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Hydraulisch zu betätigende Scheibenreibungskupplung Die Erfindung
bezieht sich auf eine hydraulisch zu betätigende Scheibenreibungskupplung mit einer
auf der treibenden Welle drehfest angeordneten Kupplungshälfte und einer auf derselben
Welle drehbar gelagerten getriebenen Kupplungshälfte, bei der auf einem auf der
treibenden Welle axial festgelegten ringscheibenförmigen Kolben ein im Längsschnitt
U-förmiger Zylinder geführt ist, der beiderseits des Kolbens mit diesem und der
treibenden Welle je eine Flüssigkeitskammer begrenzt, wobei zu jeder Kammer je eine
in der treibenden Welle verlaufende, aus einer Längs- und einer Querbohrung bestehende
Flüssigkeitsleitung führt.
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Die bekannten Kupplungen dieser Art weisen den Nachteil auf, daß sie
ein ziemlich hartes Einkuppeln bewirken, sofern man sich nicht komplizierter Regeleinrichtungen
in den Zuleitungen für die Druckflüssigkeit bedient, welche insofern nachteilig
sind, als sie bei der Kupplungsbetätigung beträchtliche Verzögerungen zur Folge
haben.
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Man hat sich bereits bemüht, eine weichere Kupplungsbetätigung dadurch
zu erreichen, daß man den auf der Welle gleitbaren, die Kupplungsbetätigung bewirkenden
Zylinder an seinen Stirnwänden derart abstufte, daß eine Vordruckkammer entstand,
welche vor dem endgültigen Zusammenpressen der Kupplungsscheiben ein leichtes Andrücken
zu bewirken vermochte.
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Da aber in diesem Fall Vordruckkammer und Hauptdruckkammer ein zusammenhängendes
Ganzes bilden, ist die abmildernde Wirkung einer solchen Vordruckkammer nur sehr
beschränkt möglich.
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Diesem Nachteil abzuhelfen ist die der Erfindung zugrunde liegende
Aufgabe, deren Lösung auf der Erkenntnis beruht, daß eine Abstufung der Bremsbetätigungskraft
dann besonders gut zu erzielen ist, wenn das Volumen der Vordruckkammer gegenüber
dem Volumen der Hauptdruckkammer veränderbar ist, wobei durch die Verwendung elastischer
Zwischenglieder die vorteilhafte Wirkung noch verstärkt werden kann. Demgemäß ist
die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die auf die Kupplungsscheiben wirkende
Stirnwand des Zylinders eine Nabe trägt, die mit einem ringförmigen Kolben, der
mit einem axial federnden Flansch auf den Kupplungsdruckring wirkt und auf der Nabe
sowie auf der Welle flüssigkeitsdicht geführt ist, eine Vordruckkammer begrenzt,
die mit der Druckflüssigkeitsleitung in der Welle über mit in den Vordruckraum öffnenden
Rückschlagventilen versehenen Bohrungen der Nabe in Verbindung steht, wobei der
gesamte Durchtrittsquerschnitt dieser Bohrungen größer ist als der des durch die
Stirnwand und die Welle gebildeten Ringspaltes, durch den die Hauptdruckkammer mit
der Flüssigkeitsleitung in Verbindung steht.
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Mit einer derart ausgebildeten Kupplung ist eine fein differenzierte
elastische Abstufung der Bremskraft zu erzielen, wobei dem Konstrukteur alle Möglichkeiten
gegeben sind, durch Bemessung der einzelnen zusammenwirkenden Teile eine optimale
Wirkung sicherzustellen.
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Mit einer derart ausgebildeten Kupplung ist auch in vorteilhafter
Weise ein leichtes Zuführen von Schmieröl zur Hauptdruckkammer und zu den Kupplungsscheiben
durch einen in der Welle vorgesehenen Längskanal sowie durch mit diesem in Verbindung
stehende Querkanäle möglich.
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Um die Kupplung schnell wieder lösen zu können, ist es auch zweckmäßig,
zwischen der die inneren Kupplungsscheiben tragenden Nabe und dem - mit einem axial
federnden Flansch versehenen - ringförmigen Kolben Druckfedern einzuspannen.
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Besonders vorteilhaft ist aber die Anwendung der Erfindung bei Doppel-
oder Wechselreibungskupplungen, bei denen auch die andere Stirnwand des Zylinders
eine Nabe trägt, die mit einem ringförmigen Kolben gemäß der vorstehenden beschriebenen
Art eine Vordruckkammer begrenzt, der die
Druckflüssigkeit in der
vorbeschriebenen Weise zugeführt wird und deren-beide Seiten die Merkmale der vorgenannten
einfachen Kupplung aufweisen.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäß ausgebildeten
Kupplung dargestellt, in welchem - stets im Längsschnitt - zeigt F i g. 1 eine einfache
Scheibenreibungskupplung, F i g. 2 eine Doppel- oder Wechselreibungskupplung und
F i g. 3 bis 6 in kleinerer Teildarstellung, diese Kupplung in F i g. 3 in der Neutralstellung,
in F i g. 4 in der anfänglichen Eingriffsstellung, in F i g. 5 in einer Zwischenstellung
und in F i g. 6 in der vollen Eingriffsstellung (jeweils auf der rechten Seite der
dargestellten Kupplung).
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In F i g. 1 ist mit 1 die antreibende Welle bezeichnet, mit 2 ein
auf dieser Welle drehfest angeordneter Kolben, der durch Sprengringe 3 und 4 an
einer axialen Bewegung auf der Welle 1 gehindert wird. Der Kolben 2 wird
von einem im Längsschnitt U-förmigen Zylinder 7 umfaßt, der sowohl auf dem Kolben
als auch auf der Welle 1 gleiten kann. Am Umfang des Kolbens 2 ist eine Nut 6 eingedreht
zur Aufnahme eines Dichtungsringes 5, welcher eine dichte Verbindung zwischen dem
Kolben und der Innenwand des Zylinders 7 herstellt. Der Zylinder 7 weist eine mit
ihm ein Teil bildende Stirnwand 9 auf. Auf der anderen Seite des Kolbens 2 ist in
dem Zylinder 7 eine Stirnwand 8 eingesetzt und mit der Innenwand des Zylinders durch
einen Sprengring 10 sowie durch einen Dichtungsring 11 verbunden.
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Die Stirnwand 8 weist eine auf dem mittleren Teil 12 der Welle 1 über
einen Dichtungsring 13 gleitbare Nabe 8a auf. In der Nabe 8a sind eine Eindrehung
55 sowie Bohrungen 58 vorgesehen, deren Zweck später erläutert werden wird.
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Die Stirnwände 8 und 9 bilden mit dem Zylinder 7 und dem Kolben 2
die beiden Hauptdruckkammern C1 und C2 des hydraulischen Betätigungsteils.
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Über der Nabe 8a ist, auf dieser über einen Dichtungsring
24 gleitbar, ein Kolben 20 angeordnet, der sich auf der einen Stirnseite
nach innen bis zum Teil 12 der Welle 1 erstreckt, gegen den er durch eine Dichtung
22 abgedichtet ist. Außen ist der Kolben 20 mit einem axial nachgiebigen
Flansch 20 b versehen, der in Richtung zur Stirnwand 8 eine Eindrehung 33 aufweist.
Im übrigen kann sich der Kolben 20 gegen eine Schulter 17 auf der Welle 1 abstützen,
und er bildet mit einer Eindrehung in der Nabe 8 a der Stirnwand 8 eine Vordruckkammer
20 a.
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Auf der anderen Seite des Kolbens 20 liegt die Scheibenkupplung
35 mit ineinandergreifenden Kupplungsscheiben 37 und 38, wie sie auf der
rechten Seite von F i g. 2 näher bezeichnet sind.
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Die Kupplungsscheiben sind auf einer auf der Welle 1 axial gleitbaren,
aber durch Keile 41 drehbar mit dieser verbundenen Nabe 31 angeordnet, wobei sich
die inneren Kupplungsscheiben 37 durch Keilverbindungen auf der Nabe 31 und die
äußeren Kupplungsscheiben 38 durch Keilverbindungen auf der Trommel 39 der Scheibenkupplung
35 abstützen. Die Trommel 39 ist starr mit einem auf der Welle 1 umlaufbaren Zahnrad
44 verbunden.
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In der Nabe 31 sind Bohrungen 29 vorgesehen zur Aufnahme von Druckfedern
26, die gegen einen am Kolben 20 anliegenden Haltering 28 drücken
und die Kupplung lösen, wenn kein hydraulischer Gegendruck ausgeübt wird.
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Die Druckflüssigkeit wird der hydraulischen Betätigungsvorrichtung
durch eine in der Welle 1 vorgesehene Druckflüssigkeitsleitung 74, 75 zugeführt.
Sie strömt zunächst durch die Bohrungen 58 zur Vordruckkammer 20 a und bewegt dabei
den Kolben 20 entgegen der Kraft der Druckfeder 26 gegen die Kupplung 35, deren
Kupplungsscheiben 37 und 38 dadurch leicht gegeneinandergedrückt werden. Die Bohrungen
58 sind auf der Seite der Vordruckkammer 20a mit Rückschlagventilen 60 versehen,
die durch Sprengringe 63 gehalten werden.
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Zwischen der inneren Bohrung der Stirnwand 8 und dem Teil 12 der Welle
1 ist ein Ringspalt 65 frei gelassen, durch den zur gleichen Zeit die Druckflüssigkeit
auch der Hauptdruckkammer C1 zugeführt wird. Entsprechend der Füllung dieser Kammer
gleitet der Zylinder 7 in Richtung zur Scheibenkupplung 35, wodurch die Stirnwand
8 im Berührungskreis 34 gegen den Flansch 20 b des Kolbens 20 und die Kupplungsscheiben
37, 38 gedrückt und somit die Kupplung vollkommen betätigt wird. Im übrigen ist
der Ringspalt so bemessen, daß sein Querschnitt kleiner ist als der Gesamtquerschnitt
der Bohrungen 58 in der Nabe 8 a.
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Durch einen Längskanal 50 sowie durch einen Querkanal 50 a in der
Welle 1 und einen Querkanal 50 b in der Nabe 31 wird den Kupplungsscheiben 37, 38
und durch einen Kanal 54 a der Hauptdruckkammer C2 Schmieröl zugeführt.
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In F i g. 2 ist eine Doppel- oder Wechselscheibenkupplung dargestellt,
bei der die beiden Hauptdruckkammern C1 und C2 »aktiv« sein können. Während die
linke Seite von F i g. 2 die gleichen Bezeichnungen wie F i g. 1 aufweist, sind
bis auf den Haltering 28, den Sprengring 63, die Bohrungen 58 und den Ringspalt
65 alle anderen entsprechenden Teile um die Zahl »1« erhöht, also »18« statt »17«,
»21« statt »20«, »27« statt »26«, »32« statt »31« usw. mit Ausnahme der Druckflüssigkeitsleitungen
»70, 71« statt »74, 75<c in F i g. 1.
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Wie bereits angedeutet, zeigt F i g. 3 die sogenannte »Neutralstellung«,
in denen sämtliche Kammern gleichmäßig mit Öl gefüllt sind. In dieser Stellung wird
den Kammern zwar laufend Schmieröl über die Kanäle 50, 53 und 54 zugeführt,
dieses kann aber über die in dieser Stellung mit der Außenluft verbundenen Druckflüssigkeitsleitungen
70, 71 und 74, 75 wieder ablaufen.
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F i g. 4 zeigt die Doppel- oder Wechselreibungskupplung zu Beginn
der Kupplungsbetätigung, und zwar sowohl in dieser als auch in den weiteren Figuren
stets im rechten Teil der Kupplung. Durch die Druckflüssigkeitsleitung
70, 71 gelangt die Druckflüssigkeit zunächst in die Eindrehung 56. Da der
Gesamtquerschnitt der Bohrungen 58 größer ist als der Querschnitt des Ringspaltes
65 wird der größere Teil der zuströmenden Druckflüssigkeit sogleich der Vordruckkammer
21 a zugeführt, wodurch der Kolben 21 mit seinem Flansch 21 b in Richtung zur Scheibenkupplung
36 geschoben wird und diese zu betätigen beginnt. Während dieser Zeit beginnt auch
bereits die Hauptdruckkammer C2 sich durch den Ringspalt 65 mit Druckflüssigkeit
zu füllen.
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Nachdem der Kolben 21 zur Anlage an die Reibungskupplung 36 gelangt
ist, kann sich die Vordruckkammer
21 a nicht mehr ausdehnen, so
daß die weiter zulaufende Druckflüssigkeit, wie in F i g. 5 gezeigt ist, nunmehr
durch den Ringspalt 35 vollständig der Hauptdruckkammer C2 zugeführt wird, durch
die jetzt die volle Kraft auf die Stirnwand 9 des Zylinders 7 ausgeübt wird, wobei
sie sich ebenfalls der Reibungskupplung 36 nähert. Da die Rückschlagventile 61 dabei
ein Zurückströmen von Druckflüssigkeit aus der Vordruckkammer 21 a verhindern, wirken
beide Kammern als eine Einheit.
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Da indessen die Vordruckkammer 21 a nicht völlig gegen Lecken abgedichtet
ist, kann eine gewisse Menge an Druckflüssigkeit aus dieser Kammer ablaufen, so
daß die Stirnwand 9, wie in F i g. 6 dargestellt, nunmehr zur festen Anlage gegen
den Flansch 21 b und somit an der Scheibenkupplung 36 gelangt, wobei der Druck sich
augenblicklich derart aufbaut, daß er die Kupplungsscheiben mit voller Kraft gegeneinanderdrückt.
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Das Lösen der Kupplung erfolgt durch Absperren der Druckmittelzufuhr
und Entlüften der Druckflüssigkeitsleitungen, und zwar auch sehr schnell.
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Durch die Erfindung ist eine hydraulisch zu betätigende Scheibenreibungskupplung
geschaffen worden, mit der es möglich ist, sowohl bei einseitiger als auch bei doppelseitiger
Ausbildung ein sanftes, dabei aber schnelles Ein- und Auskuppeln zu bewirken, und
zwar mit verhältnismäßig einfachen Maßnahmen.