DE2823823C2 - Druckmittelbetätigte Reibkupplung - Google Patents

Description

F i g. 2 eine vergrößerte Ansicht eines Schnitts durch eine der in F i g. 1 gezeigten Kupplungen,

Fig.3 ein Diagramm, das den Zusammenhang von .Ό Öldruck, der zum Betreiben der in Fig.2 gezeigten Kupplung aufgebracht wird, und dem Drehmoment zeigt, das von dieser Kupplung geliefert wird, und

F i g. 4 ein Diagramm, das den Zusammenhang zwischen dem Öldruck, der zum Betreiben der Kupplung

Die Erfindung bezieht sich auf eine druckmittelbetätigte Reibkupplung der im Oberbegriff von Anspruch 1 erläuterten Art.

Eine derartige Reibkupplung ist aus der US-PS 45 Kraftübertragungsanlage, die ein Paar erfindungsgemä-29 16 122 bekannt. Mit der bekannten Reibkupplung ßer Kupplungen enthält, soll der Grad des Ein- und Ausrückens und/oder das
übertragbare Drehmoment in Abhängigkeit von der
Drehgeschwindigkeit gesteuert werden. Zu diesem
Zweck müssen die den Ein- und Auslaß der zweiten
Betätigungskammer verschließenden und öffnenden
Ventile so ausgestaitet, d. h. so leicht sein, daß sie durch
die bei den gewünschten Drehzahlen auftretenden
Fliehkräfte bewegbar sind. Weiterhin ist das erste, den

Einiaßkanal der zweiten Betätigungskammer öffnende 55 erforderlich ist, und der Ausgangsdrehung der "Kupp" und schließende Ventil so ausgestaltet, daß es nur bei lung zeigt.

einem bestimmten Steuerdruck bzw. einer bestimmten F i g. 1 zeigt eine Kraftübertragungsanlage mit einem

Drehzahl den Einlaßkanal öffnet. Übersteigt entweder Motor 25, einem Drehmomentwandler 26 und einer der Steuerdruck oder die Drehzahl diese vorherbe- Kraftübertragung 28, die eine modulierbare rechte und stimmten Werte, wird der Einlaßkanal wieder verschlos- 60 linke, druckmittelbetätigte, federgelöste, kraftübertrasen. Das erste Ventil ist weiterhin so ausgestaltet, daß gende, erfindungsgemäße Reibkupplung 30 bzw. 31 aufder Steuerdruck in jeder Stellung des Ventils auf der weist. Wie F i g. 2 zeigt, ist jede Kupplung 30 und 31 von gesamten Ventilfläche anliegt. Das Ventil wird sich also einem gelösten Zustand bis zu einem teilweisen oder mit einer proportional zum Steuerdruck ansteigenden vollen Eingriffszustand mittels eines hydraulischen Geschwindigkeit durch jede seiner Stellungen bewegen. 65 Druckmittels moduliert, das von einem Vorratsbehälter Zwar kann durch Ausmessen der Kolbenbereiche in der 73 mittels einer Pumpe 72 zu normalerweise geschlossezeichnerischen Darstellung festgestellt werden, daß nen, proportionalen Magnetventilen 33 bzw. 34 zugeauch bei der bekannten Reibkupplung die zweite Betäti- führt wird. Die Steuerventile 33 und 34 weisen Ventil-

schieber auf. die axial zwischen einer voll geschlossenen und voll offenen Stellung mittels elektrisch betätigter proportionaler Magnetspulen 33Λ bzw. 34/1 beweglich sind, die durch ein elektrisches Strotnsignal von einer Steuereinrichtung 40 aus erregt werden. Die Steuereinrichtung weist einen Steuerhebel 37 für eine Betätigungsperson auf, die dieser Einrichtung zugeordnet ist. Wenn der Steuerhebel 37 sich in seiner neutralen Stellung befindet (ir; F i g. 2 gezeigt), dann sind die Kupplungen 30 und 31 gelöst Wenn der Steuerhebel 37 aus der neutralen Stellung in die Stellung L oder R bewegt wird, dann werden die Magnetventile 33 bzw. 34 und die Kupplungen 30 bzw. 31 betätigt Die Menge des Druckmittels, das von einem Ventil 33, 34 zum Modulieren seiner zugeordneten Kupplung 30,31 zugemessen wird, ist proportional zum elektrischen Strom, der am proportionalen Magnetventil angelegt ist, und ist eine Funktion des Ausschlags des Hebels 37.

Wie F: e. 1 zeigt, umfaßt die Kraftübertragung 28 ein Gehäuse H für die kraftöbertrageuden Kupplungen 30 und 31; in das Gehäuse erstreckt sich eine kräftübertragende Eingangswelle 1, und aus dem Gehäuse- erstreckt sich eine kraftübertragende Ausgangswelle 2. Die Eingangswelle 1, die mechanisch an den Drehmomentwandler 26 angeschlossen ist und hiervon in der Riehtung des Pfeiles 7 angetrieben wird, ist zur Drehung am Gehäuse //mittels Rollenlageranordnungen 3 und 4 abgestützt Die Ausgangswelle 2, die entweder in der Richtung des Pfeils 8 oder des Pfeils 9 drehbar ist, in Abhängigkeit, ob die Kupplung 30 oder 31 moduliert wird, ist zur Drehung am Gehäuse H durch Rollenlageranordnungen 5 und 6 abgestützt

Wie Fig. 1 zeigt, ist ein Zahnrad 11 an der Stelle 12 auf die Eingangswelle 1 aufgekeilt und steht in ständigem Eingriff mit einem Zahnrad 13, das zur relativen Drehung an der AusgangsweHe 2 mittels einer Roüenlageranordnung 14 angebracht ist. Die Kupplung 30 weist zwei zueinander verdrehbare Abschnitte 30/4 und 305 auf, und die Kupplung 31 weist zwei zueinander verdrehbare Aoschnitte 3tA und 31B auf. Das Zahnrad 13 ist starr wie etwa durch eine Schweißstelle an der Stelle 15 mit einem Abschnitt 30/4 der Kupplung 31 verbunden. Ein Zahnrad 17 ist wie etwa an der Stelle 18 auf die AusgangsweHe 2 aufgekeilt Das Zahnrad 17 ist über ein Zwischenzahnrad 20 mit dem Zahnrad 21 verbunden, das zur relativen Drehung auf der Eingangswdle 1 durch eine Rollenlageranordnung 22 angebracht ist. Das Zahnrad 21 ist starr wie etwa durch eine Schweißstelle an der Stelle 23 mit dem Abschnitt 31/4 der Kupplung 31 verbunden.

Jede Kupplung 30 und 31 ist zwischen einem voll gelösten Zustand über einen teilweise gelösten Zustand zur Synchronisierung oder zum Schließen modulierbar, wonach sie automatisch zur vollen Drehmomentleistung nachfolgt. Wenn der Steuerhebel 37 sich in seiner neutralen Stellung befindet, dann sind beide Kupplungen voll gelöst. Wenn allerdings der Steuerhebel 37 aus der neutralen Stellung entweder nach rechts oder nach links bewegt wird (R oder L), dann wird die Kupplung 30 bzw. 31 moduliert. Es wird nun auf Fig. 1 Bezug genommen; der Kraftfluß durch die Kraftübertragung 28 ist wie folgt: unterstellt man, daß sich die Eingangswelle 1 in der Richtung des Pfeiles 7 dreht und daß weder die Kupplung 30 noch 31 betätigt ist, dann steht die AusgangsweHe 2 still. Nimmt man an, daß die Kupplung 30 in Eingriff steht, dann erfolgt der Kraftfluß von der Eingangswelle 1 übel· das Zahnrad 11, das Zahnrad 13, den Kupplungsabschnitt 3OA, den Kupplungsabschnitt 3OB zur AusgangsweHe 2, die sich in der Richtung des Pfeiles 9 dreht. Nimmt man an, daS die Kupplung 31 in Eingriff steht, dann erfolgt der Kraftfluß von der Eingangswelle 1 über den Kupplungsabschnitt 3Iß, den Kupplungsabschnitt 31Λ, das Zahnrad 21, das Zahnrad 20 und das Zahnrad 17 zur AusgangsweHe 2, die sich in Richtung des Pfeiles 8 dreht.

F i g. 2 ist eine vergrößerte Ansicht eines Querschnitts durch die rechte kraftübertragende Kupplung 31 und zeigt die Art und Weise, in der sie den Zahnrädern 11 und 21 sowie der Eingangswelle 1 zugeordnet ist. Da die Kupplungen 30 und 31 im Aufbau im wesentlichen identisch sind, mit der Ausnahme, daß sie zueinander umgedreht angebracht sind, wird hier nur die Kupplung 31 im einzelnen beschrieben. Die Kupplung 31 umfaßt einen Satz von Antriebsscheiben 53 und einen Satz angetriebener Scheiben 51. Die angetriebenen Scheiben 51 stehen bezüglich eines hohlen Zylindergehäuses 54 des Kupplungsabschnitts 31/4 in Keilnutverbindung und sind axial verschieblich, wobei das G.-.häuse an der Stelic 23 Πΐίΐ ϋ€ΐΏ £.ännrSlu 21 VcfSCnWcißl \?X. Somit €μ6ιι€Π sich das Zahnrad 21, das Gehäuse 54 und die angetriebenen Scheiben 51 als eine Einheit, wenn die Kupplung 31 in Eingriff steht Die Antriebsscheiben 53 der Kupplung 31 stehen bezüglich einer Nabe 60 in Keilnutverbindung und sind axial verschieblich, und die Nabe befindet sich ihrerseits an der Stelle 61 in Keilnutverbindung mit der Eingangswelle 1. Die Antriebsscheiben 53 sind zwischen die angetriebenen Scheiben 51 eingesetzt und sind an der Nabe 60 in Achsrichtung verschieblich, so daß, wenn die Platten 51 als Ergebnis des Reibeingriffs mit den Antriebsscheiben 53 angetrieben werden, die Drehung der Welle 1 und der Nabe 60 die Drehung des Gehäuses 54 und des Zahnrads 21 bewirkt

Wie F i g. 2 zeigt, ist eine erfindungsgemäße Einrich-ίΐίησ in der Ku¹^^1-1IuH*⁷ 31 vorgesehen um die Antriebsscheiben 53 und die angetriebenen Scheiben 51 in stirnseitigen Eingriff mit einer Kraft in gewünschter Höhe zu drücken, so daß Leistung (Drehmoment) zwischen diesen Teilen proportional zur Größe des Drucks übertragen werden kann, der zum Zusammendrücken der Platten angelegt ist

Eine derartige Einrichtung umfaßt einen kreisringförmigen Kolben 70 zur Zusammenwirkung mit den Kupplungsscheiben 51 und 53 sowie ein kreisringförmiges Kolbengehäuse 52, die beide an der Weile 1 abstützfähig angebracht sind und mit dieser drehbar sind. Das Kolbengehäuse 52, das eine mittlere Öffnung 80 zur Aufnahme der Welle 1 aufweist, ist in einer festgelegten Axialstellung an der Welle 1 durch Einschluß zwischen eine Schulter 81 an der Welle und einen Federring 82 befestigt, der mit einer Pjngnut 83 an der Welle in Eingriff rteht. Der Kolben 70 ist in Achsrichtung an der Welle 1 verschieblich, wie nachfolgend erläutert wird, und zwar zwischen der voll gelösten Stellung, die in F i g. 2 gezeigt ist, in der er mittels einer Kolbenrückführ-Druckfeder »4 angedrückt ist, und anderen Stellungen weiter links von der in F i g. 2 gezeigten Stellung, wobei er in Eingrif r mit der letzten Kupplungsscheibe 53 tritt. Der Kolben 70, der eine mittlere öffnung 86 zur Aufnahme der Welle 1 aufweist, ist mit einer öffnung 87 zur Aufnahme eines Paßstiftes 88 versehen, der in einer öffnung 89 am Kolbengehäuse 52 angebracht ist. Der Paßstift 88 hält den Kolben 70 in Ausrichtung zum Kolbengehäuse 52, wenn sich aer Kolben in Achsrichtung bewegt. Die Kolbenrückstellfeder 84 ist mit einem Ende in einer Ausnehmung 90 im Kolben 70 angeordnet und steht mit ihrem anderen Ende in Eingriff mit einem Fe-

derhalter 91, der an der Kupplungsnabe 60 angebracht ist. Die äußere Stirnfläche des Kolbens 70 ist mit einem kreisringförmigen Vorsprung 92 zum Eingriff mit der äußersten Kupplungsscheibe 53 versehen.

Der Kolben 70 und das Kolbengehäuse 52 wirken miteinander zusammen, um zwei getrennte, um etwa den Faktor 7 unterschiedlich große Kolbenbereiche A und B am Kolben 70 festzulegen. Dabei enthält das Kolbengehäuse 52 einen äußeren Umfangsvorsprung 71 und einen konzentrisch hierzu angeordneten kreisringförmigen inneren Vorsprung 76, die einen Hohlraum oder eine zweite Betätigungskammer 93 zur Aufnahme des größeren äußeren Kolbenbereichs ßdes Kolbens 70 begrenzen. Der innere kreisringförmige Vorsprung 76 weist gegenüber der Welle 1 einen Abstand auf und wirkt mit dem Kolben 70 zusammen, um eine kleinere erste Betätigungskammer 97 für den inneren Kolbenbereich A am Kolben 70 zu begrenzen. Strömungsmitteldichtc Abdichtungen in Form von krcisringförrnigcn Ringen 94 und 95 sind zur gegenseitigen Abdichtung der beiden getrennten Kolbenbereiche und Betätigungskammern vorgesehen. Beispielsweise ist eine Dichtung 94 zwischen dem äußeren Flansch 71 des Kolbengehäuses 52 und der äußeren Umfangskante des Kolbens 70 vorgesehen. Eine Dichtung 95 ist in einer Nut am inneren Vorsprung 76 des Kolbengehäuses 52 vorgesehen und steht mit dem Kolben 70 in Eingriff, um eine Dichtung zwischen den beiden Bereichen A und B zu bilden. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel liegt der kleinere Kolbenbereich A in der Größenordnung von 58 cm² und der äußere Kolbenbereich B liegt in der Größenordnung von 394 cm². Eine Dichtung 94a ist zwischen der Welle 1 und dem Kolben 70 zum Abdichten der ersten Betätigungskammer 97 vorgesehen.

Ein Axialkanal 75 ist in der Welle 1 zur Übertragung von hydraulischem Druckmittel zum Betätigen des Kolbens 70 vom Magnetventil 34 her vorgesehen. Der Kanal 75 steht über einen sich radial erstreckenden Kanal 100 in der Welle 1 mit der Kammer 97 in Verbindung, in der der kleinere Kolbenbereich A angeordnet ist Der Kanal 75 steht auch über einen sich radial erstreckenden Kanal 102 in der Welle 1 mit einer Ventilanordnung 104 in Verbindung, die nachstehend im einzelnen beschrieben ist. und der zweiten Betätigungskammer 93 für den größeren äußeren Kolbenbereich B des Kolbens 70 Strömungsmittel zuführt.

Die Ventilanordnung 104 ist einer zylindrischen, sich radial erstreckenden Bohrung 105 im Kolbengehäuse 52 angeordnet. Die Ventilanordnung 104 umfaßt ein hohles, zylindrisches Ventilsitzteil 106 mit einem durchgehenden mittlere.i Kanal 107. Das Ventilsitzteil 106 kann mit einem ersten zylindrischen Ventil 109 in Eingriff treten, das in der Bohrung 105 oberhalb des Ventilsitzteils 106 verschieblich angebracht ist Das Ventilsitzteil 106 ist an Ort und Stelle gegen seine Verlagerung mittels eines Paßstifts 110 befestigt, der sich durch eine öffnung 111 im Kolbengehäuse 52 und eine öffnung 112 im Ventilsitzteil 106 erstreckt Das erste Ventil 109 steuert das Öffnen und Schließen eines Druckmitteleinlasses zum Kanal 125 zwischen dem Kanal 75 und der zweiten Betätigungskammer 93 für den größeren Kolbenbereich B. Die Ventilanordnung 10*1 umfaßt auch ein Ablaßventilteil 115, das in einer Bohrung 116 in einer Ablaßventilmanschette 118 axial verschieblich ist die in der Bohrung 105 angebracht ist. Das Ablaßventil 115 wird gegen das erste Ventil 109 mittels einer Druckfeder 119 in der Bohrung 105 nach unten gedrückt die zwischen einem Flansch 120 am oberen Ende der Ablaßventilmanschette 118 sowie einem Flansch 121 nahe dem unteren Ende des Ablaßventils 115 anliegt. Die radiale Bohrung 116 in der Ablaßventilmanschetie 118 steht mit dem Inneren des Kupplungsgehäuses H in Verbindung, von dem vorausgesetzt wird, daß es mit öl gefüllt ist. Die Bohrung 116 wird von einem Ablaßkanal 124 geschnitten, der eine Verbindung zwischen der Bohrung und der zweiten Betätigungskammer 93 für den größeren Kolbenbereich B herstellt und als Strömungsmittelauslaßkanal dient Wenn das Ablaßventil 115 durch Federwirkung nach unten gedrückt wird, wie dies in F i g. 2 gezeigt ist, dann ist der Auslaßkanal 124 offen und das erste Ventil 109 ist in eine Stellung bewegt, in der es die Sperrung des Druckmitteleinlaßkanals 125 zum größeren Kolbenbereich ßbewirkt. Wenn das erste Ventil 109 in Abhängigkeit vom Öldruck in die Bohrung 105 hineinbewegt wird, dann bewegt es das Ablaßventil 115 nach oben gegen die Kraft der Feder 119 und veranlaßt

zu schließen. Das erste Ventil 109 weist eine eingebaute Hysterese auf, die es zu einem astabilen Ventil macht. Diese Funktion wird mittels zweier Bereiche D und fan der Stirnfläche des ersten Ventils 109 bewirkt. Wenn das erste Ventil 109 abdichtet, wie gezeigt ist. dann wirkt der Druck auf den Bereich D ein, aber sobald das Ventil 109 aufmacht, wirkt der Druck auf die Bereiche D und fein und erzeugt eine größere Kraft, um das Ventil voll zu öffnev-Nachfolgend wird der Betrieb beschrieben; die Kupplung 31 wirkt auf die folgende Weise, und es wird darauf hingewiesen, daß die Kupplung 30 in einer ähnlichen Weise wirkt wenn sie betätigt wird. Die Bewegung des Steuerhebels 37 durch die Bedienungsperson für die Maschine aus der neutralen Stellung, die in F i g. 2 gezeigt ist, nach rechts in die Stellung R veranlaßt das öl^rfnen des Magnetventils 34 proportional zum Maß der Hebelbewegung. Druckmittel wird unter Druck durch eine Pumpe 72 von einem Vorratsbehälter 73 durch das Proportionalventil 34 dem Kanal 75 zugeführt. Das Druckmittel im Kanal 75 wird unmittelbar durch den Kanal 100 in die erste Betätigungskammer 97 und gegen den kleineren inneren Kolbenbereich A geleitet, wobei es die Bewegung des Kolbens 70 nach links (hinsichtlich F i g. 2) und gegen die Kupplungsscheiben jedesmal dann veranlaßt wenn der Druck des Druckmittels hinreicht, um die entgegenwirkende Kraft der Kolbenrückführfeder 84 zu überwinden. Wenn die entgegenstehende Kraft der Feder 84 überwunden ist dann kann der Kolben 70 gegen die Kupplungsscheiben in Abhängigkeit von der Betätigung des Steuerhebels 37 durch die Betätigungsperson bewegt werden. Somit kann die Kupplung 31 moduliert werden. Wenn der Hebel 37 das Ventil 34 derart betätigt, daß der Druck im Kanal 75 einen vorbestimmten Wert überschreitet dann springt in Obereinstimmung mit der Erfindung das erste Ventil 10!i auf und öffnet dabei den Strömungsmittelkanal 125, so daß Druckmittel bei einer vorbestimmten Druckhöhe auf den größeren äußeren Kolbenbereich Baufgebracht wird. Wenn sich das erste Ventil 109 nach oben bewegt bewirkt es auch die nach oben gerichtete Bewegung des Ablaßventils 115 in eine Stellung, in der es die Absperrung des Strömungsmittelauslaßkanals 124 bewirkt Damit das Sperrventil 109 und das Ablaßventil 115 sich nach oben bewegt muß der auf das Sperrventil 109 aufgebrachte vorbestimmte Druck genügend hoch sein, um die Vorspannwirkung der Feder 119 zu überwinden. Da der Auslaßkanal 124 geschlossen ist und der Strömungseinlaßkanal 125 offen ist wird der volle Druck

vom Kolben 70 gegen die Kupplungsscheiben ausgeübt, und dieser Druck ist die Summe der Kräfte, die von sowohl dem kleineren als auch dem größeren Kolbenbcreich erzeugt werden. Wenn der Steuerhebel 37 zur Neutralstellung zurückbewegt wird und wenn das Strömungsmittelsteuerventil 34 den Druck des Druckmittelstromes im Kanal 75 verringert, dann ist das erste Ventil 109 ·γ; der Lage, zu schließen, und das Ablaßventil 115 ist in der Lage, unter der Kraft der Feder 119 zu öffnen. Wenn dies stattfindet, dann wird Druckmittel vom größeren, äußeren Bereich des Kolbens 70 Jurch den Auslaßkanal 124 abgelassen, und die Kupplungstätigkeit wird wieder vom Druckmittelstrom zum kleineren Kolbenbereich A bestimmt.

Die Kupplung 31 umfaßt alle die normalen Funktionen einer kraftübertragenden Naß-Schaltkupplung mit vergleichbarer Größe und umfaßt in Übereinstimmung mit der Erfindung Merkmale, die der Betätigungsperson die Fähigkeit verleihen, sie auf dieselbe Weise zu verwenden wie bekannte Trocken-Hauptkupplungen in Fahrzeugen.

Wenn man annimmt, daß die Kupplung 31 eine Naß-Kupplung mit acht Scheiben mit 230 mm Durchmesser ist, dann bewirkt sie, wenn sie in einer schaltbaren Kraftübertragung angeordnet ist, die Übertragung von dynamischen Drehmomenten im Bereich von 6100 bis 10 850Nm und ein Standhalten gegenüber statischen Drehmomenten bei Synchronisierung, die diesem Wert gleich sind oder bis zu 150% dieses Werts betragen. Eine andere typische Funktion einer Kupplung dieser Bemessung ist es, eine hinreichende Reibmaterialzone aufzuweisen, so daß die Synchronisierungen von Vorrichtungen, die normalerweise bei Verwendung dieser Kupplung vorgenommen werden, keine Wärmeprobleme innerhalb der Kupplung erzeugen und Notlauf oder Ausfall verursachen. In diesem Hinblick ist die Kupplung 3! gleichwertig allen anderen Kupplungen mit dieser Abmessung und dieser Reibscheibenfläche.

Die Kupplung 31 hat also die Fähigkeit, beispielsweise ein Ausgangsdrehmoment unter direkter Steuerung des von der Betätigungsperson aufgebrachten Drucks im Bereich von 0 bis zu etwa 1.085 Nm Drehmomentabgabe zu modulieren. Die Kupplung 31 macht dies durch die Verwendung zweier getrennter innerer Kolbenbereiche A und B zur Strömungsmittelbeaufschlagung möglich. Da der innere Kolben aus einem kleinen Bereich von nur etwa 58 cm² besteht, kann der Öldruck, der diesem Kolbenbereich zugeführt wird, normale Kräfte zum Einrücken der Kupplung proportional zum Öldruck und diesem Kolbenbereich erzeugen. Da die Kraft der Lösefeder 84 sich auf eine Gesamtlösekraft von etwa 1334 N beläuft, muß der Druck im kleinen Kolbenbereich A 2,415 bar oder mehr betragen, bevor irgendeine Kupplungsdrehmomentübertragung beginnt. Der Druck auf den kleinen Kolbenbereich A kann dann von 2.415 bar bis auf 13,8 bar gesteigert werden, wobei proportionale Änderungen in der Normalkraft bzw. der resultierenden Kraft verschiedenerlei Drehmomentgrößen erzeugen. Bei einem Druck von 13,8 bar wird beispielsweise eine resultierende Kraft erzielt, die gleich einer dynamischen Übertragungsfähigkeit von etwa 1.085 Nm ist So kann mi? diesem Aufbau die Betätigungsperson nicht nur das Drehmoment modulieren, sondern sie kann dies auch unter verhältnismäßig hohen, anliegenden Drücken durchführen, wo sie eine bestimmte Kontrolle über geringe Drehmomentänderungen ausübt, da das Erreichen derartiger Drehmomentänderungen große Änderungen im Druck des Druckmittels erfordert.

Während des Betriebes in Übereinstimmung mit dem vorausgehenden Absatz übt das Druckmittel, das dem kleineren Kolbenbereich A zugeführt wird, auch einen nach oben gerichteten Schub am ersten Ventil 109 aus. Das Ventil 109 wird von der Druckfeder 119 des Ablaßventils nach unten (geschlossen) gehalten, die gegen die Manschette 118 des Ablaßventils wirkt. Die Feder 119 ist so ausgebildet, daß sie das Absperrventil geschlossen

hält und kein öl zum äußeren Kolbenbereich zuläßt, bis beispielsweise ein Druck von 13,8 bar überschritten wird. Wenn der Öldruck 13,8 bar überschreitet, dann verläßt das erste Ventil 109 seinen Sitz 106 und führt öl durch den Kanal 125 dem größeren äußeren Kolbenbereich Bzu. Gleichzeitig springt das erste Ventil 109 ohne irgendeine Feinregulierung nach oben und bewegt das Ablaßventil 115 nach oben, um den Auslaßkanal 124 aus dem äußeren Kolbenbereich B abzusperren. Nachdem der Auslaßkar.a! 124 gesperrt ist, läuft die zweite Bciäiigungskammei 93 für den größeren Kolbenbereich B mit Druckmittel voll und ergibt eine hohe Zunahme in der Normalkraft, die auf die Kupplungsscheiben einwirkt und bewirkt deshalb eine große Änderung in der Drehmoment-Übertragungsfähigkeit. 1st ein Fülldruck von etwa 17,25 bar auf die gesamte Kupplung angelegt, dann weisen sowohl der kleinere innere Kolbenbereich A als auch der äußere größere Kolbenbereich B einen kombinierten statischen Druck von 17.25 bar auf, um eine Normalkraft zum Anlegen der Kupplung zu erzeugen. Zusätzlich hierzu werden natürlich auch in jeder Betätigungskammer 93 und 97 durch die Auswirkung der Fliehkraft Drücke gleich bzw. entsprechend der Drehzahl des Kolbengehäuses 52 erzielt, was ebenfalls dazu neigt, eine zusätzliche normale Kupplungskraft zu erzeugen.

Die Kupplung 31 weist eine hohe Übertragungsfähigkeit für die Übertragung von statischem Drehmoment und zur dynamischen Übertragungsfähigkeit auf und ermöglicht noch immer eine äußerst feinfühlige Modulation von Drehmomenten von etwa 0 bis 20% der Kupplungskapazität Die Lösezeiten der Kupplung sind äußerst schnell, da das Druckmittel von der äußersten Kolbenkammer durch den Auslaßkanal 124 des Ablaßventils abströmt Wenn der Öldruck verringert wird, dann nimmt das Ablaßventil 115 seine untere Stellung (wie in F i g. 2 gezeigt) ein und ein großer Strömungsweg ist zum Austritt des Druckmittels aus dem äußeren Kolbenbereich B verfügbar. Der kleine Kolbenbereich A wird niemals durch das Ablaßventil 115 ausgelassen.

Fängt man somit den Öldruck unter 2,415 bar ab, dann erlaubt man der Kupplung 31, sich von selbst zu lösen, da die Kraft der Feder 84 die beispielsweise unter einem Wert von 2,415 bar liegenden Drücke übersteigt. Fliehkraftdruckspitzen, die durch Öl erzeugt werden, das auf den kleineren Kolbenbereich A einwirkt, sind bei Drehzahlen bis zu 3000 bis 4000 min-' vernachlässigbar.

Es wird nun auf das Diagramm in F i g. 3 Bezug genommen; der Drehmomentausgang der Kupplung 31 ist graphisch gegenüber dem von der Betätigungsperson

gesteuerten, der Kupplung zugeführten Öldruck aufgetragen. Wie das Diagramm zeigt, liefert die Kupplung 31 für einen sehr hohen Druck ein begrenztes Drehmoment, das während der Modulierung verfügbar ist Wenn die Kupplung 31 so aufgebaut ist daß sie bei Drehmomenten bis zu 4.068 oder 5.424 Nm anstelle nur bis zu 1.085 Nm moduliert, wie dies hier geoffenbart ist, dann läge die mögliche Leistungsübertragung, die die Betätigungsperson während des Durchrutschens kon-

trollieren würde, wahrscheinlich beträchtlich jenseits der Wärmeaufnahmefähigkeit dieses Bereiches der Kupplungsscheiben der hier geoffenbarten Kupplung. Typische Anwendungen findet die Kupplung 31 in verschiedenartigen Maschinen, die eine sanfte Drehmomentbeeinflussung der angetriebenen Vorrichtung erfordern. Dies umfaßt empfindliche Schwingvorrichtungen an Kränen, Millimeterbewegungen bei Ackerschleppern oder anderen Fahrzeugen ohne Kraftübertragungen, die einen unmittelbaren Zusammenhang zwischen der Handgriffsteuerung der Bedienungsperson und der Empfindlichkeit des Drehmomentausgangs bei diesen niedrigen Bereichen benötigen. Ist erst einmal die vorbestimmte Druckhöhe von 13,8 bar (eine Übertragungsfähigkeit von 1.085 Nm) überschritten worden, dann versetzen das erste Ventil 109 und das Ablaßventil 115 die Kupplung 31 zwangsweise in einen sehr hohen Leistungsbereich, wo sie dann Drehmomente liefern kann, um die Kupplung zu synchronisieren bzw. auf Gleichlauf zu bringen und um Dauergebrauch bzw. Dauerrutschen bei hoher Leistung und somit thermale Schädigung zu vermeiden.

Wie das Diagramm in F i g. 4 verdeutlicht, entwickelt jeder Träger oder jedes Gehäuse 54, das sich dreht, eine nach außen gerichtete Fliehkraft infolge seines Gewichts, das der nach unten gerichteten Kraft der Feder 119 entgegengerichtet ist. Diese Kraft neigt dazu, den Lösedruck (beispielsweise 13,8 bar) abzusenken, wenn die Drehzahlen im Träger zunehmen. Während die Gewichte dieser Ventile 109 und 115 nach Gutdünken schwerer oder leichter ausgeführt werden können, wurden die bei einem tatsächlichen Ausführungsbeispiel verwendeten Gewichte so ausgelegt, daß sie einen Betrieb bis zu 4500 min-¹ erlauben. An dieser Stelle würde die Kupplung 31 das erste Ventil 109 durch Fliehkraft öffnen, um allen Öldrücken bis hinunter auf 0 bar Zutritt zu erlauben, und somit könnte die Kupplung für die weiter oben beschriebenen Zwecke nicht kontrollierbar sein. Typische Anwendungsfälle der Kupplung 31 und ihre Drehzahlen liegen im Bereich von 500 min-' bis 2000 min-', wo die Lösedrücke noch immer bei den verwendbaren Werten zwischen 13,8 bar bis hinunter 11,04 bar liegen (siehe F i g. 4).

Es ist auch beispielsweise möglich, zwei Kupplungen 31 miteinander zu verbinden, wenn sie in einem einzigen Träger Rücken an Rücken in Doppelanordnung ausgeführt sind, so daß der Druck von dem größeren Kolbenbereich B an einer Kupplung durch den Träger zum Ablaßbereich übertragen wird, der das Ablaßventil 115 in der anderen Kupplung enthält. Dies würde eine absolute Kontrolle über die zwei Kupplungen ergeben, so daß, während eine Kupplung Druck im äußeren Kolben aufweist, die andere nicht mit irgendeinem Druck gegen ihren äußeren Kolbenbereich B versehen werden könnte. Dies weist dahingehend einen Vorteil auf, daß im Innenbereich eine Gewährleistung gegen die unbeabsichtigte Einlegung zweier Kupplungen gleichzeitig in einer einzigen Kraftübertragung vorliegt

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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Claims (2)

Patentansprüche:

1. Druckmittelbetätigte Reibkupplung mit einem Kolben, mit einer ersten Betätigungskammer, der zum Einrücken der Kupplung aus einer axialen Zuführleitung Druckfluid zuführbar ist und mit einer zweiten, größeren Betätigungskammer, die über eine Ventilanordnung mit Druckfluid versorgbar ist, wobei diese Ventilanordnung ein in einem Einlaßkanal der zweiten Betätigungskammer angeordnetes, aus der axialen Zuführleitung beaufschlagbares erstes Ventil aufweist, das erst beim Übersteigen eines bestimmten Fluiddruckes in der ersten Betätigungs-

gungskammer größer ist als die erste Betätigungskammer, der gesamten Beschreibung ist jedoch keinerlei Hinweis darauf zu entnehmen, daß dies beabsichtigt ist oder, wenn ja, weiche Bedeutung diese Tatsache für die Wirkungsweise der Kupplung hat und zu welchem Zweck die verschieden großen Beaufschlagungskammern vorgesehen sind. Darüber hinaus sind die Unterschiede zwischen den Größen der beiden Beaufschlagungskammern so minimal (ca. Faktor 1,45), d-\ß mit einer merklichen Veränderung der Kupplungscharakteristik nicht zu rechnen ist

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Reibkupplung bereitzustellen, deren Drehmoment-Übertragungsfähigkeit in den unteren Drehmomentbereichen

kammer den Druckfluidzufluß zur zweiten Betäti- 15 feinfühlig modulierbar ist, bei der das maximal übertraggungskammer freigibt, sowie ein in einem Auslaßkanal der zweiten Betätigungskammer angeordnetes
zweites Ventil, das sich beim öffnen des ersten Ventils schließt, und das sich öffnet, wenn sich das erste
Ventil schließt, wobei der Auslaßkanal radial weiter
außen lieg* als der Einlaßkanal, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die Kolbenfläche im Bereich (A) der ersten Betätigungskammer (97) um etwa den Faktor 7 kleiner ist als die Kolbenfläche im Bereich (B) der zweiten Betätigungsfcammer (93), und

b) daß die wirksame Angriffsfläche (ED) für den Fluiddruck am ersten Ventil (109) beim öffnen des Ventils (109) vergrößert wird.

bare Drehmoment schnell erreicht werden kann, und bei der die Reaktionszeiten relativ kurz sind.

Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruches gelöst.

In der erfindungsgemäßen Reibkupplung werden Unterschiede zwischen den Kolbenflächen der beiden Betätigungskammern bewußt ausgenutzt, um das Ziel einer optimalen Modulationsfähigkeit in den unteren Drehmomentbereichen zu erreichen, wobei die Kolbenfläche der zweiten Betätigungskammer um ein Vielfaches größer als die Kolbenfläche in der ersten Betätigungskammer ausgestaltet wird. Auf diese Weise ist es möglich, daß auch geringfügige Änderungen im Steuerdruck in voll wirksame Kolbenbewegungen umsetzbar sind. Auf der anderen Seite steigt der rechnerische Beitrag, den die Fläche zum Anpreßdruck liefert, sofort überproportional sprunghaft, wenn die zweite Betätigungskammer gefüllt wird. Dadurch ergibt sich für die erfindungsgemäße Reibkupplung der dargestellte

2. Druckiiiittelbetätigte Reibkupplung nach Anspruch 1, dadurch gskennz< xhnet, daß zwischen
dem den Auslaßksnal (124) steuernden zweiten Ventil (115) und dem den Einlaßk aal (125) steuernden 35 Drehmoment-Steuerdruck-Verlauf.dermitderbekannersten Ventil (109) eine Feder (119) angeordnet ist, ten Kupplung keinesfalls erreicht werden kann. Durch

die das erste Ventil in Schiießrichtung beaufschlagt.

die kurzen Reaktionszeiten des Ventils wird sichergestellt, daß dieser theoretisch erwartete Verlauf auch tatsächlich konstruktiv eintritt.

Eine vorteilhafte Weiterbildung ist aus dem Anspruch 2 ersichtlich.

Ein Beispiel der Erfindung ist anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine teilweise geschnittene Ansicht einer