DE3534567A1

DE3534567A1 - Durch fluiddruck betaetigte reibkupplung

Info

Publication number: DE3534567A1
Application number: DE19853534567
Authority: DE
Inventors: Takenori Neyagawa Osaka Kamio; Hidekazu Yawata Kyoto Majima
Original assignee: Exedy Corp; Daikin Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Exedy Corp
Priority date: 1984-09-28
Filing date: 1985-09-27
Publication date: 1986-04-17
Also published as: FR2571106B1; US4664240A; JPS61180028A; DE3534567C2; FR2571106A1

Description

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

Für die vorliegende Anmeldung wird die Priorität der japanischen Patentanmeldung 59-205237 vom 28.09.1984 in Anspruch genommen.

Die Erfindung betrifft eine Reibkupplung für Landfahrzeuge.

Reibkupplungen für Fahrzeuge sind im allgemeinen so ausgelegt, daß der Reibbelag der Kupplungsscheibe über eine federbeaufschlagte Andrückplatte an das Schwungrad gedrückt wird. Wenn der Reibbelag jedoch einen gewissen Grad der Abnutzung erreicht hat, reicht die Federkraft der Feder nicht mehr aus, um einen genügend großen Anpreßdruck zu erzeugen, das heißt die Kupplung arbeitet nicht mehr richtig und muß erneuert werden.

Als Maßnahme gegen die kurze Lebensdauer solcher Kupplungen hat man pneumatische Kupplungen entwickelt (US-Patent 4,479,570), bei welchen die Andrückplatte durch einen Luftdruckzylinder betätigt wird. Hier wird der Reibbelag durch die Andrückplatte auch dann mit konstanter Kraft gegen bzw. an das Schwungrad gedrückt, wenn der Reibbelag bereits abgenutzt wird. Da aber der Druckluftzylinder für eine gemeinsame Drehung mit der Kupplungsabdeckung ausgelegt ist, muß ein kompliziert ausgebildete Drehverbindung zwischen einer stationären Luftleitung an der Außenseite der Kupplungsabdeckung und einer drehbaren Luftleitung an der Innenseite der Kupplungsabdeckung vorgesehen werden, wodurch die Herstellung der Kupplung wesentlich verteuert wird.

Dipl.-lng. Otto Flügel. Dipl.-lng. "Manfred Säger, Patentanwälte, Cifsimaslr. Sl, D-8 München 81

Ein weiterer Nachteil, der sich im Zusammenhang mit federbetätigten oder druckluftbetätigten Kupplungen ergibt, ist deren umfangreiche Baugröße, nämlich bedingt durch die notwendige Festlegung bzw. Abstützung der Feder oder des Druckluftzylinders an der relativ großen Kupplungsabdeckung, die zusammen mit dem Schwungrad und der Andrückplatte gedreht wird. Darüber hinaus unterliegt der seitliche Metallbereich eines Lagers für die Lagerung der Ausgangswelle einer relativ starken Abnutzung, da die Andrückkraft beim Andrücken des Reibbelags über die Andruckplatte an das Schwungrad, das am Ende der Motorausgangswelle angeordnet ist, über das Schwungrad auf die Ausgangswelle ausgeübt wird.

Damit liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Reibkupplung der eingangs genannten Art mit einem konstruktiv einfach ausgebildeten Drehgelenk sowie mit kleinen Abmessungen und möglichst verschleißarm auszugestalten.

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

Dazu weist eine durch Flüssigkeitsdruck betätigte Reibkupplung nach den kennzeichnenden Merkmalen der Erfindung eine axial unbewegliche Eingangswelle, ein an der Eingangswelle befestigtes Schwungrad, eine der Reibfläche des Schwungrads gegenüberliegende Kupplungsscheibe, eine mit der Kupplungsscheibe verbundene und koaxial zur Eingangswelle angeordnete Ausgangswelle, eine Andrückplatte zum Andrücken eines Reibbelags der Kupplungsscheibe an das Schwungrad, einen

Dipl.-lng. Otto Flügel, Dipl.-jng.'Miihfred Säger, PutJntanwiiiiG, Cosimastr. 81, D-8 München 81

durch Flüssigkeitsdruck betätigten Mechanismus zur zwangsmäßigen Bewegung der Andrückplatte über ein Lager in Richtung auf das Schwungrad, einen durch Flüssigkeitsdruck betätigten Mechanismus zur zwangsmäßigen Bewegung des Schwungrads über ein Lager in Richtung auf die Kupplung, ein zur Festlegung der beiden Mechanismen dienendes stationäres Teil und einen Drucksteuermechanismus zur Änderung des Drucks für beide Mechanismen bzw. Zwangsbetätigungsmechanismen in Entsprechchung zueinander auf.

Der auf Flüssigkeitsdruck basierende Zwangsbetätigungsmechanismus übt selbst bei Abnutzung des Belags bzw. Reibbelags eine konstante Kraft auf die Andrückplatte aus, so daß der Belag durch die Andrückplatte mit ausreichender Kraft an das Schwungrad gedrückt wird.

Da die Zwangsbetätigungsmechanismen an einem stationären Teil montiert sind, weisen deren Druckleitungen kein sich drehendes Teil auf, weshalb sich die Anordnung eines Drehgelenks an den Druckleitungen erübrigt.

Da die Lager den Zwangsbetätigungsmechanismen zugehörig bzw. mit diesen verbunden sind, können die Mechanismen an dem stationären Teil montiert bzw. festgelegt werden, wodurch eine Kupplungsabdeckung in der herkömmlichen Form entfallen kann und die Kupplung insgesamt eine kleine, kompakte Baugröße erhält.

Da einer der Zwangsbetätigungsmechanismen die Andrückplatte in Richtung auf das Schwungrad und der andere das Schwungrad in Richtung auf "die Kupplungsscheibe drückt, heben die durch beide Mechanismen ausgeübten Druckkräfte einander auf, so daß über das Schwungrad

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

keine Schubwirkung auf die Eingangswell e, das heißt die Ausgangswelle des Motors, ausgeübt wird. Dadurch wird eine Abnutzung des Lagermechanismus (zum Beispiel des seitlichen Metallbereiches) bezüglich der Eingangswelle verhindert.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform im Zusammenhang mit den Zeichnungen.

Figur 1 zeigt die in der Zeichnung wiedergegebene schematische Schnittansicht der erfindungsgemäßen. Reibkupplung.

In der Figur ist ein Schwungrad 2 am Ende einer Eingangswelle 1 einer Kupplung angeordnet, die durch die nicht dargestellte Ausgangswelle des Motors gebildet wird. Ein ringförmiger Reibbelag 4 einer Kupplungsscheibe 3 ist einer ringförmigen Reibfläche des Schwungrads 2 gegenüberliegend angeordnet. Die Kupplungsscheibe weist in ihrem mittleren Bereich eine Nabe 5 auf, die über eine Keilverbindung axial verschiebbar mit einem Ende einer Ausgangswelle 6 einer Kupplung verbunden ist. Die Ausgangswelle 6 bildet die Eingangswelle eines nicht dargestellten Getriebemechanismus und ist koaxial zur Eingangswelle 1 angeordnet. Eine Andrückplatte 7 ist auf der dem Schwungrad 2 gegenüberliegenden Seite angeordnet, wobei dazwischen die Kupplungsscheibe 3 aufgenommen ist. Die Wellen 1 und 6 sind in axialer Richtung unbeweglich.

Dipl.-Ing. Otto Flügel, Dipl.-ing". Manfred Säg"er, PaiehtanwiiKC, Ctbimastr. 81, D-8 München 81

Das Schwungrad 2 weist an dessen äußerem Umfangsbereich einen zylinderförmigen Vorsprung 2a auf, der sich zu einer radial äußeren Stelle der Andrückplatte 7 erstreckt. Die Andrückplatte 7 weist an der äußeren Peripherie in Umfangsrichtung beabstandete Vorsprünge 7a auf, die radial nach außen abführen und verschiebbar in axialen Vertiefungen aufgenommen werden, die die in dem Vorsprung 2a ausgebildet sind. Aus diesem Grunde dreht sich die Andrückplatte 7 stets zusammen mit dem Schwungrad 2. Aus Federn oder dergleichen gebildete Rückstoß- bzw. Rückschubmechanismen 8 sind in den Eingriffsbereichen der Vorsprünge 2a und 7a angeordnet und drücken die Andrückplatte 7 weg von dem Belag 4.

Die Andrückplatte 7 ist derart ausgelegt, daß sie durch einen Zwangsbetätigungsmechanismus 10 in Richtung auf die Kupplungsscheibe 3 gedrückt wird, während das Schwungrad 2 durch einen Zwangsbetätigungsmechanismus 11 in Richtung auf die Kupplungsscheibe 3 gedrückt wird. Der Zwangsbetätigungsmechanismus 10 ist in bezug auf die Andrückplatte 7 auf der der Kupplungsscheibe 3 gegenüberliegenden Seite angeordnet. Der Mechanismus 11 befindet sich in bezug auf das Schwungrad 2 auf der der Kupplungsscheibe 3 gegenüberliegenden Seite. Die Mechanismen 10 und 11 weisen jeweils Zylinder 12 und 13, Kolben 14 und 15 und Lager 16 und 17 auf und sind wie folgt ausgebildet.

Die Zylinder 12 und 13 erstrecken sich ringförmig um die Eingangs- und Ausgangswellen 1 und 6. Stattdessen können jedoch auch mehrere kleine Zylinder (zum Beispiel drei oder vier) in Umfangsrichtung beabstandet jeweils um die Wellen 1 und 6 herum angeordnet sein.

Dipl.-Ing. Otto Flügel, Dipl.-hig: Manfred .Säger, I'attnianwa'lre, Cosiniastr. 81, D-8 München 81

In beiden Fällen sind die Zylinder ortsfest jeweils an stationären Teilen 18 und 19 festgelegt, wovon der eine, nämlich 18, zum Beispiel durch das Getriebeoder Kupplungsgehäuse und der andere, nämlich 19, durch die Motoraußenwand oder das Kupplungsgehäuse gebildet sein kann.

Der Kolben 14 ist in den Zylinder 12 eingesetzt, und eine Kolbenstange 20 des Kolbens 14 ragt in Richtung auf die Andrückplatte 7 aus dem Zylinder 12 heraus. Der Kolben 15 ist in den Zylinder 13 eingesetzt, und eine Kolbenstange 21 des Kolbens 15 ragt in Richtung auf das Schwungrad 2 aus dem Zylinder 13 heraus.

Das Lager 16 ist ringförmig zwischen dem Ende der Kolbenstange 20 und dem radial inneren Bereich der Andrückplatte 7 angeordnet. Das Lager 16 weist einen einen an der Kolbenstange 20 anliegenden Laufring 22, einen an der Andrückplatte 7 anliegenden Laufring 23 und zwischen beiden Laufringen 22 und 23 angeordnete Kugel- oder Rollkörper 24 auf. Das Lager 17 ist ringförmig zwischen dem Ende der Kolbenstange 21 und dem radial inneren Bereich des Schwungrads 2 angeordnet. Das Lager 17 weist einen an der Kolbenstange 21 anliegenden Laufring 25, einen ander Andrückplatte 7 anliegenden Laufring 26 und zwischen den beiden Laufringen 26 und 26 angeordnete Kugel- oder Rollkörper 27 auf.

Ölleitungen bzw. Öldurchführungen 30 und 31 sind jeweils mit dem Innenraum der Zylinder 12 und 13 verbunden und verzweigen sich von einer gemeinsamen Leitung 32, die über ein Wahlventil (Druckregelmechanismus) mit einer Hydraulikquelle 34, beispielsweise einer Ölpumpe, verbunden ist. Das Wahlventil 33 weist einen

Dipl.-Ing. Otto Flügel, Dipl.-Γην. "Manfred Säger, Paientanwa'Ku, Cbiirnastr. 81, D-8 München 81

Betätigungshebel 35 auf, der zur wahlweisen Hydraulikdruck-Versorgung oder Entsorgung der Leitung 32 betätigt wird. Die. Verbindung zwischen dem Wahl ventil 33 und der Druckquelle 34 ist durch ein Regelventil 36 beeinflußt. Obwohl nicht dargestellt, ist die Leitung 32 mit einer Modulationseinrichtung ausgestattet, durch welche der Hydraulikdruck in Übereinstimmung mit einer vorgegebenen Charakteristik bei Schalten des Ventils 33 geändert wird, derart, daß die Kupplung bei den jeweils besten Bedingungen stoßfrei ein- und ausgerückt werden kann. Da die Zylinder 12 und 13, wie vorstehend beschrieben, an den stationären Teilen 18 und 19 festgelegt sind, sind sämtliche Leitungen 30, 31 und 32 stationäre Leitungen, durch welche die Anordnung von Drehdurchführungen in den Leitungen entfällt.

Die den auf die Kolben 14 und 15 ausgeübten Druck aufnehmenden Flächen sind gleich ausgebildet. Wie bereits vorstehend erwähnt, erstrecken sich die Leitungen 30 und 31 unter Verzweigung von einer gemeinsamen Leitung 32 aus, so daß den Zylindern 12 und 13 jeweils gleich große Drücke zugeführt werden. Deshalb hebt die durch den Zwangsbetätigungsmechanismus 10 über die Andrückplatte 7 auf das Schwungrad 2 ausgeübte Kraft die durch den Zwangsbetätigungsmechanismus 11 auf das Schwungrad 2 ausgeübte Kraft auf, wie das später noch näher erläutert wird.

Zwischen den den Druck der Kolben 14 und 15 aufnehmenden Flächenbereichen kann eine geringfügige Differenz vorhanden sein ebenso wie zwischen den in die Zylinder 12 und 13 geleiteten Hydraulikdrücken. Anstelle des Hydraulikdrucks können die Zylinder 12 und 13 auch mit Luftdruck versorgt werden, und zwar aus einer geeig-

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

- 10 -

neten Vorrichtung für die Druckluftzufuhr.

die Druckluftsteuerung und

Die Funktion der vorstehend beschriebenen Reibkupplung in ihrer bevorzugten Ausführungsform wird nachfolgend beschrieben. Im Antriebszustand des Motors dreht sich die Andrückplatte 7 zusammen mit der Eingangswelle 1 und dem Schwungrad 2. Wenn der Betätigungshebel 35 zur Einstellung des Wahlventils 33 in den angeschlossenen oder geöffneten Zustand in die dargestellte Position gebracht wird, erfolgt die Zuleitung von Hydraulikdruck aus der Druckquelle 34 über die Leitungen 30, 31 und 32 zu den Zylindern 12 und 13. Dadurch wird die Andrückplatte 7 über das Lager 16 durch den den Druck in dem Zylinder 12 aufnehmenden Kolben 14 beaufschlagt, derart, daß die Andrückplatte 7 den Belag 4 an das Schwungrad 2 drückt. Dadurch wird die Kupplung eingerückt, und es wird ein Drehmoment von dem Schwungrad 2 über die Kupplungsscheibe 3 auf die Ausgangswelle 6 übertragen. Die durch den Zwangsbetätigungsmechanismus 10 auf den Belag 4 ausgeübte Druckkraft ist bzw. bleibt auch dann konstant, wenn der Belag 4 bereits abgenutzt wird. Deshalb kann die angestrebte Einrück-Ausrück-Charakteristik der Kupplung auch dann beibehalten werden, wenn die Abnutzung des Belags 4 bereits relativ weit fortgeschritten ist. Die Kupplung kann also problemlos und voll funktionstüchtig über lange Zeit verwendet werden.

Der den Druck in dem Zylinder 13 aufnehmende Kolben 15 des Zwangsbetätigungsmechanismus 11 drückt das Schwungrad 2 über das Lager 17 in Richtung auf die Kupplungsscheibe 3. Die durch den Mechanismus 11 auf das Schwungrad 2 ausgeübte Druckkraft ist - wie vor-

Dipl.-Ing. Otto Flügel, DipL-lIigrManfred Säger* Patentanwälte; Coslinastr. 81, D-8 München 81

■ - 11 -

stehend beschrieben - identisch mit jener, die durch den Mechanismus 10 über die Andrückplatte 7 auf das Schwungrad 2 ausgeübt wird. Aus diesem Grunde heben sich die durch beide Mechanismen 10 und 11 ausgeübten Druckkräfte gegenseitig auf, weshalb keine axiale Kraft auf das Schwungrad 2 wirkt. Somit kann auch keine axiale Kraft von dem Schwungrad 2 auf den seitlichen Metallbereich des Lagers für die Eingangswelle 1 übertragen werden, so daß der seitliche Metallbereich und andere entsprechend angeordnete Teile des Lagers weitgehend verschleißfrei bleiben.

Wenn das Wahlventil 33 in die Schließlage geschaltet wird, um den Druck in den Zylinder 12 und 13 aufzuheben, wird der durch den Mechanismus 10 auf die Andrückplatte 7 und somit der durch die Andrückplatte 7 auf den Belag 4 ausgeübte Druck aufgehoben, und der Rückschubmechanismus 8 schiebt die Andrückplatte 7 weg von dem Belag 4, wodurch letzterer von dem Schwungrad gelöst und die Kupplung ausgerückt wird.

Da der Reibbelag 4 gemäß der Erfindung durch Fluiddruck zwangsmäßig bewegt wird, wird die Einrückcharakteristik der Kupplung durch den Verschleiß bzw. die Abnutzung des Belages 4 nicht beeinträchtigt, das heißt die Kupplung bleibt länger funktionstüchtig als dies herkömmlich der Fall ist.

Die konstruktive Ausbildung der erfindungsgemäßen Reibkupplung wird dadurch vereinfacht, daß die Zwangsbetätigungsmechanismen 10 und 11 an stationären Teilen 18 und 19 befestigt sind und ein Drehgelenk für die Flüssigkeitsleitungen deshalb entfallen kann.

Dipl.-lng. Olio Flügel, Dipl.-iiife. Manfred Säger, Paitntiinwälit. C-ioriiKiiU. 81. D-8 München 81

- 12 -

Es ergibt sich ein besonders kompakte konstruktive Ausbildung dadurch, daß eine Kupplungsabdeckung zur Halterung einer herkömmlichen Feder- oder Zylinderanordnung nicht vorgesehen wird.

Da das Schwungrad 2 beim Einrücken der Kupplung durch den Zwangsbetätigungsmechanismus 11 druckbeaufschlagt wird, wird eine axiale Krafteinwirkung von dem Schwung· rad 2 auf die Eingangswelle 1 verhindert und damit auch die Abnutzung der seitlichen Metal 1bereiche und entsprechend angeordneter Teile des Lagers für die Eingangswelle 1.

Claims

Dipl.-lng. Otio Flügel, Dipl.-Ing. Manfred Säger, 1'aienuiimälie, Cosimaslr. 81, D-8 München 81 Kabushiki Kaisha Daikin Seisakusho 1-1, 1-chome, Kidamotomiya Neyagawa-shi Osaka, Japan 12.842 fl/wa DURCH FLUIDDRUCK BETÄTIGTE REIBKUPPLUNG Patentansprüche

1. Durch Fluiddruck betätigte Reibkupplung, gekennzeichnet durch eine axial unbewegliche Eingangswelle (1), ein an der Eingangswelle befestigtes Schwungrad (2), eine der Reibfläche des Schwungrads gegenüberliegend angeordnete Kupplungsscheibe (3), eine mit der Kupplungsscheibe verbundene und koaxial zur Eingangswelle angeordnete Ausgangswelle (6), eine Andrückplatte (7) zum Andrücken des Reii>belags (4) der Kupplung an das Schwungrad (2), einen mit Fluiddruck arbeitenden Zwangsbetätigungsmechanismus (10) zur zwangsmäßigen Druckbeaufschlagung der Andrückplatte (7) über ein Lager (16) in Richtung auf das Schwungrad (2), einen mit Fluiddruck arbeitenden Zwangsbetätigungsmechanismus (11) zur zwangsmäßigen Druckbeaufschlagung des Schwungrads (2) über ein Lager (17) in Richtung auf die Kupplungsscheibe (3), jeweils ein stationäres Teil (18 und 19) zur Festlegung der Mechanismen (10 und 11) und Drucksteuermechanismen (33 bis 36) zur Änderung des Drucks für beide Zwangsbetätigungsmechanismen in gegenseitiger Übereinstimmung.

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwangsbetätigungsme-

Dipl.-lng. Otto Flügel, Dipl.-frig". Manfred Säger, Pafentanwälie, Cosiniastr. 81,1)-S München 81

chanismus (10) für die Andrückplatte (7) aus einer die Ausgangswelle (6) ringförmig umschließenden Zylinderanordnung (12) gebildet ist und einen über das Lager

(16) mit dem Schwungrad (2) verbundenen Kolben (20) aufwei st.

3. Kupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzei chnet, daß der Zwangsbetätigungsmechanismus (11) für das Schwungrad (.2) aus einer die Eingangswelle (1) ringförmig umschließenden Zylinderanordnung (13) gebildet ist und einen über das Lager

(17) mit dem Schwungrad (2) verbundenen Kolben (21) aufweist.

4. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a -durch gekennzeichnet, daß beide Zwangsbetätigungsmechanismen (10 und 11) an einen gemeinsamen Drucksteuermechanismus (33) angeschlossen sind.