DE1625770A1 - Hydrodynamische Schalt- und Regelkupplung - Google Patents

Description

• H1,ydrodynamische Schalt- und Regälkupplung-Die Erfindung,betrifft eine hydrodynam-ische, füllungsveränderliehe Kupplung mit Druckluftsteuerung, mit einelü.vorzugswäioe mit einem der Schaufelräder umlaufenden Behälteri der mit dem von den Schaufelrädern gebildeten Arbeiteraum in Verbindung steht.
• Es sind bereits Kupplungen bekannt,-bei denen die Ölfüllung entweder durch Schöpfrohre entnommen. oder.daa-%Öl durch Ab-; spritzdüsen abgeführt wird oder aber der-'Ärbeiterg.iim bzw. das Profil der Kupplung mit einem-durch Düsenbohrungen verbundenen Ölbehälter kommuniziert und die-Schöpfrohrztellunß im Ölbehälter den Füllungsgrad der Kupplung bestimmt. Außerdem ist das Prinzip der Füllungsgradänderung einer hydrodynamiechen Kupplung durch Beaufschlagen des Ölbeh-älte'ra-init Druck . lüft,-bekannt, deren jeweiliger und stetiger Druck den -Füllungegrad und damit die Übertragungefähigkeit--bestimmt.
• Diese bekannten Kupplungen -eignen sich zWar.zur# Regelung und Schaltung-der zu übertragenden Drehmomente... Ihnen haft-et -jedoch der Nachteil an, daß zur Füllungsveränderung komplizierteg teure und wartungsempfindliche Konetruk-t.Ionen.und-züm.tAbschaltenlange Zeiten nötig sind.
• Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu beseitigen" d-h-, eine einfache billige und wartun,«o=eMpfi.ndlidhe Vorrichtung zur Regelung und Schaltung einer Strömungskupplung anzugeben. Diese Aufgabe wird durch die Erfindung dadurch gelöst, daß die Verbindung in Form eines U-förmigen am Außenumfang des--Arbeitsraumes beginnenden und mindestens auf die radiale Lage Innendurchmessers des Arbeiteraumes in Richtung auf die Rotationsachse zurückkehrenden und am Außenumfang des umlaufenden Behälters endenden Kanales ausgebildet ist, und daß Mittel zum wahlweisen Beaufschlagen des Arbeitsraumes oder des umlaufenden Behälters vorgesehen sind.
• Zur Erzielung der mit der Erfindung angestrebten Wirkung ist #ie Kupplung derart gestaltet, daß der Flüsaigkeitstransport aus dem rotierenden Behälter in den Arbeitsraum, und-in umgekehrter Richtung durch Beaufschlagen des jeweiligen Flüssigkeitespiegele, zum Beispiel öl,'mit einem gasförmigön Medium, z.B. Luft, erfolgt, Nach jedem Flüssigkeitswechsel wird hierbei die Druckluft abgeschaltet und die Füllung, z.B. Öl. bleibt dann konstant in dem zuerst bestimmten Raum, bis der nächste Schaltvorgang eingeleitet wire. Folglich treten Energie--bzw. Leckverluste und Beanspruchung,der Dichtungen nur während des Schaltens auf.
• Dieses Prinzip ermöglicht weiterhin ein Teilfüllen der Kupplung mit entsprechender Drehzahl- und Momentübertragung, während bei entleerter Kupplung nur das Moment durch die Luftzirkulation-, ca. 1/100 des Nennmoments, wirksam wird.
• In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt und nachfolgend näher beschrieben.
• Es zeigen: Fig. 1 die schematische Darstellung einer Kupplung im Längeschnittg Fig. 2, eine Alternativausführung zu Fig. 1.9 Fig. 3 eine weitere Alternative und Fig. 4 eine Kupplung der vorstehend beschriebenen Art für beispielsweise einen Ventilatorantrieb. Fig,«l ist-die Kupplung,schematisch dargestellt.- Die das Sekundärrad umschliegende Schale 2 ist mit dem-Primärrad 3 und dem Ölbehälter 4 zu leinerrotierenden Einheit verbunden, wobei dasPrimärrad 3,die Trennwand zwischen Öllehälter 4 und Profilraum-bildet. Ölbehälter und-.Profilraum sind durch ein radial angeordnetes U-förmiges Rohr 5 verbunden$ dessen Enden 6, 7 einen geringen Abstand zum Außenradius-'d,er beidenKainmeru haben. Durch zwei,axiale Bohrungen 8 in der Primärwelle 9 werden Ölbehälter 4 und ProfilrauäUber eine rotierend gelagerte Buchse 10 mit jeweils einem Druckluftanschluß 11, 12 verbunden. Je nach Beaufschlagung der Anschlüsse 11-oder 12 wird der ölin-' halt der Kupplung einmal-vom Ölhehälter 4 in den ProfilTaum, oder umgekehrt, vom Profilraum in deii Ölbehälter-'4--gefördert, wobei im ersteren Fall eine Drehmomentübertragung stattfindet, während-sie im zweiten Fall unterbrochen ist.-Zu Beginn-jeder Schaltung wIrd-durch den luftdruck-ein ge--. schlossener Ölring beaufschlagt.- Mit abnehmendem Ölvolumen in der -zu entleere-nde-n Kammer werden Öltelle mitgerissen, bis zu--letzt nur noch-Luft frei austritt. Um das verlustig--g ehende Öl wieder der Kupplung zuzuführen, werden die - Druckluftleitungen 119 12 über einen ölabscheider 13 bzw. Ölbehälter--4--geleitet. Der Ölabscheider 13-ist so gestaltet-, -daß einschwimmend gelagerter Kolben 14e-z.B. die Druckluft am Anschluß 11 anhangs drosselt und durch den ent-steh-enden Staudruck den Anschluß 12 belüftet.-Die Luft.strömt-durch das VentiL, Ölbehälter und Ölbe.hälter-E,n-tlÜ-ftÜng 18-. Nach jedem ausgeführten Schaltvorgang oder bei stillstehender Kupplung kann die,im Ölbehälter-gesammelte kleine.Ölmenge wieder über die Anschlüsse 11 und,1*2 der Kupplung zufließen.
• Eine wesentliche Schaltzeitverkürzung ergibt sichg- wie in Fig. 2. gezeigt,-durch einen von ein-er außenzentrierten(15)und einer innenzentrierten Scheibe 16 gebildet-en Ringkanal 17 anstelle des U-förmigen-Rohres 5 bzw. der Uförmigen Rohre. Gemeinsam mit dem Frimärrad 3 -entsteht eine U-förmige Verbindung . großen Querschnitte des Ölbehälters mit-dem Profilraum. Durch kon - isches Ausstellen der außenzentrierten Scheibe 15 wird trotz abnehmenden Radius der Querschnitt annähernd erhalten. Der erforderliehe große Öldurcheatz kann auch seitens der Luft beherrscht werden, da die Querschnitte für Luft nur ca. 1/1000 von denen des Öles zu betragen brauchen. Eine andere Anordnung (Fig. 3) der auf der Primärwelle 9 rotierend gelagerten Buchse 10 mit nur einem Luftdruckanschluß 19 ermöglicht das Schalt'en der Kupplung durch axiales Verschieben der Buchse. Wenn eine Axialbohrung zum Schalten mit Luftdruck beaufschlagt ist, wird die zweite entlüftet. Die austretenden Luft- und die mitgerissenen Ölteile werden wie in Ausführung nach Fig. 3 in einem, die Schaltbuchse 10 umschließenden Ölbehälter 20 aufgefangen. In mittlerer Schaltetellung kann das Öl wieder in die Kupplung zurückfließen. Um das Mitreißen von Ölteilen weitgehendst zu verhindern, sind am Frimärrad 3 flache Rippen 21 vom Zentrum bis zum Profilinnendurchmesser angeordnet. Das Öl wird bei großem Schlupf durch die rotierenden Rippen in -den Profilraum zurückgepumpt. Desgleichen schirmt ein Blechmantel die Einmündung der Verbindungebohrung zwischen Ölbehälter und Schaltbuchse vor zu großen Ölmengen ab. Bei großen Anfahrmomenten verhindert der schon bekannte Stauring 28 das Zusammen- brechen des Ölkreislaufs. Die das Sekundärrad 1 umfassende Schale 2 hat über den Profildurchmesser hinaus einen konzentrischen Ringkanal 22, der das nach jedem Schaltvorgang aus dem U-förmigen Ringkanal und aus dem Ölbehälter 4 zurückfließende Öl aufnimmt. Diese Maßnahme verhindert bei entleerter Kupplung, daß wiedeVtl von dem Primär-(3)und Sekundärrad 1 erfaßt und ein Restmoment übertragen wird. 4 Eine Kupplung der vorstehend beschriebenen Art kann im Kfz-Getriebebau, zum Antrieb schwerer Bau- und Sondermaschinen sowieg wie in Fig. 4 dargestellt, zum Antrieb von Ventilatoren Verwendung finden. Hierbei ist die Kupplung nach den Fig. 1 - 3 auf der feststehenden Hohlwelle 23 gelagert, die Vollwelle 25 treibt das Primärrad 24 mit dem umlaufenden Ölbehälter und der gleichfalle umlaufenden Schale 26 an. Erfolgt der Antrieb der Kupplung an dem umlaufenden ölbehälter 23 oder an der gleichfalls umlaufenden Schale 26 durch Keilriemen oder einen anderen Antrieb, kann die feststehende Hohlwelle als feststehender Dorn ausgebildet sein. Die zentrale Vollwelle 27 entfällt in diesem Fall.

Claims (2)

1. Patentansprüche 1. Hydrodynamische füllungsveränderliche'Kupplung mit Druckluftsteuerung, mit einem vorzugsweise-mit einem der Schaufelräder umlaufenden Behälter, der mit dem von den Schaufelrädern gebildeten Arbeitsraum in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung (5; 17) in Form eines U-förmigen am Außenumfang des Arbeitsraumea-(l/3) beginnenden und mindestens auf die radiale Lage des Innendurchmessers den Arbeiteraumes in Richtung auf die Rotationsachse zurückkehrenden und am Außenumfang des umlaufenden Behälters (4) endenden KanalAs ausgebildet ist, und daß Mittel (10) zum wahlweisen Beaufschlagen des Arbeitsraumes (l/3) oder des umlaufenden Behälters (4) vorgesehen sind.
2. 2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung vom Ölbehälter (4) zum Arbeiteraum (l/3) in Form eines radialangeordneten U-Rohres (5) mit unmittelbar vor - den Außenwänden der entsprechenden Räume liegenden Rohrschenkelenden (6 und 7) ausgebildet ist. 3. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet" daß die Verbindung in Form eines aus zwei azial mit geringem Ab- stand angeordneten außen'bzw. innen druckdicht befestigten Wehrscheiben (15 und 16) gebildeten sich über den ganzen Umfang erstreckenden Ringkanals (17) gebildet ist, wobei die dem Arbeitsraum (l/3) zugekehrte Wehracheibe (15) außen und die dem umlaufenden Behälter (4) zugekehrte Wehrecheibe (16) innen befestigt ist. 4. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Arbeiteraum (l/3) zugekehrte außen befestigte Wehrscheibe (15) mit ihrem Innenrand gegenüber der anderen Wehrscheibe (17) radial.nach innen divergierend ausgebildet ist. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet-.. daß zwischen der Kupplungsgehäusewand und den den Arbeitsra= begrenzenden Wänden ein den Arbeitsraum ringförmig umgebender Ringkanal--(22) vorgesehen ist, in den das eine Ende der U-förmigen Verbindung vom Arbeitsraum (l/3) zum umlaufenden Behälter (4) mündet. 6. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in dem radial innerhalb des Arbeitsraumes im Nabenbereich gelegenen Ringraum des Primärrades (3-) radial stehende Rippen (21) angeordnet sind. 7. Kupplung nach einem der Ans prüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Sekundärrad (1) mit einem am Innenbereich des Arbeitsraumes (l/3) angeordneten Stauring (28) versehen ist. 8. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 71 dadurch gekennzeichnet, daß die Primärwelle (9) axial von zwei Leitungen (8), von denen die eine in den Arbeitsraum (113) und die andere in den umlaufenden Behälter (4) mündet, durchsetzt istg die je über eine die Welle umgebende Buchse (10) mit je einer wahlweise druckbeaufschlagbaren Leitung (11 und 12)-in Verbindung steheii. 9. Kupplung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Buchee (10) in einem stillstehenden die Primärwelle (9) dichtend umgebenden Ölbehälter (20) angeordnet ist. 10. Kupplung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß in den wahlweise druckbeaufschlagbaren Leitungen (11 und 12) ein Ölabscheider (13) mit zum umlaufenden Ölbehälter (4) gehender Rücklaufleitung für das abgeschiedene Öl angeordnet ist.