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Hydraulisch gesteuerte Reibkupplung
Die Erfindung bezieht sich auf
hydraulisch gesteuerte Kupplungen und insbesondere auf die Art und N',eise des Eingriffs
solcher Vorrichtungen.
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Hydraulisch gesteuerte Kupplungen haben gerisse Nachteile die bisher
dazu geführt haben, den .\nxvell(lungsl)ereich dieser Kupplungen zu beschriinken.
Ein Nachteil ergibt sich aus der Tatsache, daß durch den plötzlichen Eingriff der
Kupplung Stöße verursacht werden und die Lebensdauer der Kupplung verringert wird.
Dieser plötzliche Eingriff erlaubt, wenn iiberhaupt, nur einen sehr geringen Schlupf
zwischen der tatsächlichen Berührung der Reibfläche und dem vollen Druckzustand,
mit anderen Worten, ein allmählicher Aufbau des Drucks an den Reibflächen findet
nicht statt.
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Die vorliegende Erfindung sucht diese Nachteile zu vermeiden; ihr
Hauptzweck ist die Einschaltung eines Zeitintervalls zwischen der ersten Berührung
und dem vollen Eingriff der Kupplungshälften.
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Eine weitere Verbesserung ist nach der Erfindung dadurch erzielt,
daß die Größe des über einen Druckring auf die Reibflächen übertragenen Anfangsdrucks
je nach den Betriebserfordernissen eingestellt werden kann.
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Weiterhin soll mit der Erfindung erreicht werden, daß die Haftwirkung
der Kupplung, hervorgerufen durch die auf die Betriebsflüssigkeit wirkende Fliehkraft,
augenblicklich überwunden wird, sobald der Druck der Betriebsflüssigkeit nachläßt.
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Nach der Erfindung soll ferner die Vorrichtung
einfach
ausgebildet sein und voll automatisch wirken sowie keinerlei Wartung während des
Betriebes erfordern.
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Die hydraulisch betriebene Kupplung nach der Erfindung soll schließlich
bei jeder Form von lE4raftübertragungsvorrichtungen anwendbar sein, ohne daß deswegen
größere Änderungen notwendig waren.
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In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsformen als Beispiele der
Erfindung dargestellt.
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Fig. 1 ist ein Längsschnitt durch die hydraulisch betriebene Kupplung;
Fig. 2 ist ein Schnitt nach der Linie 2-2 in Fig. 1, gesehen gegen das antreibende
Ende der tlbertragung; Fig. 3 ist eine Teilansicht des Druckrings, gesehen in Richtung
der Pfeile an der Linie 3-3 in Fig. I; Fig. 4 ist eine Teilansicht des Druckrings,
gesehen in Richtung der Pfeile an der Linie 4-4 in Fig. 1.
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Fig. 5 ist ein Schnitt durch den Druckring; Fig. 6 ist eine Teilansicht,
die eine Abänderungsform der Kupplung zeigt; Fig. 7 ist ein Teilschnitt durch den
Anschlagstift, wie er bei der Ausführungsform gemäß Fig. 6 verwendet wird; Fig.
8 zeigt vereinfacht die Kupplung in der in Fig. I dargestellten ausgerückten Stellung;
Fig. g zeigt die Kupplung wie in Fig. 8, jedoch während des Einrückens, und zwar
im Augenblick des geringsten Drucks auf die Reibflächen; Fig. 10 zeigt die Kupplung
vollständig eingerückt, nachdem der Höchstdruck erreicht ist.
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Die Übertragungswelle I dient als Träger, auf dem die einzelnen Elemente
der hydraulisch betriebenen Kupplung drehbar angeordnet sind. Am Umfang des Zahnradträgers
3, der um die Welle I drehbar ist, ist der Ringzylinder 2 vorgesehen.
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Die Flüssigkeitszuführungsleitung 4 ist an irgendeine geeignete Quelle
angeschlossen; sie führt durch die Welle 1 und den Zahnradträger 3 zum Zylinder
2.
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Der ringförmige Kolben 5 ist in dem Zylinder 2 hin und her führbar;
Dichtringe 6 und 7 sind vorgesehen, um ein Lecken der Flüssigkeit aus dem Zylinder
am Kolben 5 zu verhindern. Auch der Kolben 5 enthält wieder einen Ringzylinder 8,
in welchem der Druckring g hin und her geführt werden kann.
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Der Druckring g ist ringförmig und, wie in den Figuren 3, 4 und 5
dargestellt, etwa T-förmig im Querschnitt. Der Ringteil 10 weist einen solchen Durchmesser
und eine solche Dicke auf, daß er in dem Zylinderteil 8 des Kolbens 5 hin und her
bewegbar ist; die Fläche des vorderen Teils 10a ist so gestaltet, daß sie mit den
Kupplungslamellen 22 und 24 in Berührung kommen kann. Der Ringteil 10 des Druckrings
g ist mit einer Reihe zylindrischer Bohrungen 1 1 versehen, die als Sitze für die
Druckfedern I2 dienen. In der Fläche 10a des Druckrings g sind zylindrische Bohrungen
13 vorgesehen, deren Bodenfläch n gebohrt sind, um die Anschlagstifte 14 aufnehmen
zu können und eine Schulter für den Kopf dieser Anschlagstifte zu bilden. Die Anschlagstifte
14 passen in den Druckring g hinein; sie ragen durch die Endwand des Kolbens 5 hindurch,
in die sie eingeschraubt sind. Die Anschlagstifte 14 sind lang, damit sich der Druckring
g gegenüber dem Kolben 5 bewegen kann. Die Federn 12 üben einen Druck zwischen dem
Druckring g und dem Kolben 5 aus, wodurch diese beiden Teile in der durch die Anschlagstifte
14 zugelassenen Grenzlage gehalten werden.
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An die Fläche 10a des Druckrings g setzt nach innen eine Reihe im
gleichen Abstand voneinander liegender Augen I6 an, in welche die Federsitze I7
eingebohrt sind. An dem Zahnradträger 3 ist eine Tragplatte 19 befestigt und mit
ausgesparten Federsitzen 20 versehen, die unmittelbar den Federsitzen 17 in dem
Druckring 9 gegenüberliegen. Die Enden von Rückholfedern 2I ruhen in den Sitzen
I7 und 20.
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Diese Federn 2I sollen den Druckring g außer Eingriff mit den Kupplungsplatten
22 und 24 halten, solange der Flüssigkeitsdruck nicht auf den Kolben 5 wirkt.
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Die Federn 21 sind so bemessen, daß sie die vorgespannten Federn
12 nicht zusammendrücken können, sie sind jedoch kräftig genug, um den Kolben 5
am Boden des Zylinders 2 zu halten, solange bis Druckflüssigkeit in den Zylinder
2 einströmt.
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Die äußeren und inneren Kupplungslamellen 22 und 24 sind zwischen
dem Druckring 9 und der Tragplatte 19 angeordnet: dabei sind die inneren Platten
24 auf den Zahnradträger 3 aufgesetzt, während die äußeren Platten 22 am Gehäuse
oder unmittelbar am Treibring 28 angreifen.
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Bei der Abänderungsform gemäß Fig. 6 und 7 sind die Federn 12 in
Tassen 25 eingesetzt, die in der Rückplatte 19 untergebracht sind. Der Druckring
g ist zwischen der Rückplatte 19 und den Kupplungsplatten 22 und 24 angeordnet,
während die Rückholfedern 21 in die Rückplatte 19 und in den Kolben 5 eingesetzt
sind. Bei dieser Ausführungsform suchen die Federn 12 den Druckring 9 und die Rückplatte
19 auseinanderzudrücken, während die Anschlagstifte 26 die Verstellbewegung des
Druckrings g gegenüber der Rückplatte 19 begrenzen.
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Um die Strömungsgeschxvindigkeit der Druckflüssigkeit zum Zylinder
2 regeln zu können, ist ein Reduzierventil 27 vorgesehen, das in die Flüssigkeitszuführungsleitung
4 eingepaßt. ist. Das Ventil 27 kann an jeder beliebigen Stelle eingesetzt sein;
beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist es lediglich aus Darstellungsgründen
in der Welle I untergebracht.
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Zwei Entlastungsöffnungen 30 und 3I sind vorgesehen, die eine in
der Endwand des Kolbens 5 und die andere in der Wand des Zylinders 2. Diese Offnungen
30 und 3I können an jeder beliebigen Stelle je nach Form und Bauart der Vorrichtung
angeordnet sein. Die Flächen der beiden Öffnungen 30 und 3I müssen zusammen kleiner
sein als die Fläche der Reduzieröffnung am Ventil 27 in der Flüssigkeitszuführungsleitung
4. Durch Versuche ist festgestellt worden, daß die Offnung 3I durch die Wand des
Zylinders 2 hindurch etwa S so groß sein sollte wie die
Öffnung
30 in der Endwand des Kolbens 5. Als brauchbare Abmessungen haben sich aus Versuchen
für die Öffnung im Kolben 5 3 mm ergeben. Es sei hier jedoch ausdrücklich betont,
daß die oben angegebenen Abmessungen für die Öffnungen 30 und 31 nur für eine Form
der Vorrichtung vorgesehen sind, während für andere Vorrichtungen andere Abmessungen
vorzusehen sind.
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Damit die Besonderheit und Wirkungsweise der oben beschriebenen Kupplung
klar verständlich wird, sei besonders auf die Fig. 8, 9 und 10 verwiesen. Diese
Figuren veranschaulichen das gegensei teige Lageverhäl tni s der verschiedenen Hauptelemente
der hydraulischen Kupplung während der verschiedenen Betriebsstufen.
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Wie bereits erwähnt, kann die Kupplung entweder von Hand oder automatisch
betrieben werden, je nachdem, bei welcher Einrichtung sie verwendet werden soll.
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Sobald Drucköl durch die Zufuhrleitung 4 zum Zylinder 2 fließt, wird
der Kolben 5 nach außen gedrückt, wobei er den Druckring g mit sich führt.
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Während dieser Verstellbewegung des Kolbens und des Druckrings wird
die Feder 21 zusammengedrückt, jedoch bleibt die Feder 12 unbeeinflußt; daher verbleiben
der Kolben und der Druckring in der gleichen gegenseitigen Lage. Sobald der Druckring
g die Kupplungsplatten berührt und jedes Spiel zwischen ihnen beseitigt ist, hat
der auf die Kupplungsplatten übertragene Druck seinen Kleinstwert. Dies ist die
in Fig. g dargestellte Betriebslage.
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Bei Fortsetzung der Druckflüssigkeitszufuhr zum Zylinder 2 wird der
Kolben 5 weiter nach außen verstellt; da jedoch der Druckring g nunmehr fest an
den Kupplungsplatten 22 und 24 anliegt und kein Spiel mehr vorhanden ist, kann eine
weitere Verstellung des Kolbens 5 nur durch Zusammendrücken der Federn I2 bewirkt
werden. Das al!-mähliche Zusammendrücken der Federn 12 wirkt sich in einem allmählichen
Druckaufbau im Druckrjng g aus, welcher Druck seinerseits durch die Kupplungslamellen
22 und 24 auf die Tragplatte 19 übertragen wird. Diese allmähliche Auswärts1)ewegung
des Kolbens 5 und die Zusammendrückung der Federn I2 setzen sich so lange fort,
bis der Kolben 5 fest an dem Druckring g zur Anlage kommt.
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Während dieses Betriebszustands der Kupplung wird der Höchstdruck
durch den Druckring g auf die Kupplungslamellen 22 und 24 übertragen. Dies ist der
in Fig. 10 der Zeichnung dargestellte Zustand Die Geschwindigkeit, mit welcher der
Kolben beim Schließen der Kupplung bewegt wird, hängt von der Größe der Verengung
in der Zufuhrleitung beim Ventil 27 ab. Diese gesteuerte Kolbenbewegung in Verbindung
mit dem allmählichen Druckaufbau am Druckring 9 durch die Federn 12 ist von größter
Wichtigkeit für das angestrebte Ziel, die Kupplung vor unerwünschten Stößen und
schädlicher Abnutzung zu bewahren. Wie insbesondere aus den Fig. g und 10 hervorgeht,
wird jede Drucksteigerung lediglich durch eine Verstellbewegung des Kolbens 5 und
durch Zusammendrücken der Federn 12 ühertragen; es findet keine Bewegung des Druckrings
9 statt, ausgenommen eine geringe Bewiegung beim Zusammenpressen der Kupplungslamellen
22 und 24.
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Durch Einstellung der Anschlagstifte 14 ist es möglich, den Federn
12 verschiedene Vorspannung zu geben, um dadurch besonderen Betriebsbedingungen
Rechnung zu tragen.
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Wenn die Federn 12 zusammengepreßt sind und der Kolben und der Druckring
aneinanderliegen, wirkt der Teil lo des Druckrings g als Ventil, das die Öffnung
30 im Kolben 5 abdichtet.
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Es hat sich herausgestellt, daß im Betrieb die eingeriickte Kupplung
die Neigung hat, im Eingriff zu bleiben. nachdem die Druckflüssigkeit zum Zylinder
2 abgesperrt worden ist. Dies ist zurückzuführen auf Fliehkräfte, die in der Flüssigkeit
im Zylinder 2 entstehen und eine rasche und freie Lösung der Kupplung verhindern.
Um diese Schwierigkeit zu überwinden, ist in der Wandung des Zylinders 2 die Öffnung
31 vorgesehen. Diese Öffnung ist zu klein, um irgendeine Wirkung auf den Betrieb
der Kupplung während der Aufrechterhaltung des Drucks im Zylinder 2 zu haben. Jedoch
in dem Augenblick, in dem die Druckflüssigkeit abgesperrt wird, wirkt die Öffnung
3 I als Entlastungsventil, das den Druck im Zylinder 2 verringert.
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Diese Druckverringerung im Zylinder 2 reicht aus, um die Federn I2
in den Stand zu setzen, den Kolhen 5 und den Druckring g voneinander zu lösen, Wodurch
das Ventil geöffnet und die Öffnung 30 in dem Kolben 5 freigegeben wird. Sobald
die Öffnung 30 frei ist, strömt die Flüssigkeit aus dem Zylinder 2 unmittelbar am
Druckring g vorbei, so daß die Kupplung sofort gelöst wird.
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Mit Hilfe der oben beschriebenen Vorrichtung ist ein weiches, jedoch
festes Einrücken der Kupplung gewährleistet, während das erzielte Zeitintervall
einen allmählichen Druckaufbau in der Kupplung gestattet anstatt der sofortigen
Anwendung des Höchstdrucks bei den bisher bekannten Vorricitungen.
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Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen sind Lamellenkuppiulgen
verwendet; die Erfindung kann jedoch mit dem gleichen Erfolg bei Kupplungen des
Kegeltyps oder bei jeder anderen Kupplungsform angewendet werden.
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PATENTANSPROCHE: 1. Hydraulisch gesteuerte Reibkupplung, gekennzeichnet
durch einen Ringzylinder mit einem regelbaren Flüssigkeitseinlaß, einen in dem Zylinder
angeordneten Ringkolben, einen diesem Kolben gegenüber begrenzt beweglichen Druckring
mit Druckfedern zwischen den Druckring und der Kupplung und zwischen deen Druckring
und dem Kolben, wobei die Kupplung kraftschlüssig durch einen vom Kolben übertragenen,
allmählich steigenden Druck einrückbar ist, wenn die Federn zusammengepreßt werden.