DE3216255A1

DE3216255A1 - Hydraulische kupplung

Info

Publication number: DE3216255A1
Application number: DE19823216255
Authority: DE
Inventors: Shinobu Hirakata Osaka Uchida
Original assignee: Exedy Corp; Daikin Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Exedy Corp
Priority date: 1981-04-30
Filing date: 1982-04-30
Publication date: 1982-11-25
Also published as: GB2097874B; JPS57180284A; GB2097874A; DE3216255C2; US4442929A; DE8212551U1

Description

ΰίρΐ.-lng. Otto Flügel, Dipl.-Ing. Manfred Säger, Patentanwälte, Cosimastr. 81, D-8 München 81

Für die vorliegende Anmeldung wird die Priorität der japanischen Anmeldung 1981-63975 vom 30. .April 1981 in Anspruch genommen.

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Kupplung mit Modulationsmechanismu.; nach Jem Oberbegriff des Anspruches 1, die bei Industriemaschinen, Baumaschinen sowie Schiffen und dergleichen Verwendung findet.

Ein Modulationsmechanismus wird für langsames Einrücken einer hydraulischen Kupplung verwendet. Normalerweise dient als Modulationsmechanismus ein Ventilmechanismus oder in manchen Arten ein Federmechanismus. Bei erstgenanntem ist ein Ventil, beispielsweise ein Drucksteigerungsventil, ein Speicherventil, ein einstellbares Begrenzungsventil, ein Mehrweg-Begrenzungsventil oder dergleichen, in einer externen, mit der Kupplung verbundenen Hydraulikleitung angeordnet. Dadurch wird die Konstruktion jedoch relativ kompliziert gestaltet und führt zu steigenden Herstellungskosten. Bei dem letztgenannten Modulationsmechanismus wird eine Beileville-Feder in der Kupplung angeordnet oder eine Reibscheibe zum Beispiel konisch geformt und elastisch gestaltet. Dennoch ist bei jeder dieser Konstruktionen die erwünschte Modulationseigenschaft nur schwer zu erreichen, weil die elastische Verformung begrenzt und eine genügend große Verformung nur schwer zu erreichen ist. Zudem wird diese Eigenschaft durch Verschleiß verändert.

Dipl.-lng. Otto Flügel, Dipl.-Ing. Manfred Säger, Patentanwälte, Cosimastr. 81, D-8 München 81

Damit liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte hydraulische Kupplung ohne die vorstehenden Nachteile zur Verfügung zu stellen.

Diese Aufgabe wird bei einem Gegenstand nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 erfindungsgemäß durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst.

Dazu ist ein in Form eines Speichers ausgebildeter Modulationsmechanismus in einem Hydraulikkolben angeordnet, dereine Schub- und Druckbewegung auf Reibscheiben auslibt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Es folgt die Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung im Zusammenhang mit den Zeichnungen.

E s ζ e i g t:

Fig. 1 einenschematisehen Teilschnitt einer erfindungsgemäßen Kupplung;

Fig. 2 eine graphische Darstellung der Hydraulikdruck-Charakteristik einer Kupplung.

Dipl.-Ing. Otto Flügel, Dipl.-Ing. Manfred Säger, Patentanwälte, Cosimastr. 81, D-8 München 81

In Fig. 1 ist ein Zylinder 1 in radialer Richtung an der Außenseite einer Kupplungseingangswelle 2 integral mit letztgenannter ausgebildet. Zwischen dem Zylinder 1 und der Welle 2 ist ein ringförmiger bzw. Kreiskolben 3 festgelegt. Die Linie 0-0 kennzeichnet die Kupplungsmitte. Ein zylindrischer Abschnitt 5 des Zylinders 1 erstreckt sich nach rechts in F i g.1 und reicht über den Kolben 3 hinaus. Dieser überstehende Abschnitt 5 ist parallel zur Mittellinie 0-0 mit Schlitzen 7 versehen, in welche radiale Vorsprünge oder Klauen ringförmiger Reibscheiben bzw. Reibplatten 6 (Triebscheiben) gleitend eingreifen. Am Ende des überstehenden Abschnitts 5 ist ein Stopper bzw. Anschlag 9 für die Reibscheiben 6 angeordnet. Ringförmige Reibscheiben 10 (getriebene Scheiben) sind jeweils zwischen den benachbarten Reibscheiben 6 vorgesehen. Am Innenumfang sind die Reibscheiben 10 mit radialen Vorsprüngen versehen, die gleitend in Schlitze 12 eingreifen, die in einer zylindrischen Ausgangswelle 11 ausgebildet sind. Die Schlitze 12 sind parallel zur Mittellinie 0-0 angeordnet. Eine zusammendrückbare Schraubenfeder 13 ist zwischen der Ausgangswelle 11 und der Eingangswelle 2 angeordnet. Das in Fi g. 1 rechte Ende der Feder 13 wird auf einen ringförmigen Fediirsitz H gedrückt, der in eine Nut der Eingangswelle 2 eingreift. Eine ringförmige Druckkammer 15 ist zwischen der Abschlußwand des Zylinders 1 und der Rückseite des Kolbens 3 ausgebildet, über einen in der Eingangswelle 2 ausgebildeten Ölkanal 18 und eineaußenliegende Ölleitung 19, in der ein manuelles Wahlventil 16 (Richtungssteuerungsventil) und eine DrosselstelIe 17 (oder Öffnung) vorgesehen sind, ist die Kammer 15 mit einer ölhydraulikpumpe 20 verbunden. Die Pumpe 20 wird durch den Motor

(nicht abgebildet) eines Gabelstaplers oder anderem angetrieben.

Die Vorderseite des Kolbens 3, die den Reibscheiben zugewandt ist, weist ringförmige Vorsprünge 21 und auf, die in Fig.1 nach rechts abspringen. Der Vorsprung 21 ist an einem radial äußeren und der Vorsprung 22 an einem radial inneren Bereich des Kolbens 3 ausgebildet. Zwischen den beiden Vorsprüngen 21 und 22 ist ein ringförmiger Zwischenraum 23 ausgebildet. In der in Fig.1 gezeigten Position sind beide Vorsprünge 21 und 22 durch jeweils dazwischenliegende Zwischenräume 25 und 26 von der angrenzenden Reibscheibe 6 entfernt, so daß der Ringraum 23 über die Zwischenräume 25 und 26 mit außenliegenden Zwischenräumen verbunden ist, die einen Zwischenraum 28 einschließen, in welchem die Reibscheiben 6 und 10 angeordnet sind. Die Endseiten der Vorsprünge 21 und 22 sind in einer gemeinsamen, zur Mittellinie 0-0 senkrechten Ebene P_~IP liegend fluchtend angeordnet. Wenn sich daher der Kolben 3 in Fig.1 nach rechts bewegt, wie anschließend näher erläutert, so berühren beide Vorsprünge 21 und 22 die Reibscheibe und schließen die Zwischenräume 25 und 26.

Der Kolben 3 weist eine oder mehrere ölkanäle 27 auf, die im wesentlichen parallel zur Mittellinie 0-0 angeordnet sind. Der Ölkanal 27 verbindet die Kammer 15 mit dem Ringraum 23. Ein Teil des an den Ringraum 23 angrenzenden ölkanals 27 weist einen größeren Durchmesser auf und bildet eine Kammer 30, in welcher eine Kugel 29 für ein Rückschlagventil angeordnet ist. Die innere Umfangsseite der Kammer reicht Über eine dazwischen vorgesehene, ringförmig abgestufte Fläche 31 bis zur inneren Umfangsseite des ölkanals 27. Eine zusammendrückbare Schrauben-

feder 32 ist parallel zur Mittellinie 0-0 zwischen der Stufenfläche 31 und der Kugel 29 angeordnet. Ein Ventilsitz 33 mit einem radial nach innen weisenden Flanschbereich ist angrenzend an den Ringraum 23 am Ende der Kammer 30 vorgesehen. In der in Fi g.1 gezeigten Schließstellung des Ventils sitzt die Kugel 29 auf de:. Ventilsitz 33 und ragt zum Teil über beide Enden (JP-P.) der Vorsprünge 21 und 22 hinaus in Richtung der Reibscheiben 6.

Eine über große Kapazität verfügende Druckspeicherkammer 35 ist ringförmig in dem Kolben 3 ausgebildet. Die Kammer 35 ist radial innerhalb der Kammer 30 angeordnet und über eine enge Durchführung 36, die sich zu einem radial äußeren Bereich der Kammer 35 öffnet, mit dem Ringraum 23 verbunden.

Die Betriebsweise ist wie folgt:

Bei Einrücken der Kupplung wird das Wahlventil 16 in Einrückrichtung geschaltet, und öl aus der Pumpe 20 wird durch die Leitung 19 und die Durchführungen 18 in die Kammer 15 geleitet. Sofort nach dem Schalten sitzt die Kugel 29 noch auf dem Ventilsitz 33, so daß - wie in Fig.2 gezeigt ist - ein Kupp! ungsöldr*uck £ in der Kammer 15 in kurzer Zeit (0 - TI) auf einen niedrigen Wert JM ansteigt und der Kolben 3 beginnt, sich rasch auf die Reibscheiben 6 zuzubewegen. Durch diese Ausgangsbewegung drücken die Vorsprünge 21 und gegen die angrenzende Reibscheibe 6, woraufhin die Scheiben 6 und 10 aneinandergedrückt werden. Dadurch wird die Kupplung zunächst in halb eingerückten Zustand gebracht. Im wesentlichen gleichzeitig mit dem vorstehend beschriebenen Vorgang wird die Kugel 29

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durch die Reibscheibe 6 zurlickgedrückt hin zur Kammer 15 und verläßt den Ventilsitz 3Γ, woraufhin sich das Rückschlagventil öffnet ur.d ein Teil des Öls in der Kammer 15 durch den ölkanal 27 in den Ringraum 23 und einen Freiraum um die Kugel 29 fließt. Bevor das öl in den . Ringraum. 23 fließt, haben die Vorsprünge 21 und 22 die Reibscheibe 6 berührt und die Zwischenräume 25 und 26 geschlossen. Somit kann das in den Ringraum 23 gespülte öl nicht zu dem Zwischenraum 28 und den anderen, außenliegenden Zwischenräumen austreten, sondern fließt durch die Durchführung 36 in die ursprünglich leere Kammer 35, wie nachstehend im Detail erläutert wird.

Da ein Teil des der Kammer 15 zugeführten Öls, wie bereits erläutert, durch den ölkanal 27 und den.Ringraum 23 in die Kammer 35 fließt, steigt der Hydraulikdruck in der Kammer 15 - wie in Fig.2 gezeigt langsam von dem niedrigen Wert £1 auf einen relativ hohen Wert £2 an. Dadurch nimmt auch der Druck des Kolbens 3 gegen die Reibscheiben 6 und 10 langsam zu, und die Kupplung, die sich in halb eingerücktem Zustand befindet, wird stoßfrei eingerückt.

Wenn der Druck £ und die Zeit T die Werte £2 bzw. 12 erreicht haben und der halb eingerückte Zustand der Kupplung annähernd in den eingerückten Zustand übergegangen ist, füllt das öl den Ringraum 23 und die Kammer 35, so daß das öl anschließend nicht mehr aus der Kammer 15 ausfließen kann. Deshalb steigt der Druck in der Kammer 15 plötzlich an, und der Kolben drückt die Reibscheiben 6 und 10 rasch in den voll eingerückten Zustand. Auf diese Weise kommt es nicht zu einer unerwünschten Sci.'l upfbi'dung zwischen den Reibscheiben 6 und 10 nach Beendigung des halb eingerückten Zustands (12. - 13), was Verschleiß verursachen

- 9 würde.

Beim Ausrücken der Kupplung wird das Wahlventil 16 in umgekehrter Richtung geschaltet und das öl in der Kammer 15 sofort abgeführt, um damit über den öl kanal 18, die Leitung 19 und das Ventil 16 eine nicht abgebildete Durchführung freizulegen, so daß die Feder 13 den Kolben 3 zurück in Richtung der Kammer 15 stößt und der Druck zwischen dem Kolben 3 und den Reibscheiben 6 und 10 entweichen kann. Nachdem die Vorsprünge 21 und 22 die Reibscheibe 6 verlassen haben, die Reibscheibe 6 nicht mehr auf die Kugel 29 drückt und die Kugel auf dem Ventilsitz 33 sitzt, kehrt die Kupplung in die Ausgangsstellung zurück, von wo der nächste Einrückvorgang erfolgen kann. Im ursprünglichen Zustand der Kupplung ist das öl aus dem Raum 23 und der Kammer 35 abgeflossen, wie nachstehend noch näher erläutert wird, und der Raum 23 und die Kammer 35 sind leer und damit funktionsbereit für den nächsten Vorgang. Wenn nämlich die Räume 25 und 26 zwischen den Vorsprüngen 21 und 22 und der Reibscheibe 6 beim Ausrückvorgang erneut gebildet werden, fließt das öl durch Zentrifugalkraft hauptsächlich über, den Raum aus dem Raum 23 in den Raum 28 und den anderen.außen-1iegenden Raum und weiter aus dem externen Raum 28 zu einer nicht abgebildeten Abf ι <ißlei tung.

Das öl in der Kammer 35 wird durch Druckluft, die in einem radial inneren Bereich A der Kammer 35 verblieben ist, in den Raum 23 ausgestoßen und fließt durch die vorgenannten Räume zur Abflußleitung. Die Druckluft wird während des letzten Einrückvorgangs erzeugt, das heißt das ül ist bei dem letzten bzw. vorausgegangenen Vorgang aus Jem Raum 23 durch die Durchführung 36 zu dem radial äußeren Bereich der Kammer 35

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geflossen und hat die Luft in dem radial inneren Bereich A der Kammer 35 eingeschlossen. Die Luft wurde mit dem Zustrom und dem Druckanstieg des Öls verdichtet und verbleibt als schwach verdichtete Luft in dem inneren Bereich A, wenn die Kupplung voll eingerückt ist. Wenn die Kupplung ausgerückt wird und der Öldruck entweichen kann, dehnt sich die Luft aus und verdrängt das öl aus der Kammer 35. Ein Teil des Öls verläßt die Kammer 35 durch Zentrifugalkraft und Vibration. Auf diese Weise werden der Raum 23 und die Kammer 35 bei Ausrücken der Kupplung geleert, und die Hydraulikdruck-Charakteristik wird durch den Zustrom des Öls zu dem Raum 23 und der Kammer 35 auch bei dem nächstfolgenden Vorgang erreicht.

Erfindungsgemäß wird dieser Modulationsmechanismus innerhalb der Kupplung vernrklicit, und zwar dadurch, daß der ölkanal 27, der an die Druckkammer 15 angeschlossen ist, daß Rückschlagventil mit der Kugel 29 und die Speicherkammer 35 in dem Kolben 3 ausgebildet sind und daß dar die Kammer 35 mit dem Kanal 27 verbindende Raum 23 zwischen dem Kolben 3 und der Reibscheibe 6 ausgebildet ist. Auf diese Weise läßt sich die Konstruktion erheblich vereinfachen, was auch zu einer Senkung der Herstellungskosten führt. Da der erfindungsgemäße Modulationsmechanismus auf dem Prinzip der Druckspeicherung (hydraulische Form) basiert, kann die beabsichtigte Charakteristik, nämlich eine langsame Druckanstiegsrate, im Vergleich zu einem bekannten Mechanismus mit einer Belleville-Feder oder dgl., erreicht werden. Abweichungen in der Charakteristik, die bei bekannten Mechanismen aufgrund des Verschleißes der Feder

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zu verzeichnen waren, ergeben sich bei dem erfindungsgemäßen Mechanismus nicht. Zudem können Stöße beim Einrücken der Kupplung zuverlässig verhindert werden.

Da die Kugel 29 bei vorliegender Erfindung durch die Reibscheibe 6 gedrückt wird, stimmt der Beginn des öffnens des Rückschlagventils im wesentlichen mit dem Beginn des Einrückens der Kupplung überein, so daß die gewünschte Hydraulik-Charakteristik beim Einrücken der Kupplung erreicht werden kann.

Obgleich in der Ausführungsform gemäß Fi g.1 die Kammer 35 über einen engen Kanal 36, der sich zu dem radial äußeren Bereich der Kammer 35 öffnet, an den Raum 23 angeschlossen ist, kann die Konstruktion dahingehend modifiziert werden, daß die Kammer 35 beispielsweise durch eine weite Öffnung direkt an den Raum 23 angeschlossen wird, vorausgesetzt, daß das Öl in der Kammer 35 durch Druckluft, Zentrifugalkraft oder Vibration abgeführt werden kann.

Der radial äußere Bereich der Kammer 35 ist zum besseren Abfluß des Öls vorzugsweise zu der Durchführung 36 unter Zunahme des Radius bezogen auf die Mitte 0-0 geneigt ausgebildet.

Wenngleich die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben wurde, können Details in der Konstruktion, Kombination und Anordnung der Teile geändert werden, ohne dabei vom Rahmen der Erfindung abzuweichen.

Dipl	-Ing. Otto Flügel, Dipl.-Ing. Manfred Säger, Patentanwälte, Cosimastr. 81, D-8 München 81	. Zylinder
	-/IS-	. Kupplungseingangswelle
1..	. Kolben, ringförmig ausgebildet
2. .	.
3..	. zylindrischer Abschnitt
4..	. Reibscheiben
5..	. Schlitze
6...	•
7..	. Anschlag bzw. Stopper
8..	. Reibscheiben
9..	. zylindrische Ausgangswelle
10.	. Schlitze
11.	. Schraubenfeder
12.	. Federsitz
13.	. Druckkammer
14.	. Wahlventil
15.	. Drosselstelle
16.	. ülkanal
17.	. außenliegende bzw. externe Ölleitung
18.	. ölpumpe
19.	' Vorsprünge
20.	. Ringraum
21 . 22.
23.	" Zwischenräume
24.	.
25.	. ölkanal
26.	. Zwischenraum
27.	. Ventilkugel
28.	. Kammer
29.	. ringförmig abgestufte Fläche
30.	. Schraubenfeder
31.	. Ventilsitz
32.	.
33.	. Druckspeicherkammer
34.	. Durchführung
35.
36.

Claims

Dipl.-lng. Otto Flügel, Dipl.-lng. Manfred Säger, Patentanwälte, Cosimaslr. 81, D-8 München 81

KABUSHIKI KAISHA DAIKIN SEISAKUSHO 1-1, 1-chome, Kida-Motomiya,

Neyagawa-shi ,

Osaka, Japan 12.005

HYDRAULISCHE KUPPLUNG

Ansprüche

\.j Hydraulische Kupplung, gekennzeichnet

u r c h Reibscheiben (6,10), einen Hydraulikkolben (3), durch welchen auf die Reibscheiben Druck ausgeübt wird, ein Paar ringförmiger Vorsprünge (21,22), die mit einem dazwischen ausgebildeten Ringraum (23) jeweils an einem radial äußeren und einem diesbezüglichen inneren Bereich des Kolbens (3) vorgesehen sind und auf die angrenzenden Reibscheiben (6,10) Druck ausüben, einen in dem Kolben (3) ausgebildeten ölka.ial (27), durch welchen der Ringraum (23) mit einer Druckkammer (15) an der Rückseite des Kolbens (3) verbunden ist, ein in dem ölkanal (27) angeordnetes Rückschlagventil mit einer Kugel (29), die ec zwangsweise in Richtung der Reibscheiben schließt und zum Teil in Richtung der Reibscheiben über die Vorsprünge (21,22) hinausragt, eine in dem Kolben (3) ausgebildete und an den Ringraum (23) angeschlossene Speicherkammer (35) und durch eine Drainage- bzw. Abflußeinrichtung, die an einem Raum angeschlossen ist, in welchem die Reibscheiben (6,10) angeordnet sind.

Dipl.-Ing. Otto Flügel, Dipl.-Ing. Manfred Säger, Patentanwälte, Cosimastr. 81, D-8 München 81
2. Hydraulische Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- zei chnet, daß ein radial äußerer Bereich der Speicherkammer (35) über eine enge Durchführung bzw. einen Kanal (36) mit dem Ringraum (23) verbunden ist, so daß in einem radial inneren Bereich (A) der Kammer (35) durch das in die Kammer (35) gespülte öl Luft eingeschlossen und verdichtet werden kann.
3. Hydraulische Kupplung nach Anspruch 1, d a d u r c h gekennzeichnet, daß das Rückschlageventil eine Feder aufweist, durch welche die Kugel (29) vorgespannt wird, und daß die auf die Kugel (29) wirkende Federkraft einem Druck zwischen den Reibscheiben entspricht, der vorhanden ist., wenn -ich die Scheiben aufeinanderzubewegen.
4. Hydraulische Kupplung nach Anspruch 1, d a d u r c h gekenn zei chnet, daß die Vorsprünge (21,22) planeben ausgebildet sind und in einer Ebene liegen, deren Normale parallel zu der Eingangswelle (2) und der Ausgangswelle (11) verläuft.