DE2731720A1

DE2731720A1 - Hydraulische kupplung

Info

Publication number: DE2731720A1
Application number: DE19772731720
Authority: DE
Inventors: Kazuyoshi Hiraiwa; Kotei Takahashi
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1976-07-13
Filing date: 1977-07-13
Publication date: 1978-01-19
Also published as: US4257509A; FR2358587B1; JPS5311439U; FR2358587A1; GB1565289A; JPS5542018Y2; DE2731720C2

Description

PATENTANWÄLTE

TER MEER - MÜLLER - STEINMEISTJPfQi 72Q

D-8OOO München 22 D-1300 Bielefeld

Triftstraße 4 Siekerwall 7

PG23-77O56

St/Ge 13, Juli

NISSAN MOTOR COMPANY, Limited No. 2, Takara-machi Kanagawa-ku
Yokohama City, JAPAN

Hydraulische Kupplung

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TER MEER-MÜLLER-STEINMEISTER Nissan

Die Erfindung betrifft Kupplungen, deren Reibflächen in einem Hydraulik-Fluid, beispielsweise öl arbeiten und deren Eingriffssteuerung vorzugsweise hydraulisch erfolgt. Im einzelnen betrifft die Erfindung eine hydraulische Kupplung gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Die Erfindung befaßt sich insbesondere mit einer hydraulischen Kupplung, die zusammen mit einem Drehmomentwandler oder einer entsprechenden Fluidkupplung eines hydraulisch gesteuerten automatischen Getriebes, vor allem für Kraftfahrzeuge, verwendet werden kann, und die zwei Kolben und eine Feder zwischen den Kolben einschließt, so daß ein gleichmäßiger und zuverlässiger Kupplungseingriff gewährleistet ist.

Es sind zwei Typen von hydraulischen Kupplungen bekannt. Bei einem Kupplungstyp ist ein einzelner Kolben gleitend in einem Gehäuse angebracht, das einen Zylinder darstellt, so daß ein Kupplungseingriff erfolgt, wenn eine Kupplungsscheibe zwischen dem einzelnen Kolben und einer Stirnfläche des Gehäuses erfaßt wird. Bei dem anderen Kupplungstyp ist ein Satz mit zwei Kolben vorgesehen, die zusammen- wirkend in einem Gehäuse angeordnet sind und eine Feder einschließen, so daß sich ein weicher Kupplungseingriff aufgrund der Federwirkung ergibt, der zu einer nach und nach zunehmenden Eingriffskraft führt. Es ist bekannt, daß hydraulische Kupplungen mit zwei zusammenwirkenden Kolben und einer Feder, die auch als hydraulische Doppelkolben-Kupplungen bezeichnet werden können, einer Kupplung mit einem einzelnen Kolben in bezug auf einen weichen und sicheren Kupplungseingriff überlegen ist. Herkömmliche Doppelkolben-Kupplungen haben jedoch den Nachteil, daß ihre Kolben sehr kompliziert in der Form und groß in den Abmessungen sind, so daß die Herstellung aufwendig und damit teuer ist.

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Die Erfindung ist darauf gerichtet, eine hydraulische Doppelkolben-Kupplung zu schaffen, durch die die oben erwähnten Nachteile überwunden und der Kupplungseingriff verbessert werden.

Die Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabenstellung ergibt sich im einzelnen aus dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs. Die erfindungsgemäße hydraulische Kupplung umfaßt eine Antriebs-Glocke, die um eine Achse drehbar ist und einen hydraulischen Zylinder bildet, einen ersten und einen zweiten Kolben, die in Kolben-Zylinder-Beziehung in bezug auf die Glocke angeordnet sind und eine Kupplungskairaner veränderlichen Volumens bilden, die ein Arbeitsfluid enthält, wobei der erste und zweite Kolben drehfest in bezug auf die Glocke angeordnet sind, eine angetriebene Kupplungsscheibe, die axial entlang der Achse innerhalb der Kupplungskammer beweglich und so zwischen den beiden Kolben und der Glocke angeordnet ist, daß sie durch Verschiebung der beiden Kolben in Richtung der Stirnfläche der Glocke erfaßt werden kann, und eine Feder zwischen den Kolben, die den ersten Kolben von dem zweiten Kolben parallel zu der Achse fortdrückt. Der erste Kolben ist eine ringförmige, planparallele Platte oder Platte mit parallelen , gegenüberliegenden Oberflächen, deren eine Oberfläche in Berührung mit der entsprechenden Oberfläche der Kupplungsscheibe treten kann, wenn der erste Kolben in Richtung der Stirnfläche der Glocke verschoben wird. Der zweite KoI-ben weist eine ringförmige Aussparung auf, die einen Hydraulik-Zylinder auf der Seite bildet, die dem ersten Kolben gegenüberliegt, und die den ersten Kolben in Kolben-Zylinder-Beziehung aufnimmt. Die Feder stützt sich einerseits am Boden der ringförmigen Aussparung und andererseits an dem ersten Kolben ab.

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Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.

Die einzige Fig. zeigt einen Längsschnitt durch einen Teilbereich eines Hydraulik-Getriebes mit einer erfindungsgemäßen, hydraulischen Doppelkolben-Kupplung.

Die Zeichnung veranschaulicht die Anwendung der Erfindung auf eine hydraulische Kraftübertragung eines Kraftfahrzeugs. Ein Drehmomentwandler 10 umfaßt ein Pumpenrad 12 , ein Leitrad 14 , ein Turbinenrad 16 und ein Gehäuse 18 , mit dem das Pumpenrad 12 starr verbunden ist. Das Leitrad 14 ist mit einem Außenring 20a eines Freilaufs 20 verbunden, der verhindert, daß das Leitrad entgegengesetzt zu der Drehung der nicht gezeigten Maschine des Kraftfahrzeuges gedreht wird.

Das Gehäuse 18 ist am inneren Umfang mit einem Zwischengehäuse 24 verschweißt, das seinerseits dicht mit einer Glocke 26 verbunden ist. Zwischen dem Zwischengehäuse 24 und der Glocke 26 liegt eine Dichtung 28 . Auf die Verbindung zwischen beiden Teilen soll später eingegangen werden.

Das Zwischengehäuse 24 ist mit einem radialen Flansch 30 verschweißt, der mit einem Zahnkranz 32 mit Hilfe von Schrauben 34 verbunden ist.

Die Glocke 26 weist eine umlaufende Schulter 36 auf, die das innere Ende des Zahnkranzes 32 auf der Glocke abstützt und den Flansch 30 trägt, so daß eine Relativbewegung zwischen dem Zwischengehäuse 24 und der Glocke 26 in auseinanderlaufender Richtung verhindert wird.

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Die Glocke 26 ist im Mittelbereich mit einem Führungsstück 38 verschweißt, das einerseits in eine entsprechende Aussparung 40 in dem angrenzenden Ende der Ausgangswelle der Maschine oder einer Eingangswelle 42 des Drehmomentwandlers 10 eintritt. Die Eingangswelle 42 ist über eine starre Platte 44 mit Hilfe von Schrauben

46 mit einer flexiblen Platte 48 verbunden, die an dem Zahnkranz 32 mit Hilfe von Schrauben 50 befestigt ist, so daß die Eingangswelle 42 mit dem Pumpenrad 12 des Drehmomentwandlers 10 in Antriebsverbindung steht.

Eine erfindungsgemäße hydraulische Doppelkolben-Kupplung 60 umfaßt eine zweite Glocke 62 , die einen hydraulischen Zylinder bildet. Die Glocke 62 ist um eine Achse drehbar, und zwar im dargestellten Falle auf einer feststehenden Hülse 22 über ein geeignetes Lager 64 , und sie ist mit dem Turbinenrad 16 des Drehmonventwandlers 10 mit Hilfe von Nieten 66 verbunden.

In der Glocke 62 als Zylinder sind zwei Kolben 76 und angebracht, die axial ι entlang der Achse der Eingangswelle 42 innerhalb der Glocke 62 verschiebbar sind. Der Kolben 76 soll im folgenden als erster Kolben und der Kolben 78 als zweiter Kolben bezeichnet werden.

Wie in der Zeichnung gezeigt ist, erfaßt der Kolben 78 dichtend und gleitend mit seinem Umfang die zylindrische innere Umfangsflache der Glocke 62 . Der Kolben 78 weist eine Mittelbohrung auf, die dichtend und beweglich einen Adapterring 80 erfaßt, der auf dem Führungsstück 38 angeordnet ist, so daß eine fluiddichte Kupplungskammer 82 veränderlichen Volumens entsteht, die ein Arbeitsfluid, wie etwa öl enthält.

Innerhalb der Kupplungskammer 82 ist eine Kupplungsscheibe 74so angeordnet, daß sie achsial entlang der Drehachse der Glocke 62 verschiebbar ist und zwischen dem ersten

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und zweiten Kolben 76,78 und einer Stirnfläche 62a der Glocke 62 liegt und bei Verschiebung der Kolben in Richtung der Stirnfläche 62a zwischen beiden erfaßt werden kann. Bei dieser Ausführungsform ist die Kupplungsscheibe 74 auf eine Kupplungsnabe 70 aufgekeilt, und sie umfaßt eine ringförmige Platte 74a mit Reibbelägen 74b auf beiden Seiten der Platte . Die Kupplungsnabe 70 ist durch ..Axiallager 68 und 68'zwischen der Glocke 62 und dem Führungsstück 38 in V Axialrichtung festgelegt und auf eine Ausgangswelle 72 des Drehmomentwandlers 10 aufgekeilt und mit dieser drehbar.

Erfindungsgemäß ist der erste Kolben 76 mit einer ringförmigen Platte versehen, die genau parallele und flache Oberflächen aufweist und auf einer Seite mit der entsprechenden Oberfläche der Kupplungsscheibe 74 in Eingriff treten kann, wenn der erste Kolben 76 in Richtung der Stirnfläche 62a verschoben wird. Der zweite Kolben 78 weist eine ringförmige Aussparung 84 auf, die einen Zylinder bildet und in der Form der ringförmigen, mit parallelen Oberflächen versehenen Platte des Kolbens 76 auf der Seite des ersten Kolbens 76 entspricht. Der erste KoI-ben 76 liegt daher als Kolben innerhalb des durch die ringförmige Aussparung 84 gebildeten Zylinders . Zur Herstellung einer Kolben-Zylinder-Beziehung zwischen dem ersten und dem zweiten Kolben 76,78 sind die inneren und äußeren Umfangsflächen des ersten Kolbens 76 fluiddicht gegenüber den entsprechenden Oberflächen der ringförmigen Aussparung 84 mit Hilfe von Dichtungen 78a und 78b abgedichtet. Der erste Kolben 76 liegt daher dicht, aber beweglich innerhalb des zweiten Kolbens 78 und arbeitet mit der Stirnfläche 62a der Glocke 62 zum Erfassen oder Lösen der Kupplungsscheibe 74 zusammen.

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Die ringförmige Aussparung 84 steht in Verbindung mit dem Drehmomentwandler 10 über eine Durchgangsbohrung 86 in den zweiten Kolben 78 parallel zu dessen Achse, so daß kein unerwünschter Druck zwischen den Kolben 76, 78 entsteht, der diese verschieben könnte.

Vorzugsweise ist die Tiefe der ringförmigen Aussparung 84 etwa gleich der Dicke des ersten Kolbens 76, wie es in der Zeichnung gezeigt ist.

Die Axialverschiebung des zweiten Kolbens 78 nach links in der Zeichnung ist begrenzt durch einen Sprengring 88, der auf der zylindrischen inneren Umfangsflache der Glocke 62 befestigt ist. Vorzugsweise ist der erste Kolben 76 mit einer ringförmigen Aussparung 90 auf der im Kolben 98 zugewandten Seite versehen, und in der Aussparung 90 ist eine Feder, wie etwa eine Tellerfeder 92 angeordnet, die den ersten Kolben von den: zweiten Kolben wegdrückt. Eine derartige ringförmige Aussparung 90 ist vorteilhaft im Interesse einer kompakten Axiallänge der hydraulischen Kupplung 6C.

Die beiden Kolben 76 und 78 liegen in Drehrichtung in bezug auf die antreibende Glocke 62 fest, so daß das Antriebsdrehmoment der Glocke optimal auf die Kupplungsscheibe 74 übertragen wird. Zu diesem Zweck ist ein Führungsstift 94 vorgesehen, der mit einem Ende in der Glocke 62 befestigt ist und sich mit dem anderen Ende in entsprechende öffnungen in dem ersten und zweiten Kolben erstreckt, so daß eine relative Bewegung zwischen den Kolben und der Glocke unterbunden, eine Axial bewegung dagegen ermöglicht wird. Die Position des Führunysistif tes 94 liegt so nah wie niöglieh an dem Umfang der Glocke 62, so daß die Kupplungsscheibe 74 und damit deren Reibbelilge möglichst große Arbeitsflachen aufweisen und die Drehmomentübertragung der hydraulischen Kupplung gesteigert wird.

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Erfindungsgemäß umfaßt die hydraulische Kupplung weiterhin Einrichtungen zum Verbinden des Umfangsbereiches 82a der Kupplungskammer 82 und des Mittelbereiches 82b der Kupplungskammer, so daß diese Bereiche nicht voneinander getrennt werden, wenn die Kupplungsscheibe 74 zwiscnen den Kolben einerseits und der Stirnfläche 62d der Glocke 62 andererseits erfaßt wird.

Wie aus der Zeichnung hervorgeht, umfassen diese Einrichtungen wenigstens eine Radialnut 100 in der Stirnfläche 62a in der Glocke 62, deren eines Ende in den Umfangsbereich 82a der Kupplungskammer und deren anderes Ende in den Mittelbereich 82b mündet. Mine ringförmige flache Platte 96 Ist auf der Stirnfläche 6 2a mit Hilfe von Schrauben 98 befestigt, so daß die Radialnut 100 abgedeckt wird und ein optimaler Reibungseingriff zwischen tier Glocke und dt;r Kupplungsscheibe 74 beim Eingriff der Kupplung ermöglicht wird.

Eine derartige Radialnut 1C0 ist vorteilhaft für einen glatten Eingriff der hydraulischen Kupplung, da sie Gegenkräfte verhindert, die die Bewegung der Kolben 76,78 in Richtung des Eingriffs der Kupplung behindern könnten. Ohne die Radialnut 100 würde das Arbeitsfluid in dom Umfangsbereich 82a der Kupplungskammer 82 beim Eingriff tier Kupplung gefangen und eine Gegenkraft erzeugt. Erfindungsgeniciß steht jedoch der Unifangsbereich 82a der Kuppl ungskamnier 82 über die Radialnut 100 mit dem Mittelbereich 82b in Verbindung, und dieser ist seinerseits über einen ringförmigen Kanal 102 beim Eingreifen der Kupplung mit einem herkömmlichen hydraulischen Steuersystem verbunden, das in der Zeichnung nicht gezeigt ist.

Obwohl die Tellerfeder 92 zwischen den Kolben in der Zeichnung gezeigt ist und diese in entgegengesetzte Richtungen

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auseinanderdrückt, kann anstelle der Tellerfeder wenigstens eine Schraubenfeder verwendet werden. Bei Verwendung einer Schraubenfeder anstelle der Tellerfeder 92 muß jedoch die Form der Aussparung 90 entsprechend gewählt sein.

Wie aus der vorangehenden Beschreibung hervorgeht, ist die Aussparung 90 in dem ersten Kolben 76 für die erfindungsgemäße hydraulische Kupplung nicht notwendig, da ohne die Aussparung dieselbe Wirkung erzielt werden kann. Die Aussparung 90 ist jedoch im Interesse einer kompakten Abmessung der Kupplung vorzuziehen, wie bereits erwähnt wurde.

Anschließend soll die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen hydraulischen Kupplung erläutert werden.

Beim Eingreifen der Kupplung wird ein vorherrschender Druck in dem Zwischenraum 104 gebildet, der die hydraulische Kupplung umgibt. Dies geschieht selektiv durch ein hydraulisches Steuersystem bekannter Art, und zugleich wird der Druck des Arbeitsfluids in der Kupplungskammer 82 in Richtung des herkömmlichen hydraulischen Steuersystems abgelassen. Folglich überwiegt die Federkraft der Tellerfeder 92 . Diejenige Kraft, die auf den ersten Kolben 76 durch das Arbeitsfluid in der Kupplungskammer 82 ausgeübt wird, so daß der erste Kolben in Richtung seines größten Abstandes zu dem zweiten Kolben 78 verschoben wird. Sodann bewegen sich der erste und der zweite Kolben axial nach rechts in der Zeichnung, d.h. in Richtung eines Eingriffes der Kupplung aufgrund der Kraft, die durch die Druckdifferenz zwischen dem Zwischenraum 104 und der Kupplungskammer 82 besteht. Der erste Kolben 76 erreicht als erster die Position, in der er gegen die Stirnfläche 62a der Glocke 62 über die Kupplungsscheibe 74 anschlägt und festgehalten wird. Abschließend

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wird der zweite Kolben 78 axial weiter nach rechts verschoben, während er die Tellerfeder 92 zusammendrückt. Durch das Zusammendrücken der Tellerfeder 92 nimmt die Eingriffskraft zwischen dem ersten Kolben 96 und der Glocke 62 nach und nach zu, so daß nach und nach und gleichmäßig ein Eingriff der «Kupplung herbeigeführt wird.

Der Kupplungseingriff wird beendet , wenn der zweite Kolben 78 den ersten Kolben 76 berührt und die Tellerfeder vollständig zusammendrückt, so daß eine überwiegende Kraft auf den zweiten Kolben in Richtung eines Kupplungseingriffs und damit auf die Kupplungsscheibe 74 direkt über den ersten Kolben übertragen wird und die Kupplungseingriffskraft ihren maximalen Wert erreicht.

Beim Lösen der Kupplung wird andererseits ein überwiegender Druck in der Kupplungskammer 82 in bekannter Weise mit HiI-fe eines nicht gezeigten, herkömmlichen hydraulischen Steuersystems erzeugt, und der Druck in dem Zwischenraum 104, der den ersten und zweiten Kolben und die Glocke umgibt, wird abgelassen. Aufgrund dieser gesteuerten Änderung der Druckdifferenz des Arbeitsfluids zwischen dem Zwischenraum 104 und der Kupplungskammer 82 werden der erste und zweite Kolben 76,78 in Richtung ihrer in der Zeichnung gezeigten Position verschoben, wobei die Kupplung umgekehrt zu dem beschriebenen Eingriffsvorgang gelöst wird. Der Lösungsvorgang der Kupplung wird beendet, wenn der zweite Kolben 78 gegen den Sprengring 88 anschlägt und eine weitere Axialverschiebung des zweiten Kolbens verhindert wird. Folglich schlägt der erste Kolben 76 gegen den zweiten Kolben 78 an, wobei die Tellerfeder 92 zwischen beiden vollständig zusammengedrückt wird, wie die Zeichnung zeigt.

Aus der vorstehenden Beschreibung geht hervor, daß die er-

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findungsgemäße hydraulische Doppelkolben-Kupplung in besonders günstiger Weise die Möglichkeit schafft, den ersten Kolben 76 in sehr einfacher und kompakter Weise als Platte mit parallelen Oberflächen herzustellen, so daß die Herstellungskosten insbesondere verringert werden können, während die Genauigkeit erhöht wird, da die Form des ersten Kolbens einfach und kompakt ist, so daß beispielsweise eine Anzahl von Kolben gleichzeitig auf einer einzigen Schleifmaschine geschliffen werden kann.

Im übrigen ergibt sich eine optimale Arbeitsweise der Kupplung, da beispielsweise eine Verbindung zwischen dem Mittelbereich und dem Umfangsbereich der Kupplungskammer hergestellt ist und die ringförmige Platte 96 eine optimale Reibfläche für die Glocke bietet.

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Leerseite

Claims

Patentansprüche

Hydraulische Kupplung mit einer um eine Achse drehbaren Antriebs-Glocke, die einen hydraulischen Zylinder bildet, einem ersten und zweiten Kolben, die innerhalb des durch die Glocke gebildeten Zylinders angeordnet sind und eine Kupplungskammer veränderlichen Volumens bilden, das ein Arbeitsfluid enthält, und die in bezug auf die Glocke in Drehrichtung festgelegt sind, einer getriebenen Kupplungsscheibe, die entlang der Achse innerhalb der Kupplungskammer schiebbar ist und zwischen den beiden Kolben einerseits und der Glocke andererseits angeordnet ist und bei Verschiebung der beiden Kolben in Richtung der Glocke beiderseitig erfaßbar ist, und einer Feder zwischen den beiden Kolben, die die Kolben parallel zu der Achse auseinanderdrückt, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Kolben (76) eine ringförmige Platte mit parallelen beiderseitigen Oberflächen ist und gegen die Kupplungsscheibe (74) bei Verschiebung in Richtung der Stirnfläche (62a) der Glocke (62) andrückbar ist, daß der zweite Kolben (78) eine ringförmige, dem ersten Kolben (76) zugewandte Aussparung zur Aufnahme des ersten Kolbens aufweist,und daß eine Feder(92) zwi-

sehen dem Boden der ringförmigen Aussparung (84) und dem ersten Kolben(76) angeordnet ist.
2. Hydraulische Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Kolben (76) auf der dem zweiten Kolben (78) zugewandten Oberfläche eine Aussparung (90) zur Aufnahme der Feder (92) aufweist.
3. Hydraulischer Kolben nach Anspruch 1 oder 2, dadurch

gekennzeichnet, daß die Tiefe der ringför-35

migeη Aussparung (84) in dem zweiten Kolben (78) im wesentlichen der Dicke des ersten Kolbens entspricht.

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4. Hydraulische Kupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Feder (92) eine Tellerfeder ist.
5. Hydraulische Kupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Verbindung (100) zwischen dem Mittelbereich (82b) und Umfangsbereich (82a) der Kupplungskammer (82) zur Verbindung der Bereiche bei Eingriff der Kupplung.
6. Hydraulische Kupplung nach Anspruch 5, dadurch g ekennzeichnet, daß die Verbindung wenigstens eine radiale Nut (100) in der Stirnfläche (62a) der Glocke (62) , die den Mittelbereich (82b) und den Umfangungsbereich (82a) verbindet, und eine ringförmige flache Platte (96) umfaßt, die an der Stirnfläche (62a) der Glocke (62) befestigt ist und die Radialnut abdeckt.

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7. Hydraulische Kupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Kolben (78) eine axial verlaufende Durchgangsbohrung (86) aufweist, deren eines Ende in die ringför- mige Aussparung (84) in dem ersten Kolben (76) mündet.

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