DE8429140U1

DE8429140U1 - Hydraulisch gesteuerte reibungskupplung

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Publication number: DE8429140U1
Application number: DE19848429140U
Authority: DE
Original assignee: Fiat Auto SpA
Current assignee: Fiat Auto SpA
Priority date: 1983-12-23
Filing date: 1984-10-04
Publication date: 1985-02-28
Also published as: ES536611A0; FR2557236B3; GB2151725B; FR2557236A3; GB8424590D0; GB2151725A; ES8600660A1; IT8368354A0; IT1160246B

Description

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FIAT AUTO S.p.A., Turin, Italien

Hydraulisch gesteuerte Reibungskupplung und Motorfahrzeug-Antriebseinheit mit dieser Kupplung

Die Neuerung bezieht sich auf eine hydraulisch gesteuerte Reibungskupplung nach dem Oberbegriff des Schutzanspruchs 1 und eine Motorfahrzeug-Antriebseinheit nach dem Oberbegriff des Anspruchs 8 mit einer derartigen Reibungskupplung.

Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Reibungskupplung der gattungsgemäßen Art anzugeben, die einen einfachen und robusten Aufbau aufweist und deren Betrieb zuverlässig und völlig selbsttätig in Abhängigkeit von der Drehzahl des Eingangsgliedes möglich ist.

Diese Aufgabe ist durch die, im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Weiterbildungen sind in den Ansprüchen 2 bis 7 angegeben.

Die neue Reibungskupplung ist besonders vorteilhaft bei einer Antriebseinheit für Motorfahrzeuge mit einer Verbrennungskraftmaschine, einem Schaltgetriebe oder einem stufenlosen Getriebe und einem Differential anwendbar.

3si dieser Anwendung kann die neue Kupplung zur Herstellung äer Verbindung zv/ischen dem Ausgang des Getriebes Und des* Eingang des Differentials oder auch zur Herstellung der Verbindung zwischen der Motorwelle und der Eingangswelle des Getriebes eingesetzt werden.

Die zweite Anordnung wird bevorzugt, insbesondere wenn «in stufenloses Getriebe verwendet wird, weil bei dieser Anordnung das Einkuppeln der Reibungskupplung als Funktion der Drehzahl der Kraftmaschine, wenn der Schalthebel auf einen niedrigen Gang eingestellt ist, und das Auskuppeln in Anhängigkeit von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs oder auch der Drehzahl des Eingangsgliedes des Differentials erfolgt. Wenn daher das Fahrzeug abgebremst wird, verhält sich diese Reibungskupplung unabhängig vom Übersetzungsverhältnis des Getriebes und der Drehzahl der Kraftmaschine ähnlich wie eine Sperre oder Verriegelung. Bei rascher Bremsung des Fahrzeugs wird eine Verriegelung des stufenlosen Drehzahlwandlers (Getriebes) in einem anderen Gang als dem niedrigsten verhindert, so daß die Gefahr einer Beschädigung des Drehzahlwandlers eelbst und Schwierigkeiten beim Neustarten des Fahrzeugs vermieden werden.

Die Neuerung und ihre Weiterbildungen werden nachstehend anhand der Zeichnung bevorzugter Ausführungsbeispxele näher beschreiben. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische, teilweise geschnittene Darstellung einer Antriebseinheit eines Motorfahrzeugs oder Kraftfahrzeugs, mit einer neuerungsgemäßen Reibungskupplung,

Fig. 2 eine erste Abwandlung eines Teils der Kupplung in größerem Maßstab,

Fig. 3 eine zweite Abwandlung in größerem Maßstab,

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i 4 eine dritte Abwandlung in größerem Maßstab und

fig. 5 eine grafische Darstellung des Betriebsverhaltens der Reibungskupplung.

Die Antriebseinheit nach Fig. 1 enthält eine Innenverbrennungskrafttnaschine 10, deren Welle 12 mit der EUn^- gangswelle 14 eines Getriebes 15 verbunden ist. Die Ausgangswelle 18 des Getriebes ist Über eine Reibungskupplung 20 mit einem Differential 22 verbunden_t das die Halbwellen 24 der Antriebsräder des Fahrzeugs antreibt.

Das Getriebe 16 kann ein Schaltgetriebe, das in Stufen umschaltbar ist, oder ein stufenloses Getriebe mit stufenloser Drehzahlwandlung sein. Im zweiten Falle kann es sich um einen Expansionskeilriemenscheibenwandler oder einen epizyklischen Wandler mit konischen Planetenrädern handeln.

Die Reibungskupplung 20 enthält ein Schwungrad oder einen zylindrischen Körper 26, der durch ein ringförmiges Element 28 gebildet ist, das mit der Ausgangswelle 1Λ des Getriebes 16 mitdrehbar gekuppelt ist und einen radial inneren axialen Teil 30 und einen radial äußeren axialen Teil 32 aufweist, zwischen denen ein ringförmiger Kolben 34 abgedichtet verschiebbar ist. Die Innenseite des Kolbens 34 begrenzt zusammen mit dem zylindrischen Körper 28 eine Druckkammer 36, während die gegenüberliegende Seite des Kolbens durch ein elastisches Mittel belastet wird, das im dargestellten Beispiel durch eine Tellerfeder 38 gebildet wird, die bestrebt ist, den Kolben 34 gegen den zylindrischen Körper 28 zu drücken.

Der äußere axiale Teil 32 des zylindrischen Körpers

28 trägt einen ringförmigen Schurz 40, in dem mehrere

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ringförmige Antriebsreibungsscheiben 42 axial verschiebbar gelagert sind.

Auf der Ausgangswelle 18 des Getriebes 16 ist ein Zahnrad 44 koaxial drehbar gelagert. Das Zahnrad 44 kämmt mit einem Zahnring 46, der auf dem Gehäuse des Differentials 22 ausgebildet ist. Das Zahnrad 44 hat einen axialen rohrförmigen Fortsatz 48, der sich in Richtung des zylindrischen Körpers 28 erstreckt und auf dem mehrere ringförmige angetriebene Reibungsscheiben 50 axial verschiebbar und mit den antreibenden Reibungsscheiben 42 verkämmt gelagert sind.

Die Druckkammer 36 ist mit einer hydraulischen Versorgungsschaltung verbunden, die einen oder mehrere Kanäle 52 aufweist, die in dem axialen Teil 30 des zylindrischen Körpers 28 ausgebildet und über radiale Kanäle 54 und einen axialen Kanal 56, die in der Welle 18 ausgebildet sind, mit einer Versorgungs- und Steuereinheit 58 verbunden sind.

Die Einheit 58 enthält ein Zweistellungs-Steuerventil 60 mit Ein-Aus-Schaltfunktion und normalerweise proportionaler elektrischer Steuerung, das die Zufuhr von Öl aus einem Sammelbehälter 62 über eine hydraulische Pumpe 64 in den Kanal 56 freigibt oder diese Zufuhr durch Umschaltung des Kanals 56 an den Ablaß in den Behälter 62 sperrt.

Im zylindrischen Körper 26 ist ein Ablaßkanal mit einem radial äußeren axialen Abschnitt 66, der im Teil 28 in der Nähe des Teils 32 ausgebildet ist, mit einem radial inneren axialen Abschnitt 68, der in dem axialen Teil 30 ausgebildet ist, und mit einem radialen Abschnitt 70 ausgebildet, der die axialen Abschnitte 66 und 68 Verbindet,

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Das Ende des axialen Abschnitts 68, das dem radialen Abschnitt 70 gegenüberliegt, mündet in einer Ringkammer 72, die durch den axialen Teil 48 des Zahnrads 44 und den axialen Teil 30 des zylindrischen Körpers 26 begrenzt wird und mit dem die Reibungsscheiben 42 und 50 aufweisenden Bereich über radiale Schmierkanäle 74, die in dem Fortsatz 48 ausgebildet sind, in Verbindung steht.

In dem radialen Abschnitt 70 ist ein Sperrventil 76 angeordnet, das einen Ventilsitz 78 und ein mit diesem zusammenwirkendes Ventilverschlußstück 80 aufweist, das von einer Zentrifugalmasse 82 getragen wird, die in dem radialen Abschnitt 70 zwischen dem Ventilsitz 78 und dem axialen Teil 30 des zylindrischen Körpers 28 frei verschiebbar ist.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel hat das Ventilverschlußstück 80 eine konische Form und die Zentrifugalmasse 82 mehrere periphere axiale Nuten 84 für den Durchgang von Öl.

Die Zentrifugalmasse 82 ist so angeordnet und bemessen, daß ein allmähliches Schließen des Ventils durch das Verschlußstück 80 und dadurch eine Sperrung der Verbin- ι dung zwischen der Druckkammer 36 und der Kammer 42 be- ! wirkt wird, wenn die Drehzahl der Welle 18 und damit die des zylindrischen Körpers 26 einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet.

Nachstehend wird die V/irkungweise der Reibungskupplung beschrieben.

Die Betätigung der Reibungskupplung 20 wird während des Betriebs der Kraftmaschine 10 über ein Ein-^Aus-Schaltventil gesteuert, das seinerseits mittels eines herkömmlichen, durch den Fahrer betätigten V/ählhebels gesteuert wird. Wenn dieser Hebel in die Heüträlstellung

gebracht wird, wird das Ventil 60 geschlossen, so daß die Verbindung zwischen der Pumpe 64 und dem Kanal 56 unterbrochen, dagegen die Verbindung zwischen diesem Kanal 56 und dem Behälter 62 geöffnet wird. In diesem Zustand ist Öl, das in der Druckkammer 36 vorhanden sein kann, von statischem D.uck entlastet, so daß es über ein selbsttätiges Kugel-Ventil 86 herkömmlicher Bauart, das im Kolben 34 sitzt, nach außen in den Behälter 62 abfließt. Die Reibungsscheiben 42 und 50 sind daher vollständig entlastet, so daß die Ausgangswelle des Getriebes 16 vom Differential 22 abgekuppelt ist.

Wenn der Wähl- oder Schalthebel in die Stellung "vorwärts" oder "rückwärts" gebracht wird, wird das Ventil 60 geöffnet und damit die Verbindung zwischen der Pumpe 64 und dem Kanal 56 hergestellt. Das unter Druck stehende Öl strömt dann durch die radialen Kanäle 54 und die Kanäle 52 in die Druckkammer 36.

Wenn die Kraftmaschine 10 leerläuft oder die Auf=gangswel-Ie 18 des Getriebes 15 mit einer nahe bei dem Eichwert des Ventils 76 liegender Drehzahl rotiert, fließt Öl, daß in die Kammer 36 gelangt ist, über die Kanäle 66, 70 und 68 in die Kammer 72 ab, so daß es die Reibungsscheiben 42 und 50 in der Phase schmiert, in der sie aneinandergleiten.

Bei zunehmender Drehzahl der Kraftmaschine 10 und damit der Ausgangswelle 18 des Getriebes 16 verschiebt sich die Zentrifugalmasse 82 radial nach außen, so daß sie das Ventilverschlußstück 80 immer weiter in Richtung auf die Schließstellung gegen den Ventilsitz 78 verschiebt. Der Öldruck in der Druckkammer 36 steigt daher allmählich an, so daß sich der Kolben 34 den Reibungsscheiben 42 und BÖ nähert und sie schließlich vollständig zusammendrückt.

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Nachdem das Ventil 76 vollständig geschlossen ist, ist auch der zur vollständigen Einkupplung der Kupplung 20 erforderliche Druck in der Druckkammer 36 ausgebildet, während die Schmierung der Scheiben 42 und 48 unterbrochen wird, so daß sie zusammengeklemmt werden.

Wenn die Drehzahl der Zylindereinheit 26 wieder unter den Schwellenwert absinkt, wird das Ventil 76 wieder allmählich geöffnet, so daß die Kupplung 20 wioder ausgekuppelt wird.

Bei der in Fig. 1 als Beispiel dargestellten Reibungskupplung 20, bei der das Getriebe 16 stufenlos ist, hat die Reibungskupplung 20 ein Verriegelungsverhalten, das unabhängig vom Übersetzungsverhältnis des Wandlers 16 und der Drehzahl dei Kraftmaschine 10 ist. Während nämlich das Einkuppeln der Kupplung 20 in Abhängigkeit von der Drehzahl der Kraftmaschine 10 erfolgt, während das Übersetzungsverhältnis des Drehzahlwandlers 16 niedrig ist, erfolgt das Auskuppeln in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs und stets bei der gleichen Geschwindigkeit bei irgendeinem Übersetzungsverhältnis des Drehzahlwandlers 16. Diese Geschwindigkeit entspricht einer vorbestimmten Winkelgeschwindigkeit des Gehäuses des Differentials 22 und daher des Ausgangsgliedes 44 der Kupplung 20.

Der Betrieb der Reibungskupplung 20 bei diesen Bedingungen ist in Fig. 5 grafisch dargestellt. In dem Grafen nach Fig. 5 sind auf der Abszisse di<2 Drehzahl der Kraftmaschine 10 bei dem niedrigen Übersetzungsverhältnis des Drehzahlwandlers 16 und die Geschwindigkeit des Fahrzeugs, dagegen auf der Ordinate das durch die Kupplung 20 übertragene Drehmoment aufgetragen. Wie man sieht, beginnt das Einkuppeln der Kupplung 20 beispielsweise bei einer Drehzahl der Kräftmaschine 10 von etwa 1000 Umdrehungen pro Minute, und das vollständige Ein-

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kuppeln erfolgt bei etwa 2500 Umdrehungen pro Minute, während das Auskuppeln bei einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs von etv/a 16 bis 17 km/h beginnt und bei etwa 7 bis 8 km/h abgeschlossen ist. Wie man sieht, ist die Übertragungskennlinie der Kupplung 10 sehr gleichmäßig und progressiv, ähnlich der einer herkömmlichen mechanischen Zentrifugalkupplung.

Die Reibungskupplung 20 kann auch in anderer Weise, als es dargestellt ist und beschrieben wurde, eingesetzt werden. Beispielsweise könnte sie zwischen der Kraftmaschine 10 und dem Getriebe 16 eingesetzt werden. Ind diesem Falle wäre die Kupplung jedoch auf die Drehzahl der Kraftmaschine 10 empfindlich, so daß ein unerwünschtes Auskuppeln der Kupplung bei niedriger Drehzahl der Kraftmaschine 10 und hohen Übersetzungsverhältnis des Getriebes 16 erfolgen könnte.

Auch das Ventil 76 kann anders ausgebildet sein, als es in Fig. 1 dargestellt ist. Beispielsweise sind die in den Fig. 2 bis 4 dargestellten Varianten möglich.

Im Falle der Fig. 2 ist der Axialkanal 68 entfallen Und der Kanal 66 mit einer seitlichen Ablaßöffnung 87 in der Nähe des Ventilsitzes 78 verbunden. Das Ventilverschlußstück 80 und die Zentrifugalmasse 82 haben in diesem Falle eine der in Fig. 1 dargestellten ähnliche Form.

Im Falle der Fig. 3 ist das Ventilverschlußstück eine Kugel 88, die an der Zentrifugalmasse 82 anliegt, während im Falle der Fig. 4 die Zentrufigalmasse als Kugel 90 ausgebildet ist und gleichzeitig als Ventilverschlußstück wirkt.

Weitere Abwandlungen liegen ebenfalls im Rahmen der Neuerung.

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Zusammenfassend ergibt sich eine hydraulisch gesteuerte Reibungskupplung, die einen Betätigungszylinder aufweist, der zusammen mit dem Eingangsglied der Kupplung drehbar Und desäen Druckkammer mit einen Versorgungskreis für eine Druckflüssigkeit und einem Äblaßkreis verbunden ist. Der AblaBkreis enthält ein normalerweise offenes Sperrventil, das zusammen mit dem äetätigungszylinder drehbar ist und durch Zentrifugalkraft geschlossen wird.

Claims

DR.-ING. ULRICH KNOB'LÄUCH ■·· PATENTANWALT β FRANKFURT/MAIN 1,DEN PATbNIANKIHUi KÜHHORNSHOFWES 10 POSTSCHECK-KONTO FRANKFURT/M. 3425-605 DRESDNER BANK, FRANKFURT/M. 230O308 TELEFON: 561Ο78 TELESRAMM: KNOPAT TELEX: 411877 KNOPA D F 15 Schutzansprüche

1. Hydraulisch gesteuerte Reibungskupplung zum drehbaren Kuppeln eines drehbaren Eingangsgliedes mit einem koaxialen drehbaren Ausgangsglied, insbesondere für Kraftfahrzeugantriebseinheiten, bei der das Eingangsglied und das Ausgangsglied mit einander abwechselnden koaxialen Reibungsscheiben versehen sind, die mittels der hydraulischen Steuerung axial zusammengedrückt werden können» und bei der die hydraulische Steuerung ein Betätigungsglied, das durch einen Zylinderkörper gebildet wird, der mit dem Eingangsglied der Kupplung starr verbunden und mitdrehbar und in dem ein den Scheiben zugekehrter Kolben verschiebbar gelagert ist, wobei der Kolben zusammen mit dem Zylinder eine Druckkammer begrenzt, und einen hydraulischen Steuerkreis aufweist, der eine Druckflüssigkeitsquelle, eine Zuführeinrichtung zum Zuführen von Druckflüssigkeit in die Druckkammer und eine Ablaßeinrichtung zum Ablassen der Flüssigkeit aus der Druckkammer enthält, wobei die Ablaßeinrichtung ein normalerweise offenes Sperrventil aufweist, das zusammen mit dem hydraulischen Betätigungsglied drehbar und durch Zentrifugalkraft schließbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Zylinderkörper (28) des hydraulischen Betätigungsgliedes (26) ein Ablaßkanal (66, 70, 68) mit einem radial gerichteten Teil (70) ausgebildet ist, daß das Sperrventil (76) einen

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in dem radialen Teil (70) des Ablaßkanals ausgebildeten Ventilsitz (78) und eine in dem radialen Teil (70) zwischen dem Ventilsitz (78) und der Achse des hydraulischen Betätigungsgliedes (26) verschiebbar gelagerte Zentrifugalmasse (82, 90) aufweist, die ein mit dem Ventilsitz (78) zusammenwirkendes Ventilverschlußstück (80, 88, 90) trägt, und daß die Zentrifugalmasse (82, 90) so bemessen und angeordnet ist, daß die Schließverschiebung des Ventilverschlußstücks (80, 88, 90) des Sperrventils (76) beginnt, wenn die Drehzahl des Eingangsgliedes (18) etwa iOOO Umdrehungen pro Minute beträgt, und beendet ist, wenn die Drehzahl des Eingangsgliedes (18) etwa 2500 Umdrehungen pro Minute beträgt.

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ablaßkanal (66, 70, 68) stromunterhalb des Sperrventils (76) mit einer Schmierkammer (72) für die Reibungsscheiben (42, 50) in Verbindung steht.

3. Kupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilverschußstück (80) konisch ist.

4. Kupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilverschlußstück (88, 90) sphärisch ist.

5. Kupplung nach einem der Anspruüche 1, 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrifugalmasse (88) sphärisch ist und selbst das Ventilverschlußstück bildet.

6. Kupplung nach einem der Anspruchs 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie an eine Antriebseinheit eines Kraftfahrzeugs angeschlossen ist, die eine Kraftmaschine (10), ein Getriebe (16) und ein Differential (22) aufweist, Und zwischen dem Getriebe (16) und

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dem Differential (22) angeordnet ist, wobei ihr EihgarigsgÜed (26) mit der Aüsgangswelle (18) des Getriebes (16) und ihr Ausgangsglied (48, 44) mit dem Differential (22) verbunden ist.

7. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit der Antriebseinheit eines Kraftfahrzeugs, die eine Kraftmaschine (10), ein Getriebe (16) und ein Differential (22) aufweist, § verbünden und zwischen der Kraftmaschine (10) und dem Getriebe (16) angeordnet ist.

Reibungskupplung nach einem der Ansprüche i bis |

7, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibungskupplung s

(20) mit einer Steuereinheit (58) versehen ist, die ein Ventil (60) aufweist, das zwischen einer Betätigungsstellung, in der es die Zuführung von Druckflüssigkeit zur Reibungskupplung (20) gestattet, und einer Schließstellung, in der es diese Zufuhr verhindert, hin-* und herschiebbar ist.