CH430347A - Zentrifugalkraft-Flüssigkeitskupplung - Google Patents

Description

      Zentrifugalkraft-Flüssigkeitskupplung       Gegenstand der Erfindung ist eine     Zentrifugalkraft-          Flüssigkeitskupplung    mit einem     Planetenradträger,     einem koaxial dazu angeordneten, nach innen offenen,  Flüssigkeit enthaltenden Ringkanal, einem koaxial zum       Planetenradträger    und zum     Ringkanal    und in bezug zu  ihnen drehbaren Sonnenrad, welches mit mindestens  einem Planetenrad in Antriebsverbindung steht, das  samt einem zu ihm koaxialen und mit ihm fest verbun  denen Schaufelrad am     Planetenradträger    drehbar gelagert  ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaufelrad ein  Schöpfrad ist,

   das mit seinen     Schaufeln    die innenseitige  Mantelfläche des Ringkanals beinahe berührt und zwi  schen zwei Seitenwänden des Ringkanals angeordnet ist,  dass ferner eine fest mit dem     Planetenradträger    verbun  dene, zwischen den Seitenwänden angeordnete Längs  wand vorhanden ist, die bis zur innenseitigen Mantel  fläche des     Ringkanals    reicht und gegenüber jenem Teil  des     Schaufelradumfanges,    der sich im Betrieb von dieser  Mantelfläche wegbewegt, eine Kammer begrenzt, das       Ganze    so, dass der Widerstand, den das Schaufelrad  überwinden muss,

   um aus dem zwischen den Seiten  wänden und im Ringkanal durch     Zentrifugalkraftein-          wirkung    gebildeten Flüssigkeitsring     in    die Kammer zu  drücken, die     übertragung    eines Drehmomentes von  einer fest mit dem     Planetenradträger,    dem     Ringkanal     oder beiden verbundenen Eingangswelle auf eine fest  mit dem     Sonnenrad    verbundene Ausgangswelle bewirkt.  



  Beiliegende Zeichnung stellt Ausführungsbeispiele  des Erfindungsgegenstandes dar.  



       Fig.    1 ist ein schematischer Querschnitt einer ersten       Ausführungsform,          Fig.    2 ist ein schematischer Querschnitt einer zwei  ten Ausführungsform nach der Linie     II-II    von     Fig.    3,       Fig.    3 ist ein Längsschnitt nach     III-III    von     Fig.    2,       Fig.    4 ist ein der     Fig.    3 ähnlicher Längsschnitt einer  anderen Ausführungsform,       Fig.    5 ist ein teilweiser Längsschnitt einer Variante  dieser Ausführungsform,

   und       Fig.    6 und 7 sind der     Fig.    5 ähnliche teilweise  Längsschnitte von Varianten dieser Ausführungsform.    In der Zeichnung ist mit 10 eine Eingangswelle be  zeichnet, die in den     Fig.    3, 4 und 5 drehfest mit einem       Planetenradträger    12 verbunden ist; dieser ist mit zur  Achse der Eingangswelle parallelen     Bolzen    14 versehen,  welche je ein Schöpfrad 18 und ein mit diesem fest  verbundenes Planetenrad 16 tragen, wobei das Ganze  in bezug auf die Hauptachse der Kupplung dynamisch  ausgewuchtet ist.

   Jedes Schöpfrad 18 hat     Schaufeln    20;  diese sind entweder als gekrümmte Schaufeln ausgebil  det, wie aus     Fig.    2     ersichtlich    ist, oder als geradlinige  Schaufeln ausgebildet, wie etwa in     Fig.    1 gezeigt. Die       Zwischenräume    zwischen den Schaufeln sind auf beiden  Seiten durch Scheiben 19 begrenzt.  



  Koaxial zur Eingangswelle 10 erstreckt sich eine  Ausgangswelle 22, die mit einem Zapfen 24 in einer La  gerbohrung der Eingangswelle 10 drehbar gelagert ist.  Mit der Ausgangswelle 22 ist ein Sonnenrad 26 fest ver  bunden, welches ein aussenverzahntes oder ein innen  verzahntes Zahnrad oder ein     Kettenrad    sein kann.  



  Das. Sonnenrad 26 steht mit den Planetenrädern 16  in Antriebsverbindung, und zwar entweder beispiels  weise durch direkten Eingriff oder über ein Zwischen  rad 28, das jedem Planetenrad zugeordnet ist und auf  einem Zapfen 30 dreht, der am Träger festsitzt. Es wäre  auch     möglich,    am Sonnenrad     gleichviele    Kettenräder  vorzusehen wie Planetenräder vorhanden sind und die  Antriebsverbindung über Ketten herzustellen.  



  In der Ausführungsform nach     Fig.    3 ist der Plane  tenradträger 12 fest mit dem     Ringkanal    verbunden, der       seitlich    durch Wände 100, 102 begrenzt ist und eine  gewisse Flüssigkeitsmenge enthält. In der Ausführungs  form nach     Fig.    4, die der vorerwähnten ähnlich ist, ist  ein ähnlicher Ringkanal Teil einer Trommel, die auf den  Wellen 10, 22 auch in bezug auf den     Planetenradträger     12 frei drehbar gelagert ist.  



  In     sämtlichen    Ausführungsformen ist mindestens  eine Wand 40 vorhanden, die am     Planetenradträger    12  festsitzt und eine Tasche 42 bildet, in welche das be  nachbarte     Schaufelrad    18 Flüssigkeit aus dem Ringka  nal schöpft, in dem sie sich unter der Zentrifugalkraft-           einwirkung        als        Ring    56 befindet, welche sich     aus        der     Drehung des     Ringkanals    um seine Achse ergibt.

   Wenn  der     Planetenradträger    und der Ringkanal fest     mitein-          ander    verbunden     sind,    wie dies in der Ausführungs  form nach     Fig.    3 der Fall ist, so kann     die    Wand 40 an  ihrem Aussenrand     mit    der Mantelwand 44 des     Ring-          kanals    fest verbunden sein.

   Ist jedoch der Ringkanal  bzw. die zugehörige Trommel frei drehbar gelagert, wie  dies für die     Trommel    12a der Ausführung nach     Fig.    4  der     Fall    ist, so     ist    ein gewisser     Spielraum    zwischen der  Mantelwand 44a der Trommel 12a und dem Aussen  rand der Wand 40 vorzusehen,     wie    bei 46 angedeutet,  zur     Ermöglichung        einer    freien Drehung der Trommel  um den     Planetenradträger.     



  Wie aus den     Fig.    3 bis 7 ersichtlich ist, ist in allen       Ausführungsformen    jedes     Schöpfrad        als        sogenanntes    ge  schlossenes     Schaufelrad    ausgebildet, also mit zwei Sei  tenwänden versehen, und mit     vernachlässigbar    geringem       seitlichem    Spiel zwischen Seitenwänden des     Ringkanals     angeordnet, dies, damit sich in den Taschen 42 mit mög  lichst wenig     Leckverlusten    ein     möglichst    hoher Druck       aufbauen    kann.  



       Im    Betrieb     bewirkt    die Eingangswelle eine Drehung       im    Sinne des     Pfeiles    50, wobei aber die Ausgangswelle  entweder     stillsteht    oder mit einer kleineren Geschwin  digkeit dreht als die     Eingangswelle,    und die     eingeführte          mechanische    Energie bewirkt eine Drehung der Plane  tenräder um ihre eigenen Achsen     im        Sinne    des Pfeiles  52.

   Falls     der        Planetenradträger    12 mit der Eingangs  welle fest verbunden ist und gleich schnell läuft wie  diese, werden die Zwischenräder 28     veranlasst,    sich am       Sonnenrad    26     abzuwälzen,    solange     eine    Geschwindig  keitsdifferenz     für    die Eingangs-     und    Ausgangswelle vor  handen ist.

   Solange diese     Geschwindigkeitsdifferenz    be  steht,     bewirkt    die Drehung der Planetenräder im Sinne  des Pfeiles 52, dass diese Planetenräder aus dem Flüs  sigkeitsring 56 Flüssigkeit abschöpfen und sie an die  Taschen 42 abgeben, entgegen einem     hydrostatischen     Druck in den Taschen, welcher Druck erzeugt wird  unter     Zentrifugalkrafteinwirkung,    wobei die Flüssigkeit  im     Sinne    des Pfeiles 60 von der Zentralregion der Trom  mel     abfliesst.     



  In der in     Fig.    4 gezeigten     Ausführungsform    ist der       Ringkanal    bzw. die     Trommel    um den     Planetenradträger     3 drehbar gelagert;     der    Drehantrieb desselben     bzw,     derselben erfolgt infolge Flüssigkeitsreibung.

   Wenn nun  die     Drehgeschwindigkeit    der Ausgangswelle     zunimmt,     fällt die     Drehgeschwindigkeit    der Schöpfräder 18 um  ihre Eigenachsen ab, bis diese Räder nur noch sehr  langsam drehen bzw. nur noch gerade genügend rasch,  um die Flüssigkeit zuzuführen,

   die aus den Taschen 42       ausrinnt.    Damit besteht ein gewisser     geringfügiger     Schlupf     zwischen    der Eingangswelle und der Ausgangs  welle bei der     übertragung    des     Vollastdrehmomentes.     Der     Reaktionsdruck    auf die     Schaufeln    20 bei der Ab  gabe von Flüssigkeit an die Taschen 42     führt    dazu,     dass     an den um     ihre    Eigenachsen     drehenden    Schöpfrädern  18     ein    Bremsmoment zur Auswirkung gelangt.

   Dieses  Moment wird durch die     Zwischenübertragungsmittel    an  das     Sonnenrad    übertragen und somit als Ausgangsdreh  moment an die Ausgangswelle. Es ist einzusehen,     dass     bei einer gegebenen Drehzahl der Eingangswelle nur     ein          maximales    Drehmoment     übertragen    werden kann, wel  ches dem in den Taschen 42 aufgebauten Druck pro  portional ist.

   Sobald das Lastdrehmoment das Aus  gangsdrehmoment übersteigt, ist der Druck     in    den Ta  schen 42 nicht mehr     genügend    gross, um das gewollte    Bremsmoment und somit das gewollte Ausgangsdreh  moment zu liefern; die Schöpfräder 18 beginnen dann  wieder um ihre Eigenachsen zu drehen, und es tritt er  neut zwischen den Eingangs- und der Ausgangswelle  ein Schlupf ein, der dem Ausmass der Überlast ent  spricht.  



  In den in den     Fig.    5 und 6 gezeigten Konstruktionen  ist die Trommel 12a bzw. 12b     mit    in Achsrichtung von  einander in Abstand gelegenen     Seitenwänden    100a und  102a versehen, welche unmittelbar neben den Schöpf  rädern 18 gelegen sind und dem gleichen Zweck dienen  wie die beiden Seitenwände 100 und 102 in der     Aus-          führungsform    nach den     Fig:    3 und 4.  



  In der Ausführung gemäss     Fig.    6 ist die Trommel  12b und     somit    auch der     Ringkanal    fest mit der Ein  gangswelle 5     verbunden    und der     Planetenradträger    12  dreht frei. Bei 110 ist die Trommel 12b mit einer Innen  verzahnung versehen, welche mit der     Zahnung    jedes  Planetenrades 16 im Eingriff steht. Jedes Zwischenrad  28 kämmt mit dem zugeordneten Planetenrad 16 und  mit dem Sonnenrad 26. In Betrieb bewirkt die zuge  führte     mechanische    Energie die Drehung der Eingangs  welle 10 samt der Trommel 12b.

   Der     Planetenradträger     dreht in der Trommel     mit    einer Geschwindigkeit, die       grösser    ist als diejenige der Trommel, wenn die Aus  gangswelle stillsteht, ebenso wie das     Sonnenrad    und  auch, wenn die Ausgangswelle eine geringere Geschwin  digkeit hat als die Eingangswelle.

   Diese Drehung bei  verschiedenen Geschwindigkeiten     veranlasst    die Plane  tenräder dazu, um ihre Achsen zu drehen, und sobald  die     Umfangsgeschwindigkeit    der Schaufeln von derje  nigen des     Flüssigkeitsringes    abweicht, tragen diese       Schaufeln    Flüssigkeit     einwärts    vom Flüssigkeitsring 56  gegen die     zentrale    Region der Trommel und in die Ta  schen 42 entgegen dem in letzteren herrschenden Druck.

    Es entsteht ein Drehmoment um die     Planetenradachse     wie zuvor und dieses Drehmoment wird über das Zwi  schenrad 28 an das     Sonnenrad    26 und somit an die  Ausgangswelle 22 übertragen, wo es als Ausgangsdreh  moment zur Verfügung steht.  



  Ein je nach Last mehr oder weniger grosser Schlupf  tritt     zwischen    der     Eingangs-    und der     Ausgangswelle    ein.  Die Ausführung nach     Fig.    6 kann modifiziert wer  den durch Weglassen des Zwischenrades 28, wobei dann  das Planetenrad 16 unmittelbar     mit    dem     Sonnenrad    26  in     Eingriff    steht.

   In einer solchen Variante dreht der  Träger     innerhalb    der Trommel     mit    einer Geschwindig  keit, die geringer     ist    als die     Eingangsdrehzahl    zur Trom  mel, wenn die Ausgangswelle stationär ist und somit  auch das Sonnenrad, und auch wenn die     Ausgangswelle     eine     kleinere    Drehzahl hat als die Eingangswelle.

       Eine     solche Drehung bei verschiedenen Geschwindigkeiten       veranlasst    die Planetenräder, um ihre Achsen zu drehen  und     in        ähnlicher    Weise zu     arbeiten,    wie die Schaufel  räder der     Ausführung    gemäss     Fig.    6, wobei das Moment  um die     Planetenradachsen    jedoch direkt vom Planeten  rad 16 auf das Sonnenrad 26     übertragen    wird.  



  Die Ausführung nach     Fig.    7 gleich derjenigen nach       Fig.5    mit der Ausnahme, dass das Sonnenrad eine       Innenverzahnung    hat, welche mit den     Planetenrädern     16     in    Eingriff     steht.    Die Arbeitsweise ist dieselbe.  



  Aus     Fig.    1 ist zu ersehen, dass     wenn    die Antriebs  verbindung in einem     Zahneingriff        zwischen    dem Plane  tenrad und     Sonnenrad    besteht, die Wand 40 dem Plane  tenrad in bezug auf den     Drehsinn    des Trägers     vorläuft.     Umfasst hingegen diese Antriebsverbindung ein Zwi  schenrad, einen Kettenantrieb oder ist das Sonnenrad      innenverzahnt, so läuft die Wand 40 dem Planetenrad in  bezug auf den     Drehsinn    des Trägers nach.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Zentrifugalkraft-Flüssigkeitskupplung mit einem Pla- netenradträger, einem koaxial dazu angeordneten, nach innen offenen, Flüssigkeit enthaltenden Ringkanal, einem koaxial zum Planetenradträger und zum Ring kanal und in bezug zu ihnen drehbaren Sonnenrad, welches mit mindestens einem Planetenrad in Antriebs verbindung steht, das samt einem zu ihm koaxialen und mit ihm fest verbundenen Schaufelrad am Planetenrad träger drehbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaufelrad (18) ein Schöpfrad ist, das mit seinen Schaufeln die innenseitige Mantelfläche des Ringkanals (44) beinahe berührt, und zwischen zwei Seitenwänden (100,

   102 oder 100a, 102a) des Ringkanals angeordnet ist, dass ferner eine fest mit dem Planetenradträger ver bundene, zwischen den Seitenwänden angeordnete Längswand (40) vorhanden ist, die bis zur innenseitigen Mantelfläche des Ringkanals reicht und gegenüber jenem Teil des Schaufelradumfanges, der sich im Betrieb von dieser Mantelfläche wegbewegt, eine Kammer (42) be grenzt, das Ganze so, dass der Widerstand, den das Schaufelrad überwinden muss, um aus dem zwischen den Seitenwänden und im Ringkanal durch Zentrifugal krafteinwirkung gebildeten Flüssigkeitsring in die Kam mer (42) zu drücken,

   die Übertragung eines Drehmo mentes von einer fest mit dem Planetenradträger (Fig. 4, 5 oder 7), dem Ringkanal (Fig. 6) oder beiden (Fig. 3) verbundenen Eingangswelle (10) auf eine fest mit dem Sonnenrad (26 oder 26a) verbundene Ausgangswelle (22) bewirkt. UNTERANSPRÜCHE 1. Kupplung nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass die Längswand (40), in Drehrichtung des Planetenradträgers gesehen, auf der nacheilenden Seite des Schaufelrades (18) angeordnet ist (Fig. 2). 2.

   Kupplung nach Patentanspruch, bei der das Pla netenrad (16) mit dem Sonnenrad (26), das aussenver zahnt ist, in Eingriff steht, dadurch gekennzeichnet, dass die Längswand (40), in Drehrichtung des Planetenrad trägers gesehen, auf der fübrenden Seite des Schaufel rades (18) angeordnet ist. 3. Kupplung nach Patentanspruch, bei welcher der Ringkanal und der Planetenradträger fest miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass das äus- sere Ende der Längswand (40) flüssigkeitsundurchlässig an der innenseitigen Mantelfläche des Ringkanals be festigt ist (Fig. 3). 4.

   Kupplung nach Patentanspruch, bei welcher der Ringkanal in bezug auf den Planetenradträger drehbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das äussere Ende der Längswand (40) an der innenseitigen Mantelfläche des Ringkanals flüssigkeitsdicht gleitet (Fig. 4, 5, 6 oder 7). 5. Kupplung nach Patentanspruch, dadurch gekenn zeichnet, dass der innere Rand der Längswand (40) nä her bei der Hauptachse gelegen ist als die Drehachse des Planetenrades und des Schaufelrades.