WO2008028639A2 - Kupplung - Google Patents

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WO2008028639A2
WO2008028639A2 PCT/EP2007/007727 EP2007007727W WO2008028639A2 WO 2008028639 A2 WO2008028639 A2 WO 2008028639A2 EP 2007007727 W EP2007007727 W EP 2007007727W WO 2008028639 A2 WO2008028639 A2 WO 2008028639A2
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cylinder
coupling
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Markus Albrecht
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Ortlinghaus-Werke Gmbh
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • 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
    • F16D25/00—Fluid-actuated clutches
    • F16D25/12—Details not specific to one of the before-mentioned types
    • 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
    • F16D48/00—External control of clutches
    • F16D48/02—Control by fluid pressure
    • F16D2048/0212—Details of pistons for master or slave cylinders especially adapted for fluid control

Definitions

  • the present invention relates to a coupling according to the preamble of the main claim.
  • such a coupling is seated between a drive motor, e.g. an internal combustion engine and an output whose rotational movement is to be coupled via the clutch with the rotational movement of the drive motor or decoupled therefrom, or, if the clutch plates are in the steady state of sliding friction to transmit only a portion of the drive-side torque to the output side.
  • a drive motor e.g. an internal combustion engine
  • an output whose rotational movement is to be coupled via the clutch with the rotational movement of the drive motor or decoupled therefrom
  • the output side is formed as a shaft, preferably as a hollow shaft, while the drive side is rotatably connected to the clutch housing.
  • the number of slats used in each case influences the torques to be transmitted and the thermal performance of the clutch.
  • This operating condition occurs e.g. on, when the ship's position is to be kept in the flow, and therefore the speed of the propeller must be adjustable regardless of the speed of the engine.
  • the advantage of the invention is that higher torques can be transmitted virtually without changing the size of such couplings.
  • the invention is based on the following:
  • each clutch is loaded by two different operating states.
  • the clutch In the first operating state, the clutch is in engagement, ie the rotational movement of the drive machine is slip-free transmitted to the rotational movement of the output shaft.
  • this operating condition corresponds to e.g. a ride from Hamburg to New York.
  • the other operating condition is when the marine clutch must operate with predetermined slip, e.g. to hold the ship's position.
  • the second piston-cylinder unit on the one hand can have smaller pressurized surfaces, on the other hand acted upon by a higher pressure.
  • the higher pressure level can be controlled finer, while the smaller effective area of the piston-cylinder unit limits the contact force in the slip mode upwards despite the higher pressure levels.
  • the clutch is acted upon in the slip operation of a preferably smaller sized second piston-cylinder unit, while the clutch in the engagement mode, ie in a rigid connection between the drive and output through which ad- dierend compressive forces of both piston-cylinder units is applied.
  • the clutch can also be acted upon by a correspondingly large-dimensioned first piston-cylinder unit in the rigidly engaged operation, provided that the contact pressure necessary for the static friction can also be realized by a smaller pressure level due to the involved pressure surfaces.
  • the essential aspect of the invention is the possible advantage of being able to realize the slip-free clutch operation by acting on both piston-cylinder units.
  • the force acting on the disk set thus results additively from the summation of the two individual forces, which respectively result from the individual piston-cylinder units.
  • the total contact pressure of the disk pack that can be achieved from the available pressure level increases correspondingly and is combined with the smaller one
  • Piston area of the second piston-cylinder unit in particular for the specified purposes of the coupling in the maritime sector also better controllable at unconfirmed first piston-cylinder unit.
  • Essential to the invention is therefore the arrangement of two piston-cylinder units, each communicating with a pressure source, each of which acts in the direction of engagement on the disk set.
  • Either both piston-cylinder units are powered by a single pressure source or each one of its own.
  • the power density of the coupling increases.
  • Both piston-cylinder units can have separate pressure sources.
  • both piston-cylinder units can also be connected to the same pressure source.
  • the required for the standstill in the current speed of the propeller is set on the contact pressure of the disk set by means of only one of the two piston-cylinder units, preferably because of the better control behavior of the smaller piston-cylinder unit.
  • both piston-cylinder units are interconnected in such a way that displacement of only one piston of the piston of the other piston-cylinder unit is force-coupled, the simultaneous application of both pressure chambers without time delay instantly generates the additive contact force from both piston cylinders Units on the disk set exercised while the filling of only the smaller piston-cylinder unit allows the improved grinding operation.
  • connection can also be such that both pistons are only displaceable simultaneously and in the same direction in the disengaging direction.
  • the invention thus involves a parallel connection of two piston-cylinder units in the sense that the piston surfaces acted upon by pressurized oil to produce the contact pressure additively complement each other, but the smaller piston surface of the second piston-cylinder unit also can be acted upon alone.
  • both piston-cylinder units can sit on the same side of the disk set and act together with their pistons on the pressure ring, with which the contact pressure is applied to the disk set.
  • Both piston-cylinder units can be supplied together with pressure oil via the pressure oil channel usually provided in the hollow shaft.
  • radial channels communicating with the pressure chamber are provided for both piston-cylinder units. see, which can also be fed from one and the same source of pressure oil.
  • the second piston-cylinder unit which, like the first piston-cylinder unit, has an effective piston surface in the direction of engagement of the clutch, may well have a smaller overall size.
  • the piston surface of the piston of the second piston-cylinder unit could lie within the piston surface spanned by the piston of the first piston-cylinder unit, in order to keep the housing diameter of the coupling small.
  • the support flange of the second piston-cylinder unit which is structurally located between the first and the second piston-cylinder unit, also serve as Abstutz scene for those force transmitter, which are responsible for the disengagement of the clutch.
  • the coupling 1 is provided with an input-side terminal for a drive motor and with an output-side terminal for an output shaft.
  • Input-side terminal and output-side terminal are not differentiated here in detail.
  • one of the two connections is connected to the clutch housing 3 and the other to the inner driver 2.
  • the individual disks of the disk set 4 are arranged in the present case, of which every second disk is seated with an external toothing in a corresponding internal toothing of the coupling housing 3 and the respective other lamination with an internal toothing on an external toothing of the inner cam 2 ,
  • the disk set 4 is subjected to pressure in the direction of engagement 5, so that a circumferentially acting between the respective adjacent disks of the disk set Resulting frictional force arises whose size is dependent on the respective coefficient of friction of adjacent lamellae and acting in the direction of engagement 5 axial force.
  • a separately acting force transmitter 12 is provided to open the plate pack.
  • the channel system consists of e.g. from an axial passage 17, which is introduced into the inner driver 2 and the radial channels 18 coming from this, which are in the pressure chamber
  • the radial passage 18 thus opens in the first pressure chamber 9, and acts on the piston surface 10 of the piston 8 of the piston-cylinder unit 7 in the direction of engagement. 5
  • the piston 8 of the piston-cylinder unit 7 is displaced in the direction of the disk pack 4 until the disk pack 4 facing abutting surface 25 of the piston 8 abuts the opposite outer surface of the disk set 4.
  • the disk set is more and more compressed with further pressure build-up and built the required torque-transmitting friction between the input side and output side of the clutch 1.
  • the further piston-cylinder unit 13 also has a piston 14, which, however, closes the second pressure chamber 15 and when filled with a suitable pressure fluid the piston 14 also in the direction of the disk pack 4 to shift is able.
  • the second pressure chamber 15 is also communicatively connected via a duct system with a pressure source.
  • the channel system consists of an introduced into the hollow shaft 2 Axialka- channel 17, from which a radial channel 18a goes off, which ultimately communicates with the second pressure chamber 15.
  • the radial duct 18a which serves to fill the second piston-cylinder unit 13, can communicate with the pressure source 11, 11a via its own axial duct 17a. It may be its own pressure source IIa, preferably with a higher pressure level than the pressure source 11 of the first piston-cylinder unit. 7
  • the present coupling 1 is particularly suitable for operation in the abrasive state, it is additionally provided that the plate pack 4 runs in an oil bath.
  • some additional radial channels 26a-g are provided in the axial longitudinal region of the disk set 4, which are likewise supplied with lubricating oil via an axial channel 17 introduced into the rotary driver 2.
  • the lubricating oil passes in this way via the radial channels 26a-g in that region of the coupling 1, where the individual slats of the disk pack 4 to be lubricated sit.
  • both pistons 8 and 14 are clamped together via the coupling screw 27, so that both pistons 8 and 14 are as it were synchronously movable as a unit.
  • the movement of the two pistons 8 and 14 is therefore always the same direction and synchronously, so that even with entry small amounts of pressure fluid in only one or both pressure chambers, the entire unit of the two piston-cylinder units is displaced in the direction of the disk pack 4 ,
  • both pistons 8 and 14 can also be moved synchronously and simultaneously as well as rectilinearly in the disengagement direction 6.
  • piston-cylinder units are then ring-shaped, but this corresponds well with the prior art, with the addition of the advantage of a relatively low pressure levels is to mention, which nevertheless due to the additively supplemented pressure surfaces of the pistons 8 and 14 to a corresponding higher contact pressure leads.
  • Both piston-cylinder units can be connected in accordance with FIG. 1 with one or with separate pressure sources.
  • Each piston-cylinder unit consists of a firmly connected to the réellemit curriculum 2, for example, connected by suitable screw connection, component and a movable thereto in the axial direction component.
  • To support the piston-cylinder units 7 and 13 on the inner driver 2 serve here support flanges 19 and 22, which sit immovably in the axial direction on the inner driver 2.
  • the support flange 19 may be rigidly connected to the réellemit Sprint II 2 via a screw connection.
  • the embodiment shown differs from this solution variant.
  • the support flange 19 would be secured in the direction of the disk pack 4 away against slipping.
  • a clamping ring 21 is provided, which engages on the other side of the whip ring 20 and is screwed against the support flange 19.
  • the second support flange 22 is supported in the direction of the lamellae package 4 against a diameter step in the mecanicmit counseling 2 and, in particular as Figure 3 shows, screwed against the inner cam 2.
  • the second support flange forms an extension which extends in the direction of the disk pack 4 and which is tightly guided on its outer circumference in the front region.
  • the sealing zone is here formed by the inner circumference of a ring rigidly connected to the second piston 14 and extending away from the disk pack 4, so that the piston 14 of the second piston-cylinder unit 13 is practically on the outer diameter of the support flange 22 is sealingly guided, wherein the clamping screws 23, which are preferably distributed on the circumference of the support flange 22, so to speak fix the relative to the mecanicmit findings 2 stationary component of the second piston-cylinder unit 13.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kupplung (1) mit einem eingangsseitigen Anschluß (2, 3) für einen Antriebsmotor und einem ausgangsseitigen Anschluß (3, 2) für eine Abtriebswelle und mit dazwischen angeordnetem Lamellenpaket (4), welches über eine Kolben-Zylinder-Einheit (7) in den Reibzustand gebracht wird. Wesentlich ist die Beaufschlagung des Lamellenpakets (4) über zwei sich additiv ergänzende Kolben-Zylinder-Einheiten (7, 13).

Description

Kupplung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kupplung nach Oberbegriff des Hauptanspruchs.
Derartige Kupplung ist allgemein bekannt.
Üblicherweise sitzt eine derartige Kupplung zwischen einem Antriebsmotor, z.B. einer Verbrennungskraftmaschine und einem Abtrieb, dessen Drehbewegung über die Kupplung mit der Drehbewegung des Antriebsmotors gekoppelt oder davon entkoppelt werden soll oder, sofern sich die Kupplungslamellen im Dauerzustand der Gleitreibung befinden, um lediglich einen Teil des antriebsseitigen Drehmoments auf die Abtriebsseite zu übertragen.
Bei einer derartigen Kupplung ist beispielsweise die Abtriebsseite als Welle ausgebildet, vorzugsweise als Hohlwelle, während die Antriebsseite mit dem Kupplungsgehäuse dreh- fest verbunden ist.
Zwischen Antriebsseite und Abtriebsseite befindet sich das Lamellenpaket, wobei die Anzahl der jeweils verwendeten Lamellen das zu übertragende Drehmomente sowie die thermische Leistungsfähigkeit der Kupplung beeinflusst.
Höhere Drehmomente erfordern auch eine höhere Anzahl der Lamellen.
Für die jeweiligen Kupplungszustände (offen, geschlossen, Synchronisation bzw. Trolling) muß ein regelbarer Anpreßdruck ermöglicht werden, mit welchem das Lamellenpaket nach dem Grundgesetz des Gleitreibungszustandes abhängig von der jeweils wirkenden Anpreßkraft lediglich gar keinen, den maximalen bzw. einen Teil des maximalen Drehmoments überträgt .
Darüber hinaus gibt es auch Anwendungsfälle, z.B. im Bereich von Schiffskupplungen, bei welchen die Drehzahl einer Schiffsschraube langsamer sein muß als die geringstmögliche von der Maschine bedingte Drehzahl .
Dieser Betriebszustand tritt z.B. auf, wenn die Schiffsposition bei Anströmung gehalten werden soll, und daher die Drehzahl der Schiffsschraube unabhängig von der Drehzahl des Motors einstellbar sein muß.
Dieses Erfordernis läßt sich zwar über herkömmliche Kupplungen mit dem Einsatzzweck im Marinebereich durchaus bewerkstelligen, es ist jedoch Aufgabe der Erfindung, den Aufwand zur Aussteuerung derartiger Kupplungen zu verringern.
Diese Aufgabe löst die Erfindung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs .
Aus der Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass prak- tisch ohne Veränderung der Baugröße derartiger Kupplungen höhere Drehmomente übertragbar sind.
Insbesondere für den Einsatzzweck als Schiffskupplung empfiehlt es sich, den Trolling-Zustand über einen Regelkreis zu realisieren, der bei vorzugsweise höherem Druckniveau im Druckraum der zweiten Kolben-Zylinder-Einheit auf dessen vorzugsweise kleinere Kolbenfläche wirkt .
Dabei geht die Erfindung von folgendem aus :
Im Prinzip ist jede Kupplung durch zwei unterschiedliche Betriebszustände belastet. Im ersten Betriebszustand befindet sich die Kupplung im Eingriff, d.h. die Drehbewegung der Antriebsmaschine wird schlupffrei auf die Drehbewegung der Abtriebswelle übertra- gen.
Bei einer Schiffskupplung entspricht dieser Betriebszustand z.B. einer Fahrt von Hamburg nach New York.
Der andere Betriebszustand ist gegeben, wenn die Schiffskupplung mit vorbestimmten Schlupf arbeiten muß, um z.B. die Position des Schiffs zu halten.
Im ersten Betriebszustand bedarf es daher hoher Anpress- kräfte, um das Lamellenpaket schlupffrei zu betreiben.
Im zweiten Betriebszustand bedarf es eines feinfühligen RegelVerhaltens, welches bei einem Anpressdruck stattfinden muß, bei welchem sich die Kupplung im Schlupfbetrieb befin- det.
Das wird erfindungsgemäß dadurch realisiert, dass die zweite Kolben-Zylinder-Einheit einerseits über kleinere druckbeaufschlagte Flächen verfügen kann, die andererseits mit einem höheren Druck beaufschlagt werden.
Das höhere Druckniveau läßt sich naturgemäß feiner regeln, während die kleinere wirksame Fläche der Kolben- Zylinder-Einheit die Anpreßkraft im Schlupfbetrieb trotz des höheren anstehenden Druckniveaus nach oben begrenzt.
Es ist daher auch ein Merkmal der Erfindung, dass die Kupplung im Schlupfbetrieb von einer vorzugsweise kleiner dimensionierten zweiten Kolben-Zylinder-Einheit beaufschlagt ist, während die Kupplung im Einrückbetrieb, also bei starrer Verbindung zwischen Antrieb und Abtrieb, durch die sich ad- dierenden Anpreßkräfte beider Kolben-Zylinder-Einheiten beaufschlagt wird.
Unabhängig davon kann jedoch die Kupplung im starr ein- gerückten Betrieb auch allein von einer entsprechend groß dimensionierten ersten Kolben-Zylinder-Einheit beaufschlagt werden, sofern aufgrund der beteiligten Durckflächen der für die Haftreibung notwendige Anpreßdruck auch von kleinerem Druckniveau realisiert werden kann.
Der wesentliche Aspekt der Erfindung ist allerdings der mögliche Vorteil, den schlupffreien Kupplungsbetrieb durch Beaufschlagung beider Kolben-Zylinder-Einheiten realisieren zu können.
Dieser Vorteil wird dadurch erreicht, dass der Anpreßdruck, der auf das Lamellenpaket wirkt, sich unter Berücksichtigung der beteiligten Flächen additiv aus dem Anpreßdruck der ersten Kolben-Zylinder-Einheit zuzüglich dem An- preßdruck der zweiten Kolben-Zylinder-Einheit ergibt.
Die Anpreßkräfte beider Kolben-Zylinder-Einheiten werden mit Hilfe der Erfindung addiert.
Die auf das Lamellenpaket wirkende Kraft ergibt sich folglich unter Berücksichtung der geometrischen Verhältnisse additiv aus der Summenbildung der beiden Einzelkräfte, die sich jeweils aus den einzelnen Kolben-Zylinder-Einheiten ergeben.
Damit wird allerdings bei gleicher Einbaugröße der Kupplung das übertragbare Drehmoment auch entsprechend erhöht .
Die aus dem zur Verfügung stehenden Druckniveau insge- samt erzielbare Anpreßkraft des Lamellenpakets vergrößert sich entsprechend und wird in Verbindung mit der kleineren
Kolbenfläche der zweiten Kolben-Zylinder-Einheit insbesondere für die genannten Einsatzzwecke der Kupplung im maritimen Bereich auch besser regelbar bei unbetätigter ersten Kolben- Zylinder-Einheit.
Wesentlich für die Erfindung ist daher die Anordnung zweier Kolben-Zylinder-Einheiten, jeweils mit einer Druckquelle kommunizierend, von denen jede in Einrückrichtung auf das Lamellenpaket wirkt.
Entweder werden beide Kolben-Zylinder-Einheiten von einer einzigen Druckquelle versorgt oder jede von einer eigenen.
Auf diese Weise lassen sich die Anpreßkräfte beider KoI- ben-Zylinder-Einheiten auf das Lamellenpaket additiv überlagern, ohne dass die Baugröße derartiger Kupplungen zunehmen muß.
Die Leistungsdichte der Kupplung, als Kenngröße in Form des Quotienten aus übertragbarer Leistung im Verhältnis zum Bauvolumen nimmt zu.
Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass auch die additive Anordnung von mehr als zwei Kolben-ZyIinder- Einheiten von der Erfindung mitumfasst werden kann.
In diesem Fall gelten die oben gemachten Ausführungen entsprechend.
Dabei können beide Kolben-Zylinder-Einheiten über separate Druckquellen verfügen.
Beide Kolben-Zylinder-Einheiten können jedoch auch an dieselbe Druckquelle angeschlossen sein.
Will man darüber hinaus insbesondere für den Trolling- Betrieb im maritimen Bereich eine verschleißfreie Kupplung haben, bietet es sich an, das Lamellenpaket in einem Ölbad laufen zu lassen.
Es handelt sich hier also um eine speziell für den mari- timen Bereich geeignete Weiterbildung der Erfindung, bei welcher bewußt zur Erzielung einer unterhalb der Mindestdrehzahl der Maschine liegenden Drehzahl der Schiffsschraube die zwischen Antriebsmotor und Abtriebswelle angeordnete Kupplung im Schleifbetrieb gefahren wird.
Dabei wird die für den Stillstand im Strom erforderliche Drehzahl der Schiffsschraube über die Anpreßkraft des Lamellenpakets mittels lediglich einer der beiden Kolben-Zylinder- Einheiten eingestellt, vorzugsweise wegen des besseren Regel- Verhaltens der kleineren Kolben-Zylinder-Einheit.
Werden die Kolben beider Kolben-Zylinder-Einheiten derart miteinander verbunden, dass bei Verlagerung jeweils nur eines Kolbens der Kolben der anderen Kolben-Zylinder-Einheit zwangsgekoppelt mitverlagert wird, wird durch gleichzeitiges Befüllen beider Druckräume ohne Zeitverzug sofort die additive Anpreßkraft aus beiden Kolben-Zylinder-Einheiten auf das Lamellenpaket ausgeübt, während die Befüllung lediglich der kleineren Kolben-Zylinder-Einheit den verbesserten Schleifbe- trieb ermöglicht.
Die Verbindung kann darüber hinaus auch so beschaffen sein, dass beide Kolben auch in der Ausrückrichtung grundsätzlich nur gleichzeitig und gleichsinnig verlagerbar sind.
In der Ausrückrichtung müssen die beiden Kolben dann ebenfalls, genauso wie in der Einrückrichtung, starr miteinander gekoppelt sein.
Dies läßt sich in Ausführungsbeispielen durch eine einfache Axialverschraubung realisieren. Dabei hat die Erfindung auch erkannt, dass beide Kolben- Zylinder-Einheiten innerhalb desselben Kupplungsgehäuses sitzen können.
Die Gesamtbaugröße einer derartigen Kupplung wird daher die Baugröße einer Kupplung mit lediglich einer einzigen Kolben-Zylinder-Einheit nicht übersteigen.
Bei dieser Weiterbildung der Erfindung wird also der in- nerhalb des Kupplungsgehäuses ohnehin zur Verfügung stehende Bauraum durch den Einbau der zweiten Kolben-Zylinder-Einheit, und ggf. weiterer Kolben-Zylinder-Einheiten, besser ausgenutzt, um auf diese Weise die Anpreßkraft auf das Lamellenpaket zu erhöhen.
Im Prinzip handelt es sich bei der Erfindung also um eine Parallelschaltung zweier Kolben-Zylinder-Einheiten in dem Sinne, dass die zur Erzeugung der Anpreßkraft mit Drucköl beaufschlagten Kolbenflächen sich additiv ergänzen, die kleine- re Kolbenfläche der zweiten Kolben-Zylinder-Einheit aber auch für sich allein beaufschlagbar ist.
Zur Erzielung geringer Baugrößen wird darüber hinaus vorgeschlagen, die beiden Kolben-Zylinder-Einheiten axial hintereinander anzuordnen, d. h., dass beide Kolben-Zylinder- Einheiten auf derselben Seite des Lamellenpakets sitzen können und mit ihren Kolben gemeinsam auf den Druckring wirken, mit welchem die Anpreßkraft auf das Lamellenpaket aufgebracht wird.
Dabei können beide Kolben-Zylinder-Einheiten gemeinsam über den üblicherweise in der Hohlwelle vorgesehenen Drucköl- kanal mit Drucköl versorgt werden.
Zu diesem Zweck sind für beide Kolben-Zylinder-Einheiten jeweils mit dem Druckraum kommunizierende Radialkanäle vorge- sehen, die ggf. auch von ein- und derselben Druckölquelle gespeist werden können.
Diese Weiterbildung der Erfindung verlangt nach dem ge- ringsten Bauaufwand, weil lediglich die ohnehin vorhandenen Komponenten im Sinne der Erfindung ergänzt werden müssen.
Dabei kann die zweite Kolben-Zylinder-Einheit, die genauso wie die erste Kolben-Zylinder-Einheit eine in Einrück- richtung der Kupplung wirksame Kolbenfläche aufweist, durchaus auch eine kleinere Baugröße aufweisen.
Dann könnte die Kolbenfläche des Kolbens der zweiten Kolben-Zylinder-Einheit innerhalb der von dem Kolben der er- sten Kolben-Zylinder-Einheit aufgespannten Kolbenfläche liegen um den Gehäusedurchmesser der Kupplung klein zu halten.
Durch einfachen Axialversatz der beiden Kolbenflächen lassen sich daher innerhalb desselben Kupplungsgehäuses ohne weiteres die beiden Kolben-Zylinder-Einheiten unterbringen.
Vorteilhafte konstruktive Merkmale sehen darüber hinaus für beide Kolben-Zylinder-Einheiten jeweils einen auf der Innenmitnehmer fest verankerten Stützflansch vor, an welchem der jeweilige Zylinder axial starr mit der Kupplungswelle verbunden ist.
Darüber hinaus kann der Stützflansch der zweiten Kolben- Zylinder-Einheit, der sich konstruktiv bedingt zwischen der ersten und der zweiten Kolben-Zylinder-Einheit befindet, auch als Abstutzfläche für diejenigen Kraftgeber dienen, die für die Ausrückbewegung der Kupplung zuständig sind.
Hierfür werden Ausführungsbeispiele angegeben.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungs- beispielen näher erörtert. Es zeigen:
Fig.l die erfindungsgemäße Kupplung im Axialschnitt; Fig.2 Detailansicht der beiden Kolben-Zylinder- Einheiten;
Fig.3 Detailansicht zur Schmierölversorgung des
Lamellenpakets .
Sofern im Folgenden nichts anderes gesagt ist, gilt die folgende Beschreibung stets für alle Figuren.
Die Figuren zeigen eine Kupplung 1.
Die Kupplung 1 ist mit einem eingangsseitigen Anschluß für einen Antriebsmotor und mit einem ausgangsseitigen Anschluß für eine Abtriebswelle versehen.
Eingangsseitiger Anschluß und ausgangsseitiger Anschluß sind hier im einzelnen nicht differenziert.
Üblicherweise ist einer der beiden Anschlüsse mit dem Kupplungsgehäuse 3 und der andere mit dem Innenmitnehmer 2 verbunden.
Zwischen dem Kupplungsgehäuse 3 und dem Innenmitnehmer 2 sind im vorliegenden Fall die einzelnen Lamellen des Lamellenpaketes 4 angeordnet, von denen jede zweite Lamelle mit einer Außenverzahnung in einer entsprechenden Innenverzahnung des Kupplungsgehäuses 3 und die jeweils andere Lamelle mit einer Innenverzahnung auf einer Außenverzahnung des Innenmitnehmers 2 sitzt.
Das Lamellenpaket 4 wird in der Einrückrichtung 5 mit Druck beaufschlagt, so dass zwischen den jeweils benachbarten Lamellen des Lamellenpakets eine in Umfangsrichtung wirkende resultierende Reibkraft entsteht, deren Größe abhängig ist von dem jeweiligen Reibwert benachbarter Lamellen und der in Einrückrichtung 5 wirkenden Axialkraft.
In der Ausrückrichtung 6 ist ein separat wirkender Kraftgeber 12 vorgesehen, um das Lamellenpaket zu öffnen.
In Einrückrichtung wirkt eine Kolben-Zylinder-Einheit 7, die über ein Kanalsystem mit Druckfluid beaufschlagbar ist.
Im vorliegenden Fall besteht das Kanalsystem z.B. aus einem Axialkanal 17, der in den Innenmitnehmer 2 eingebracht ist und hiervon abgehenden Radialkanälen 18, die im Druckraum
9 dieser Kolben-Zylinder-Einheit 7 münden, die auch als "erste" Kolben-Zylinder-Einheit bezeichnet wird.
Der Radialkanal 18 mündet somit im ersten Druckraum 9, und beaufschlagt die Kolbenfläche 10 des Kolbens 8 der Kolben-Zylinder-Einheit 7 in der Einrückrichtung 5.
Hierdurch wird der Kolben 8 der Kolben-Zylinder-Einheit 7 in Richtung zum Lamellenpaket 4 verlagert, bis die dem Lamellenpaket 4 zugewandte Anstoßfläche 25 des Kolbens 8 an die gegenüberliegende äußere Fläche des Lamellenpakets 4 stößt.
Danach wird mit weiterem Druckaufbau das Lamellenpaket mehr und mehr zusammengepreßt und die erforderliche drehmomentübertragende Reibkraft zwischen Eingangsseite und Ausgangsseite der Kupplung 1 aufgebaut.
Wesentlich ist nun, dass neben dieser ersten Kolben- Zylinder-Einheit 7 eine zweite separate Kolben-Zylinder- Einheit 13 vorgesehen ist.
Die weitere Kolben-Zylinder-Einheit 13 weist ebenfalls einen Kolben 14 auf, der jedoch den zweiten Druckraum 15 abschließt und bei Befüllung mit einem geeigneten Druckfluid den Kolben 14 ebenfalls in Richtung zum Lamellenpaket 4 zu verlagern im Stande ist.
Zu diesem Zweck ist der zweite Druckraum 15 ebenfalls über ein Kanalsystem mit einer Druckquelle kommunizierend verbunden.
Hier besteht in einem ersten Ausführungsbeispiel das Kanalsystem aus einem in die Hohlwelle 2 eingebrachten Axialka- nal 17, von welchem aus ein Radialkanal 18a abgeht, der letztlich mit dem zweiten Druckraum 15 kommuniziert.
Dies bedeutet, dass das radiale äußere Ende des Radialkanals 18a über ein geeignetes Kanalsystem unmittelbar mit dem zweiten Druckraum 15 verbunden ist.
Alternativ kann der Radialkanal 18a, der zum Befüllen der zweiten Kolben-Zylinder-Einheit 13 dient, über einen eigenen Axialkanal 17a mit der Druckquelle 11,11a kommunizie- ren. Es kann sich dabei um eine eigene Druckquelle IIa handeln, vorzugsweise mit höherem Druckniveau als die Druckquelle 11 der ersten Kolben-Zylinder-Einheit 7.
Es ist nachvollziehbar, dass beim Befüllen der ersten Kolben-Zylinder-Einheit 7 der zugeordnete Kolben 8 in Richtung zum Lamellenpaket 4 verlagert wird. Dies gilt aber in gleicher Weise bei Beaufschlagung der Kolbenfläche 16 des Kolbens 14 der zweiten Kolben-Zylinder-Einheit 13, so dass letzlich die Stirnfläche 25 bei ausreichender Verlagerung nach links in Richtung zum Lamellenpaket 4 vor die zugeordnete Gegenfläche der äußersten Lamelle stößt und auf diese Weise mit weiterem Druckaufbau das gesamte Lamellenpaket entsprechend zusammengepreßt wird.
Da sich die vorliegende Kupplung 1 insbesondere für den Betrieb im schleifenden Zustand eignet, ist zusätzlich vorgesehen, dass das Lamellenpaket 4 in einem Ölbad läuft. Zu diesem Zweck sind im axialen Längsbereich des Lamellenpakets 4 einige weitere Radialkanäle 26a-g vorgesehen, die ebenfalls über einen in den Drehmitnehmer 2 eingebrachten Axialkanal 17 mit Schmieröl versorgt werden.
Das Schmieröl gelangt auf diese Weise über die Radialkanäle 26a-g in denjenigen Bereich der Kupplung 1, wo die zu schmierenden einzelnen Lamellen des Lamellenpakets 4 sitzen.
Wie weiterhin aus Fig.l ersichtlich ist, sind die Kolben
8 und 14 der beiden Kolben-Zylinder-Einheiten 7 und 13 derart miteinander verbunden, dass bei Verlagerung lediglich eines einzigen der beiden Kolben 8 oder 14 der jeweils andere KoI- ben 14 oder 8 in der Einrückrichtung 5 mitverlagert wird.
Im vorliegenden Fall sind die beiden Kolben 8 und 14 über die Koppelschraube 27 miteinander verspannt, so dass beide Kolben 8 und 14 sozusagen als Einheit synchron bewegbar sind.
Die Bewegung der beiden Kolben 8 und 14 ist daher stets gleich gerichtet und synchron, so dass bereits mit Einsteuern geringer Mengen an Druckflüssigkeit in lediglich einen oder auch in beide Druckräume die gesamte Einheit der beiden Kolben-Zylinder-Einheiten in Richtung zum Lamellenpaket 4 verlagert wird.
Darüber hinaus wird durch die Koppelschraube 27 auch er- reicht, dass beide Kolben 8 und 14 auch in der Ausrückrichtung 6 synchron und gleichzeitig sowie gleichgerichtet bewegbar sind.
Von besonderem Vorteil ist allerdings auch das gezeigte Ausführungsbeispiel, bei welchem beide Kolben-Zylinder- Einheiten 7 und 13 innerhalb desselben Kupplungsgehäuses 3 sitzen. Auf diese Weise wird nämlich der zur Verfügung stehende Bauraum des Kupplungsgehäuses optimal ausgenutzt und die Leistungsdichte der Kupplung ohne Veränderung der Außenabmessun- gen im Sinne der Erfindung erhöht.
Durch die Anordnung der beiden Kolben-Zylinder-Einheiten 7 und 13 in axialer Richtung hintereinander kann auch der Außendurchmesser üblicher Kupplungsgehäuse 3 einfach übernommen werden.
Zwar sind die Kolben-Zylinder-Einheiten dann ringförmig auszubilden, dies entspricht jedoch durchaus dem Stand der Technik, wobei ergänzend der Vorteil eines relativ niedrigen Druckniveaus zu erwähnen ist, welches trotzdem infolge der sich additiv zu ergänzenden Druckflächen der Kolben 8 und 14 zu einer entsprechend höheren Anpreßkraft führt.
Trotzdem ist das Regelverhalten im Schleifbetrieb auf- grund der kleineren Fläche der zweiten Kolben-Zylinder- Einheit verbessert.
Beide Kolben-Zylinder-Einheiten können entsprechend Fig.l mit einer oder mit jeweils separaten Druckquellen ver- bunden werden.
Da sich zudem ergibt, dass die beiden Kolbenflächen von erster und zweiter Kolben-Zylinder-Einheit im wesentlichen gleich groß sein können, wird vorgeschlagen, beide Kolben- Zylinder-Einheiten an jeweils einer einzigen Druckquelle anzuschließen.
Jede Kolben-Zylinder-Einheit besteht aus einem fest mit dem Innenmitnehmer 2 verbundenen, z.B. durch geeignete Ver- schraubung verbundenen, Bestandteil und einem hieran in Axialrichtung beweglich geführten Bestandteil. Zur Abstützung der Kolben-Zylinder-Einheiten 7 und 13 an dem Innenmitnehmer 2 dienen hier Stützflansche 19 und 22, die in beiden Axialrichtungen unverschieblich auf dem Innenmitnehmer 2 sitzen.
Insbesondere der Stützflansch 19 kann über eine Schraubverbindung starr mit dem Innenmitnehmer 2 verbunden sein.
Das gezeigte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dieser Lösungsvariante.
Im Falle des rechten Stützflansches 19 ist zu diesem Zweck ein Seegering 20 in eine entsprechende Umfangsnut des Innenmitnehmers 2 eingesetzt.
Damit würde der Stützflansch 19 in Richtung vom Lamellenpaket 4 weg gegen Verrutschen gesichert sein.
Um den Stützflansch 19 auch in der Gegenrichtung zu hal- ten, ist ein Spannring 21 vorgesehen, der auf der anderen Seiten des Seegerings 20 angreift und gegen den Stützflansch 19 verschraubt ist.
Der zweite Stützflansch 22 ist in Richtung zum Lamellen- paket 4 gegen eine Durchmesserstufe in dem Innenmitnehmer 2 abgestützt und, insbesondere wie Fig.3 zeigt, gegenüber dem Innenmitnehmer 2 verschraubt.
Dabei bildet der zweite Stützflansch einen sich in Rich- tung zum Lamellenpaket 4 verlängernden Fortsatz, der an seinem Außenumfang im vorderen Bereich dicht geführt ist.
Die Dichtungszone wird hier von dem Innenumfang eines starr mit dem zweiten Kolben 14 verbundenen und sich in Rich- tung vom Lamellenpaket 4 wegerstreckenden Ringes gebildet, so dass der Kolben 14 der zweiten Kolben-Zylinder-Einheit 13 praktisch auf dem Außendurchmesser des Stützflansches 22 dichtend geführt ist, wobei die Spannschrauben 23, die vorzugsweise am Umfang des Stützflansches 22 verteilt sitzen, sozusagen den bezüglich des Innenmitnehmers 2 ortsfesten Bestandteil der zweiten Kolben-Zylinder-Einheit 13 fixieren.
Zusätzlich ist erkennbar, dass im Stützflansch 22 der zweiten Kolben-Zylinder-Einheit 13 am Umfang verteilte Führungsbohrungen 24 in axialer Richtung eingebracht sind, so dass an diesem axial unverschieblichen Bestandteil der zwei- ten Kolben-Zylinder-Einheit 13 die Kraftgeber 12 angebracht sein können, mit deren Hilfe der Kolben 8 der ersten Kolben- Zylinder-Einheit 7 in Ausrückrichtung 6 bewegt wird, sobald die Druckbeaufschlagung nachläßt .
Über die Axialkoppelung der beiden Kolben 8 und 14 mittels der Koppelschraube 27 wird auf diese Weise auch der Kolben 14 der zweiten Kolben-Zylinder-Einheit 13 zeitgleich und gleichgerichtet mit dem Kolben 8 der ersten Kolben-Zylinder- Einheit 7 in Ausrückrichtung 6 verlagert.
Bezugszeichenliste
1 Kupplung
2 Innenmitnehmer
3 Kupplungsgehäuse
4 Lamellenpaket 5 Einrückrichtung
6 Ausrückrichtung
7 erste Kolben-Zylinder-Einheit
8 Kolben von 7
9 erster Druckraum 10 Kolbenfläche in Richtung 5
11 Druckquelle IIa Druckquelle
12 Kraftgeber
13 zweite Kolben-Zylinder-Einheit 14 Kolben von 13
15 zweiter Druckraum
16 Kolbenfläche in Richtung 5
17 Axialkanal 17a Axialkanal 18 Radialkanal
18a Radialkanal
19 erster Stützflansch
20 Seegering
21 Spannring 22 zweiter Stützflansch
23 Spannschraube
24 Führungsbohrung
25 Stirnfläche 26a-g Radialkanal 27 Koppelschraube
M Stellglied
GPS Global Positioning System

Claims

Patentansprüche
1. Kupplung (1) mit einem eingangsseitigen Anschluß (2; 3) für einen Antriebsmotor und einem ausgangsseitigen Anschluß (3; 2) für eine Abtriebswelle und mit dazwischen angeordnetem Lamellenpaket (4) , welches in Einrückrich- tung (5) durch den Kolben (8) einer Kolben-Zylinder- Einheit (7) über ein Kanalsystem (17,18) mittels Druck- fluid beaufschlagbar ist und mit einem in Ausrückrichtung (6) auf den Kolben (8) der Kolben-Zylinder-Einheit (7) wirkenden Kraftgeber (12) sowie mit den folgenden Merkmalen:
- es ist eine zweite Kolben-Zylinder-Einheit (13) vorgesehen,
- deren Kolben (14) weist eine weitere in Einrückrich- tung (5) der Kupplung (1) mit Druckfluid beaufschlagbare zweite Kolbenfläche (16) auf,
- die zweite Kolbenfläche (16) schließt einen weiteren zweiten Druckraum (15) ab,
- der zweite Druckraum (15) kommuniziert über ein zwei- tes Kanalsystem (17, 18a; 17a, 18a) mit einer Druckquelle (11; IIa) .
2. Kupplung ( 1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Lamellenpaket (4) in einem Ölbad läuft.
3. Kupplung ( 1 ) nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben (8,14) beider Kolben-Zylinder- Einheiten (7,13) derart miteinander verbunden (27) sind, dass der Kolben (14) der zweiten Kolben-Zylinder-Einheit (13) von dem Kolben (8) der ersten Kolben-Zylinder- Einheit (7) zumindest in der Einrückrichtung (5) mitver- lagert wird.
4. Kupplung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben (8,14) beider Kolben-Zylinder-Einheiten (7,13) derart miteinander verbunden (27) sind, dass der Kolben (14) der zweiten Kolben-Zylinder-Einheit (13) von dem Kolben (8) der ersten Kolben-Zylinder-Einheit (7) auch in der Ausrückrichtung (6) mitverlagert wird.
5. Kupplung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass beide Kolben-Zylinder-Einheiten
(7,13) innerhalb desselben Kupplungsgehäuses (3) sitzen.
6. Kupplung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass beide Kolben-Zylinder-Einheiten (7,13) axial hin- tereinander angeordnet sind.
7. Kupplung ( 1 ) nach Anspruch 5 oder 6 , dadurch gekennzeichnet, dass beide Kolben-Zylinder-Einheiten (7,13) ringförmig auf einem Innenmitnehmer (2) sitzen und dass der Innenmitnehmer (2) einen Druckölkanal (17) aufweist, von welchem beide Kolben-Zylinder-Einheiten (7,13) über jeweilige Radialkanäle (18,18a) mit Drucköl beaufschlagt werden.
8. Kupplung (1 ) nach Anspruch 5 oder 6 , dadurch gekennzeichnet, dass der Innenmitnehmer (2) für jede Kolben- Zylinder-Einheit (7,13) jeweils einen separaten Druckölkanal (17,17a) aufweist von welchem jeweils eine der beiden Kolben-Zylinder-Einheiten (7,13) über jeweilige Radialkanäle (18,18a) mit Drucköl beaufschlagt wird.
9. Kupplung (1) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass beide Kolben-Zylinder-Einheiten (7,13) mit derselben Druckquelle (11) kommunizieren.
10. Kupplung (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass für jede Kolben-Zylinder-Einheit (7,13) eine andere Druckquelle (11,11a) vorgesehen ist.
11. Kupplung (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckquelle (IIa) der zweiten Kolben-Zylinder- Einheit (7,13) ein höheres Druckniveau besitzt als die Druckquelle (11) der ersten Kolben-Zylinder-Einheit.
12. Kupplung (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenfläche (16) des Kolbens
(14) der zweiten Kolben-Zylinder-Einheit (13) kleiner als die von dem Kolben (8) der ersten Kolben-ZyIinder- Einheit (7) aufgespannte Fläche (10) ist.
13. Kupplung (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass beide Kolben-Zylinder-Einheiten (7,13) von jeweils einem auf dem Innenmitnehmer (2) fest in beide Axialrichtungen (5,6) verankerten Stützflansch (19,22) abgeschlossen werden.
14. Kupplung (1) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützflansch (22) der zweiten Kolben-Zylinder- Einheit (13) zwischen dem Kolben (8) der ersten Kolben- Zylinder-Einheit (7) und dem Kolben (14) der zweiten Kolben-Zylinder-Einheit (13) angeordnet ist und dass sich zwischen der vom Lamellenpaket (4) abgewandten Seite dieses Stützflansches (22) und der dem Lamellenpaket (4) zugewandten Seite der ersten Kolben-Zylinder-Einheit (7) die in Ausrückrichtung (6) der Kupplung (1) wirken- den Kraftgeber (12) abstützen.
15. Kupplung (1) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftgeber (12) von über den Umfang des Stützflansches (22) der zweiten Kolben-Zylinder-Einheit (13) verteilten Druckfedern gebildet werden.
16. Kupplung (1) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfedern in Führungsbohrungen (24) des Stützflansches (22) der zweiten Kolben-Zylinder-Einheit (13) oder auf der dem Lamellenpaket (4) zugewandten Sei- te des Kolbens (8) der ersten Kolben-Zylinder-Einheit (7) sitzen.
17. Kupplung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Kolben-Zylinder-Einheit (13) in einen Regelkreis eingebunden ist, bei welchem der beaufschlagende Druck Funktion eines Stellglieds (M) ist, dessen Einstellposition in Abhängigkeit von Abweichungen von einer vorgegebenen globalen Fahrzeugsollpo- sition veränderbar ist.
18. Kupplung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Kolbenfläche (16) der Kolben-Zylinder-Einheit (13) innerhalb der Kolbenfläche (10) der Kolben-Zylinder-Einheit (7) liegt.
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