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Für die vorliegende Erfindung wird die Priorität der japa-
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nischen Patentanmeldung No. 59-46218 vom 09. März 1984 in Anspruch
genommen.
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*** Die Erfindung betrifft eine Flüssigkeitsträgereinrichtung einer
Drehwelle gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.
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Im allgemeinen dienen Drehwellen ebenfalls als Träger von Ö1 usw.,
wie in Figur 1 dargestellt. Wenn eine Vielzahl von längs verlaufenden Flüssigkeitsdurchlässen
12 in der Drehwelle 11 vorgesehen sind, sind sie mit bezug des Drehzentrums 01-01
an exzentrischen Stellen angebracht. Wenn die Flüssigkeitsdurchlässe 12 zu einer
äußeren Umfangsseite der Drehwelle 11 geöffnet sind, müssen radiale Durchlässe 13
von jedem Flüssigkeitsdurchlaß 12 in Richtung auf die äußere Umfangsseite vorgesehen
sein.
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Infolgedessen wird bei einer Drehbewegung der Drehwelle 11 aufgrund
vorstehend geschilderter Anordnung nicht nur Flüssigkeit in dem radialen Durchlaß
13 nach außen aufgrund einer Zentrifugalkraft gefördert, sondern auch die Flüssigkeit
in dem Flüssigkeitsdurchlaß 12 wird durch den Durchlaß 13 abgefördert. Deshalb entstehen
die nachfolgend geschilderten Nachteile, wenn eine solche Drehwelle 11 in einer
hydraulischen Kupplung vorgesehen wird.
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In einer hydraulischen Kupplung, die sich mit hoher Umfangsgeschwindigkeit
dreht, ist es aufgrund der Ausbildung und des Raumbedarfs schwierig, den Kupplungskolben
nur durch eine Rückholfeder einrücken zu lassen, wenn die Kupplung sich im ausgerückten
Zustand befindet, so daß infolgedessen Einrichtungen wie ein Restöl-Auslaßventil
eingesetzt werden,
um den Restdruck zu eliminieren. Demgemäß wird
in einer hydraulischen Kupplung mit der Drehwelle 11 fast das gesamte Ö1 nicht nur
aus der Kolbenhydraulik, sondern auch aus den Flüssigkeitsdurchlässen 12 und 13
weggefördert. Im Ergebnis entsteht eine Zeitverzögerung beim Einrücken der Kupplung,
was unerwünscht ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zu verhindern, daß die Arbeitszeitverkürzung
in dem Fall beispielsweise lang wird, wenn eine Drehwelle mit Flüssigkeitsdurchlässen
in einer hydraulischen Kupplung etc. verwendet wird, ohne zuzulassen, daß eine Flüssigkeit
in der Drehwelle gänzlich weggefördert wird.
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Diese Aufgabe wird bei einer Flüssigkeitsträgereinrichtung gemäß dem
Oberbegriff des Hauptanspruchs erfindungsgemäß durch dessen kennzeichnende Merkmale
gelöst.
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Zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind
in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben
sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer in der Zeichnung dargestellten, bevorzugten
Ausführungsform. In dieser zeigt: Figur 1 eine herkömmliche Flüssigkeitsträgereinrichtung
einer Drehwelle, im senkrechten Querschnitt; Figur 2 eine Flüssigkeitsträgereinrichtung
einer Drehwelle gemäß dieser Erfindung als Eingangswelle einer hydraulischen Kupplung,
im senkrechten Längsschnitt;
Figur 3 einen Schnitt III-III gemäß
Figur 2 und Figur 4 eine andere Ausführungsform, im Querschnitt.
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Figur 2 zeigt den Fall, bei welchem die Flüssigkeitsträgereinrichtung
gemäß der Erfindung eingesetzt wird, als Beispiel für eine hydraulische Kupplung,
die mit zwei weiteren Mehrfachscheibenkupplungen bzw. Lamellenkupplungen ausgestattet
wird. Es ist eine zentrale Eingangswelle 20, die an eine nicht gezeigte Motorseite
angeschlossen ist, in Kugellagern 21 gelagert, so daß sie sich um die Symmetrielinie
02-02 drehen kann. Zwei Mehrfachscheibenkupplungen C und D sind auf der Eingangswelle
20 etwa symmetrisch bezüglich einer gedachten Linie A-A vorgesehen. In der vorderseitigen
Mehrfachscheibenkupplung C ist eine Kupplungsabdeckung 22 an dem äußeren Umfangsteil
der Eingangswelle 22 festgelegt, an die nach vorne eine tassenförmige Öffnung angeformt
ist.
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Die äußeren Umfangsteile der ringförmigen Antriebsplatten 24 greifen
frei gleitend in Richtung der Symmetrielinie 02-02 an einer Vielzahl von Schlitzen
23 an, die sich in Richtung der Symmetrielinie 02-02 erstrecken und an einem zylindrischen
Teil 22' der Kupplungsabdeckung 22 angeformt sind. Die Antriebsplatte 24 ist in
einer Vielzahl von Orten angebracht und eine vorderseitige Antriebsplatte 24' ist
besonders dick ausgebildet und ihre Vorwärtsbewegung durch einen Schnappring 15,
der an der Kupplungsabdeckung 25 festgelegt ist, beschränkt.
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Eine ringförmige Antriebsplatte 26 ist zwischen den Antriebsplatten
24 jeweils angeordnet und ein innerer Umfangsteil jeder Antriebsplatte 26 greift
frei gleitend in Richtung der Symmetrielinie 02-02 an einer Längsnutenverzahnung
bzw. Keilverzahnung an dem äußeren Umfangsteil der zylinderförmigen Welle 27 an.
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Diese ist konzentrisch zu und drehbar auf der Eingangswelle 20 angeordnetundträgt
ein Ausgangsgetrieberad 28 an dem äusseren Umfang des eingangsseitigen Endes. Die
zylindrische Welle 27 kann sich in Richtung der Symmetrielinie 02-02 infolge eines
Schnappringes 30, der an dem äußeren Umfang der Eingangswelle 20 angebracht ist,
nicht bewegen und eine Rückholfeder 31, die auf dem äußeren Umfang der Eingangswelle
20 angebracht ist, ist in eine Ausnehmung eingesetzt, die an der rückwärtigen inneren
Umfangsseite der zylindrischen Welle 27 ausgeformt ist. Das vorderseitige Ende der
Rückholfeder 31 steht mit dem Schnappring 30 in Berührung, der auf die Eingangswelle
27 fest angebracht ist, und ihr rückwärtiges Ende steht mit einem inneren Umfangsteil
des Kolbens 32 in Verbindung.
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Der Kolben 32 ist ein ringförmiges Teil, dessen innere Umfangsseite
konzentrisch zu und auf der Eingangswelle 20 in flüssigkeitsfester Art und dessen
äußere Umfangsseite in den zylindrischen Teil 22' in flüssigkeitsfester Art eingepaßt
sowie frei gleitend in Richtung der Symmetrielinie 02-02 ausgebildet sind. Eine
ringförmige Ausnehmung ist am inneren Teil des Kolbens 32 bei einer Seitenwandung
39 der Kupplungsabdeckung 22 angebracht, wobei eine hydraulische Kammer 33 gebildet
wird. Ein äußerer Umfangsteil des Kolbens 32 ist dick in Richtung der Symmetrielinie
02-02 ausgebildet, so daß er mit der Antriebsplatte 24 an deren rückwärtigem Ende
in Berührung kommen kann. Ferner ist eine sich in Richtung der Symmetrielinie 02-02
erstreckende Durchgangsöffnung 35 im äußeren Umfangsteil des Kolbens 32 ausgebildet,
so daß die hydraulische Kammer 33 mit der Außenseite in Verbindung steht. Eine rückwärtige
Hälfte des Durchgangs 35 ist in den sich in Richtung auf die Rückseite ausweitenden
Umriß ausgebildet, wobei in diese Ausweitung eine Kugel 36 eingeführt ist. Ein Kugelhalteteil
37 mit einem Loch im Zentrum ist in den Durchgang eingepaßt und dort festgelegt,
so daß die Kugel unverlierbar in dem Durchgang, jedoch beweglich,
angeordnet
ist. Das vorderseitige Ende des Durchlasses 35 öffnet sich zu einer Nut 38, die
an der vorderseitigen Oberfläche des Kolbens 32 ausgebildet ist, so daß der Durchgang
35 mit der Außenseite selbst unter der Bedingung in Verbindung steht, daß der Kolben
32 auf die Antriebsplatte 24 drückt.
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Auf der anderen Seite ist ein Arbeitsöl-Durchlaß 40 in der Eingangswelle
20 vorgesehen, um einen hydraulischen Druck auf die hydraulische Kammer 33 ausüben
zu können. Der Ö1-durchlaß 40 erstreckt sich in Längsrichtung der Eingangswelle
20 und ist an einer bezüglich der Symmetrielinie 02-02 exzentrischen Stellung und
parallel dazu angeordnet. Ein Ö1-durchlaß 41, der das frontseitige Ende des Öldurchlasses
40 und die hydraulische Kammer 33 verbindet, ist in einer diametralen Richtung angeordnet.
Das rückseitige Ende des Ö1-durchlasses 40 ist durch einen Stopfen 42 geschlossen
und ein Öldurchlaß 43, der sich zu einer äußeren Umfangsoberfläche der Eingangswelle
20 in der diametralen Richtung von dem rückwärtigen Teil des Öldurchlasses 40 durch
die Symmetrielinie 02-02 erstreckt, ist in der Eingangswelle 20 angebracht. Des
weiteren ist eine ringförmige Nut 44 an einem äußeren Umfangsende des Öldurchlasses
43 angebracht.
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Die Vielfachscheibenkupplung bzw. Lamellenkupplung D ist symmetrisch
zu der Vielfachscheibenkupplung bzw. Lamellenkupplung C bezüglich der gedachten
Linie A-A angebracht und weist eine annähernd gleiche Ausbildung wie die Lamellenkupplung
C auf. In Figur 2 weist jedes Teil der Lamellenkupplung D entsprechend jenem der
Lamellenkupplung C dasselbe Bezugszeichen auf, welches aber noch mit dem Zusatz
"a" versehen ist. Ein Öldurchlaß 45 zum Erzeugen eines hydraulischen Druckes in
einer hydraulischen Kammer 33a erstreckt sich in Längsrichtung entsprechend dem
Öldurchlaß 40 und ist
an exzentrischen Stellen mit bezug auf die
Symmetrielinie 02-02 und parallel zu dieser angeordnet. Ein Öldurchlaß 46, der das
vorderseitige Ende des Öldurchlasses 45 mit der hydraulischen Kammer 33a verbindet,
ist in diametraler Richtung der Eingangswelle 20 durch die Symmetrielinie 02-02
hindurch ausgeformt. Das rückwärtige Ende des Öldurchlasses 45 ist durch einen Stopfen
47 verschlossen und ein Öldurchlaß 48, der sich zu der äußeren Umfangsoberfläche
der Eingangswelle 20 von einem rückwärtigen Teil des Öldurchlasses 45 durch die
Symmetrielinie 02-02 öffnet, ist in der Eingangswelle 20 vorgesehen. Des weiteren
ist eine ringförmige Nut 49 an dem äußeren Umfangsende des Öldurchlasses 48 angeformt.
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Des weiteren ist ein Schmieröldurchgang 41 vorgesehen, der exzentrisch
sowie parallel zu der Symmetrielinie 02-02 angeordnet ist, in der Eingangswelle
20 vorgesehen. Der Schmieröldurchlaß 51 ist ein Durchlaß, um Schmieröl zu speziellen
Teilen zu führen und sein rückwärtiges Ende öffnet sich zu der rückwärtigen Stirnfläche
der Eingangswelle 20. Jeder Schmieröldurchlaß 52, der sich radial nach außen von
dem Schmieröldurchlaß 51 verzweigt und in der äußeren Umfangsoberfläche der Eingangswelle
mündet, öffnet sich auch zu Teilen von Buchsen, die zwischen der Eingangswelle 20
und den zylindrischen Wellen 27, 27a und jeweils auch zu Teilen der Rückholfedern
31, 31a.
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Die Öldurchlässe 40, 45, die Öldurchlässe 41, 46, die Schmieröldurchlässe
51 und 52 sind jeweils wie in Figur 3 dargestellt, angeordnet. Die Mitten der Öldurchlässe
40, 45 und die Schmieröldurchlässe 52 sind auf demselben Kreisbogen angeordnet,
dessen Zentrum auf der Symmetrielinie 02-02 liegt, und sind in Umfangsrichtung gleich
heabstandet angeordnet. Die Öldurchlässe 41 öffnen sich linear zur
äußeren
Umfangsfläche der Eingangswelle 20 von dem Öldurchlaß 40 durch die Symmetrielinie
02-02, und der Öldurchlaß 46 öffnet sich linear zu der äußeren Umfangsoberfläche
in der Eingangswelle 20 von dem Öldurchlaß 45 durch die Symmetrielinie 02-02. Der
Schmieröldurchlaß 52 erstreckt sich von dem Schmieröl durchlaß 51 in radialer und
nach außen verlaufender Richtung der Eingangswelle 20 und mündet in der äußeren
Umfangsfläche der Eingangswelle 20.
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Die Funktion der Flüssigkeitsträgereinrichtung wird nachfolgend beschrieben.
In Figur 2 sind die beiden Lamellenkupplungen C und D im ausgerückten Zustand, so
daß ein Ausgangsdrehmoment der - nicht gezeigten - Maschine nicht zu den Ausgangsgetrieberädern
33, 33a übertragen wird, selbst wenn sich die Eingangswelle 20 dreht. Hierbei wird
Schmieröl immer durch die Schmieröldurchlässe 51 und 52 zum Zwecke der Schmierung
zugeführt.
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Wenn ein hydraulischer Druck der hydraulischen Kammer 33 durch den
Öldurchlaß 40 und 41 zugeführt wird, wird dadurch der Kolben 32 in Richtung F geschoben
und drückt auf die Antriebsplatte 24, wobei ein Anpreßzustand der Antriebsplatte
24 bzw. Antriebsscheibe und der angetriebenen Platte 26 bzw.
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getriebenen Scheibe bewirkt wird. Infolgedessen wird ein Drehmoment
der Eingangswelle 20 durch die Kupplungsabdeckung 22, die Antriebsplatte 24, die
getriebene Platte 26 und die zylindrische Welle 27 zu dem Ausgangsgetrieberad 28
abgegeben. Des weiteren wird die Kugel 36 nach vorne infolge des hydraulischen Druckes
in der hydraulischen Kammer 33 bewegt und -drückt auf den Kolben 32, so daß der
Durchlaß 35 geschlossen wird, wobei der hydraulische Druck in der hydraulischen
Kammer 33 aufrechterhalten wird. Wenn kein hydraulischer Druck mehr durch die Öldurchlässe
40 zugeführt wird, um die Lamellenkupplung C außer Eingriff zu bringen, läßt
der
Druck in der hydraulischen Kammer 33 nach. Dann wird die Kugel 36 etwas in radial
nach außen verlaufender Richtung infolge einer Zentrifugalkraft bewegt, wobei der
Durchlaß 35 geöffnet wird. Dadurch wird das Ö1 von der hydraulischen Kammer 33 nach
außen über die Kugelhalteeinrichtung 37, den Durchlaß 35 und die Nut 38 abgegeben,
wobei der innere Druck in der hydraulischen Kammer 33 vollständig zurückgenommen
wird und der Kolben 32 in umgekehrter Richtung von F durch die Rückholfeder 31 bewegt
wird. Hierbei wird der Druckzustand des Kolbens 32 auf die Antriebsplatte 24 zurückgenommen
und die Lamellenkupplung C ist in den ausgerückten Zustand gebracht.
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Wenn Ö1 in der hydraulischen Kammer 33 nach außen durch den Durchlaß
35 transportiert wird, wird das Ö1 in dem Öldurchlaß 41 ebenfalls gleichzeitig aufgrund
ihrer Zentrifugalkraft abgegeben. Jedoch ein Teil des über der Symmetrielinie 02-02
gemäß Figur 2 befindlichen Öls unter jenem in dem Öldurchlaß 40 und jenem in dem
Öldurchlaß 41 wird gemäß Figur 2 nach oben zwangsweise mittels der Zentrifugalkraft
gezwungen, so daß dieser Teil des Öls nicht nach außen über die hydraulische Kammer
33 und den Durchlaß 35 abgegeben wird.
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Wenn ein hydraulischer Druck dem durchlaß 40 zum Eingriff der Lamellenkupplung
C zugeführt wird, dann wird die hydraulische Kammer 33 darin sehr schnell mit Öl
gefüllt, weil das Ö1 zuvor in dem Öldurchlaß 40 und teilweise in dem Öldurchlaß
41 verblieben ist. Infolgedessen wirkt die Lamellenkupplung C schnell, um die Zeitverzögerung
vom Beginn einer Steueroperation zu einem Eingriffzustand der Kupplung zu bringen,
der die praktische Betätigung der Lamellenkupplung C bewirkt.
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Andererseits funktioniert die Lamellenkupplung D in gleicher Art wie
jene C, indem über den Öldurchlaß 45 ein hydraulischer Druck zugeführt wird. Des
weiteren wird ebenso in der Lamellenkupplung D, wenn kein hydraulischer Druck mehr
durch den Öldurchlaß 45 zugeführt wird, und zwar zum Zwecke, die Kupplung in den
ausgerückten Zustand zu bringen, wird der Durchlaß 35 infolge der Bewegung der Kugel
36a infolge deren Zentrifugalkraft geöffnet, und das Ö1 in der hydraulischen Kammer
33a wird nach außen abgegeben. Zur gleichen Zeit wird ein Teil des Öls in dem Öldurchlaß
46 abgegeben, jedoch wird ein Teil des in dem Öldurchlaß 46 befindlichen Öls unter
der Symmetrielinie 02-02 gemäß Figur 2 sowie dem Ö1-durchlaß 45 in Figur 2 nach
unten mittels deren Zentrifugalkraft wie im Fall der Lamellenkupplung C bewegt,
so daß dieser Teil des Öls nicht nach außen abgegeben wird. Deshalb wird im Fall
der Lamellenkupplung D ebenso wie bei der Lamellenkupplung C bei Zuführen eines
hydraulischen Drucks über den Öldurchlaß 45, um den Eingriffszustand herzustellen,
die innen befindliche hydraulische Kammer 33a schnell mit Ö1 gefüllt, weil davon
zuvor welches in den Öldurchlässen 45 und zum Teil im Öldurchlaß 46 verblieben ist.
Infolgedessen reagiert die Lamellenkupplung D schnell, um die Zeitverzögerungen
vom Beginn der Steueroperation in den eingerückten Zustand durch praktische Betätigung
der Lamellenkupplung D zu verkürzen.
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Die Flüssigkeitsdurchlässe (beispielsweise die Öldurchlässe 40, 45)
sind in der Drehwelle (beispielsweise die Eingangswelle 20) an bezüglich der Symmetrielinie
02-02 exzentrischen Stellen vorgesehen, wobei die radialen Durchlässe (beispielsweise
die Öldurchlässe 41, 46), die sich von den genannten Flüssigkeitsdurchlässen zum
äußeren Umfang der Drehwelle erstrecken, und wobei die radialen Durchlässe an Stellen
vorgesehen sind, an denen die Flüssigkeit in den Flüssigkeitsdurchlässen nicht von
den radialen Durchlässen mittels Zentrifugalkraft der Drehwelle wegbewegt werden,
so
daß folgende Vorteile erzielbar sind: (a) Der Fall, bei welchem
die Flüssigkeit in der Drehwelle vollständig mittels der Zentrifugalkraft entfernt
wird, ist eliminiert. Das Vorsehen langer Betriebs- und Schaltzeitverzögerungen
ist möglich, wenn die Drehwelle einschließlich der Flüssigkeitsdurchlässe beispielsweise
bei hydraulischen Kupplungen eingesetzt wird.
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(b) Da es mit anderen Worten nicht notwendig ist, um den Fluß des
Öls zum Verkürzen der Zeitverzögerung zu vergrössern, muß die Ölflußgeschwindigkeit
nicht vergrößert werden, so daß der beim Eingriff der Kupplung plötzlich auf Die
in Figur 4 dargestellte alternative Ausführungsform weist im wesentlichen die gleichen
Vorteile auf, auf die nachfolgend kurz eingegangen sei: (a) Wie in Figur 4 gezeigt,
ist der Öldurchlaß 41 und der Öldurchlaß 46 anders als in gerader bzw. fluchtender
Linie angeordnet. Mit 60 ist ein Stopfen wie bei den anderen Ausführungsformenbezeichnet.
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(b) Es braucht nicht erwähnt zu werden, daß die Flüssigkeitsträgereinrichtung
der Drehwelle gemäß vorliegender Erfindung nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele
beschränkt ist, sondern auch dort eingesetzt werden kann, wo es notwendig ist, daß
eine Flüssigkeit, beispielsweise Öl, durch eine Drehwelle hindurchgeleitet werden
muß.
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Im Gegensatz zu den Schmieröldurchlässen sind die für das Arbeitsöl
dienenden Durchlässe kurz als Öldurchlässe bezeichnet. Kurz zusammengefaßt betrifft
die Erfindung also eine Flüssigkeitsträgereinrichtung einer Drehwelle, in der
Flüssigkeitsdurchlässe
an bezüglich des Rotationszentrums exzentrischen Stellen angeordnet sind, und in
diesen Flüssigkeitsdurchlässen mündende radiale Durchlässe zum äußeren Umfang der
Drehwelle vorgesehen sind, wobei jene an Stellen angebracht sind, an denen Flüssigkeit
in den Flüssigkeitsdurchlässen nicht durch die radialen Durchlässe abgegeben werden
mittels der durch die Drehwelle erzeugten Zentrifugalkraft.
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