegenüber welche das Ventil / schließt, kann so von außen gedem Zwischenstück £ aufbringende Feder C vorge- regelt werden. Die auf der Welle A feststehende sehen, die im Beispiel als vorgespannte Tellerfeder 55 Ringscheibe bildet zusammen mit einer Endwand Q ausgebildet ist und die auf der Welle A durch einen eine Ausgleichkammer 7, die durch in der Wand Q Sprengring 10 gehalten wird und gegen ein Wälz- vorgesehene öffnungen 8 unter Atmosphärendruck lager D anliegt. Die Feder C übt über die Wälz- gehalten wird. Hat die Flüssigkeit in der Zufuhrleilager D auf das Zwischenstück E und dieses auf die tung 1 einen niedrigen Druck, ist auch das zum hier aus den Kugeln F bestehende Drehmomentmeß- 60 Schließen des Ventils / aufzubringende Drehmoment einrichtung einen Druck aus. niedrig, und dadurch ist ein niedriges maximales

Eine zwischen der Welle A und dem Zwischen- Drehmoment festgelegt. Beim Ansteigen des Druckes stück E erfolgende relative Drehbewegung drängt die in der Zufuhrleitung 1 steigt auch das festzulegende Kugeln F längs der geneigten Flächen der Rillen/,/1 maximale Drehmoment an.

radial nach auswärts, wodurch in der schon beschrie- 65 Die Ausführung gemäß Fi g. 4 weist gegenüber der benen Weise das Zwischenstück £ axial gegenüber F i g. 3 den Unterschied auf, daß die Flüssigkeitskamder Welle A verschoben wird. Gleichzeitig wird auf mer 6 mit einer gesonderten Zufuhrleitung 9 in Verdie Feder C ein axialer Druck ausgeübt, welcher dem bindung steht, daß die durch den Betätigungskolben

gebildete Kammer 2 über eine öffnung R ständig mit einer Zufuhrleitung 1 α verbunden ist und die auf der Welle A feststehende, wie in F i g. 3 mit einer Durchlauföffnung P versehene Ringscheibe gegenüber der Endwand Q durch eine Feder S" abgestützt ist, weiche die Kupplung völlig ausschaltet, wenn der Druck in der Zufuhrleitung 1 ein Minimum erreicht hat. Die Drehmomentmeßeinrichtung besteht aus ineinandergreifenden Nockenfiächen /4, /5, wie . in größerem Maßstab in F i g. 5 a dargestellt. . - Das durch die Leitung 1 zugeführte Druckmittel ist bestrebt, die Kupplung zu schließen, kann dies jedoch nicht erreichen, solange in der Kammer 6 kein Druck herrscht, weil jedes übertragene Drehmoment das Ventil/ schließt und so den Abfluß der Druckflüssigkeit aus der Kammer 6 ermöglicht. Der Betätigungsdruck legt also in der Kammer 6 das das Ventil / betätigende Drehmoment fest, das somit unabhängig vom Reibungskoeffizienten der Reibscheiben wie auch vom Druck der Flüssigkeit in der Zuführleitung 1 ist. Es kann folglich der Druck, für den ein entsprechendes Drehmoment freigegeben wird, in Abhängigkeit von dem in der Kammer 6 herrschenden Druck regelbar eingestellt werden.

Die in Fig. 5 wiedergegebene Ausführung arbeitet nach dem gleiche Prinzip, weist aber ein andersartig ausgebildetes Ventil auf. während alle sonstigen Teile i:n wesentlichen der Ausführung gemäß F i g. 4 entsprechen, also mit einer aus ineinandergreifenden Nockenflächen/4./5 bestehenden Drehmomentmeßeinrichtung. Zur Steuerung des Flüssigkeitsstromes ist in diesem Fall eine Ventilkugel BB vorgesehen, die längs einer an der auf der Welle A feststehenden Ringscheibe angeordneten Schrägfläche CC radial verschiebbar ist. Hin übergroßes Drehmoment drückt das Zwischenstück E relativ zur Welle A (in der Zeichnung) nach links und dadurch die Kugel BB nach innen gegen einen Ventilsitz AA. wodurch der Durchfluß von der Zufuhrleitung 1 zur Bctätigungskammer 2 gesperrt wird. '

Der Ventilsitz AA ist am äußeren Ende einer im Zwischenstück E radial verschiebbaren Hülse vorgesehen. Die Zentrifugalkraft und der Druck der durch die Zuführleitung zufließenden Flüssigkeit drängt den Ventilsitz nach außen. Bei fortgesetzter Bewegung des Zwischenstückes E relativ zur Welle A nach links wird die Kugel BB von ihrem Sitz AA abgedrückt, und der Sitz selber zur Kupplungsmittellinie hin verschoben, bis das Zwischenstück E gegen die mit der Welle A verbundene Ringscheibe stößt. Weder die Schrägfläche CC noch die Kugel BB noch der Ventilsitz AA sind dabei starken Kräften unterworfen. I-ine in der Welle A vorgesehene öffnung DD verbindet die gesonderte Zufuhrleitung 9 mit einer zur Atmosphäre hin offenen Ausgleichkammer 5. Über eine im Zwischenstück E vorgesehene öffnung ■ EE kann Flüssigkeit aus der Betätigungskammer 2 abfließen, deren Druck demzufolge durch die Kugel BB geregelt wird.

F i g. 6 zeigt eine Ausführung, in der die den Flüssigkeitsstrom zur Betätigungskammer 2 steuernde Vorrichtung aus einer axial bewegbaren Ventilkugel FF besteht, die mit in dem Ringkolben E' axial gegen den Druck einer Feder// verschicblich geführten Ventilsitzen (1(1. HH zusammenarbeitet. Bei Verlagerung des Zwischenstückes E (in der Zeichnung) nach links werden diese Ventilsitze einander genähert, wodurch der Durchfluß des Druckmittels gedrosselt und schließlich unterbrochen wird. Dabei befindet sich die Ventilkugel FF in einer ausgeglichenen Lage, weil ihre beiden Ventilsitze unter dem Druck der Kammer 2 stehen. Der Flüssigkeits-

S druck in der Leitung 1 hält den Sitz GG in Kontakt mit der Welle A, unddie Feder// drückt den Sitz HH gegen eine Schulter h im Zwischenstück E. Sofern das Zwischenstück £ nicht mit übergroßer Kraft, gegen die Welle A drückt, sind folglich weder die Ventilsitze GG, HH noch die Kugel FF noch die Feder // einer übermäßigen Belastung unterworfen. Als Drehmomentmeßeinrichtung sind auch bei dieser Ausführung wiederum konische Walzen F 1 vorgesehen, wodurcii eine erhöhte Leistung ermöglicht wird.

Alle beschriebenen Ausführungen ermöglichen eine Regelung des Ausgangsdrehmomentes unab-' hängig vom Reibungskoeffizienten in der Kupplung. Dieses Ausgangsdrehmoment ist leicht einstellbar, und der Regeldruck kann das gewünschte Ausgangsdrehmoment erzeugen und genau einregeln.

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Hydraulisch betäligbarc Reibungskupplung mit einer von einer auf der treibenden Welle feststehenden Ringscheibe und einem an deren äußc-. rem Umfang flüssigkeitsdicht geführten, zugleich als Beläligungskolben wirkenden Zylinder gebildeten Belätigungskammer und einem zwischen Beiütigungskolbcn und Gegendruckscheibe angeordneten Lamellenpakel, gck en nzeicJi η el d ti r c h die Vereinigung folgender Merkmale:

a) Auf der treibenden Welle (.V) ist eine axial verschiebbar gelagerte Hülse (E'") angeordnet, an deren einem Ende die sich radial erstreckende Gegendruckscheibe (E") und an deren anderem Ende ein' als Ringkolbcn ausgebildeter Flansch (E') vorgesehen ist, der in die Belätigungskammer hineinragt und an dem Zylinder (K 1) flüssigkeilsdichl geführt ist,

b) ein aus Ringkolben (E'), Hülse (E'") und Gegendruckscheibc (E") bestehendes Zwischenstück (/;) stützt sich mit einer einstellbaren Kraft über Schrägflächen (/./1,/2, / 3) gegen einen mit der treibenden Welle (5) fest verbundenen Bund (53) ab und wird bei dessen Relativbewegung zum Zwischenstück axial verschoben',

c) in der Hülse (E'") des Zwischenstückes (£) ist ein Verbindungskanal (J) zwischen Flüssigkeilszufuhrlcitung (1) und einem durch" den Ringkolben (E') und Bclätigungskolben (K) gebildeter Raum (2) vorgesehen, der durch die Axialverschiebung des Zwischenstückes (/:) geöffnet oder geschlossen wird.

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Schrägflächen (/, / 1, / 2. /3) Wälzkörper in Form von Kugeln (F) oder Walzen (F 1) angeordnet sind.

3. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützkrafl zwischen dem Zwischenstück (E) und dem Bund (.V 3) durch eine Feder (C) aufgebracht wird.

4. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützkrafl zwischen dem Zwischenstück (F.) und dem Bund (.V 3) durch einen in der zwischen der auf der treibenden

Welle feststehenden Ringscheibe (S 1) und dem Ringkolben (E') gebildeten Flüssigkeitskammer (6) herrschenden Druck aufgebracht wird.

5. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsstrom durch den Verbindungskanal (J) durch eine Schulter (3) an der Hülse (E'") und einer mit ihr zusammenwirkenden Fläche (4) gesteuert wird.

6. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekenn«,'iv.;.r."t, daß der Flüssigkeitsstrom durch den Verbindungskanal (J) durch eine an der auf der treibenden Welle feststehenden Ringscheibe angeordneten Schrägfläche (CC) radial verschiebbare Ventilkugel (BB) gesteuert wird.

7. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsstrom durch

den Verbindungskanal (J) durch eine Ventilkugel (FF) gesteuert wird, die mit in dem Ringkolben (E') axial gegen Federdruck verschieblich geführten Ventilsitzen (GG, HH) zusammenarbeitet.

8. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß rückseitig des Ringkolbens (E') innerhalb des Betätigungskolbens (K 1) eine Druckausgleichkammer (5) vorgesehen ist, die mit dem Raum (2) über eine Ablauföffnung (O) oder mit dem Zuflußkanal (9) über eine Öffnung (DD) in Verbindung steht.

9. Kupplung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckausgleichkammer (5) auf der von dem Ringkolben (£') abgewandten Seite durch einen Ausgleichkolben (N) abgeschlossen ist, der eine Ablauföffnung (8) enthält.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen 109629/300