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Hydraulische Kupplung.
Die Erfindung betrifft eine Kupplung zur Übertragung'von mechanischer Energie bei ver- änderlicher Relativgeschwindigkeit zwischen einer Kraftmaschine und den die Kraft verbrauchende Organen. Die Kupplung besteht hiebei in der Verbindung eines Zahn-oder Rollengetriebes mit einem hydraulischen Übertragungsmittel, wobei die Übersetzung mit beliebig veränderlichem Geschwindigkeitsverhältnis unter Vermeidung des bei alleiniger Verwendung von Zahnrädern und sonstigen Rädern üblichen Lärmes erfolgt. Übrigens weist die Kupplung gedrungenen, widerstandsfähigen Bau und, bezogen auf die zu übertragende Leistung, nur kleines Gewicht auf.
Zweck der Erfindung ist insbesondere die Verbesserung von hydraulischen Kupplungen mit in radialen Zylindern eines Umlaufkörpers (Rotor) eingepassten Kolben, die von einem Gehäuse umschlossen sind, dass eine Führungsschiene od. dgl. aufweist, welche dem Kolben eine hin und her gehende Bewegung erteilt, wobei der umlaufende Körper und das Gehäuse mit den die Energie abgebenden oder aufnehmenden Einheiten verbunden sind und die Übersetzung zwischen dem treibenden und dem angetriebenen Organ von dem zwischengeschalteten hydraulischen Übergangsmittel gesteuert wird.
Erfindungsgemäss weist die Kupplung einander paarweise gegenüberliegende Kolben auf, die, mit gezahnten oder glatten Rändern oder Rollen versehen, unmittelbar durch Stangen verbunden sind, welche die Kolben ständig in wirksamer Berührung mit der gezahnten oder glatten Führungsschine halten, so dass die hin und her gehende Bewegung eines Kolbens, unabhängig von der in der Vorrichtung enthaltenen Flüssigkeit, zwangsläufig die gleiche hin und her gehende Bewegung des gegenüberliegenden Kolbens bewirkt.
Die Räder oder Rollen können in (an) den äusseren Kolbenenden beweglich angeordneten Traggliedern gelagert sein, die durch Zapfen mit dem Umlaufkörper verbunden sind, so dass ein im Betriebe auftretender Rückstoss von den die Zapfenverbindung vermittelnden Gelenken und den Ankerzapfen aufgenommen wird, die Kolben demnach vollkommen frei in den Zylinder gleiten können, ohne der hinderlichen Wirkung von Stössen ausgesetzt zu sein.
Die Zeichnung veranschaulicht den Erfindungsgegenstand in beispielsweiser Ausführungsform, u. zw. ist Fig. 1 ein Querschnitt, Fig. 2 ein Längsschnitt durch die Kupplung nach der Erfindung, Fig. 3 eine Vorderansicht des Steuerventils und Fig. 4 eine Innenansicht des Kupplungsgehäuses in geänderter Ausführungsform.
In radialen Zylindern 3 eines in der Antriebswelle 1 befestigten Umlaufkörpers 4 sind Kolben 5 vorgesehen, die an ihren Aussenenden Zahnräder 6 tragen, welche mit einer z. B. kreisförmigen, innen verzahnten Führungsschiene 7 in Eingriff stehen. Die Führungsschiene 7 ist exzentrisch zur Mittelachse der getriebenen Welle 2 angeordnet und als ein-oder zweiteiliger Ring ausgebildet, der an der Innenwand eines zweiteiligen, mit der angetriebenen Welle 2 verbundenen Gehäuses 8 befestigt ist.
Im Umlaufkörper 4 sind Hohlräume vorgesehen, die betriebsmässig mit Öl gefüllt sind, um eine ausreichende Menge von Arbeitsflüssigkeit zwischen den Kolben 5 sicherzustellen.
Auch das Gehäuse 8 ist mit Öl gefüllt, um dem Auslaufen von Öl aus dem Zylinder 3 in das Gehäuse wirksam vorzubeugen.
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Je zwei der einander paarweise gegenüberliegenden Kolben 5 sind durch eine diametrale Stange 9 verbunden, so dass jedes Kolbenpaar als eine untrennbare Einheit wirkt. Solcherart wird, wenn. ein Kolben 5, bei der Bewegung des an seinem Ende angeordneten Rades 6 längs der Führungsschiene 7 in seinem Zylinder 3 verschoben wird, auch der ihm gegenüberliegende Kolben 5 in gleicher Weise bewegt. Die Kolbenbewegung ist hiebei von der im Umlaufkörper 4 vorhandenen Flüssigkeit vollständig unabhängig. Die Verbindungsstangen 9 dienen demnach nur dazu, um den Abstand zwischen den einander gegenüberliegendeu Kolben beständig genau aufrechtzuerhalten.
Jeder Zylinder3 ist durch eine Öffnung. M (Fig. 2) mit einem mittleren Hohlraum 11 verbunden, in dem ein plattenartiger Ventilkörper 12 mit an seinem Umfange und in Abstand voneinander befindlichen Ausnehmungen 13 vorgesehen ist. Diese Ausnehmungen können gegen die Öffnungen 10 des Umlaufkörpers 4 verstellt werden, was durch Betätigung eines gegabelten Hebelgestänges 14 geschieht, das mittels eines festen Stiftes 16 in der Muffe 15 und eines geneigten Schlitzes 17 in der Ventilspindel 18 eine teilweise Verdrehung der Spindel 18 und damit des Ventils 12 1) ezü"Zlicli des Umlaufkörpers 4 bewirkt. Durch die Verstellung des Ventilkörpers werden so die Zylinder 5 nach Belieben miteinander verbunden oder voneinander getrennt.
Sobald nun die Lage der Ausnehmungen 13 des Ventils 12 mit der der Öffnung 10 übereinstimmt, kann das Öl frei von einem Zylinder zum andern strömen, so dass der Umlaufkörper und die Kolben 5 mit der Antriebswelle 1 umlaufen, ohne das Gehäuse 8 in Umdrehung zu setzen. Die Kolben 5 sind hiebei mit der exzentrischen Führungsschiene 7 infolge der unveränderlichen Länge ihrer Verbindungsstangen beständig in wirksamer Berührung, während das Öl infolge der ständigen Vorwärts-und Rückwärtsbewegung der Kolben-jeder Kolben vollbringt bei einer einmaligen Umdrehung des Körpers 4 bezüglich der Führungsschiene 7 einen vollständigen Hin- und Rückgang - von einem Zylinder zum andern überströmt.
Sind hingegen die Ausnehmungen 13 ausser Deckung mit den Öffnungen 10, so werden diese durch die Leiste 19 des Ventils verschlossen. Das Öl ist dann in jeden der Zylinder 3 eingeschlossen und jede Verschiebung der Kolbenpaare 5 in den Zylindern hintangehalten.
Die Zahnräder 6, die sich an den bei der Drehung des Umlaufkörpers am weitesten vorgeschobenen Kolbens 5 befinden, gelangen derart in Sperrstellung bezüglich der Führungsschiene 7, so dass die Welle 2 nunmehr gemeinsam mit der Welle 1 umläuft.
Wird dem freien Überströmen des Öls von einem Zylinder zum andern durch nur teilweise Verdrehung des Ventilkörpers 12 gegen die Öffnungen 10 ein mehr oder minder grosser
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so dass eine Umlaufbewegung des Gehäuses 8 oder eine Verzögerung der Umlaufgeschwindig- keit der Welle bewirkt wird. Die Strömung des Öls zwischen den Zylindern kann derart durch Regelung von vollständig unbehindertem Fliessen über allmählich anwachsende Strömungs- widerstände bis zur vollständigen Verhinderung jeder Strömung abgedrosselt werden, so dass bei stetig vermindertem Schlupf der Kupplungshälften (Umlaufkörper 4 und Gehäuse 8) schliesslich, deren vollkommene Kupplung erzielt wird.
Durch kleine Änderungen des Stromungswider- standes durch Betätigung des Ventils 12 kann das Übersetzungsverhältnis der treibenden Welle 1 zur angetriebenen Welle 2 beliebig geregelt werden.
Ist, wie dies z. B. bei Kraftwagenantrieben der Fall ist, die Drehungsgeschwindigkeit des mit dem Umlaufkörper 4 fest verbundenen Motors veränderlich, dann bildet die Kupplung bei entsprechender Anordnung der Öffnungen 10 ein innerhalb gewisser Grenzen beliebig (feinstufig) regelbares Getriebe, da jedes Anwachsen der Motorgeschwindigkeit ein Anwachsen des Strömungswiderstandes für das Öl im Umlaufkörper 4 bedingt. Unter Umständen könnte daher von der Anordnung des Ventils 12 ganz abgesehen werden, obgleich auch dann eine Einrichtung zum Regeln des Querschnittes der Öffnungen 10 wünschenswert ist, um Änderungen
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schwindigkeit im Umlaufkörper 4 beim Strömen zwischen den Zylindern 3 ändert.
Da einander diametral gegenüberstehende Kolben 5 durch die Stangen 9 fest verbunden sind, ist jede unabhängige Bewegung eines Kolbens bezüglich des mit ihm zusammenwirkenden Kolbens vollständig ausgeschlossen. Es kann daher auch kein Entweichen von Öl längs des Kolbens in das Gehäuse 8 stattfinden. Derart ist das Öl im Gehäuse 8 und in den Hohlräumen des Umlaufkörpers 4 ständig im Gleichgewicht, vorausgesetzt, dass auch das Gehäuse 8 mit Öl ständig vollkommen angefüllt ist.
Die Zahnräder s sind von Lagergliedern 20 getragen, die an den Aussenenden der Kolben 5 gleiten können und mittels metallischer Lenker 21 und durch Zapfen, 22 mit dem Umlaufkörper 4 verbunden sind. Ein auf das Treibglied ausgeübter Riickstoss wird demnach von den Lenkern 21 und den Zapfen 22 aufgenommen, so dass die Kolben 5 in ihren
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Zylindern 3 gleiten können, ohne Stosswirkungen ausgesetzt zu sein. Bei der dargestellten Anordnung der Zahnräder 6 müssen die Aussenenden der Kolben auch in deren weitest vorgeschobener Stellung nicht aus den Zylindern ragen, so dass die Kolben von den Zylinderwänden stets wirksam geführt werden.
Auch wird der Rand 23 des Ventilkörpers 12 durch den auf seine Oberfläche wirkenden Öldruck beständig gegen den Endflansch 24 der Welle 1 gepresst, so dass ein Entweichen von Öl aus der Ausnehmung 11 des Umlaufkörpers in den Kanal 25 praktisch ausgeschlossen ist. Doch können an der Spindel 18 federnde Ringe vorgesehen sein, die den Ölverlust zwischen der Spindel und ihrem Führungskanal 25 weiter begrenzen.
Überdies ist an der Welle 1 eine schraubenförmige Spritznut 26 gebildet, die Öl, das etwa zwischen dieser Welle und der Hülse 27 entweichen will, während der Umlaufkörper und das Gehäuse sich verschieden schnell drehen, zum Gehäuse 8 zurückbefördert. Auch eine Dichtung 28 mit einer einstellbaren Stopfbüchsenbrille 29 ist am Gehäuse angeordnet, um ein Entweichen von Öl durch die Hülse 27 zu verhindern.
Ferner sind am Gehäuse 8 in Abstand befindliche Behälter 30 angeordnet, die Öl zum Ersatz für das bei langem Gebrauch aus dem Gehäuse 8 entwichen Öl enthalten. Das zu- sätzliche Öl wird über Kugelventile 31 selbsttätig mittels unter Federdruck stehender Kolben 32 nachgefüllt, sobald sich die Kupplung in Ruhe befindet. Mit Rückschlagventilen versehene Kanäle können in den Kolben 5 zum Nachfüllen der Zylinder 3 mit 01 vorgesehen sein.
Bei der Ausführungsform der Erfindung nach Fig. 4 ist die Führungsschiene 7a mit glatter wirksamer Oberfläche ausgebildet, mit der glatte Rollen zusammenwirken, die, an den Enden der Kolben 5 angeordnet, die Zahnräder 6 ersetzen.
Mannigfache Abänderungen des Erfindungsgegenstandes sind möglich. So kann die Welle 2 als treibende, die Welle 1 als angetriebene Welle wirken. Auch kann z. B. die feste Verbindung von je zwei einander gegenüberliegenden Kolben statt mittels Stangen durch andere Mittel bewerkstelligt werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Hydraulische Kupplung, gekennzeichnet durch einander paarweise gegenüberliegende Kolben (5), die, durch Stangen (9) od. dgl. paarweise miteinander verbunden, gezahnte oder glatte Rollen, Räder (6) od. dgl. tragen, welche die Kolben (5) in wirksamer Berührung mit einer verzahnten oder glatten Führungsschiene (7 bzw. 7a) halten, so dass die hin und her gehende Bewegung jedes Kolbens, unabhängig von der in der Kupplung vorgesehenen Flüssigkeit, zwangsläufig die gleiche Bewegung des mit ihm verbundenen Kolbens bewirkt.