EP0710332A1 - Rotationsdruckausgeglichene lamellenkupplung - Google Patents

Rotationsdruckausgeglichene lamellenkupplung

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Publication number
EP0710332A1
EP0710332A1 EP94924783A EP94924783A EP0710332A1 EP 0710332 A1 EP0710332 A1 EP 0710332A1 EP 94924783 A EP94924783 A EP 94924783A EP 94924783 A EP94924783 A EP 94924783A EP 0710332 A1 EP0710332 A1 EP 0710332A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pressure
plate
pistons
piston
drive shaft
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP94924783A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Walter Kuhn
Manfred Sulzmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ZF Friedrichshafen AG
Original Assignee
ZF Friedrichshafen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ZF Friedrichshafen AG filed Critical ZF Friedrichshafen AG
Publication of EP0710332A1 publication Critical patent/EP0710332A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D25/00—Fluid-actuated clutches
    • F16D25/06—Fluid-actuated clutches in which the fluid actuates a piston incorporated in, i.e. rotating with the clutch
    • F16D25/062—Fluid-actuated clutches in which the fluid actuates a piston incorporated in, i.e. rotating with the clutch the clutch having friction surfaces
    • F16D25/063—Fluid-actuated clutches in which the fluid actuates a piston incorporated in, i.e. rotating with the clutch the clutch having friction surfaces with clutch members exclusively moving axially
    • F16D25/0635—Fluid-actuated clutches in which the fluid actuates a piston incorporated in, i.e. rotating with the clutch the clutch having friction surfaces with clutch members exclusively moving axially with flat friction surfaces, e.g. discs
    • F16D25/0638—Fluid-actuated clutches in which the fluid actuates a piston incorporated in, i.e. rotating with the clutch the clutch having friction surfaces with clutch members exclusively moving axially with flat friction surfaces, e.g. discs with more than two discs, e.g. multiple lamellae
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D13/00—Friction clutches
    • F16D13/22—Friction clutches with axially-movable clutching members
    • F16D13/38—Friction clutches with axially-movable clutching members with flat clutching surfaces, e.g. discs
    • F16D13/52—Clutches with multiple lamellae ; Clutches in which three or more axially moveable members are fixed alternately to the shafts to be coupled and are pressed from one side towards an axially-located member
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D25/00—Fluid-actuated clutches
    • F16D25/10—Clutch systems with a plurality of fluid-actuated clutches

Definitions

  • the invention relates to a rotationally pressure-balanced, hydrodynamic multi-plate clutch for powershift transmissions, in particular for cars, commercial vehicles and working machines, with a cylinder enclosing a pressure chamber and therein, pressurized pistons for clutches consisting of multi-plate packs, which are equipped with driving devices and gear wheels a drive shaft are arranged, wherein all outer plates of a plate pack are received by an outer plate carrier and all inner plates by an inner plate carrier.
  • Switching clutches are used for a brief interruption in the flow of force, such as for the purpose of switching on another gear ratio.
  • friction clutches in which the torque is transmitted by friction between the clutch surfaces pressed against one another.
  • the surfaces are usually provided with linings made of suitable friction materials, which can easily be renewed after wear.
  • Metallic coupling surfaces run in an oil bath to avoid “fretting".
  • the required contact forces can be mechanical (e.g. by springs), pneumatically, electromagnetically or hydrostatically.
  • the clutch is called a multi-plate clutch, as in the present invention.
  • These multi-plate clutches are mainly used where shifting is to take place at high circumferential speeds.
  • This oil pressure increases approximately square to the increasing speed.
  • OS 19 63 557 describes such a pressure-operated clutch.
  • Radial passage channels guide the pressure medium to the actuating spaces in order to displace one of the two pistons so that the respectively adjacent clutch can be engaged.
  • a gate valve dependent on centrifugal force is provided for each actuation area.
  • a hydraulic clutch is also known from OS 20 26 968.
  • a so-called drift monitoring valve and an overflow channel running through the piston are provided on the piston.
  • the liquid pressure in the actuating chamber increases, it can block the overflow channel, while when the pressure decreases, the centrifugal force flows off the existing liquid via the overflow channel.
  • the critical internal pressure, ie the centrifugal effects of the rotary movement, can be regulated in this solution only by changing the relative position of the valve element, by changing the material or size to change the weight, which is very expensive.
  • the applicant has created a further possibility of balancing the rotational pressure in such a way that two pressure spaces are provided per piston, namely one in front of the piston and one behind the piston as compensation for the rotational pressure. This means that each piston is subjected to rotational pressure on both sides and is therefore in equilibrium.
  • the additional pressure space is created by the additional arrangement of a baffle plate with one spring each.
  • the present invention is therefore based on the object of creating a hydrostatically operating multi-plate clutch for powershift transmissions of the type mentioned at the outset, which, in a simple, short construction, without any additional components, ensures optimum rotational pressure compensation.
  • this object is achieved in that a piston of one clutch is arranged in paired fashion with the piston of the other clutch around the drive shaft in such a way that between the two rear sides of the pistons there is a common pressure compensation space which is on the inside of the drive shaft and is delimited on the outside by a ring element and the inside of the pistons each surrounds a pressure chamber, so that when the pressure is introduced into one of the two pressure chambers, the piston of the clutch assigned to the respective pressure chamber can be moved in the direction of the pressure compensation chamber.
  • the piston is now pressurized on its inside and on its back so that there is balance. This enables precise pressure control without being influenced by the rotary pressure.
  • the mechanical load on the pistons is reduced significantly and thus significantly increases the service life of the components.
  • An additional pressure chamber with a baffle plate can be dispensed with due to the pistons lying opposite one another or arranged in pairs and their couplings.
  • the common pressure equalization chamber thus enables the same effect of the rotary pressure equalization with a shorter and simpler construction.
  • a very advantageous development of the invention consists in that both pressure spaces surrounding the inner sides of the pistons are each delimited by outer disk carriers which are connected to the drive shaft in a rotationally fixed manner.
  • everyone is on the Drive shaft arranged as an idler gear firmly connected to an inner disk carrier.
  • the inner disk carrier In the closed state (engaged state) of one of the clutches, the inner disk carrier is thereby connected to the drive shaft in a frictionally locking manner via the outer disk carrier, as a result of which the torque is transmitted in an uncomplicated manner to the gear wheels.
  • the pistons each consist of an outside, angled part parallel to the drive shaft and an end plate attached to the bend.
  • Pistons of this type can be made of sheet metal, e.g. B. deep-drawn parts exist, which enables a cost-effective production.
  • An advantageous further development also consists in the fact that a pressure spring is arranged in the part of the pressure compensation chamber which is covered by the expansion of the pistons and which is supported on the rear sides of the pistons.
  • the disk packs which are mounted in the outer disk carriers, can be pulled in the axial direction against the pressure of the compression spring with the pistons via the end disks, which strike the outside of the disk packs.
  • the pistons do not act as pressure pistons, which compress the lamellae, as in the prior art, but rather as tension pistons.
  • the piston pressure is practically diverted via the axial outer area to one end plate each, so that when pressure is introduced into one of the two pressure chambers, the pistons are moved accordingly inwards, in the direction of the pressure compensation chamber.
  • the ring element, with which the pressure compensation space can be closed on the outside is firmly connected to one of the pistons.
  • the ring element is attached to this piston so that it can slide over the angled part of the other piston.
  • no further complex components can be created to seal off the pressure compensation space, which in turn provides the advantage of a simple construction in the form of only a few parts and easy and inexpensive installation.
  • the invention can also be further developed by choosing the radius of the pressure chamber to be approximately equal to that of the pressure compensation chamber.
  • the multi-plate clutch according to the invention is shown in longitudinal section.
  • the multi-plate clutch which consists of rotationally symmetrical components, has a piston 1 of a clutch B, which is paired with another piston 2 of another clutch A, arranged concentrically around a drive shaft 3.
  • the paired arrangement of the pistons 1 and 2 is designed so that both rear sides of the pistons 1 and 2 form a common pressure compensation chamber 4.
  • the pressure equalization chamber 4 is still delimited on the inside by the drive shaft 3 and on the outside by a ring element 5 which is fastened to the piston 2 and can slide over the piston 1 in a sealing manner when the clutch A is closed.
  • the pressure compensation chamber 4 is connected to an oil storage chamber via an oil hole (not shown). There is little or no excess pressure in this room.
  • the piston 1 therefore has a slightly smaller outer diameter than the piston 2.
  • Both pistons 1 and 2 each consist of a deep-drawn part 6, which is angled on the outside like a cylinder and inside which the area surrounding the drive shaft 3 is convexly curved or expanded.
  • Both pistons 1 and 2 are installed in opposite directions (mirror image) to one another, so that, as already described, the pressure compensation chamber 4, which is closed with the ring element 5 and a sealing ring 8 fitted on the outside in the angled area of the piston 1, is located between the two piston rear sides located.
  • the inside and front sides of the pistons 1 and 2 are surrounded by a pressure chamber, the pressure chamber bordering on the piston 2 being 9A and that on the
  • Piston 1 bordering pressure chamber should be designated 9B.
  • the radii of the pressure spaces 9A and 9B are approximately the same as those of the pressure compensation space 4 in order to achieve a balance between the rotational pressure prevailing in both spaces.
  • the drive shaft 3 there are radial oil bores which lead to the pressure chambers 9A and 9B and a radial vent hole which branches off from the pressure compensation chamber 4 and the connection of the oil-filled, but unpressurized or with very low
  • two further sealing rings 8 are embedded in the drive shaft 3 in the area where the convex curvature of the pistons 1 and 2 bears against the drive shaft 3, in order to enable the pressure compensation space 4 to be sealed.
  • the pressure chamber 9A is delimited on the outside by an outer disk carrier 10, which receives all the outer disks of the disk pack 11 of clutch A and is connected to the drive shaft 3 in a rotationally fixed manner.
  • the outer disk carrier 10 In the area where the outer disk carrier 10 receives the slats, it borders on the inside on the angled part of the tension piston 2 and is provided with a further sealing ring 8 for this purpose. In the same way, a further outer disk carrier 12 for the disk pack 11 of clutch B is present in mirror image of the latter.
  • a further sealing ring 8 is located in the outer disk carriers 10 and 12 for sealing the
  • Pressure chambers 9A and 9B with respect to the drive shaft 3. All inner plates of the two plate packs 11 of clutch A and B each hold an inner plate carrier 13, each of which has a gear wheel or gear 14 loosely mounted on the drive shaft 3, e.g. B. is connected by a weld.
  • a disk set 11 is provided in each case via an end plate 15 for clutch A or an end plate 16 for clutch B which is connected to the angled part of one of pistons 1 or 2 pressed together.
  • the actual transmission of force takes place in each case via a locking ring 17 embedded in the pistons 1 and 2, which in each case presses against the end plate 15 or 16.
  • the multi-plate clutch according to the invention works as follows:
  • the pressure chamber 9A is filled with a liquid pressure medium, e.g. B. oil, filled, and the piston 2 moves in the axial direction against the pressure of the spring 7.
  • the ring element 5 of the piston 2 slides over the outer edge of the piston 1 of the other clutch B, so that the pressure compensation chamber 4 is closed or remains.

Landscapes

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Abstract

Bei einer rotationsdruckausgeglichenen Lamellenkupplung mit einem einen Druckraum umschliessenden Zylinder und darin befindlichen, mit Druck beaufschlagten Kolben (1, 2) für aus Lamellenpaketen (11) bestehenden Kupplungen (A, B) ist der Kolben (1) der einen Kupplung (B) mit dem Kolben (2) der anderen Kupplung (A) derart gepaart um die Antriebswelle (3) angeordnet, dass zwischen beiden Rückseiten der Kolben (1, 2) ein gemeinsamer Druckausgleichsraum (4) besteht. Dieser ist innenseitig von der Antriebswelle (3) und aussenseitig durch ein Ringelement (5) begrenzt. Die Vorder- bzw. Innenseiten der Kolben (1, 2) sind von je einem Druckraum (9A, 9B) umgeben.

Description

ROTATIONSDRUCKAUSGEGLICHENE LAMELLENKUPPLUNG
Die Erfindung betrifft eine rotationsdruckaus¬ geglichene, hydrodynamische Lamellenkupplung für Lastschaltgetriebe, insbesondere für Pkw, Nkw und Arbeitsmaschinen mit einem einen Druckraum umschlie¬ ßenden Zylinder und darin befindlichen, mit Druck beaufschlagten Kolben für aus Lamellenpaketen be¬ stehende Kupplungen, die mit Mitnahmeeinrichtungen und Getrieberädern um eine Antriebswelle angeordnet sind, wobei alle äußeren Lamellen eines Lamellen¬ paketes durch einen Außenlamellenträger und alle inneren Lamellen durch einen Innenlamellenträger auf¬ genommen werden.
Zur kurzfristigen Unterbrechung des Kraftflus¬ ses, wie zum Zweck des Einschaltens einer anderen Getriebeübersetzung, dienen Schaltkupplungen.
Je nach der Bedienungsmöglichkeit unterscheidet man zwischen nur im Stillstand schaltbaren und sol¬ chen, die während des Betriebes bzw. unter Last ge- schaltet werden können. Bei letzteren handelt es sich fast ausnahmslos um sogenannte Reibungskupplungen, bei denen das Drehmoment durch Reibung zwischen den auf¬ einandergepreßten Kupplungsflächen übertragen wird. Die Flächen werden meist mit Belägen aus geeigneten Reibwerkstoffen versehen, die nach Verschleiß leicht erneuert werden können. Metallische Kupplungsflächen laufen im Ölbad, um "Fressen" zu vermeiden. Die er¬ forderlichen Anpreßkräfte können mechanisch (z. B. durch Federn), pneumatisch, elektromagnetisch oder hydrostatisch erzeugt werden.
Bestehen die Reibflächen aus mehreren dünnen Scheiben (Lamellen), bezeichnet man die Kupplung als Lamellenkupplung, wie bei der vorliegenden Erfindung.
Diese Lamellenkupplungen werden vor allem dort eingesetzt, wo das Schalten bei hohen Umfangsge- schwindigkeiten erfolgen soll.
Bei den hydraulisch betätigbaren Kupplungen baut sich im vom hydraulischen Zylinder umschlossenen Druckraum und den darin befindlichen betätigbaren Kolben aufgrund der Fliehkraft ein Öldruck auf.
Dieser Öldruck steigt ungefähr quadratisch zur stei¬ genden Drehzahl an.
Bei hohen Drehzahlen ist der Rotationsdruck da- durch so stark, daß das Öffnen der Kupplung behindert wird. Auch das langsame und damit ruckfreie Schließen der Kupplung ist nicht möglich.
Man setzte in der Vergangenheit deshalb starke Federn ein, die eine Bewegung des Kolbens infolge des Rotationsdruckes verhinderten. Nachteil dabei ist aber, daß zum Betätigen nicht nur der Betätigungs¬ druck, sondern auch der Federdruck überwunden werden muß.
Es fehlte aber auch nicht an Lösungen, den ent¬ stehenden Rotationsdruck auszugleichen. Eine solche Lösung besteht z. B. darin, den Rotationsdruck durch Entleerventile auszugleichen. Die Entleerventile öffnen sich aufgrund der Flieh¬ kraft bei hohen Drehzahlen, wenn kein Betätigungs- druck anliegt.
In der OS 19 63 557 ist eine derartige druckmit- telbetätigbare Kupplung beschrieben.
Ein drehbares Kupplungsteil und zwei Kolben, die auf der Welle angeordnet sind, bilden mit dem Kupp¬ lungsteil zwei Betätigungsräume. Radiale Durchla߬ kanäle leiten das Druckmittel zu den Betätigungs¬ räumen, um einen der beiden Kolben zu verschieben, damit die jeweils benachbarte Kupplung eingerückt werden kann. Für jeden Betätigungsraum ist ein zen- trifugalkraftabhängiger Absperrschieber vorgesehen.
Nachteilig hierbei ist, daß keine definierte Lage der Schieber bzw. eine Steuerung vorhanden ist. Die Schließmechanismen mit aus Kugeln oder Membranen bestehenden Ventilelementen öffnen bzw. schließen lediglich. Diese Lösung dürfte sich heute vorwiegend nur noch für Baumaschinen eignen.
Eine hydraulische Kupplung ist ebenfalls aus der OS 20 26 968 bekannt.
An den Kolben ist ein sogenanntes Drift-Über- wachungsventil und ein durch den Kolben verlaufender Überströmkanal vorgesehen. Bei Zunahme des Flüssig¬ keitsdruckes im Betätigungsraum kann er den Über¬ strömkanal sperren, während bei Druckabnahme durch die Fliehkraft die vorhandene Flüssigkeit über den Überströmkanal abfließt. Der kritische Innendruck, d. h. die Fliehkraftauswirkungen der Drehbewegung, läßt sich bei dieser Lösung nur durch Verändern der Relativlage des Ventilelementes, durch Material- oder Größenänderungen zur Gewichtsveränderung regulieren, was recht aufwendig ist.
Eine weitere Möglichkeit des Rotationsdruckaus- gleiches hat der Anmelder dergestalt geschaffen, daß pro Kolben zwei Druckräume vorgesehen sind, nämlich einen vor dem Kolben und einen hinter dem Kolben als Ausgleich für den Rotationsdruck. D. h., jeder Kolben wird auf beiden Seiten mit Rotationsdruck beauf- schlagt und befindet sich damit im Gleichgewicht. Der zusätzliche Druckraum entsteht mit der zusätzlichen Anordnung einer Stauscheibe mit jeweils einer Feder.
Als Nachteil ist hierbei anzusehen, daß ein zweiter Druckraum und die Stauscheibe mit Feder für jeden Kolben notwendig sind. Das erfordert zum einen einen großen Herstellungsaufwand und zum anderen zu¬ sätzlichen Bauraum.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Auf¬ gabe zugrunde, eine hydrostatisch arbeitende Lamel¬ lenkupplung für Lastschaltgetriebe der eingangs er¬ wähnten Art zu schaffen, die in einfacher, kurzer Bauweise, ohne wesentliche zusätzliche Bauteile ausgeführt, einen optimalen Rotationsdruckausgleich gewährleistet. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch ge¬ löst, daß ein Kolben der einen Kupplung mit einem Kolben der anderen Kupplung derart gepaart um die Antriebswelle angeordnet ist, daß zwischen beiden Rückseiten der Kolben ein gemeinsamer Druckaus¬ gleichsraum besteht, der innenseitig von der An¬ triebswelle und außenseitig durch ein Ringelement begrenzt ist und die Innenseiten der Kolben jeweils ein Druckraum umgibt, wodurch bei Druckeinleitung in einen der beiden Druckräume der dem jeweiligen Druck¬ raum zugeordnete Kolben der Kupplung in Richtung des Druckausgleichsraumes bewegbar ist.
Der Kolben ist erfindungsgemäß nunmehr auf seiner Innenseite und auf seiner Rückseite mit Druck beaufschlagt, so daß Gleichgewicht besteht. Somit ist eine genaue Druckansteuerung ohne Beeinflussung durch den Rotationsdruck möglich. Die mechanische Belastung der Kolben wird wesentlich geringer und erhöht so er- heblich die Lebensdauer der Bauteile.
Durch die sich gegenüberliegenden bzw. gepaart angeordneten Kolben und ihrer Kupplungen kann ein zu¬ sätzlicher Druckraum mit Stauscheibe entfallen. Der gemeinsame Druckausgleichsraum ermöglicht so den gleichen Effekt des Rotationsdruckausgleiches bei kürzerer und einfacherer Bauweise.
Eine sehr vorteilhafte Weiterbildung der Erfin- düng besteht darin, daß beide die Innenseiten der Kolben umgebenden Druckräume jeweils von mit der Antriebswelle drehfest verbundenen Außenlamellen- trägern begrenzt sind. Außerdem ist jedes auf der Antriebswelle als Losrad angeordnete Getrieberad fest mit einem Innenlamellenträger verbunden.
Im geschlossenen Zustand (eingerückten Zustand) einer der Kupplungen ist dadurch der Innenlamellen¬ träger über den Außenlamellenträger reibschlüssig mit der Antriebswelle verbunden, wodurch die Drehmoment¬ übertragung in unkomplizierter Weise auf die Getrie¬ beräder erfolgt.
Die Kolben bestehen je aus einem außenseitig, parallel zur Antriebswelle abgewinkelten Teil und einer an der Abwinkelung befestigten Endscheibe.
Kolben dieser Art können aus Blechumformteilen, z. B. Tiefziehteilen bestehen, was eine kostengün¬ stige Herstellung ermöglicht.
Eine vorteilhafte Weiterbildung besteht auch darin, daß in dem von der Erweiterung der Kolben umfaßten Teil des Druckausgleichsraumes eine Druck¬ feder angeordnet ist, welche sich an den Rückseiten der Kolben abstützt.
Gegenüber dem Stand der Technik braucht also nur eine Rückdruckfeder für zwei Kupplungen zur Überwin¬ dung der Kolbenreibung vorhanden zu sein.
Auch diese Maßnahme wirkt sich, da weniger Teile benötigt werden, auf ein geringeres Gewicht und eine kostengünstigere Herstellung aus. Die Lamellenpakete, die in den Außenlamellen- trägern gelagert sind, sind über die Endscheiben, die außenseitig an den Lamellenpaketen anschlagen, in axialer Richtung gegen den Druck der Druckfeder mit den Kolben ziehbar.
Dadurch wirken die Kolben nicht wie beim Stand der Technik als Druckkolben, die die Lamellen zusam¬ mendrücken, sondern als Zugkolben. Der Kolbendruck wird praktisch umgeleitet über den axialen äußeren Bereich auf jeweils eine Endscheibe, wodurch bei Druckeinleitung in einen der beiden Druckräume die Kolben entsprechend nach innen, in Richtung Druckaus- gleichsraum, bewegt werden.
Das bringt den Vorteil mit sich, daß die Kolben und Endscheiben nur sehr gering mechanisch belastet werden.
Von Vorteil ist es, wenn das Ringelement, mit dem der Druckausgleichsraum außenseitig verschließbar ist, mit einem der Kolben fest verbunden ist.
Zweckmäßig kann dabei vorgesehen sein, daß das Ringelement so an diesem Kolben angebracht ist, daß es über den abgewinkelten Teil des anderen Kolbens gleiten kann. Dadurch brauchen keine weiteren auf¬ wendig herstellbaren Bauteile zur Abschottung des Druckausgleichsraumes geschaffen werden, was wieder- um den Vorteil einer einfachen Bauweise in Form von nur wenigen Teilen sowie einer leichten und preis¬ günstigen Montage erbringt. Die Erfindung läßt sich außerdem weiter ausge¬ stalten, indem der Radius des Druckraumes ungefähr gleich dem des Druckausgleichsraumes gewählt wird.
Dieser Wert ist am vorteilhaftesten für den
Rotationsdruckausgleich.
Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung prinzipmäßig be- schrieben. Es zeigt:
Die erfindungsgemäße Lamellenkupplung ist im Längsschnitt dargestellt.
Die Lamellenkupplung, die aus rotationssymme¬ trischen Bauteilen besteht, weist einen Kolben 1 einer Kupplung B, welche gepaart mit einem weiteren Kolben 2 einer anderen Kupplung A konzentrisch um eine Antriebswelle 3 angeordnet ist, auf.
Die gepaarte Anordnung der Kolben 1 und 2 ist so ausgeführt, daß beide Rückseiten der Kolben 1 und 2 einen gemeinsamen Druckausgleichsraum 4 bilden.
Der Druckausgleichsraum 4 ist innenseitig noch von der Antriebswelle 3 und außenseitig von einem Ringelement 5 begrenzt, welches am Kolben 2 befestigt ist und über den Kolben 1 beim Schließen der Kupp- lung A dichtend gleiten kann. Der Druckausgleichs¬ raum 4 ist über eine selbst nicht dargestellte Öl¬ bohrung mit einem Ölvorratsraum verbunden. In diesem Raum herrscht geringer bzw. kein Überdruck. Der Kolben 1 weist deshalb einen etwas kleineren Außendurchmesser als der Kolben 2 auf.
Beide Kolben 1 und 2 bestehen je aus einem Tief- ziehteil 6, welches außenseitig zylinderartig abge¬ winkelt ist und in seinem Inneren der die Antriebs¬ welle 3 umgebende Bereich konvexartig gewölbt bzw. erweitert ist.
In dieser konvexartigen, sich in axialer und radialer Richtung erstreckenden Erweiterung befindet sich eine Druckfeder 7, die sich gegen die Rückseiten der Kolben 1 und 2 abstützt.
Beide Kolben 1 und 2 sind gegengleich (spiegel¬ bildlich) zueinander eingebaut, so daß, wie bereits beschrieben, sich der Druckausgleichsraum 4, der mit dem Ringelement 5 und einem im abgewinkelten Bereich des Kolbens 1 außenseitig angebrachten Dichtring 8 verschlossen ist, zwischen beiden Kolbenrückseiten befindet.
Die Innen- bzw. Vorderseiten der Kolben 1 und 2 sind von einem Druckraum umgeben, wobei der an den Kolben 2 grenzende Druckraum mit 9A und der an den
Kolben 1 grenzende Druckraum mit 9B bezeichnet werden soll.
Die Radien der Druckräume 9A und 9B sind unge- fähr gleich dem des Druckausgleichsraumes 4, um ein Gleichgewicht zwischen dem in beiden Räumen herr¬ schenden Rotationsdruck zu erreichen. In der Antriebswelle 3 befinden sich radiale Öl¬ bohrungen, die zu den Druckräumen 9A und 9B führen und eine radiale Entlüftungsbohrung, die vom Druck¬ ausgleichsraum 4 abzweigt und die Verbindung den öl- gefüllten, aber drucklosen oder mit sehr niedrigem
Druck beaufschlagten Raum herstellt. Diese Bohrungen sind in der Figur gestrichelt, aber ohne besondere Numerierung, dargestellt.
Außerdem sind in der Antriebswelle 3 zwei weitere Dichtringe 8 in den Bereich eingelassen, wo die konvexartige Wölbung der Kolben 1 und 2 an der Antriebswelle 3 anliegt, um so eine Abdichtung des Druckausgleichsraumes 4 zu ermöglichen.
Den Druckraum 9A begrenzt außenseitig ein Außen¬ lamellenträger 10, der alle äußeren Lamellen des Lamellenpaketes 11 der Kupplung A aufnimmt und mit der Antriebswelle 3 drehfest verbunden ist.
In dem Bereich, wo der Außenlamellenträger 10 die Lamellen aufnimmt, grenzt er innenseitig an den abgewinkelten Teil des Zugkolbens 2 und ist dazu mit einem weiteren Dichtring 8 versehen. In gleicher Art und Weise ist ein weiterer Außenlamellenträger 12 für das Lamellenpaket 11 der Kupplung B spiegelbildlich zu diesem vorhanden.
Je ein weiterer Dichtring 8 befindet sich in den Außenlamellenträgern 10 und 12 zur Abdichtung der
Druckräume 9A bzw. 9B gegenüber der Antriebswelle 3. Alle inneren Lamellen der beiden Lamellen¬ pakete 11 der Kupplung A und B nimmt je ein Innen- lamellenträger 13 auf, der jeweils mit einem auf der Antriebswelle 3 lose gelagerten Getrieberad bzw. Zahnrad 14 fest, z. B. durch eine Schweißnaht, ver¬ bunden ist.
Um die Drehmomentübertragung auf ein Getriebe¬ rad 14 zu erreichen, wird über eine mit dem abgewin- kelten Teil eines der Kolben 1 oder 2 in Verbindung stehende Endscheibe 15 für die Kupplung A oder eine Endscheibe 16 für die Kupplung B jeweils ein Lamel¬ lenpaket 11 zusammengedrückt. Die eigentliche Kraft¬ übertragung erfolgt jeweils über einen in den Kol- ben 1 und 2 eingelassenen Sicherungsring 17, der jeweils gegen die Endscheibe 15 oder 16 drückt.
Darauf, wie die Außenlamellenträger und die Getrieberäder mit der Antriebswelle verbunden sind sowie Sicherungsringe, Dichtringe und Endscheiben gestaltet sind, soll nicht näher eingegangen werden, da keine Besonderheiten gegenüber dem Stand der Technik gegeben sind.
Die erfindungsgemäße Lamellenkupplung arbeitet wie folgt:
Im geöffneten Zustand wird der Kolben 1 der einen Kupplung B mittels der Druckfeder 7 gegen den mit der Antriebswelle 3 drehfest verbundenen Außen¬ lamellenträger 10 gedrückt. Die Feder 7 stützt sich dabei gegen den Kolben 2 der anderen Kupplung A ab und hält damit auch diese Kupplung offen.
Soll nun eine der beiden Kupplungen, beispiels¬ weise Kupplung A, geschlossen werden, so wird der Druckraum 9A mit einem flüssigen Druckmittel, z. B. Öl, befüllt, und der Kolben 2 bewegt sich in axialer Richtung gegen den Druck der Feder 7. Dabei gleitet das Ringelement 5 des Kolbens 2 über den Außenrand des Kolbens 1 der anderen Kupplung B, so daß der Druckausgleichsraum 4 geschlossen ist bzw. bleibt.
Durch diese Verschiebung des Kolbens 2 erfolgt eine Kraftübertragung über den axialen äußeren Be¬ reich auf den Sicherungsring 17, wodurch mit der anliegenden Endscheibe 15 das Lamellenpaket 11 in Pfeilrichtung C zusammengedrückt wird. Es entsteht dadurch Reibschluß, wodurch eine Verbindung des Innenlamellenträgers 13 und des mit ihm fest ver¬ bundenen Zahnrades 14 über den Außenlamellenträger 15 mit der Antriebswelle 3 zustande kommt.
Da sich nun auf beiden Seiten des Kolbens 2 ein Druckraum (Druckraum 9A und Druckausgleichsraum 4) befindet, kann sich auch auf beiden Seiten ein gleich großer Rotationsdruck aufbauen. Der bei den rotieren¬ den Kupplungen aufgrund der Fliehkraft mit steigender Drehzahl sich erheblich steigernde Rotationsdruck wird dadurch zuverlässig ausgeglichen, so daß die Kupplung genau angesteuert werden kann, d. h. es braucht nur der Betätigungsdruck der Kupplung ausge¬ übt zu werden. Bezugszeichen
1 Kolben
2 Kolben
3 Antriebswelle
4 Druckausgleichsraum
5 Ringelement
6 Tiefziehteil
7 Druckfeder
8 Dichtring
9A Druckraum (Kolben 2)
9B Druckraum (Kolben 1)
10 Außenlamellenträger
11 Lamellenpaket
12 Außenlamellenträger
13 Innenlamellenträger
14 Getriebe-/Zahnrad
15 Endscheibe
16 Endscheibe
17 Sicherungsring
A Kupplung
B Kupplung

Claims

A n s p r ü c h e
1. Rotationsdruckausgeglichene, hydrodynamische Lamellenkupplung für Lastschaltgetriebe, insbesondere für Pkw, Nkw und Arbeitsmaschinen mit einem einen Druckraum umschließenden Zylinder und darin befind¬ lichen, mit Druck beaufschlagten Kolben für aus Lamellenpaketen bestehende Kupplungen (A und B), die mit Mitnahmeeinrichtungen und Getrieberädern um eine Antriebswelle angeordnet sind, wobei alle äußeren Lamellen eines Lamellenpaketes einen Außen¬ lamellenträger und alle inneren Lamellen einen Innen- lamellenträger aufnehmen, dadurch g e k e n n - z e i c h n e t , daß ein Kolben (1) der einen
Kupplung (B) mit einem Kolben (2) der anderen Kupp¬ lung (A) derart gepaart um die Antriebswelle (3) angeordnet ist, daß zwischen beiden Rückseiten der Kolben (1, 2) ein gemeinsamer Druckausgleichsraum (4) besteht, der innenseitig von der Antriebswelle (3) und außenseitig durch ein Ringelement (5) begrenzt ist und die Innenseiten der Kolben (1, 2) jeweils ein Druckraum (9A, 9B) umgibt, wobei bei Druckein¬ leitung in einen der beiden Druckräume (9A, 9B) der dem jeweiligen Druckraum (9A, 9B) zugeordnete Kol¬ ben (1, 2) der Kupplung (A, B) in Richtung des Druck¬ ausgleichsraumes (4) bewegbar ist.
2. Lamellenkupplung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Druck¬ raum (9A, 9B) jeweils von einem mit der Antriebs¬ welle (3) drehfest verbundenen Außenlamellen¬ träger (10, 12) begrenzt ist.
3. Lamellenkupplung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß jedes lose auf der Antriebwelle (3) angeordnete Getrieberad (14) fest mit einem Innenlamellenträger (13) verbunden ist.
4. Lamellenkupplung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Kolben (1, 2) je aus einem außenseitig, parallel zur Antriebs- welle (3) abgewinkelten Teil (6) und einer an der
Abwinkelung befestigten Endscheibe (15, 16) bestehen.
5. Lamellenkupplung nach Anspruch 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß zur Lagefixie- rung der Endscheibe (15, 16) ein Sicherungsring (17) im Bereich des freien Endes des abgewinkelten Tei¬ les (6) angeordnet ist.
6. Lamellenkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Kolben in ihren der Antriebswelle (3) zugewand¬ ten inneren Bereichen eine Erweiterung aufweisen, wobei in dem von der Erweiterung der Kolben (1, 2) umfaßten Teil des Druckausgleichsraumes (4) eine Druckfeder (7) angeordnet ist, welche sich an den Rückseiten der Kolben (1, 2) abstützt.
7. Lamellenkupplung nach Anspruch 1, 2, 4 und 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Lamellenpakete (11), die in den Außen- lamellenträgern (10, 12) gelagert sind, über die Endscheiben (15, 16), die außenseitig an den Lamel¬ lenpaketen (11) anschlagen, in axialer Richtung gegen den Druck der Druckfeder (7) mit den Kolben (1, 2) ziehbar sind.
8. Lamellenkupplung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das Ringele¬ ment (5) mit dem Kolben (2) fest verbunden ist.
9. Lamellenkupplung nach Anspruch 1, 4 und 8, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das Ringelement (5) so am Kolben (2) angebracht ist, daß es über den abgewinkelten Teil des anderen Kol¬ bens (1) gleitbar ist.
10. Lamellenkupplung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Radien der
Druckräume (9A, 9B) ungefähr dem des Druckausgleich¬ raumes (4) entsprechen.
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