DE2425497B2

DE2425497B2 - Druckmittelzufuehrungsvorrichtung fuer eine druckmittelbetaetigte reibungskupplung

Info

Publication number: DE2425497B2
Application number: DE19742425497
Authority: DE
Inventors: Yusaku Tokio; Owada Akihito Warabi Saitama; Sugahara Eisuke Tokio; Yagi (Japan)
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-06-01
Filing date: 1974-05-27
Publication date: 1977-06-16
Also published as: US3911952A; DE2425497A1; JPS508945A

Description

Zur Übertragung eines Drehmoments zwischen einer Antriebswelle und einer getriebenen Welle wird häufig zwischen die zwei Wellen eine durch Druckluft betätigte Reibungskupplung eingeschaltet. Für die Druckluftzufuhr ist es erforderlich, daß eine der Wellen einen Druckluftkanal aufweist sowie ein freies Ende zum Anschließen einer äußeren Luftleitung besitzt. Das Erfordernis eines freien Wellenendes beschränkt die Verwendbarkeit einer solchen druckluftbetätigten Reibungskupplung. Außerdem entstehen hohe Kosten aufgrund der Schwierigkeit, eine lange Welle mit einem Längsdurchgangskanal herzustellen.

Aus der US-PS 35 98 147 ist eine Druckmittelzufuhr fts rungsvorrichtung für eine druckmittelbetätigte Reibungskupplung bekannt, bei der kein freies Wellenendc benötigt wird. Die Druckmittel/.uführung erfolgt von einem die Antriebswelle umschließenden stationären Ringteil mit einer inneren Ringnut in die ein Ringflansch eintaucht, der auf der Nabe eines mit der Antriebswelle drehenden, den Blähkörper der Reibungskupplung tragenden Nabenteils befestigt ist In den seitlichen Begrenzungswänden der ringförmigen Nut des stationären Ringteils sind druckmittelbeaufschlagbare Ringkolben axial gleitbar, die sich bei Druckmittelbeaufschlagung gegen die Seitenwände des drehenden Ringflansches legen, um zwischen stationärem Ringteil und drehendem Ringflansch einen Ringraum abzuschließen. Eine der Seitenwände des drehenden Ringflansches, gegen die sich der Ringkolben des stationären Ringteils dichtend anlegt, ist eine axial beweglich geführte Scheibe, an der Stößel befestigt sind, um bei Verschiebung der Scheibe durch den Ringkolben Rückschlagventile zu öffnen, die in einem den Blähkörper der Reibungskupplung mit dem Ringraum zwischen stationärem Ringteil und drehendem Ringflansch verbindenden Druckmittelkanal angeordnet sind. Ein Druckmittelanschluß an dem stationären Ringteil mündet ebenfalls in den dicht verschließbaren Ringraum, so daß bei geöffneten Rückschlagventilen der Blähkörper der Reibungskupplung mit Druckmittel beaufschlagt werden kann. Nach Unterbrechung der Druckmittelzufuhr schließen die Ruckschlagventile, so daß der Druck im Blähkörper erhalten bleibt. Zur Entlastung der Reibungskupplung werden die Rückschlagventile über den Ringkolben im stationären Ringteil sowie über die axial beweglich geführte Scheibe am drehenden Ringflansch geöffnet.

Die beschriebene Druckmittelzuführungsvorrichtung besitzt eine große axiale Baulange, so daß sie bei beschränkten Platzverhältnissen, wie bei Schiffen zwischen dem Schiffsantrieb und dem Schraubenpropeller, nur bedingt verwendbar ist. Die große axiale Baulänge ist insbesondere darauf zurückzuführen, daß das stationäre Ringteil mit einer Ringnut ausgebildet ist, in die ein an den drehenden Nabenteil der Reibungskupplung befestigter Ringflansch eingreift. Außerdem besitzt der Ringflansch selbst wegen der an ihm axial beweglich geführten Scheibe ebenfalls eine große sxialc Baulänge. Weiterhin ist an der bekannten Druckmittelzuführungsvorrichtung nachteilig, daß aufgrund der Doppelfunktion des einen Ringkolbens im stationären Ringteil, nämlich einerseits Abdichtung des Ringraums zwischen stationärem Ringteil und drehendem Ringflansch und andererseits öffnen der Rückschlagventile, ein erhöhter Verschleiß an diesem Ringkolben eintritt. Ein erhöhter Verschleiß ergibt sich zusätzlich aus dem kontinuierlichen Gleitkontakt zwischen Ringkolben und axial beweglich geführter Scheibe bei der Druckmittelzu-oder-abfuhr.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine druckmittelbetätigte Reibungskupplung eine Druckmittelzuführungsvorrichtung geringer axialer Länge zu schaffen. Außerdem soll der Verschleiß vermindert und damit die Lebensdauer der Kupplung erhöht werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Druckmittelzuführungsvorrichtung nach Anspruch 1 gelöst.

Eine kurze axiale Baulänge der erfindungsgemäßen Druckmittelzuführungsvorrichtung ergibt sich im wesentlichen dadurch, daß der Druckmittelübergang vom stationären Ringteil zum drehenden Nabenteil an Stirnwänden beider Bauteile erfolgt,die unter Belassung eines radialen Ringspaltes axial einander gegenüberliegend angeordnet sind. Der Ringraum zwischen stationä-

tan Ringteil und drehendem Nabenteii ist durch eine Ringnut im vorderen Ende des Ringkolbens gebildet, die mit einer gegenüberliegenden Gleitfläche im drehenden s Bauteil zusammenwirkt. Druckmittelkanäle münden einerseits in die Ringnut des Ringkolbens des stationären Ringteils und andererseits in die Gleitfläche des Nabenteils.

Der Entlastungskolben zum öffnen des Rückschlagventils, das den Druck im Blähkörper der Reibungskupplung hält, ist im drehenden Nabenteil angeordnet. Zur Druckbeaufschlagung dieses Entlastumgskolbcns ist ein entspiechender Druckmitteiübergang zwischen stationärem Ringteil und drehendem Nabenteil vorgesehen, nämlich mit einem durchbohrten Ringkolben im stationären Ringteü und einer gegenüberliegenden durchbohrten Gleitfläche im Nabenteil.

Beide Ringkolben unterliegen nicht dem höheren Beaufschlagungsdruck des Blähkörpers bzw. des Entlastungskolbens der Reibungskupplung, sondern lediglich einem geringeren Druck, wie er ge.ade für eine dichtende Anlage der Ringkolben an den gegenüberliegenden Gleiiflächcn erforderlich ist. Damit kann der Verschleiß an den Berührungsflächen gering gehalten werden.

Eine Ausführungsform der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer druckmittelbetätiglen Reibungskupplung mit erfindungsgemäßer Druckmittelzuführungsvorrichtung,

Fig. 2 einen vergrößerten Teilschnitt der Vorrichtung von F i g. 1 zur Verdeutlichung eines Ringkolbens,

Fig.3 einen vergrößerten Teilschnitt der Vorrichtung von F i g. 1 zur Verdeutlichung des Rückschlagventils mit Entlastungskolben,

Fig.4 und 5 vergrößerte Teilschnitte zur Verdeutlichung einer anderen Ausfiihrungsform eines Ringkolbens.

Die erfindungsgemäße Druckmittelzuführungsvorrichtung weist ein drehendes Nabenteil A und ein stationäres Ringteil B auf, die unter Belassung eines axialen Ringspaltes axial einander gegenüberliegend angeordnet sind. Die Stirnfläche des Nabenteils A ist mit radial übereinanderliegenden ringförmigen Gleitflächen 11 und Γ versehen.

Gemäß F i g. 3 sind im Nabenteil A über den Umfang verteilt eine Anzahl von Bohrungen 40 vorgesehen, in denen zylindrische Bauteile 41 angeordnet sind, die einen festen Ventilsitz für ein axial bewegliches, durch eine Wendelfeder 42 in Richtung der geschlossenen Stellung belastetes Ventilglied 2 bilden. Das Ventilglied

2 ist mit einem Ventilschaft 43 versehen, der in eine axiale Bohrung 44 des zylindrischen Bauteils 41 eingreift. Eine Bohrung 45 liegt quer zur Bohrung 44 und eine Umfangsnut 46 schafft eine Verbindung mit einem Druckmittclkanal 5 innerhalb des Nabenteils A. Der Schaft 43 besitzt ein vergrößertes Schaftteil 47, das abdichtend innerhalb der Axialbohrung 44 geführt ist. Ein weiteres zylindrisches Bauteil 4 ist mit einer Bohrung 48 und einer erweiterten Bohrung 49 fluchtend ι,ο zur Bohrung 40 im Nabcnlcil A angeordnet. Die erweiterte Bohrung 49 nimmt einen Entlastungskolben

3 auf, der mit einem mittigen Vorsprung 50 auf das vergrößerte Schaftteil 47 des Ventilschaftes 43 drücken kann. <>s

In die Bohrung 48 mündet ein zweiter Druckmittelkanal 6, der mittig von der Gleitfläche Γ in der Stirnwand des Nabenteils A ausgeht. Bei Hinleiten eines Druckmit tels in den Kanal 6 und in die Bohrung 48 wird der Entlastungskolben 3 im Sinne der F i g. 3 von links nach rechts bewegt, um das, Ventilglied 2 gegen die Kraft der Wendelfeder 42 vom Ventilsitz abzuheben. Damit ist eine Druckmittelverbindung zwischen den Kanälen 5 und 7 des Nabenteils A zu einem Blähkörper 53 geschaffen, der vom Kupplungsflansch Cdes Nabenteils A getragen ist.

Das stationäre Ringteil ß ist mit Druckmittelkanäien 8 und 9 versehen, wobei der Kanal 8 Druckmittel einerseits zur Schaffung eines dichten Übergangs vom stationären zum drehenden Bauteil und andererseits für den Blähkörper 53 zuführt, während der Kanal 9 Druckmittel ebenfalls zur Schaffung eines dichten Übergangs vom stationären zum drehenden Bauteil sowie zur Lüftung des Blähkörpers 53 zuführt. Das stationäre Bauteil B ist auf gleicher radialer Höhe wie die Gleitflächen 1 und Γ mit konzentrischen Nuten 51 und 52 innerhalb der Stirnfläche versehen, welche dem Nabenteil A gegenüberliegt. Ein erster Ringkolben 10 ist innerhalb der Nut 51 und ein zweiter Ringkolben 11 ist innerhalb der Nut 52 gleitend geführt. Die Kanäle 8 und 9 münden jeweils in den Boden der Nuten 51 bzw. 52.

Das stationäre Bauteil ist durch einen Block /'derart abgestützt, daß die Ringkolben 10 und 11 einen Abstand vom Nubenteil A haben. Wird Druckmittel über die Kanäle 8 und 9 hinter die Ringkolben 51 und 52 zugeführt, so werden diese im Sinne der F i g. ! von links nach rechts bewegt, bis sie in Berührung mit den Gleitflächen 1 bzw. Γ des Nabenteils A kommen.

Vorzugsweise bestehen die Berührungsflächen der Ringkolben 10 und 11 aus gesintertem Kohlenstoff oder gesintertem kohlenstoffhaltigem Werkstoff, imprägniert mit synthetischen Harzen. Besonders geeignet ist gesinterter Kohlenstoff mit einer Shore-Härte über 80. der Temperaturen über 200"C verträgt und mit Silikonharz oder Tetrafluoräthylen-Har/. imprägniert ist.

leder Ringkolben 10 und 11 hat an seinem vorderen Ende eine umlaufende Nut 12 ausgebildet, in der ein Ring 15 aus dem gesinterten imprägnierten Kohlenstoffmaterial aufgenommen ist. im Ring 15 ist seinerseits eine Ringnut 13 vorgesehen, die über Offnungen 14a mit axialen Durchgangsbohrungen 14 im Ringkolben 10 verbunden ist, so daß eine Verbindung der Ringnut 13 zu einer Ringkammer 18 am Boden der Nut 51 gebildet ist. Ein O-Ring 17 dichtet die Gleitbahn des Ringkolbens 10 ab.

Die ringförmigen Gleilflächen 1 und Γ, in welche die Kanäle 5 bzw. 6 des Nabenteils A münden, bestehen vorzugsweise aus Stahl und können, nachdem sie poliert oder geläppt worden sind, einer Härtebehandlung unterworfen werden.

Die beschriebene Druckmittelzuführungsvorrichtung arbeitet folgendermaßen: Wenn dem Blähkörper 53 zwecks Betätigung der Kupplung Druckmittel zugeführt werden soll, wird durch den Kanal 8 Druckmittel in die Ringkammer 18 hinter den Ringkolben 10 eingeleitet, so daß der Kolben 10 sich dichtend gegen die Gleitfläche 1 legt, ohne daß die Relativdrehung der Bauteile A und Ii behindert wird. Gleichzeitig gelangt Druckmittel über die Durchgangsbohrungen 14 im Ringkolben 10 zur Ringnut Π und von dieser in die Kanüle 5, die innerhalb der Gleitfläche 1 des Nabenteils A munden. Die Kanäle 5 leiten das Druckmittel über die Querbohrung 45 innerhalb des zylindrischen Bauteils 41 in die axiale Bohrung 44, so daß Ventilglied 2 bei

Überschreiten einer bestimmten Druckhöhe vom Ventilsitz abhebt und die Wendelfeder 42 komprimiert. Das Druckmittel gelangt damit in den Blähkörper 53 und dehnt ihn in Pfeilrichtung, um die Kupplung zum Greifen zubringen.

Ist der vorbestimmte Druck innerhalb des Blähkörpers 53 erreicht, so wird die Druckmittelzufuhr abgeschnitten. Der Ringkolbcn 10 bewegt sich von der Gleitfläche 1 weg und die Wendelfeder 42 bewegt das Ventilglied 2 gegen den Ventilsitz, so daß der Druck innerhalb des Blähkörpers 53 aufrechterhalten bleibt.

Um die Kupplung zu lösen, d. h. den Blähkörper 53 druckzuentlasten, wird Druckmittel mit einem Druck, welcher niedriger als derjenige innerhalb des Kanals 7 und des Blähkörpers 53 ist, dem Druckmittelkanal 9 zugeführt, der Druckmittel in eine Kammer 19 hinter dem Ringkolben 11 leitet. Hierdurch wird der Ringkolben von links nach rechts gegen die Gleitfläche 1' bewegt und in abdichtender Berührung mit dieser gehalten. Druckmittel gelangt durch Durchgangsbohruiigen im Ringkolben 11 in den Kanal 6 des Nabenteils A und wirkt gegen den Entlastungskolben 3. Der Vorsprung 50 des Entlastungskolbens iegt sich gegen das Schaftteil 47 des Ventilschaftes 43 und hebt das Ventilglied 2 gegen die Wirkung der Wendelfeder 42 vom Ventilsitz ab. Hierdurch kann das Druckmittel aus dem Blähkörper 53 über die Kanäle 5 zur Atmosphäre abfließen, da zu diesem Zeitpunkt der Ringkolben 10 nicht in dichtender Berührung mit der Gleitfläche 1 steht.

Gemäß der Ausführungsform nach F i g. 4 und 5 kann man das Druckmittel für den Blähkörper 53 und zur Beaufschlagung des Entlastungskolbens 3 auch separat durch Kanäle zuführen, die unabhängig von den Ringkammern 18 und 19 hinter den Ringkolben 10 bzw. 11 sind, wobei also nicht eine· gemeinsame Zufuhr von Druckmittel sowohl zum Vorbewegen der Ringkolben als auch zur Beaufschlagung des Blähkörpers bzw. Enllastungskolbens wie im Falle der Fig. 1 bis 3 vorgesehen ist. Nachstehend wird eine solche Ausführungsform anhand des Ringkolbens 10 beschrieben.

Aus Fig.4 und 5 ist ersichtlich, daß im rückwärtigen Bereich des Ringkolbens 10 ein Druckmittelkanal 23 zur Beaufschlagung des Ringkolbens mündet und daß im Ringkolben Durchgangsbohrungen 14 vorhanden sind, in die zylindrische Bauteile 27 eingesetzt sind. Jedes Bauteil 27 hat eine Umfangsnut 24, die über eine Querbohrung 25 mit einem axialen Kanal 26 zum vorderen Ende des Bauteils 27 in Verbindung steht. Die Umfangsnut 24 des Bauteils 27 kommuniziert mit einem Druckmittelanschluß 28, der in Umfangsrichtung vom Kanal 23 versetzt angeordnet ist. Ein mit Hilfe eines O-Rings 30 an das stationäre Ringteil ß befestigter Deckel nimmt das hinlere Ende des Bauteils 27 auf. Ein weiterer O-Ring 31 dichlet die Umfangsnut 24 ab.

Der Kanal 23 führt Druckmittel auf die rückwärtige Fläche des Ringkolbens 10, um den Ringkolben abdichtend gegen die Gleitfläche 1 zu drücken. Das Druckmitlei aus dem Druckmittelanschluß 28 gelangt durch das zylindrische Bauteil 27 und den Ringkolben 10 hindurch zu dem Blähkörper 53. Die Höhe des Drucks des zur Beaufschlagung des Ringkolbens 10 verwendeten Druckmittels liegt vorzugsweise bei 4 kg/cm², während das Druckmittel für den Blähkörper etwa 8 kg/cm² erreicht.

Hierzu 2 Matt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

J. Druckmittelzuführungsvorrichtung für eine druckmittelbetätigte Reibungskupplung mit einem einen Blähkörper tragenden und mit einer Antriebswelle drehenden Nabenteil und mit einem die Antriebswelle umschließenden stationären Ringteil, mit Druckmittelkanälen in beiden Bauteilen, die in einen zwischen ihnen gebildeten Ringraum münden und den Blähkörper mit einem Druckmittelanschluß am Ringtail verbinden, mit einem Rückschlagventil im Druckmitteikanal des Nabenteils, das den Innenraum des Blähkörpers abschließt und zum Lösen der Kupplung durch einen druckmittelbeaufschlagbaren Entlastungskolben geöffnet werden kann, sowie mit Druckmittel beaufschlagbaren Ringkolben im Ringteil, die mit einer Gleitfläche an den gegenüberliegenden Stirnwänden des Nabenteils zur Abdichtung des Ringraums zusammenwirken, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die beiden Bauteile (A, Z^unter Belassung eines axialen Ringspaltes axial einander gegenüberliegend angeordnet sind,

b) der Druckmittelkanal (5) des drehenden Nabenteils und ein Beaufschlagungskanal (6) für den Entlastungskolben (3) des Rückschlagventils (2) in ringförmigen, radial übereinanderliegenden, am Nabenteil angeordneten Gleitflächen (1, Γ) in den Ringspalt einmünden, und

c) die Ringkolben (10, 11) jeweils auf gleicher radialer Höhe gegenüber den Mündungsöffnungen in den stationären Ringteil eingesetzt sind, in deren vorderen, mit den Gleitflächen zusammenwirkenden Stirnflächen eine Ringnut (13) ausgebildet ist, die über axiale Durchgangsbohrungen (14) in dem Kolben mit dem Druckmittelanschluß verbunden sind und deren hintere Stirnflächen jeweils eine zum DruckmiticiäiiSCüiüu miiiciiuc rvmgKaiiiiiici \io, 13; begrenzen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die axialen Durchgangsbohrungen (14) des Ringkolbens (10) mit ersten Druckmittelzuführungskanälen (26, 25, 28) verbunden sind und daß zweite Druckmittelzuführungskanäle (23) in die von der hinteren Stirnfläche des Ringkolbens (10) begrenzte Ringkammer (18) münden.