DE2100572B1 - Reibungskupplung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Reibungskupplung mit einem ersten Kupplungsglied, das gehpuseartig ein zweites, innerhalb des ersten Kupplungsgliedes angeordnetes Kupplungsglied umgibt und mit seiner Kupplungsfläche gegen eine entsprechende Kupplungsfläche des zweiten, auf einer Trägerwelle axial verschiebbar angeordneten Kupplungsgliedes durch Druckglieder anpreßbar ist, die einen von einem Druckmedium beaufschlagbaren Betriebsdruckraum abschließen und durch die unter entsprechender Abdichtung das zweite Kupplungsglied axial bewegbar ist.

Es ist bereits eine Reibungskupplung bekannt, bei der auf einer Welle ein mittleres antreibbares Kupplungsglied fest angeordnet ist, das an beiden Außenflächen je einen Reibring trägt, gegen die äußere Antriebsteile eines äußeren Kupplungsgliedes anpreßbar sind, um so die Kupplungsglieder kraftschlüssig zu kuppeln. Das mittlere Kupplungsglied hat einen ringförmigen Mittelraum, der an eine Kühlmediumquelle angeschlosen 1st. Bei Durchfluß des Kühlmediums durch den Mittelraum werden die Reibring* von innen her gekühlt (USA.-Patentschrift 2 852 118).

Bei einer weiteren bekannten Reibungskupplung trägt eine Antriebswelle als erstes Kupplungsglied eine Reibscheibe, die zwischen zwei das zweite Kupplungsglied bildende Kupplungsscheiben angeordnet ist, von denen die eine auf der Nabe der anderen axial gegen die Wirkung von Druckfedern verschiebbar ist, die die beiden Kupplungsscheiben im Abstand von der Reibscheibe halten, Die eine Kupplungsscheibe ist dabei auf der Abtriebswelle befestigt. Ferner trägt die vorerwähnte Nabe noch ein Druckglied mit einer Membran, hinter der eine geschlossene Druckkammer vorgesehen ist. Das Druckglied ist nun so angeordnet, daß seine Membran bei Beaufschlagung derselben durch ein der Druckkammer zugeführtes Druckmedium auf die axial bewegliche Kupplungsscheibe wirkt und diese so weit verschiebt, bis die Reibscheibe von den benachbarten Innenflächen der Kupplungsscheiben kraftschlüssig erfaßt wird. Diese Anordnung ist unsymmetrisch und erfordert daher eine größere Zahl ungleicher Teile. Ferner ist ein von den Kupplungsscheiben getrenntes, einseitig wirkendes Druckglied erforderlich, dem das Druckmedium zugeführt wird. Erwähnt sei noch, daß die beiden Kupplungsscheiben ringförmige Kühlkammern haben, die von einem Kühlmedium durchflossen sind (USA.-Patentschrift 3 062 347).

Ferner ist eine Scheibenreibungskupplung bekannt, bei der ein äußeres Gehäuse vorhanden ist, in dessen Innenraum eine Zwischenplatte angeordnet ist, wobei diese Teile das eine Kupplungsglied bilden. Gegen diese Zwischenplatte können zwei das andere Kupplungsglied bildende Scheiben durch Druckplatten angepreßt werden, wenn die entsprechenden, hinter diesen Druckplatten liegenden Kammern von einem Druckmedium beaufschlagt werden. Diese Konstruktion ist verhältnismäßig umständlich, denn es sind beidseits der vorerwähnten Scheiben entsprechende Druckräume vorhanden, die zum Teil von dem äußeren, das eine Kupplungsglied darstellenden Gehäuse gebildet sind. Außerdem ist nachteilig, daß bei dieser Bauart ein Großteil der Wärme dort entsteht, wo diese Wärme verhältnismäßig schwer abzuführen ist, nämlich auf dem mittleren Raum zwischen den das andere Kupplungsglied bildenden Scheiben (deutsche Patentschrift 1 425 216).

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Reibungskupplung zu schaffen, die unter Verwendung möglichst gleicher Teile symmetrisch zu einer Mittelebene angeordnet ist und bei der das Druckglied mit dem zugehörigen Kupplungsglied vereinigt ist. Diese Aufgabe wird bei der eingangs erwähnten Reibungskupplung gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das zweite Kupplungsglied zwei als Druckglieder wirkende Scheiben aufweist, die am Umfang jeweils einen nach innen gerichteten zylindrischen Bund aufweisen, die in drucklosem Zustand durch als Druckfedern wirkende Speicherkräfte aneinandergepreßt sind und den Betriebsdruckraum definieren, der durch einen zylindrischen, elastischen Dichtring abgedichtet ist, der am Innenumfang der beiden Bunde anliegt. Damit entfällt ein getrenntes Druckglied ganz. Ferner ergeben sich durch die Anordnung des Druckraumes in der Mitte und der Anordnung der Kupplungsflächen außerhalb des mittle-

ren Kupplungsgliedes günstige KUhlungsverhaitnisse, Auch die Abdichtung des Betriebsolruckraumes durch den Dichtring ist vorteilhaft, da dieser Dichtring zur Abdichtung an die Innenumfangsflächen beider Bunde angepreßt wird. Der Dichtring nimmt dabei wenig Platz ein, ist massearm und thermisch hoch belastbar. Ein bevorzugtes Material für den Dichtring ist Mevall.

Eine besonders vorteilhafte Konstruktion ergibt sich, wenn das äußere Kupplungsglied durch zwei symmetrische und fest miteinander verschraubte, den Raum zur Aufnahme des inneren Kupplungsgliedes definierende Schalen gebildet ist. Durch die gegenseitige Verbindung beider Schalen ist ebenfalls sichergestellt, daß diese Teile nur einer geringen Biegebeanspruchung unterliegen, wenn die verschiebbaren Scheiben zur Drehmomentübertragung an diese unter Druck zur Anlage gebracht werden. Sie können deshalb ebenso als dünne, massearme Scheiben ausgebildet sein, da sie, im Längsschnitt gesehen, in Verbindung mit den Lagern ein formstabiles Kastenprofil bilden, das ein schnelles Abführen der Schaltwärme begünstigt. Die äußere Kupplungshälfte kann als Zahn-, Ketten- oder Riemenrad ausgebildet und an ihren Stirnseiten zu Kühlzwecken zusätzlich mit Rillen-, Rippen- oder Turbinenflügeln ausgestattet sein.

Um die Wärmeentwicklung so klein wie möglich zu halten, ist es vorteilhaft, jeder Scheibe des inneren Kupplungsgliedes an ihrer Außenseite einen stationären, auf der Trägerwelle angeordneten Abstützring zuzuordnen und zwischen dem letzteren und den Scheiben im Winkelabstand voneinander eine Vielzahl von Druckfedern vorzusehen. Hierbei ist es günstig, wenn der Zwischenraum zwischen Abstützringen und Scheiben in radialer Richtung jeweils von einem ringförmigen Dichtglied abgedeckt ist.

Die radiale Abdichtung der zwischen den Scheiben des inneren Kupplungsgliedes und den stationären Abstützringen vorhandenen Zwischenräume wird vorteilhaft in ähnlicher Weise wie beim Betriebsdruckraum bewerkstelligt, wozu lediglich sowohl an den Scheiben als auch an den Abstützringen einander zugekehrte, gleiche Innendurchmesser aufweisende Ringbunde vorzusehen sind, an deren Innenumfang sich dann Metalldichtringe anlegen können. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist auch die äußere Kupplungtihälfte auf der Trägerwelle angeordnet, und zu diesem Zweck ist es vorteilhaft, deren fest miteinander verbundene Schalen mit je einer Nabe auszustatten, die jeweils einen der Abstützringe übergreifen und die mittels Kugellagern auf der Trägerwelle gelagert sind. !Eine vorteilhafte Montage der Abstützringe ist hierbei möglich, wenn sich diese zu ihrer Fixierung auf der Trägerwelle am inneren Laufring der Kugellager abstützen.

In der 2'eichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Reibungskupplung im Längsschnitt dargestellt.

Die gezeigte Reibungskupplung ist auf einer Trägerwelle 10 montiert und weist ein als Ganzes mit 12 bezeichnetes äußeres Kupplungsglied und ein als Ganzes mit 14 bezeichnetes inneres Kupplungsglied auf. Das äußere Kupplungsglied ist aus zwei symmetrischen schalenförmigen Kupplungshälften 16, 16' zusammengesetzt, von denen die eine Kupplungshälfte 16 am Außenumfang einen Zahnkranz 20 aufweist, mit welchem das äußere Kupplungsglied angetrieben wird und das Drehmoment auf die Trägerwelle 10 übertragt, die z. B. über Zahnräder mit einer hochtourig drehenden Arbeitsspindel eines Drehautomaten im Eingriff ist. Jede der beiden Kupplungshälften 16,16' weist einen Umfangsbund 22, 22' auf, die

mit ihren Stirnflachen aneinander anliegen. Mit Schrauben 24 sind die Kupplungshälften fest miteinander verbunden, Jede Kupplungshaifte weist eine Nabe 26 bzw. 26' auf, in welcher der äußere Laufring eines Kugellagers 28 bzw. 28' gehalten ist, dessen in-

xo nerer Laufring auf der Trägerwelle 10 sitzt und mit Hilfe eines Sprengringes 30 bzw. 30' gegen axiale Verlagerung gesichert ist. Die beiden Kupplungshälften 16, 16' definieren einen das innere Kupplungsglied 14 aufnehmenden Innenraum 32, der, im

Längsschnitt gesehen, im wesentlichen rechteckförmigen Querschnitt hat. Das innere Kupplungsglied 14 hat entsprechend der Form des Innenraumes 32 im Längsschnitt ebenfalls einen im wesentlichen rechteckförmigen Querschnitt und ist aus zwei symmetri-

sehen, als Druckglieder wirkende Scheiben 34, 34' gebildet. Diese beiden Scheiben weisen an ihrem Umfang einander zugerichtete zylindrische Bunde 36, 36' auf, die mit ihren Stirnflächen bei nicht betätigter Reibungskupplung aneinander anliegen. Die beiden

as Scheiben 34, 34' definieren einen inneren Betriebsdruckraum 38 des inneren Kupplungsgliedes. Mit 40 ist ein zylindrischer, elastischer Dichtring bezeichnet, der am Innenumfang der beiden Bunde 36, 36' anliegt und den Betriebsdruckraum 38 in radialer Rich-

tung abdichtet. Mit 42, 42' sind ringförmige Reibbeläge bezeichnet, die an den äußeren Stirnflächen der beiden Scheiben 34, 34' des inneren Kupplungsgliedes angeordnet sind. Die Reibflächen dieser Reibbeläge befinden sich in drucklosem Zustand des Be-

triebsdruckraumes 38 in geringem Abstand von den zu diesen parallelen Innenwandflächen 44, 44' der beiden Kupplungshälften 16, 16' des äußeren Kupplungsgliedes. Die Scheiben 34, 34' des inneren Kupplungsgliedes sind auf einem Vielkeilprofil 46 der Trägerwelle 10 axial verschiebbar, jedoch unverdrehbar angeordnet. Beiden Scheiben 34, 34' ist auf der Trägerwelle jeweils ein Abstützring 48, 48' zugeordnet, die sich einerseits an einer Wellenringschulter 50, 50' und andererseits am inneren Laufring der Kugellager 28, 28' abstützen. Die Abstützringe sind damit auf der Trägerwelle 10 fixiert.

Zwischen den Scheiben 34, 34' und den zugeordneten Abstützringen 48, 48' ist eine Vielzahl von in gleichem Winkelabstand voneinander angeordneten,

als Druckglieder wirkenden Druckfedern 52, 52' vorgesehen, die jeweils in entsprechende Ausnehmungen dieser Scheiben eingreifen. Die Druckfedern versuchen, die Scheiben 34, 34' des inneren Kupplungsgliedes in gegenseitiger Berührung zu halten, wobei außer deren zylindrische Bunde 36, 36' ein innerer, auf der Trägerwelle 10 vorgesehener Sprengring oder Ringbund 54 als Anschlag dient. Die Scheiben 34, 34' und die Abstützringe 48, 48' weisen einander zugekehrte Bunde 56, 58 bzw. 56', 58' auf, die gleiche Innendurchmesser haben. Die durch diese Bunde definierten, von den Druckfedern 52, 52' durchsetzten Ringräume sind in radialer Richtung ebenfalls durch jeweils einen zylindrischen und elastischen, vorzugsweise aus Metall bestehenden Dichtring 60, 60' abgedichtet, der an deren Innenumfangsflächen anliegt. Am Umfang der Naben 26, 26' sind, vom Innenraum 32 des äußeren Kupplungsgliedes aus gesehen, vor den Kugellagern radiale Bohrungen 62 vorgesehen

und desgleichen auch am Umfang der Kupplungsh'älfte 16' des äußeren Kupplungsgliedes entsprechende Radialbohrungen 64, durch welche bei. der Rotation des äußeren Kupplungsgliedes gegebenenfalls in den Innenraum 32 derselben eintretendes Lecköl sowie Abrieb der ringförmigen Reibbeläge 42, 42' austreten kann. Mit 66 ist ein die Trägerwelle 10 durchsetzender und in den Betriebsdruckraum 38 am Wellenumfang austretender Verbindungskanal bezeichnet, der den Druckraum mit einer Druckquelle verbindet.

Bei ausgeschalteter Reibungskupplung rotiert lediglich das innere Kupplungsglied 14, da die Druckfedern 52, 52' die Scheiben 34, 34' des inneren Kupplungsgliedes in gegenseitiger Berührung und damit deren Reibbeläge 42, 42' im Abstand von den entsprechenden Innenwandflächen 44, 44' des äußeren Kupplungsgliedes halten. Wird die Reibungskupplung eingeschaltet, was durch Zuführung eines Druckmediums, insbesondere von Drucköl, in den Betriebsdruckraum 38 des inneren Kupplungsgliedes geschieht, so werden die Innenflächen der Scheiben 34, 34' gleichmäßig mit Drucköl beaufschlagt, was eine Axialverstellung derselben in entgegengesetzten Richtungen gegen die Wirkung der Druckfedern 52, 52' zur Folge hat. Dabei werden die Reibbeläge 42, 42' schlagartig mit großem Druck an die entsprechenden Innenwandflächen 44, 44' des äußeren Kupplungsgliedes angelegt und nehmen diese so lange mit, wie der Druck im Betriebsdruckraum 38 aufrechterhalten wird. Der auf die Kupplungshälften 16,16' des äußeren Kupplungsgliedes ausgeübte Druck wird hierbei von den Kugellagern 28, 28' sowie von den Schrauben 24 aufgenommen, so daß die Wandung der Scheiben 34, 34' verhältnismäßig dünn sein kann.

Wird die Reibungskupplung ausgeschaltet, d. h. der Betriebsdruckraum 38 drucklos gemacht, so bewegen die Druckfedern 52, 52' die Scheiben 34, 34' des inneren Kupplungsgliedes in ihre Ausgangslage zurück, wodurch die kraftschlüssige Verbindung zwischen beiden Kupplungsgliedem 12 und 14 unterbrochen wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Reibungskupplung mit einem ersten Kupplungsglied, das gehäuseartig ein zweites, innerhalb des ersten Kupplungsgliedes angeordnetes Kupplungsglied umgibt und mit seiner Kupplungsfläche gegen eine entsprechende Kupplungsfläche des zweiten, auf einer Trägerwelle axial verschiebbar angeordneten Kupplungsgliedes durch Druckglieder anpreßbar ist, die einen von einem Druckmedium beaufschlagbaren Betriebsdruckraum abschließen und durch die unter entsprechender Abdichtung das zweite Kupplungsglied axial bewegbar ist, dadurch gekennzeich» net, daß das zweite Kupplungsglied zwei als Druckglieder wirkende Scheiben (34, 34') aufweist, die am Umfang jeweils einen nach innen gerichteten zylindrischen Bund (36, 36') aufweisen, die in drucklosem Zustand durch Speicher- ao kräfte (52, 52') aneinandergepreßt sind und den Betriebsdruckraum (38) definieren, der durch einen zylindrischen, elastischen Dichtring (40) abgedichtet ist, der am Innenumfang der beiden Bunde (36, 36') anliegt.

2. Reibungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Scheibe (34, 34') der inneren Kupplungshälfte (16) an ihrer Außenseite ein staionärer, auf der Trägerwelle (10) angeordneter Abstützring (48, 48') zugeordnet ist und daß zwischen den letzteren und den Scheiben im Winkelabstand voneinander eine Vielzahl von Druckfedern (52, 52') zwischengeschaltet ist, wobei der Zwischenraum zwischen Abstützringen (48, 48') und Scheiben (34, 34') in radialer Riehtung jeweils von einem Dichtring (60, 60') abgedichtet ist, der am Innenumfang von einander zugekehrten, gleiche Innendurchmesser aufweisenden Ringbunden (56, 58; 56', 58') dieser Teile anliegt.

3. Reibungskupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Abstützringe (48, 48') am inneren Laufring der die äußeren Kupplungshälften (16, 16') tragenden Kugellager (28, 28') abstützen.