DE2717353B2 - Hydraulisch betätigte Schaltvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum radialen Zuführen von Druckflüssigkeit zu druckmittelbetätigten Schaltelementen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches.

Schaltvorrichtungen dieser Art sind bekannt (DE-PS 20 24 639). Bei den bekannten Bauarten ist der Arbeitskolben als Teil eines Zuführringes ausgebildet und ist zusammen mit dem Zuführring auf demselben Nabenteil durch hydrostatische Flüssigkeitskissen gelagert, deren Druck von dem Druckmittelanschluß aufrechterhalten wird, der auch den Raum hinter dem Arbeitskolben beaufschlagt. Die Axialdrucklager bildenden Flüssigkeitskissen werden ebenfalls vom Druckmittel her beaufschlagt und es muß durch den als Arbeitskolben vorgesehenen Teilring hindurch die Zuführung des Kühlmittels zu dem mit Lamellen versehenen Schaltteil erfolgen. Diese Ausführung weist den Nachteil auf, daß die beiden ineinandersteckenden Ringe nur unter Einhaltung geringer Toleranzen geführt werden können, so daß der Herstellungsaufwand relativ groß ist. Dazu kommt, daß zwischen dem als Arbeitskolben dienenden Ring und dem Zuführring Relativbewegungen nicht nur in axialer Richtung sondern zumindestens zum Teil auch in Radialrichtung auftreten können, weil beide Ringe über Flüssigkeitskissen auf der Nabe gelagert sein sollen. Das kann in Extremfällen zu einem Verkanten des Arbeitskolbenringes führen. Dazu kommt, daß bei den bekannten Bauarten der Spalt zwischen dem Zuführring und dem Arbeitskolbenring als Drosselstelle für die Zuführung des Druckmittels zu den Flüssigkeitskissen ausgebildet sein muß, was wegen der, wenn auch nur geringfügig, wechselnden Spaltbreite mitunter zu Unregelmäßigkeiten in der Druckversorgung der hydrostatischen Lager führen kann.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden und eine fertigungstechnisch einfache aufgebaute Schaltvorrichtung zu schaffen, bei der die Druckversorgung der einzelnen hydrostatischen Lager ohne Schwierigkeiten und ohne Einhaltung besonderer Toleranzen möglich ist.

Die Erfindung besteht darin, daß der Arbeitskoiben ausschließlich in einer stirnseitigen Ringnut des Zuführringes geführt und mit mindestens einer Durchlaßbohrung versehen ist, die als DrosEelstelle für das das Flüssigkeitskissen des Axialdrucklagers versorgende Druckmittel ausgelegt ist.

Durch diese Ausgestaltung kann einmal der Zuführring als ein einteiliges, stabiles Bauteil hergestellt werden, das mit einer sehr großen axialen Führungslänge und mit großen radialen Aniageflächen versehen sein kann, die eine Abstützung über hydrostatische Lager wesentlich begünstigen. Dazu kommt, daß der Arbeitskolben nur in dem Zuführring gelagert ist und daß fertigungstechnisch keine Schwierigkeiten auftreten, ein radiales Spiel zwischen Lagernabe, Arbeitskolben und Führungsring ausgleichen zu müssen. Die Durchlaßbohrung im Arbeitskolbenring kann von vornherein so ausgelegt werden, daß die gewünschte Drosselwirkung von der Druckmittelzufuhr zu den Axialdrucklagern erreicht wird. Eine Änderung der Größe dieser Durchlaßbohrung während des Betriebes kann nicht auftreten.

Durch die Ausnutzung des Kühlmittels zur radialen Lagerung fies Zuführringes wird eine wesentliche Konstruktionserleichterung erreicht, denn es bestehen keine größeren Schwierigkeiten, das Kühlmittel von unterhalb des Zuführringes her zu der Schaltvorrichtung zu leiten. Der Erfindung liegt dabei die Erkenntnis zugrunde, daß es an den erfindungsgemäß mit großer axialer Länge versehenen Radiallagerflüssigkeitskissen ausreicht, wenn sie mit dem an sich geringeren Druck des Kühlmittels beaufschlagt sind, weil die Radiallager nicht unter solchen Anpreßdrücken stehen können, wie sie bei den Axialdrucklagern während der Schaltvorgänge vorliegen. Durch die zumindestens teilweise Ausnutzung des Kühlmittels für die Radiallagerung wird zusammen mit der gewählten Lagerung des Arbeitskolbens im Zuführring ein wesentlich einfacherer Aufbau möglich.

Der Gegenstand der Erfindung ist in der Zeichnung anhand von mehreren Ausführungsbeispielen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Es zeigt
Fig. 1 einen Schnitt durch eine Lamellenkupplung gemäß der Erfindung,

Fig. 2 einen Schnitt ähnlich Fig. 1, bei der jedoch die Kühlmittelversorgung über im drehenden Teil vorgesehene Verbindungskanäle erfolgt,
Fig.3 eine schematische Stirnansicht des in den F i g. 1 und 2 vorzusehenden Kühlmittelanschlusses,

Fig.4 einen Schnitt ähnlich Fig. 1, bei dem jedoch ein gesonderter Kühlmittelanschluß entfallen kann, weil die Lagerversorgung ausschließlich vom Arbeitsdruckmittel her erfolgt,

Fig.5 einen Schnitt ähnlich Fig. 1 in einer anderen Ausführungsform, bei der der Kühlmittelanschluß über Drosselbohrungen mit den Axialdrucklagern verbunden ist, damit der Kühlmittelanschluß die Lagerversorgung im Leerlauf übernehmen kann,

F i g. 6 eine andere Ausführungsform, bei der der Zuführring nicht innen, sondern außen gelagert ist und

Fig.7 eine Detaildarstellung eines Rückschlagventiles, das bei der Ausführung der F i g. 3 vorgesehen ist und das im Leerlauf die Druckmittelversorgung vom Kühlmittelanschluß her zu den Flüssigkeitskissen ermöglicht.

In der Fig. 1 ist ein Zuführring 1 mit einem Druckölanschluß 2 und einem gestrichelt angedeuteten

KühlolanschluB 3 auf einer drehbaren Nabe 4 gelagert Fest mit der Nabe 4 verbunden ist ein stirnseitig aufgesetzter Flansch 5, gegenüber dem der Zuführring 1 durch ein hydrostatisches Lager abgestützt ist, das als Axialdrucklager 6 wirkt und mit einer über die Drosselbohrung 7 mit dem DruckölanschluU 2 verbundenen Kammer versehen ist, in der sich ein Flüssigkeitskissen bildet In dem Zuführring 1 ist ein ringförmiger Arbeitskolben 8 gelagert der in einer von einer Stirnseite aus sich in den Zuführring ί herein erstreckenden Führungsnut 9 angeordnet ist. Die Führungsnut 9 wird vom Druckölanschluß 2 aus mit Drucköl versorgt, das somit den mit Dichtungsringen 10 und Il in der Führungsnut 9 axial verschiebbaren Arbeitskolben 8 nach rechts drückt, wo der Arbeiiskolben 8 mit seiner Stirnfläche 12 an ein weiteres Axialdrucklager 13 angrenzt, das über die im Arbeitskolben 8 vorgesehenen Verbindungsbohrungen 14 ebenfalls vom Druckölanschluß 2 aus mit Druckmittel versorgt wird. Darüber hinaus ist noch ein Padiallager 15 vorgesehen, das den Zuführring 1 gegenüber der Nabe 4 trägt. Dieses Radiallager 15 wird über den Kühlölanschluß 3 und über den in der F i g. 1 gestrichelt angedeuteten Verbindungskanal 16 mit Druckmittel versorgt, dessen Druck ausreicht, um in der im Radiallager 15 angeordneten Kammer ein Flüssigkeitskissen aufzubauen, das die Radiallagerung übernehmen kann. Das wird im wesentlichen dadurch erreicht, daß die axiale Länge der das Radiallager 15 bildenden Druckkammer 17 verhältnismäßig groß ist, weil der Zuführring als ein geschlossenes, durchgehendes Bauteil ausgebildet ist und den Arbeitskolben 8 in sich aufnimmt. Auch die Axialdrucklager 6 und 13 weisen eine verhältnismäßig große radiale Erstreckung auf, die dadurch gewonnene Abstützfläche ist groß genug, um mit verhältnismäßig niedrigen Drücken in den Flüssigkeitskissen zur Lagerung auszukommen.

Das Axialdrucklager 13 ist an einer Anpreßscheibe 18 angeordnet, das sich mit der Nabe 4 mitdreht. An dem Flansch 19 sind die Innenlamellen der Kupplung angebracht, die sich an einem Gegendruckflansch 20 zusammen mit den Außenlamellen abstützen, die fest mit dem Außenkörper 21 verbunden sind. Da beim Kupplungsvorgang Reibungswärme entsteht, wird der Raum 22, in dem sich auch eine Rückstellfeder 23 befindet, vom Kühlölanschluß 3 aus mit Kühlmittel versorgt, das über den Zuführkanal 24 von der Druckkammer 17 des Radiallagers 15 aus in den Raum 22 und von dort in nicht näher dargestellter Weise nach außen gelangt.

Diese Ausgestaltung weist den Vorteil auf, daß der Kühlölanschluß 3 auch gleichzeitig dazu dient, den Druck im Radiallager 15 zur Verfügung zu stellen. Die Funktion der Kupplung ist folgende:
Im Leerlauf wird das Radiallager 15 über den Kühlölanschluß 3 mit Druck versorgt. Die Axialdrucklager 6 und 13 werden vom Druckölanschluß 2 mit einem solchen Druck versorgt, der ausreicht, um weder die linke Stirnfläche des Zuführringes 1 noch die Stirnfläche 12 an dem gegenüberliegenden Teil anlaufen zu lassen. Der Zuführring 1 mit dem Arbeitskolben 8 steht während des Betriebes still, die Nabe 4 mit den Flanschteilen 5, 19, 20 und mit der Anpreßscheibe 18 dreht sich mit einer nicht dargestellten Welle.

Soll gekuppelt werden, so erhöht sich der Druck des Druckmittels am Druckölanschluß 2, der Arbeitskolben 8 wird dadurch nach rechts gedrückt und nimmt die Anpreßscheibe 18 mit, die die Lamellen zur Anlage bringt Dadurch wird der Kupplungsring 21 mit der Nabe mitgenommen. Zuführring 1 und Arbcitskolben 8 bleiben stillstehend. Da beim Kupplungsvorgang sich der Druck am Druckölanschluß 2 erhöht hat, kann auch die größere Axialkraft aufgenommen werden, die beim Kuppelvorgang zwischen den bewegten Teilen auftritt Die Kühlmittelversorgung geht vollkommen unabhängig von der Kupplungsbeaufschlagung vor sich.

In der Fig.2 ist lediglich eine Abwandlung insofern dargestellt, als hier der Verbindungskanal 24 nicht durch den Zuführring 1 selbst, sondern aurch die Nabe 4 geführt ist, wobei in diesem Fall die Anpreßscheibe 18 mit einer Ausdrehung 25 versehen sein muß, um die Verbindung zu dem Raum 22 herzustellen. Diese Ausführung weist den Vorteil auf, daß der Zuführring 1 außer mit den radialen Zuführanschlüssen 2 und 3 und mit den Verbindungsbohrungen 7 nur mit der Führungsnut 9 für den Arbeitskolbenring 8 versehen sein muß. Das Axialdrucklager 13 ist ebenso wie bei der Ausführungsform der Fig. 1 an der Anpreßscheibe 18 angeordnet. Zu diesem Zweck sind jeweils geeignete Metallringe in an sich bekannter Weise in die Stirnflächen der Anpreßscheibe bzw. in die Stirnfläche des Zuführringes 1 und auf der Innenseite des Zuführringes 1 eingebracht, die mit den Ringkammern zur Bildung der Flüssigkeitskissen vorgesehen sind.

Bei der Ausführungsform der F i g. 1 und 2 ist jeweils ein Druckölanschluß 2 und ein Kühlölanschluß 3 vorzusehen. Der Kühlölanschluß kann dabei, wie in F i g. 3 gezeigt ist, dadurch verwirklicht werden, daß von einer Kühlölzuführleitung 26 aus ein Seitenarm 27 zu dem eigentlichen Kühlölanschluß 3 geführt ist, während ein weiterer Kühlölanschluß 3a mit einem Rückschlagventil 28 ausgerüstet ist, das näher aus der F i g. 7 ersichtlich ist. Mit dieser Ausgestaltung wird es möglich, die Druckversorgung der beiden Axiallager 6 und 13 über den Kühlölanschluß vorzunehmen, wenn die Einrichtung im Leerlauf arbeitet. Es muß dann nur vorgesehen werden, daß das Ventil 28 so abestimmt wird, daß beim Wegfall des für die Betätigung der Kupplung notwendig erhöhten Druckes am Druckölanschluß 2 das Ventil 28 unter dem Druck des Kühlöls öffnet, so daß, wie in F i g. 3 schematisch angedeutet ist, die Verbindung vom Kühlölanschluß 3a zum Druckölanschluß 2 freigegeben wird. Die nähere Ausgestaltung geht aus Fig. 7 hervor und wird dort noch erläutert werden. Es ist bei einer solchen Ausgestaltung nicht notwendig, Drucköl am Druckölanschluß 2 mit zwei verschiedenen Druckstufen zur Verfügung zu stellen. Die Druckstufe mit dem niedrigeren Druck, der zur Versorgung der Axialdrucklager 6 und 13 im Leerlauf erforderlich ist, wird dann vom Kühlölanschluß übernommen.

In der F i g. 4 ist eine abgeänderte Ausführungsform insofern gezeigt, als hier nur ein einziger Druckanschluß am Zuführring 1 notwendig ist, der als Druckölanschluß 2 ausgebildet sein kann. Hier ist eine Drosselbohrung 29 zum Radialdrucklager 15 vorgesehen, so daß die Druckversorgung des Radialdrucklagers und die Kühlmittelversorgung des Zuführkanals 24 und des Raumes 22 vom Druckölanschluß 2 aus erfolgt.

In Sonderfällen reicht es möglicherweise auch aus, eine Verbindung in Form einer Drosselbohrung 30 (Fig. 5) zwischen dem Zuführkanal 16 zum Radialdrucl-'ager 15 und dem Axialdrucklager 6 vorzusehen, wobei eine weitere Verbindung über die Drosselbohrung 31 zu der Nut 9 vorgesehen ist, damit die beim Schalten der Kupplung entstehende Axialkraft aufge-

nommen werden kann. Diese Ausgestaltung ermöglicht im Leerlauf die Versorgung des Axialdrucklagers mit dem Kühlöldruck. Auch das Axialdrucklager 13 wird dann über die Verbindungsbohrung 14 im Arbeitskolben 8 vom Kühlöl im Leerlauf versorgt.

Fig. 6 zeigt eine Sonderausführung insofern, als hier der Zuführring 1 nicht auf der Nabe 4 sondern in einem besonderen Außenring 32 gelagert ist. Diese Ausführung eignet sich für größere Kupplungseinheiten, bei denen sonst das Eigengewicht der Radiallager zu groß werden würde. Bei dieser Ausführungsform kann der Kühlölanschluß gemäß F i g. 7 vorgesehen werden. Die Ausgestaltung wird dabei dann so gewählt, daß vom Kühlölanschluß 3a aus die Verbindungsbohrung 33 zu der Nut bzw. zu dem Axialdrucklager verschlossen ist, wenn die Kupplung betätigt wird und in dem Raum unterhalb des Ventiles 28, in dem auch die Feder 34 sitzt, der Betätigungsdruck vom Druckölanschluß 2 ansteht. Das Axialdrucklager 6 wird dann über die Verbindungsbohrung 7 mit Drucköl versorgt, ebenso die Nut 9. Da der Druck des Druckmittels in diesem Fall wesentlich höher ist als der Druck des Kühlöles, bleibt das Ventil 28 verschlossen. Eine solche Ventilanordnung kann auch bei der Ausführungsform nach F i g. 3 vorgesehen werden.

Wird die Kupplung nicht betätigt, so sinkt der Druck des Drucköls am Anschluß 2 ab und der Druck des Kühlmittels, der am Anschluß 3a ansteht, reicht aus, um das Ventil 28 gegen die Wirkung der Feder 34 zu öffnen.

Kühlöl strömt dann über die Verbindungsbohrung 33 sowohl zum Axialdrucklager 6 als auch zu der Nut 9, von wo aus die Bohrung 14 im Arbeitskolben 8 das Axialdrucklager 13 versorgt werden kann. Im Leerlauf

', reicht dieser geringe Druck aus, um die Flüssigkeitskissen zur Axiallagerung des Zuführringes 1 aufzubauen. Zur Radiallagerung reicht dieser Druck ohnehin aus. Das Radiallager der Ausführungsform der Fig. 6 ist in zwei Teillager 35 und 36 unterteilt, von denen das

id Radiallager 35, wie bei allen anderen Ausführungsformen auch, stets vom Kühlöldruck beaufschlagt ist. Das Radiallager 36 wird im Leerlauf ebenfalls vom Kühlöl, im Betätigungsfall jedoch vom Druck des Druckölanschlusses 2 aus beaufschlagt.

ίο Entscheidend ist bei allen Ausführungsformen die unmittelbare und ausschließliche Lagerung des ringförmigen Arbeitskolbens 8 im Zuführring 1, der dadurch mit längeren radialen und axialen Lagerflächen versehen werden kann. Dadurch reicht es nahezu in allen Anwendungsfällen aus, die Radiallagerung über den Kühlöldruck zu bewirken, so daß eine einfachere Kühlmittelzuführung zu den zu kühlenden Teilen auf der Innenseite des Zuführringes möglich ist, der daher nicht von Zuführleitungen für das Kühlmittel durchsetzt zu sein braucht. Dadurch ergeben sich wesentliche fertigungstechnische Vorteile, die, wie anhand der Figuren erläutert wurde, mit Vorteilen der Druckversorgung von Axial- und Radiallagern kombiniert werden kann.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Vorrichtung zum radialen Zuführen von Druckflüssigkeit zu druckmittelbetätigten Schaltelementen, insbesondere für eine Lamellenkupplung oder -bremse, die mit einem Versorgungsanschlüsse für Druck- und Kühlmittel aufweisenden Zuführring versehen ist der feststehend über von dem Druck- und/oder Kühlmittel beaufschlagte, sowohl als Axialdrucklager als auch als Radiallager wirkende hydrostatische Flüssigkeitskissen an drehenden Teilen gelagert ist und mit einem ringförmigen, axial verschiebbaren und vom Druckmittel beaufschlagbaren Arbeitskolben für die Schaltvorrichtung zusammenwirkt, der Teil eines Axialdrucklagers ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitskolben (8) ausschließlich in einer stirnseitigen Ringnut (9) des Zuführringes (1) geführt und mit mindestens einer Durchlaßbohruiig (14) versehen ist, die als Drosselstelle für das das Flüssigkeitskissen des Axialdrucklagers (13) versorgende Druckmittel ausgelegt ist.