DE2347519C3

DE2347519C3 - Kupplungs-Bremseinheit

Info

Publication number: DE2347519C3
Application number: DE2347519A
Authority: DE
Inventors: Gordon Maurice Grosse Pointe Mich. Sommer
Original assignee: Gm Sommer Co Inc Warren Mich Us
Current assignee: Gm Sommer Co Inc Warren Mich Us
Priority date: 1972-09-22
Filing date: 1973-09-21
Publication date: 1981-06-04
Also published as: JPS4993751A; FR2200924A5; DE2347519B2; CA989708A; IT993368B; JPS5621953B2; GB1437609A; DE2347519A1; US3834502A

Description

Die Erfindung betrifft eine aus einer Lamellenkupplung und aus einer Lamellenbremse bestehende, in einem als Flüssigkeitsvorratsbehälter dienenden Gehäuse angeordnete Kupplungs-Bremseinheit nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige Kupplungs-Bremseinheit ist aus der DEOS 20 10 714 bekannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannte Kupplungs-Bremseinheit dahingehend zu verbessern, daß neben einer von der gewünschten Drehzahl der Abtriebswelle abhängigen Beaufschlagung der Betätigungsvorrichtung für die Lamellenkupplung gleichzeitig eine Zuführung von hydraulischem Druckmittel zu den Kupplungslamellen zu deren Kühlung erhalten wird.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden

Merkmale des Anspruchs 1 gelöst

Aus der US-PS 35 80 371, der DE-AS 19 02 462 und der DE-PS 3 79 460 sind bereits als Naßkupplungen arbeitende Lamellenkupplungen bekannt, bei denen öl nicht nur zur Schmierung der Lamellen, sondern auch zur Druckbeaufschlagung der Kupplungsbetätigungsvorrichtung benutzt wird. Aus der US-PS 35 48 987 ist ferner eine pneumatisch betätigte Schlupfkupplung bekannt, bei der der Betätigungsdruck in Abhängigkeit

ίο von dem Unterschied zwischen der Ist-Drehzahl und der Soll-Drehzahl der Abtriebswelle gesteuert wird.

Bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Kupplungs-Bremseinheit erhält man darüber hinaus eine direkte Kopplung zwischen dem Druck der den Kupplungslamellen zugeführten Druckflüssigkeit und der der Betätigungsvorrichtung zugeführten Druckflüssigkeit Verringert sich der Betätigungsdruck aufgrund eines Stellsignals, so erhöht sich automatisch der den Kupplungslamellen zugeführte Druck, und umgekehrt Hierdurch ergibt sich bei jedem Betriebszustand eine den gerade herrschenden Verhältnissen angepaßte Schlupf- und Kühlwirkung.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Anhand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein Schaltbild einer erfindungsgemäß ausgebildeten Kupplungs-Bremseinheit;

F i g. 2 einen Längsschnitt durch den oberen Teil einer Kupplungs-Bremseinheit

Eine in F i g. 1 schematisch dargestellte, aus einer Lamellenkupplung und einer Lamellenbremse bestehende Kupplungs-Bremseinheit 12 besitzt eine Antriebswelle 14, die mit einem Motor 16 konstanter Drehzahl, beispielsweise einem Elektromotor, verbunden ist und eine Abtriebswelle 18, die mit einem anzutreibenden Aggregat 20 verbunden ist Auf der Abtriebswelle 18 ist ein Zahnrad 22 angeordnet dessen Drehzahl von einem Drehzahlmesser 24 gemessen wird, indem für jeden Zahn ein Impuls erzeugt wird. Die Impulse, die die Ist-Drehzahl darstellen, werden über eine Leitung 28 auf ein Steuergerät 26 übertragen und elektronisch mit einer — z. B. programmierten — Soll-Drehzahl verglichen. Über eine Leitung 31 wird ein elektrisches Stellsignal auf ein Ventil 30 gegeben. Das Stellsignal ändert die Druckbeaufschlagung des Lamellenpakets der Kupplung, wodurch die gewünschte Drehzahl der Abtriebswelle 18 erzielt wird.
Das Ventil 30 ist ein Entlastungsventil und steuert den Druck einer von einer Pumpe 32 zu einem Betätigungskolben (in Fig.) nicht gezeigt) über eine Leitung 34 geförderten Flüssigkeit. Das Ventil 30 ermöglicht eine wahlweise Beaufschlagung des Betätigungskolbens mit Druck, indem mehr oder weniger Flüssigkeit über eine Leitung 36 dem Lamellenpaket zugeführt wird. Hierdurch wird das Lamellenpaket gekühlt. Ein Entlastungsventil 38 ist für den Druckraum 245 vorgesehen, so daß die volle Federkraft zur Betätigung der Bremse ausgenutzt werden kann.

Gemäß F i g. 2 besitzt die Kupplungs-Bremseinheit 12 ein zylinderförmiges Gehäuse 42 mit in Längsrichtung und nach außen verlaufenden Kühlrippen 44. Ein Auslaß 56 des Ventils 30 steht mit dem Inneren des Gehäuses 42, das als Flüssigkeitsvorratsbehälter 43 dient, in Strömungsmittelverbindung.

Die Antriebswelle 14 befindet sich am linksseitigen Ende der Kupplungs-Bremseinheit 12 und trägt einen Lüfter 84, der Kühlluft an der Außenseite des Gehäuses

42 vorbeiführt An der Außenseite eines den Lüfter 84 umgebenden Gehäuses befindet sich die Pumpe 32.

Wie bereits erwähnt, gibt die Pumpe 32 Druckflüssigkeit an das Ventil 30 und an einen hydraulisch betätigten Kolben ab. Die Pumpe 32, die vorzugsweise drehrichtungsumkehrbar ist, wird über einen Riementrieb 110 von der Antriebswelle 14 angetrieben. Die Antriebswelle 14 ist mit einem Wellenstummel des am linksseitigen Ende der Kupplungs-Bremseinheit angeordneten Motors 16 drehfest verbunden.

An achsparallelen Mitnehmerarmen 134 der Antriebswelle 14 sind Reiblamellen 222 der Lamellenkupplung axial verschiebbar geführt Reiblamellen 224 der Lamellenbremse sind an achsparallelen Mitnehmerarmen 148 eines Gehäusedeckels 142 axial verschiebbar geführt, der das rechtsseitige Ende des Gehäuses 42 verschließt

Die Abtriebswelle 18 erstreckt sich durch das rechtsseitige Ende des Gehäuses und trägt dort das Zahnrad 22, dem ein elektromagnetischer Drehzahlmesser 24 zugeordnet ist. Das Zahnrad 22 ist mit möglichst vielen Zähnen (z. B. 192 Zähne) versehen, um eine entsprechend große Anzahl von Impulsen je Umdrehung der Abtriebswelle 18 auf das Steuergerat 26 zu Obertragen.

Die Abtriebswelle 18 ist mit einer Ringnut 200 versehen. Links von der Ringnut 200 befinden sich mehrere in Umfangsrichtung verteilte axiale Kanäle 206, die eine Verbindung für das hydraulische Druckmitlei zum Lamellenpaket der Kupplung herstellen. Die Ringnut 200 ist über einen Nippel 213 und eine Leitung 214 mit dem Auslaß 56 des Ventils 30 verbunden. Hierdurch kann hydraulisches Druckmittel vom Auslaß 56 über die Ringnut 200 zu den Kanälen 206 und damit zum Lamellenpaket der Kupplung geführt werden.

Mit der Abtriebswelle 18 sind zwei ringförmige Gegendruckplatten 215 und 216 verbunden, die als Widerlager für die Kupplungs- und Bremslamellenpakete dienen. Die mit der Abtriebswelle 18 drehfest verbundenen Kupplungslamellen sind mit 218, und die mit der Abtriebswelle 18 drehfest verbundenen Bremslamellen sind mit 220 bezeichnet.

Eine zum Betätigen der Kupplung und Bremse dienende Betätigungsvorrichtung 145 weist einen Ringkolben 228 auf, der in einer mittigen zylindrischen Bohrung des Gehiusedeckels 142 -xial verschiebbar geführt ist und durch mehrere in Längsrichtung verlautende, in Umfangsrichtung verteilt angeordnete Druckfedern 236 nach links (in F i g. 2) beaufschlagt wird.

Ein vom Gehäusedeckel 142 und vom Ringkolben 228 begrenzter Druckraum 245 steht über Kanäle 246 und 248 im Gehäusedeckel 142 und im Gehäuse 42 mit der Druckleitung 250 der Pumpe 32 in Strömungsmittelverbindung. Wenn dent Druckraum 245 von der Pumpe 32 Druckmittel zugeführt wird, wird der Ringkolben 228 entgegen der Kraft der Federn 236 nach rechts bewegt. Wenn der Druck im Druckraum 245 unter einen vorgegebenen Wert abfällt wird der Rmgkolben 228 durch die Druckfedern 236 nach links verstellt.

Die mechanische Kopplung zum gleichzeitigen Einrücken der Kupplungslamellen 218, 222 und Ausrücken der Bremslamellen 224, 220 oder zum gleichzeitigen Ausrücken der Kupplungslamellen 222, 218 und Einrücken der Bremslamellen 224, 220 wird durch in Längsrichtung verlaufende, mit Umfangsab- »land angeordnete Bolzen 252 erzielt. Das rechte Ende der Bolzen 252 ist mit der Druckscheibe 256 der Lamellenbremse verschraubt während das linke Ende der Bolzen 252 mit der Druckscheibe 258 der Lamellenkupplung verbunden ist

Die Druckscheibe 256 der Lamellenbremse ist über ein Wälzlager 264 mit dem Ringkolben 228 verbunden. Aufgrund dieser Verbindung bewegen sich die Druckscheiben 256 und 258 in Längsrichtung, wenn der Ringkolben 228 verstellt wird; aufgrund des Wälzlagers 264 können sich jedoch die Druckscheiben 256 und 258 relativ gegenüber dem Ringkolben 228 drehen.

Die Kupplungslamellen 222,218 und die Bremslamellen 224, 220 laufen in dem hydraulischen Druckmittel um, das sich innerhalb des durch das Gehäuse 42 gebildeten Flüssigkeitsvorratsbehälters 43 befindet und über den Auslaß 56 des Ventils 30 von der Pumpe 32 gespeist wird. Der Strömungsmitteldruck zwischen den Kupplungslamellen 222 und 218 kann hierbei wahlweise geändert werden, so daß zwischen den Lamellen ein gesteuerter Schlupf erreicht wird. Wie bereits erwähnt, ist die Druckseite der Pumpe 32 über die Druckleitung 250 mit dem Druckraum 245 dei. Ringkolbens 228 verbunden. Die Leitung 250 ist mittels einer Zweigleitung (nicht gezeigt) zum einen mit dem Einlaß 274 des Ventils 30 und zum anderen über die Kanäle 248,246 mit dem Druckraum 245 verbunden.

Die i.jugseite der Pumpe 32 ist mit dem durch das Gehäuse 42 gebildeten Vorratsbehälter 43 über eine Leitung 276 verbunden. Hydraulisches Druckmittel kann so aus dem Gehäuse 42 übe^r die Leitung 276 abgezogen und der Saugseite der Pumpe 32 zugeführt werden.

Der Aufbau des Ventils 30 ist derart daß es den den Ringkolben 228 beaufschlagenden Strömungsmitteldruck über die Leitung 31 in Abhängigkeit vom Stellsignal erhöht oder vermindert Auf diese Weise wird die Abtriebswelle 18 in Abhängigkeit von der gewünschten Drehzahl geregelt Das in das Ventil 30 eintretende hydraulische Druckmittel wird durch den Nippel 213. die Ringnut 200 und die axialen Kanäle 206 zum Kupplungslamellenpaket 218, 222 geleitet. Somit träet das hydraulische Medium zur Wärmeabfuhr vom Kupplungslamellenpaket bei. Das hydraulische Druckmittel wird bei seinem Durchgang zwischen den Kupplungslamellen 222 und 218 auch durch die Zentrifugalkraft beeinflußt und in Richtung ?uf die Innenwand des Gehäuses 42 gelenkt Die Wärme wird hier infolge der Luftkühlung des Gehäuses 42 durch den Lüfter 84 über die Rippen 44 abgeführt. Wenn eine zusätzliche Kühlung erforderlich ist kann ein Kühlmittel, beispielsweise Wasser, durch einen Ringraum 247 am rechten Ende ies Gehäuses 42 hindurchgeleitet werden. Am Ringraum 247 können zur Erhöhung d?% Wärmeableitungsvermö_Bens ebenfalls Rippen angeordnet wurden.

Es sei angenommen, daß der Motor 16 läuft und die Bremslamellen 224 und 226 im Eingriff sind. In diesem Zustand kann die Antriebswelle 14 frei umlaufen, da sich das Kupplungslamellenpaket nicht im Eingriff befindet. Da die Pumpe 32 von der Antriebswelle 14 angetrieben wird, wird hydraulisches Druckmittel an die Leitung 250 abgegeben: der wesentliche Anteil dieses Druckmittels wird durch das Ventil 30 abgeführt Das Ventil 30 sorgt für eine veränderliche Drosselung der Druckmittelströmung in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Stellsignal des Steue-jeräts 26, wodurch der Druckraum

245 über die Druckleitung 250 und die Kanäle 248 und

246 entsprechend unter Druck gesetzt wird. Der Ringkolben 228 wird hierdurch entgegen der Kraft der

Druckfedern 236 nach rechts verschoben. Dies wiederum bewirkt, daß die Druckscheibe 256 der Lamellenkupplung sowie die Druckscheibe 258 der Lamellenbremse nach rechts verschoben werden, so daß gleichzeitig die Kupplungslamellen 222 und 218 eingerückt und die Bremslamellen 220 und 224 gelöst werden, so daß sich die Abtriebswelle 18 frei drehen kann. Aufgrund des entsprechenden Reibungseingriffs der Kupplungslamellen ergibt sich eine Drehmomentübertragung zwischen der Antriebswelle 14 und der Abtriebswelle 18 in Abhängigkeit vom Stellsignal. Der elektromagnetische Drehzahlmesser 24 ermittelt die durch das Zahnrad 22 erzeugten Impulse und liefert ein

IO

die Ist-Drehzahl darstellendes Signal, das im Steuergerät 26 mit einem die Soll-Drehzahl darstellenden Signal verglichen wird, wovon das Stellsignal abgeleitet wird. Die volumetrische Leistung der Pumpe 32, die zur Druckbeaufschlagung des Ringkolbens 228 nicht benötigt wird, wird über das Ventil 30 an das Kupplungslamellenpaket abgegeben, um den Schlupf aufrechtzuerhalten und die Reibungswärme abzuführen. Die beschriebene Kupplungs-Bremseinheit ist besonders zum Antrieb von Pumpen, Gebläsen, Strangpressen, Mischeinrichtungen und vor allem Werkzeugmaschinen geeignet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Aus einer Lamellenkupplung und aus einer Lamellenbremse bestehende, in einem als Flüssigkeitsvorratsbehälter dienenden Gehäuse angeordnete Kupplungs-Bremseinheit, bei der die Druckscheibe der Kupplung mittels achsparalleler Bolzen mit der Druckscheibe der Bremse und die Druckscheibe der Bremse über ein Wälzlager mit einem in einem gehäusefesten Zylinder geführten Ringkolben einer Betätigungsvorrichtung verbunden ist, dessen eine Stirnfläche zum Einrücken der Kupplung und zum gleichzeitigen Lösen der Bremse von einem Druckmittel beaufschlagbar ist und auf dessen andere Stirnfläche Druckfedern wirken, die bei entlastetem Druckraum der Betätigungsvorrichtung die Kupplung ausrücken und gleichzeitig die Bremse betätigen, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckleitung (250) einer die Flüssigkeit aus dem VorratsbeKä lter (43) ansaugenden Pumpe (32) die als Druckmittel dienende Flüssigkeit über eine Zweigleitung zum einen zu dem Druckraum (245) der Betätigungsvorrichtung (145) sowie zum anderen über ein Ventil (30) zu dem Lamellenpaket (218,222) der Kupplung führt und daß ein Drehzahlmesser (24) die Ist-Drehzahl der Abtriebiwelle (18) auf ein Steuergerät (26) überträgt, das die Ist-Drehzahl mit einer vorgegebenen Soll-Drehzahl der Abtriebswelle vergleicht und bei einem Unterschied zwischen der Ist- und der Soll-Drehzahl der Abtriebswelle durch ein Stt.!signal den Durchflußquerschnitt des Ventils und damit dec Drud im Druckraum der Betätigungsvorrichtung sowie den Schlupf der Kupplung derart steuert, daß sie'- die Soll-Drehzahl der AbtriebsweMe einstellt.

2. Kupplungs-Bremseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßleitung (56, 214) des Ventils (30) in eine in die Abtriebswelle (18) eingearbeitete Ringnut (200) mündet, die ihrerseits mit mindestens einem zum Lamellenpaket (218,222) der Kupplung hin offenen Kanal (206) verbunden ist.

3. Kupplungs-Bremseinheit nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß der Drehzahlmesser ein elektromagnetischer Drehzahlmesser (24) ist. der mit einem auf der Abtriebswelle (18) angeordneten Zahnrad (22) zusammenwirkt.