DE2026968A1

DE2026968A1 - H)drauhsche Kupplung

Info

Publication number: DE2026968A1
Application number: DE19702026968
Authority: DE
Inventors: Setsuo Tokio P Toma
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1969-05-28
Filing date: 1970-05-26
Publication date: 1971-01-07
Also published as: GB1240426A; FR2048913A5; US3647037A

Description

Hydraulische Kupplung

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulisch "betätigte Kupplung zur Verwendung in der automatischen Gangschaltung eines Kraftfahrzeuges und betrifft insbesondere eine Verbesserung eines Drift-Überwachungsventils, das in einen Kolben der hydraulischen Kupplung mit einer um eine Achse drehbaren Trommel, einem drehbar angeordneten Kolben in der Trommel, einer zwischen der Trommel und dem Kolben abgegrenzten Arbeitskammer zur Aufnahme von Hochdruckflüssigkeit, einer Nabe, Reibungskupplungselementen, die nach Bedarf bei Zunahme des Druckes der Flüssigkeit in der Kammer unter Steuerung durch den Kolben eine wirksame Verbindung zwischen der Trommel und der Nabe herstellen, und einer nach Bedarf in die Arbeitskammer Hochdiuckflüssigkeit zuführenden Flüssigkeitsquelle eingebaut ist.

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Eine bekannte hydraulisch, betätigte Kupplung enthält eine Kupplungstrommel, Kupplungsantriebssclieiben, Kupplungsmitnehmer scheiben, Spannmittel, die die Antriebs- und Mitnehmerscheiben voneinander zu trennen suchen,und einen Kolben, der in der Kupplungstrommel angeordnet und parallel zur Achse der Trommel hydraulisch betätigbar ist zum Bewirken des Reibungseingriffes zwischen den .Antriebs- und der Mitnehmerkupplungsscheiben.· Eine solche hydraulisch betätigte Kupplung enthält ein oder mehrere in den Kolben eingebaute Drift-Überwachungsventile zum Abbau von im Innenraum des Kolbens durch die Drehbewegung der Kupplungstrommel erzeugtem Driftdruck. Sofern der Driftdruck in dem Kolben nicht abgebaut wird, kann er zu einem unrichtigen Fassen der Kupplung führen. Bei dem Drift-Überwachungsventil der bekannten Art verwendet man als Ventilelement eine. Kugel oder eine Membran. In der USA-Patentschrift 2. 74-0 512 ist beispielsweise ein Überströmventil mit einem Kugelelement beschrieben, das dem vorerwähnten Drift-Überwachungsventil entspricht.

Das Drift-Überwachungsventil mit einem aus einer solchen Kugel oder einer Membran bestehenden Ventilelement hat insofern Mangel als der kritische Druck oder die Einstellung des öffnens und Schliessens des Ventils schwierig zu steuern ist. Bekanntlich ist der Innendurck des Kolbens von seiner Drehzahl abhängig, jedoch war bisher das Ansprechen des kugelförmigen oder eines membranartigen Veötilelements auf die Veränderung des Innendruckes schwierig zu steuern.

Demzufolge ist die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe in der Behebung der vorgenannten Schwierigkeiten der bekannten Drift-Überwachungsventile.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die, Schaffung einer hydraulischen Kupplung» in die das verbesserte Drift-Überwachungsventil eingebaut ist zur Gewährleistung eines zuverlässigen Betriebes der Kupplung.

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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass an dem Kolben ein Drift-Überwachungsventil vorgesehen ist mit einem kegelstumpfförmigen Ventilelement und einem durch, den Kolben verlaufenden Überströmkanal, wobei das kegelstumpfförmige Ventilelement in einem einen Teil des Überströmkanals bildenden Hohlraum angeordnet ist und bei Zunahme des Flüssigkeitsdruckes in der Arbeitskammer den Überströmkanal sperren kann, während es bei Abnahme des Druckes der Flüssigkeit in der Kammer durch die Fliehkraft infolge der Drehbewegung der Trommel und des Kolbens so betätigt wird, dass die in der Kammer vorhandene Flüssigkeit über den überströmkanal abfliesst·

Es hat sich herausgestellt, dass sich bei dem Drift-Überwachungsventil nach der Erfindung die Höhe des kritischen Innendrucks des Kolbens zur Herbeiführung des Schliessens und Öffnens des Drift-Überwachungsventils leicht regulieren lässt, indem entweder die Relativlage des Schwerpunktes des kegelstumpfförmigen Ventilelementes durch Verändern seines Durchmessers, seiner Höhe und seiner Verjüngung geändert oder der Werkstoff für das kegelstumpfförmige Ventilelement zum Verändern seines Gewichtes gewechselt wird, so dass sich die Fliehkraftauswirkungen der Dreh- ^

bewegung des Ventils auf das Ventilelement ändern lassen.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:

Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch den wesentlichen Teil einer hydraulischen Kupplung nach der Erfindung,

Fig. 2 einen horizontalen Schnitt durch die hydraulische Kupplung,

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Fig. JA und ^B ä±e Arbeitsweise eines in die hydraulische

Kupplung eingebauten Drift-Überwachungsventils veranschaulichende (Deil schnitte, '

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht einer für das

Drift-Überwachungsventil verwendbaren Hülse,

Fig. 5A bis 5C verschiedene Ausführungsformen des Drift-Überwachungsventils nach der Erfindung und

Fig. 6 eine den kritischen Flüssigkeitsdruck und

die kritische Drehzahl einer hydraulischen Kupplung zum Betätigen eines in sie eingebauten Drift-Überwachungsventils veranschaulichende graphische Darstellung.

In den einzelnen Figuren sind die miteinander übereinstimmenden !'eile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Gemäss der Darstellung in Fig. 6 ist bekannt, dass es eine bestimmte kritische Drehzahl und einen bestimmten kritischen Flüssigkeitsdruck gibt, bei welchen ein in der hydraulischen Kupplung vorhandenes Drift-Überwachungsventil betätigt wird. Wie aus der Kurve A nach Tig. 6 ersichtlid^ stehen die kritische Drehzahl und der kritische Flüssigkeitsdruck zueinander in Beziehung. Diese Wechselbeziehung zwischen der kritischen Drehzahl und dem kritischen Flüssigkeitsdruck ist ausserdem abhängig von der Form und dem Werkstoff eines Ventilelementes des Drift-Überwachungsventils. Jedoch war es bei den aus Kugeln oder Membranen bestehenden, bisher bekannten Ventilelementen schwierig, die kritischen Werte von Drehzahl und Flüssigkeitsdruck voneinander unabhängig zu steuern bzw. die Zeitsteuerung der Betätigung der hydraulischen Kupplung zu regulieren.

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Erfindungsgemäss wird die Schaffung einer verbesserten hydraulischen Kupplung vorgeschlagen, deren Betätigungszeitpunkt sich beliebig regeln lässt. Gemäss Fig. 1 und 2, in welchen eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt ist, weist eine Eingangswelle 1 eine Trommel 2 auf, die an ihr mit Hilfe von Keilen 3 fest angebracht ist. Auf der Innenseite der Trommel 2 ist ein Kolben 4 verschiebbar so eingepasst, dass er parallel zur Achse der Eingangswelle 1 bewegbar ist. Wie in Fig. 1 gezeigt, ist zwischen den einander gegenüberliegenden Flächen der Trommel 2 und des Kolbens 4 eine Arbeitskammer B abgegrenzt. Durch die Eingangswelle 1 und die Trommel 2 ist ein " Steuerkanal 5 so ausgebildet, dass über ihn Druckflüssigkeit aus einer Flüssigkeitsquelle 20 der Arbeitskammer B zugeführt werden kann. Die Flüssigkeitsquelle 20 kann ein (nicht dargestelltes) gesondertes Ventil enthalten, das den Steuerkanal 5 nach Bedarf mit der Flüssigkeitsquelle oder mit einem (nicht dargestreuten) Auslass in Verbindung setzt. Eine dem Flüssigkeitsdruck in der Arbeitskammer B entgegenwirkende Schraubendruckfeder 6 ist zwischen dem Kolben 4 und dem mit der Trommel 2 fest zusammenhängenden Federsitz 7 eingesetzt.

Auf der Eingangswelle 1 ist mit Hilfe von Nadellagern 9 eine Nabe 8 drehbar angebracht. Eine Mehrscheiben-kupplung setzt ύ sich aus an der Trommel 2 axial verschiebbar befestigten Kupplungsscheiben 10 und weiteren an der Nabe 8 ebenfalls axial verschiebbar befestigten Kupplungsscheiben 11 zusammen. Zur Gewährleistung eines zuverlässigen Betriebes der Mehrscheibenkupplung ist an der Trommel 2 mit Hilfe eines Sicherungsringes 13 eine Halteplatte 12 so befestigt, dass die Kupplungsscheiben 10 und 11 zwischen dem Kolben 4 und der Halteplatte 12 gehalten werden können. Zum Verhindern von Flüssigkeitsieckverlusten aus der Arbeitskammer B sind (an den erforderlichen Stellen) öldichtungen 14 vorgesehen.

Erfindungsgemäsß ist durch den Kolben 4 ein zur Achse der Eingangswello 1 parallel verlaufender Überströmkanal 15 gebohrt. An dor Verbindungsstelle des ttberströmkanals15 mit

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der Arbeitskammer B ist koaxial zu ihm ein erweiterter zylindrischer Teil 16 so ausgebildet, dass dieser erweiterte zylindrische Teil an der Druckaufnahmefläche des Kolbens 4 eine Ausnehmung bildet» In diesem erweiterten zylindrischen Teil 16 ist ein kegelstumpfförmiges Ventilelement 17 so angeordnet, dass seine Grundfläche 17a der Bodenfläche 16a des erweiterten zylindrischen Teiles 16 zugekehrt ist«

Eine in Fig_o 4 gesondert dargestellte, becherförmig ausgebildete Hülse 18 ist in den erweiterten zylindrischen Teil 16 so eingesetztj dass sie das Herausrutschen des Ventilelementes 17 aus dem erweiterten zylindrischen Teil 16 verhindert» ¥ie.in Fig. 4 gezeigt_s weist die becherförmige Hülse 18 eine durch ihre Bodenwand gebohrte Öffnung 18a und einen sich von der Öffnung 18a aus entlang ihrer Seitenwand "bis au ihrer Oberkante erstreckenden Schlitz 18b auf_o ¥enn der Schlitz 18b der Hülse 18 in einer von der Achse des Kolbens 4 zur Achse der Hülse 18 verlaufenden radialen Ebene angeordnet ist, ist ein gleichmässiger Flüssigkeitsstrom aus der Arbeitskammer B in den Überströmkanal 15 gewährleistet. Auf der Rückseite des Kolbens 4 am Auslass des Rückflusskanals 15 ist eine Ausnehmung 4a vorgesehen um zu verhindern, dass die Mehrscheibenkupplungseinheit die Auslassöffnung des Überströmkanals 15 sperrt.

In Fig. 5-Ä- bis 50 sind verschiedene Anordnungen bzw. Ausführungen für den erweiterten zylindrischen Teil 16 und das Ventilelement 17 veranschaulicht. Bei der Anordnung nach Fig. 5A ist auf der Einlasseite des Überströmkanals 15 ein ringförmiger Ventilsitz 16b ausgebildet zwecks Verbesserung des Kontaktes zwischen der Grundfläche 17a des Ventilelementes 17 und der Bodenfläche 16a der zylindrischen Ausnehmung 16. Fig. 5B zeigt-die Verwendung einer mit einem Ventilsitz 19a versehenen Stahlscheibe 19, die zum Schütze der Ausnehmung 16 an ihrem Boden angebracht ist. Wie in Fig. 5C gezeigt» kann auch anstelle der den ringförmigen Ventilsits

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19a aufweisenden Stahlscheibe 19 eine ebene Stah.lsch.eibe 19' am Boden der Ausnehmung 16 angebracht werdea.

Venn beim Betrieb der Kupplung über den Steuerkanal 5 Hoch druckflüssigkeit in die Arbeitskammer B. zwischen der Trommel 2 und dem Kolben 5 zugeführt wird und dabei der Flüssigkeitsdruck P und die Drehzahl.V in dem Bereich oberhalb der Kurve A nach Fig. 6, beispielsweise an einer einen Druck P₀ und eine Drehzahl T/V darstellenden Punkt X, liegen, kommt die Grundfläche 17a <les Ventil element es 17» wie in Fig. 1 und JA gezeigt, mit der Bodenfläche 16a der zylin- " drisehen Ausnehmung 16 in Berührung. Dadurch wird der Überströmkanal 15 gesperrt, so dass der Druck in der Arbeitskammer B zuninmt, um bei Betrachtung von Fig. 1 den Kolben

4 nach rechts zu bewegen. Auf diese Weise legen sich die Kupplungsscheiben 10 und 11 fassend gegeneinander, so dass die Leistung von der Eingangswelle 1 auf die Nabe 8 übertragen wird.

Sofern die Hochdruckflüssigkeitszufuhr aus dem Steuerkanal

5 unterbrochen wird und dabei der Druck in der Arbeitskammer in einem solchen Ausinass abnimmt, dass der Druck P und

die Drehzahl V unterhalb der Kurve A nach Fig. 6, bei- μ

spielsweise an einen einen Druck P und eine Drehzahl V

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darstellenden Punkt X, zu liegen kommen wird, daa Ventilelement, wie in S"ig. 3B gezeigt, durch die auf es einwirkende Fliehkraft schräggestellt. Dadurch hebt sich die Grundfläche 17a d·» Ventilelementes 17 von der Bodenwas* 16a des .erweiterten zylindrischen Teiles 16 ab, um, wie in ΐ*ΐ£· JB durch den Pfeil C angedeutet, das Abfliessen der Flüssigkeit aus tier Arbeitskammer B über den Überströmkanal 15 zu erinöii;] ichen. Der Schlitz 18b der Hülse 18 leitet den gleichn.'iscir:en Fluss der Flüssigkeit zu dem Überströmkanal 15 unter der Vorausnotzung, dass der Schlitz 18b radial in Richtung ον.ϊ. eile Achcn des Kolbens 4 angeordnet ist.

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Gemäss einem Merkmal der Erfindung lässt sich die Zeitsteuerung des Ventilbetriebes durch Verändern des Durchmessers, der Höhe, der Verjüngung oder des Werkstoffes des kegelstumpfförmigen Ventilelementes nach Belieben genau steuern. Dadurch wird die Anpassungsfähigkeit der Steuerung des Drift-Überwachungsventils im Vergleich zu der der üblichen Drift-Überwachungsventile mit aus Kugeln oder Membranen bestehenen Ventilelementen erheblich verbessert.

Wie vorstehend beschrieben, wird erfindungsgeinäss eine verbesserte hydraulische Kupplung geschaffen mit Drift-überwachungsventilen, deren Zeitverhalten bzw. Ein-Aus-Zeitsteuerung beliebig steuerbar ist. Ferner ist die hydraulische Kupplung nach der Erfindung von einfacher Bauart und bei niedrigen Kosten leicht herstellbar.

Patentansprüche;

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Claims

Pat en tan s ό r ü c h e

1.^Hydraulische Kupplung mit einer um eine Achse drehbaren Trommel, einem drehbar angeordneten Kolben in der Trommel, einer sxfischen der Trommel und dem Kolben abgegrenzten Arbeitskammer zur Aufnahme von Hochdruckflüssigkeit, einer Habe, Beibungskupplungselementen, die nach Bedarf bei Zunahme des Druckes der Flüssigkeit in der Kammer unter ä Steuerung durch den Kolben eine wirksame Verbindung zwischen der Trommel und der Nabe herstellen, und einer nach Bedarf in die Arbeitskammer Hochdruckflüssigkeit zuführenden Flüssigkeitsquelle, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Kolben (4) ein Drift-Überwachungsventil vorgesehen ist mit einem kegelstumpfförmigen Ventilelement (17) und einem durch den Kolben verlaufenden Überströmkanal (15)j wobeidas kegelstumpfförmige Ventilelement in einem einen Teil des Überströmkanals (15) bildenden Hohlraum (16) angeordnet ist und bei Zunahme des Flüssigkeitsdruckes in der Arbeitskammer (B) den Überströmkanal sperren kann, während es bei Abnahme des Druckes der Flüssigkeit in der Kammer durch die Fliehkraft infolge der Drehbewegung der % Trommel (2) und des Kolbens (4) so betätigt wird, dass die in der Kammer (B) vorhandene Flüssigkeit über den Überströmkanal (15) abfliesst.

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (16) durch Erweiterung eines Teiles des Überströmkanals (15) angrenzend an die Arbeitskammer (B) gebildet ist. .

3. Kupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in den erweiterten Teil (16) des Überströmkanals (15) eine becherförmige Hülse (B) mit einer Bodenöffnung (18a) so

' ,eingesetzt ist, dass ihr Boden der Arbeitskammer (B) zuge-

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kehrt ist, um zu verhindern, dass das kegelstumpfförmige Ventilelement (17) aus dem erweiterten Teil (16) herausrutscht.

4·. Kupplung nach Anspruch 3j dadurch gekennzeichnet, dass die becherförmige Hülse (18) einen sich von der öffnung. (1ba) entlang der Seitenwand der Hülse bis zu ihrer Oberkante erstreckenden Schlitz (18b) aufweist, der in einer von der Achse des Ko-lbens (4-) zur Achse der Hülse (18) verlaufenden radialen Ebene angeordnet ist.

5· Kupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet., dass an der der Grundfläche des kegelstumpffönnigen Ventilelementes (17) zugekehrten Fläche (16a) des erweiterten Teiles (1G) ein Ventilsitzteil (16b) angeordnet ist.,

6. Kupplung nach Anspruch 5» dadurch, gekennzeichnet, dass das Ventilsitzteil eine mit einer öffnung versehene ebene Stahlscheibe (19') ist.

7. Kupplung nach Anspruch 5_t dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilsitzteil eine ebene Stahl scheibe (19) mit einer von

' einem ringförmigen Vorsprung (19a) umgebenen zentralen öff- " nung ist.

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