DE19919779A1

DE19919779A1 - Hydraulisch betätigbare Kupplung

Info

Publication number: DE19919779A1
Application number: DE19919779A
Authority: DE
Inventors: Michael Herlitzek; Fritz Leber
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1999-04-30
Filing date: 1999-04-30
Publication date: 2000-11-02
Also published as: EP1048868A2; DE50012748D1; EP1048868A3; EP1048868B1

Abstract

Hydraulisch betätigbare Kupplung (1, 6), welche durch Druckbeaufschlagen einer Betätigungseinrichtung (4, 8) im Schließsinne betätigbar ist und welche einen Raum (15, 17) aufweist, in welchem sich Druckflüssigkeit befindet, um den drehzahlabhängigen Kräften (4, 8) entgegenzuwirken. Dieser Raum ist bis auf Öffnungen (16, 18) vollständig geschlossen. Wird die Betätigungseinrichtung (4, 8) der Kupplung (1, 6) mit Druck beaufschlagt, so wird die Druckflüssigkeit dieses Raumes (15, 17) entweder als Kühl- oder Schmiermittel zusätzlich zu den Lamellen der Kupplung (1, 6) geleitet oder bei einer Doppelkupplung in den gegenüberliegenden Raum (15, 17) der nicht mit Druck beaufschlagten Betätigungseinrichtung (4, 8), in welchem sich Druckflüssigkeit befindet, welcher den drehzahlenabhängigen Kräften dieser Kupplung entgegenwirkt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulisch betä tigbare Kupplung, welche durch Druckbeaufschlagen im Schließsinne und durch Drucklosschalten im Öffnungssinne betätigbar ist, nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 nä her definierten Art.

Hydraulisch betätigbare Kupplungen werden häufig ein gesetzt, um verschiedene Gangstufen in einem Antrieb zu schalten oder als Wendekupplung die Fahrtrichtung eines Mobilfahrzeugs zu reversieren. Bei hydraulisch betätigbaren Kupplungen befindet sich auch im nicht druckbeaufschlagten Zustand der Betätigungseinrichtung der Kupplung ein Druck mittel, welches bei Rotation der Kupplung drehzahlabhängige Kräfte erzeugt. Diese drehzahlabhängigen Kräfte wirken sich negativ auf das Verhalten der Kupplung aus. Um diese dreh zahlabhängigen Kräfte der Betätigungseinrichtung der Kupp lung zumindest teilweise zu kompensieren, werden Aus gleichsflächen mit Druckflüssigkeit beaufschlagt, welche dadurch ebenfalls drehzahlabhängige Kräfte erzeugen, welche jedoch so mit der Betätigungseinrichtung verbunden sind, daß sich die drehzahlabhängigen Kräfte der Betätigungsein richtung und die drehzahlabhängigen Kräfte, welche auf die Ausgleichsflächen wirken, zumindest teilweise gegenseitig aufheben.

Die DE 34 32 403 C2 offenbart eine Lamellenkupplung, bei welcher die drehzahlabhängigen Kräfte der Betätigungs einrichtung über drehzahlabhängige Kräfte, welche auf einen Ausgleichskolben wirken, kompensiert werden. Hierzu wird ein zusätzlicher Zylinderraum mit einem zusätzlichen Kolben benötigt, welcher über Druckstücke den drehzahlabhängigen Kräften der Betätigungseinrichtung entgegenwirkt. Da der Ausgleichskolbenraum einen Überlauf aufweist, über welchen bei gefülltem Ausgleichskolbenraum die zugeführte Druck flüssigkeit entweichen kann, muß permanent Druckflüssigkeit zum Ausgleichskolben gefördert werden, um zu gewährleisten, daß die Zuführung zum Ausgleichskolben permanent mit Druck flüssigkeit gefüllt ist und die durch den Überlauf abflie ßende Druckflüssigkeit ersetzt wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydraulisch betätigte Kupplung zu schaffen, bei wel cher die drehzahlabhängigen Kräfte nahezu kompensiert wer den, dabei die Kupplung in ihrer Baulänge kompakt ausge führt werden kann und geringe hydraulische Verluste entste hen.

Die Aufgabe wird mit einer, auch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs aufweisenden, gattungsgemäßen, hydraulisch betätigbaren Kupplung gelöst.

Erfindungsgemäß besteht die Kupplung aus einer mit Druck beaufschlagbaren Betätigungseinrichtung, wobei im druckbeaufschlagten Zustand der Betätigungseinrichtung die Kupplung geschlossen wird und im drucklosen Zustand der Betätigungseinrichtung die Kupplung mit Hilfe einer Feder kraft wieder geöffnet wird. Die Betätigungseinrichtung weist einen Kolben auf, welcher einerseits druckbeauf schlagbar ist, um die Kupplung im Schließsinne zu betätigen und andererseits die Begrenzung eines Raumes darstellt, in welchem sich Druckflüssigkeit befindet, welche den dreh zahlabhängigen Kräften des druckbeaufschlagbaren Kolbenrau mes entgegenwirkt. Indem der Kolben einerseits eine Beran dung für den druckbeaufschlagbaren Raum der Betätigungsein richtung und andererseits eine Berandung für die Druckflüs sigkeit für die drehzahlabhängigen Kräfte darstellt, kann mit wenigen Bauteilen eine axial kompakte Kupplung geschaf fen werden. Der Raum, welcher mit Druckflüssigkeit gefüllt ist, welche den drehzahlabhängigen Kräften der druckbeauf schlagten Betätigungseinrichtung entgegenwirkt, besitzt nur Öffnungen, durch welche Druckflüssigkeit während der Betä tigung der Kupplung im Schließ- oder Öffnungssinne zu- oder abführbar ist. Indem der Kolbenraum sonst geschlossen aus geführt ist, wird ein permanentes Abfließen von Druckflüs sigkeit verhindert, wodurch ein ständiger Druckmittelfluß in der Zuführung verhindert wird und somit die Versorgungs pumpe zur Zuführung in ihrer Auslegung geringer ausgeführt werden kann und somit die Verluste verringert werden kön nen. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, die Betätigungs einrichtung der Kupplung als Zylinder-Kolben-Einheit auszu bilden und eine weitere Zylinder-Kolben-Einheit vorzusehen, welche die drehzahlabhängigen Kräfte erzeugt und über Ver bindungselemente mit der Betätigungseinrichtung verbunden ist, und so den drehzahlabhängigen Kräften der Betätigungs einrichtung entgegenwirkt, wobei diese Zylinder-Kolben-Ein heit bis auf die Druckmittelzuführung geschlossen ausgebil det ist. Vorzugsweise ist die Zuführung zu diesem Raum mit einer Leitung verbunden, in welcher sich Druckflüssigkeit zur Kühlung und Schmierung, vorzugsweise der Lamellen der Kupplung, befindet. Wird nun die Betätigungseinrichtung mit Druck beaufschlagt und die Kupplung im Schließsinne betä tigt, verringert sich der Raum, in welchem sich Druckflüs sigkeit zum Ausgleich der drehzahlabhängigen Kräfte befin det, und die Druckflüssigkeit in diesem Raum wird über die Zuführung in eine Leitung zurückgefördert, in welcher sich das Kühl- und Schmieröl der Lamellen befindet, wodurch im Schließvorgang der Kupplung den Lamellen zusätzlich Schmier- und Kühlflüssigkeit zugeführt wird. Wird die Kupp lung als Reversierkupplung eingesetzt, so wird die Kupplung vorzugsweise als Doppelkupplung ausgeführt, wobei beide Betätigungseinrichtungen der Kupplungen mit Ausgleichsräu men versehen sind, welche über eine gemeinsame Zuführung in Verbindung stehen. Ist nun eine erste Kupplung im Schließ sinne betätigt, indem eine erste Betätigungseinrichtung mit Druck beaufschlagt ist, und eine zweite Kupplung im Öff nungssinne betätigt, indem eine zweite Betätigungseinrich tung drucklos ist, so befindet sich in dem Ausgleichsraum der ersten Kupplung ein geringeres Druckmittelvolumen als in dem Ausgleichsraum der zweiten Kupplung. Während eines Reversiervorgangs wird nun die erste Betätigungseinrichtung drucklos geschaltet und die zweite Betätigungseinrichtung mit Druck beaufschlagt und das Druckmittelvolumen des zwei ten Ausgleichsraumes kann über die gemeinsame Verbindung in den ersten Ausgleichsraum verschoben werden, so daß sich in der gemeinsamen Druckmittelzuführung eine sehr geringe Än derung der Strömungsgeschwindigkeit ergibt. Dies wirkt sich vor allem vorteilhaft aus, wenn die gemeinsame Druckmittel zuführung noch zusätzlich die Aufgabe hat, die Lamellen der Kupplung und eventuell vorhandene Lagerungen zu schmieren und zu kühlen oder mit einer hydraulischen Steuerung in Verbindung steht. Durch das gegenseitige Befüllen der Aus gleichsräume wird somit eine ungewünschte Pulsation in der gemeinsamen Zuführung verhindert. Indem der Raum, in wel chem sich Druckflüssigkeit befindet, um die drehzahlabhän gigen Kräfte der Betätigungseinrichtung zu kompensieren, bis auf eine Zuführung geschlossen ist, ist es möglich, indem in dieser Zuführung ein definierter Druck eingestellt wird, während des Öffnungsvorganges der Kupplung die Bewe gung des Kolbens in der Betätigungseinrichtung zu beschleu nigen, da dieser Druck die Federkraft, welche den Kolben zurückdrückt, unterstützt. Durch das definierte Aufbringen eines Gegendrucks in dem Raum, in welchem sich Druckflüs sigkeit befindet, um den drehzahlabhängigen Kräften der Betätigungseinrichtung entgegenzuwirken, ist es auch mög lich, durch Variieren dieses Druckes die Kupplung geregelt zu öffnen oder zu schließen, ohne hierzu aufwendige Baufor men von Tellerfedern verwenden zu müssen, welche ihre Cha rakteristik nicht verändern können, wodurch eine geregelte Rückstellkraft nicht möglich ist.

Weitere Merkmale der Erfindung sind dem Ausführungs beispiel zu entnehmen.

Die einzige Figur zeigt eine hydraulisch betätigbare Kupplung, welche als Doppelkupplung aufgebaut ist.

Über eine erste Kupplung 1 ist ein Lamellenträger 2 durch Druckbeaufschlagen einer ersten Betätigungseinrich tung 4 mit einer Welle 3 kraftschlüssig verbindbar. Über eine zweite Kupplung 6 ist ein Lamellenträger 7 durch Druckbeaufschlagung einer zweiten Betätigungseinrichtung 8 mit einer Welle 3 kraftschlüssig verbindbar. Über eine Lei tung 9 kann ein Kolben 10 der ersten Betätigungseinrich tung 4 mit Druck beaufschlagt werden, um eine erste Kupp lung 1 im Schließsinne zu betätigen. Über eine Leitung 11 ist ein Kolben 12 der zweiten Betätigungseinrichtung 8 mit Druck beaufschlagbar, um die Kupplung 6 im Schließsinne zu betätigen. Da die Druckmittelzuführung zu den Betätigungs einrichtungen 4 und 8 über die Leitungen 9 und 11 erfolgt, ist auch im drucklosen Zustand Druckmittel auf einer Seite der Kolben 10 und 12 vorhanden und dieses Druckmittel er zeugt bei Rotation der Welle 3 eine drehzahlabhängige Kraft auf die Kolben 10 und 12. Dadurch ist gewährleistet, daß die Zuführungen immer mit Druckmittel befüllt sind. Um die drehzahlabhängige Kraft, welche auf den Kolben 10 wirkt, zu kompensieren, befindet sich auf einer entgegengesetzten Fläche 13 des Kolbens 10 ebenfalls Druckmittel, welches bei Rotation der Welle 3 ebenfalls eine drehzahlabhängige Kraft erzeugt, welche auf den Kolben 10 wirkt, wodurch der Kol ben 10 nahezu frei von drehzahlabhängigen Kräften ist. Der Kolben 10 mit seiner Fläche 13 bildet mit der Welle 3 und einer Scheibe 14 einen Raum 15, welcher bis auf eine Öff nung 16 geschlossen ausgebildet ist. Der Raum 17 der zwei ten Betätigungseinrichtung 8 ist vergleichbar aufgebaut. Die Öffnung 18 im Raum 17 ist über eine Zuführung 19 mit der Öffnung 16 im Raum 15 verbunden. Über die Zuführung 19 wird einerseits Kühl- und Schmiermittel zu den Lagerungen und den Lamellen der Kupplungen 1 und 6 gefördert und ande rerseits die Räume 15 und 17 mit Druckmittel befüllt. Der Druck in der Zuführung 19 bestimmt den Druck in den Räu men 15 und 17. Befindet sich nun die erste Betätigungsein richtung 4 und die zweite Betätigungseinrichtung 8 im drucklosen Zustand, sind die Räume 15 und 17 mit ihrem ma ximalen Volumen mit Druckmittel befüllt. Wird die Betäti gungseinrichtung 4 mit Druck beaufschlagt, so bewegt sich der Kolben 10 entgegen der Federkraft in axialer Richtung und der Raum 15 verringert sein Volumen. Durch die Verrin gerung des Volumens des Raumes 15 wird Druckmittel über die Öffnung 16 in die Zuführung 19 gefördert und somit fließt vermehrt Kühl- und Schmiermittel zu den Lamellen der Kupp lungen 1 und 6. Somit wird immer dann vermehrt Kühl- und Schmiermittel zur Verfügung gestellt, wenn eine Kupplung im Schließsinne betätigt wird und zuvor beide Kupplungen 1 und 6 drucklos waren, wie z. B. bei einem Anfahrvorgang. Sind die Betätigungseinrichtungen 4 und 8 drucklos und die Betätigungseinrichtung 8 wird mit Druck beaufschlagt, so wird ebenso zusätzlich Schmiermittel zu den Kupplungen ge fördert, während die Kupplung 6 im Schließsinne betätigt wird, indem der Raum 17 sein Volumen verringert. Hierbei entsteht in der Zuführung 19 infolge der Zuführung von Druckmitteln aus dem Raum 15 oder 17 ein Druckanstieg, wel cher sich bei Erreichen der Endlage des Kolbens 10 oder 12 wieder abbaut. Ist die erste Betätigungseinrichtung 4 druckbeaufschlagt und die zweite Betätigungseinrichtung 8 drucklos geschaltet und wird anschließend eine Schaltung durchgeführt, bei der die zweite Betätigungseinrichtung 8 mit Druck beaufschlagt und die erste Betätigungseinrich tung 4 drucklos geschaltet wird, so vergrößert sich während dieser Schaltung der Raum 15 und der Raum 17 verkleinert sich, so daß das Druckmittel des Raumes 17 über die Öffnung 18 zur Öffnung 16 in den Raum 15 gefördert wird, ohne daß eine größere Druckpulsation in der Zuführung 19 auftritt. Dies hat den Vorteil, daß bei einer dynamischen Schaltung nur geringe Druckpulsationen in der Zuführung 19 auftreten, welche sich positiv auf eine elektrohydraulische Schaltung auswirken können. Indem die Kolben 10 und 12 jeweils die Berandung zu den druckbeaufschlagbaren Räumen und den Räu men, in denen sich Druckflüssigkeit befindet, welche den drehzahlabhängigen Kräften entgegenwirkt, bilden und indem die Kolben 10 und 12 sich gegenüberliegend in der Welle 3 angeordnet sind und die Welle 3 mittig mit den Kupplungen 1 und 6 über einen gemeinsamen äußeren Lamellenträger 5 in Verbindung steht, ist es möglich, eine sehr kompakte Wende kupplung zu schaffen, welche sich durch die Verwendung von wenig Teilen auszeichnet.

Bezugszeichen

1

erste Kupplung

2

Lamellenträger

3

Welle

4

erste Betätigungseinrichtung

5

Lamellenträger

6

zweite Kupplung

7

Lamellenträger

8

zweite Betätigungseinrichtung

9

Leitung

10

Kolben

11

Leitung

12

Kolben

13

Fläche

14

Scheibe

15

Raum

16

Öffnung

17

Raum

18

Öffnung

19

Zuführung

Claims

1. Hydraulisch betätigbare Kupplung, welche durch Druckbeaufschlagen im Schließsinne betätigbar ist und durch Drucklosschalten im Öffnungssinne betätigbar ist, bei wel cher einerseits drehzahlabhängige Kräfte durch Druckflüs sigkeit an der mit hydraulischem Druck beaufschlagbaren Seite eines Kolbens (10, 12) einer Betätigungseinrich tung (4, 8) der Kupplung (1, 6) erzeugt werden und anderer seits drehzahlabhängige Kräfte durch Druckflüssigkeit auf einer Seite eines Kolbens (10, 12) der Kupplung (1, 6) er zeugt werden, welche den drehzahlabhängigen Kräften an der mit hydraulischem Druck beaufschlagbaren Seite eines Kol bens (10, 12) einer Betätigungseinrichtung (4, 8) der Kupp lung (1, 6) entgegenwirken, dadurch gekenn zeichnet, daß ein Kolben (10, 12) einer Betäti gungseinrichtung (4, 8) der Kupplung (1, 6) einerseits mit Druck beaufschlagbar ist, um die Kupplung im Schließsinne zu betätigen und andererseits mit einer äußeren Berandung eines Raumes (15, 17) in Verbindung steht, in welcher sich Druckflüssigkeit befindet, welche den drehzahlabhängigen Kräften an der mit hydraulischem Druck beaufschlagbaren Seite des Kolbens (10, 12) einer Betätigungseinrichtung (4, 8) der Kupplung (1, 6) entgegenwirkt, wobei dieser Raum (15, 17) bis auf Öffnungen (16, 18), durch welche Druckflüssigkeit während der Betätigung der Kupplung (1, 6) im Schließ- oder Öffnungssinne zu- oder abführbar ist, ge schlossen ist.

2. Hydraulisch betätigte Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kol ben (10, 12) einer Betätigungseinrichtung (4, 8) einerseits eine Berandung für einen Zylinderraum einer Betätigungsein richtung (4, 8) darstellt und andererseits eine Berandung für einen Raum (15, 17) darstellt, in welchem sich Druck flüssigkeit befindet, welche den drehzahlabhängigen Kräften der Betätigungseinrichtung (4, 8) entgegenwirkt.

3. Hydraulisch betätigbare Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Raum (15, 17), in welchem drehzahlabhängige Kräfte erzeugt werden, welche den drehzahlabhängigen Kräften an der zum Betätigen der Kupplung (1, 6) mit hydraulischem Druck beaufschlagba ren Seite eines Kolbens (10, 12) einer Betätigungseinrich tung (4, 8) der Kupplung (1, 6) entgegenwirken, mit einer Druckmittelzuführung (19) verbunden ist, in welcher sich Schmier- und Kühlflüssigkeit befindet.

4. Hydraulisch betätigbare Kupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufüh rung (19), in welcher sich Schmier- und Kühlflüssigkeit befindet, so mit den Lamellen der Kupplung (1, 6) in Ver bindung steht, daß durch Betätigen der Kupplung (1, 6) im Schließsinne den Lamellen der Kupplung (1, 6) zusätzlich Druckmittel zugeführt wird.

5. Hydraulisch betätigbare Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung aus zwei Einzelkupplungen besteht, welche als Doppelkupp lung ausgeführt ist.

6. Hydraulisch betätigbare Kupplung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß durch Druck beaufschlagen einer zuvor drucklosen Betätigungseinrich tung (4, 8) einer ersten Kupplung (1, 6) der Doppelkupplung und gleichzeitig im Drucklosschalten einer zuvor druckbe aufschlagten Betätigungseinrichtung (4, 8) einer zweiten Kupplung der Doppelkupplung ein Druckmittel von einem Raum (15, 17) der ersten Kupplung (1, 6), in welchem sich Druckflüssigkeit zum Ausgleich der drehzahlabhängigen Kräf te befindet, in einen Raum (15, 17) der zweiten Kupp lung (1, 6), in welchem sich Druckflüssigkeit zum Ausgleich der drehzahlabhängigen Kräfte befindet, verschoben wird.