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Hydrostatische Kupplung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf hydrostatische Kupplungen nach Art von Zahnradpumpen, die besonders für hohe Drehzahlen geeignet sind. Die bisher bekannten hydrostatischen Kupplungen sind hauptsächlich bei Schiffsantrieben, u. zw. als schwingungsdämpfende Elemente zwischen einer langsam laufenden Antriebsmaschine und der Schraubenwelle verwendet worden.
Hydrostatische Kupplungen können aber auch vorteilhaft als Kupplungen mit vorbestimmtem maximalen Drehmoment angewendet werden. Eine solche Kupplung enthält zumindest einen als Pumpe ausgebildeten Teil, der, sobald das wirksame Drehmoment kleiner ist als das maximal übertragbare Drehmoment ist, bloss so viel Medium fördert, wie zur Deckung der Leckverluste erforderlich ist. Die beiden Glieder der Kupplung rotieren hiebei fast mit gleicher Drehzahl. Wenn anderseits das wirksame Drehmoment grösser als das maximal übertragbare Drehmoment ist, dann fordert die Pumpe das Medium in der Kupplung im Kreislauf über Ventile, die mit einem bestimmten Druck vorbelastet sind, wobei das getriebene Glied der Kupplung mit geringerer Drehzahl als das treibende Glied rotiert.
Bei hohen Drehzahlen wächst die Fliehkraft rasch an, was insbesondere hinsichtlich der Abdichtung zwischen den Pumpenrädern und dem Pumpengehäuse Schwierigkeiten bereitet, weil ein wesentlicher Teil der Leckverluste zwischen den Seitenflächen der Zahnräder und den an diese Seitenflächen anschliessenden Gehäusewänden auftritt und die Leckverluste die Grösse des Schlupfes, d. h. der Relativbewegung zwischen den beiden Kupplungsteilen, bestimmt.
Bei einer hydrostatischen Kupplung mit einem zentralen, mit einer Kupplungswelle verbundenen Zahnrad, das mit zwei in der Kupplung enthaltenen, diametral gegenüberliegenden Aussenrädern als gemeinsames Pumpenrad zwei Zahnradpumpen bildet, ist es bereits bekannt, die beiden Aussenräder und das zentrale Pumpenrad zur Vermeidung solcher Leckverluste an den Stirnseiten durch gemeinsame Druckplatten abzudichten, welche von aussen her mit Flüssigkeitsdruck beaufschlagt werden.
Diese Abdichtung hat aber nur beschränkten Erfolg, weil die Platten alle Räder der Kupplung überdecken und sich daher über den ganzen Durchmesser der Kupplung erstrecken müssen, wobei es insbesondere wegen der verschiedenartigen Lagerungen für das zentrale Rad und die Aussenräder sowie wegen des grossen Durchmessers des zentralen Rades nur schwer zu erreichen ist, dass die Platten an den Stirnflächen aller Räder anliegen, um eine gute Abdichtwirkung zu sichern. Dazu kommt noch, dass infolge des grossen Durchmessers des zentralen Rades die abzudichtenden Grenzlinien zwischen den Bereichen unterschiedlichen Druckes relativ gross sind.
Die Erfindung bezieht sich demgegenüber auf eine andere Bauart von hydrostatischen Kupplungen, bei welchen mehrere durch Zahnradpaare gebildete Zahnradpumpen um ein zentrales, nur als Antriebsrad wirkendes Zahnrad angeordnet sind. Speziell betrifft die Erfindung eine hydrostatische Kupplung mit einem an der einen Kupplungswelle angeordneten Gehäuse, dessen zentrale Kammer in der Umfangswand in Abständen Ausnehmungen aufweist, in denen als Zahnradpumpen wirkende Zahnradpaar vorgesehen sind, welche um ein mit der zweiten Kupplungswelle verbundenes und in der zentralen Kammer liegendes Zahnrad angeordnet sind, wobei jede Zahnradpumpe mit einem Rad planetenradartig in dieses Zahnrad eingreift und eine radial ausserhalb der Pumpe liegende Druckkammer aufweist.
Erfindungsgemäss sind bei einer Kupplung dieser Art die in den Ausnehmungen vorgesehenen Zahnradpaare je für sich mit axial verschiebbaren Druckplatten ausgestattet, welche an den Stirnflächen der Pumpenzahnräder das Lecken von den
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Druckkammern in die zentrale Kammer verhindern. Die Pumpenzahnräder einer solchen Kupplung sind relativ klein ; infolgedessen sind auch die Grenzlinien der Bereiche verschiedenen Druckes, d. h. die Grenz- linien zwischen der zentralen Kammer für das zentrale Rad und der jeweils radial ausserhalb der Pumpe liegenden Druckkammer relativ kurz, so dass eine gute axiale Abdichtung je eines Pumpenradpaares (mit gleichartigen Pumpenrädem) durch gesonderte Dichtungsplatten erzielbar ist. Hydrostatische Kupplungen nach der Erfindung weisen daher einen sehr geringen Schlupf auf.
Die jeder Pumpe zugeordneten Dichtungsplatten können auf den demZahnradpaar abgekehrtenSeiten in an sich bekannter Weise mit der Druckseite der Pumpe in Verbindung stehen, oder, wie ebenfalls an sich bekannt, unter der Einwirkung von Druckfedern stehen. Auch eine Kombination dieser beiden Massnahmen zum Andrücken der Dichtungsplatten kann angewendet werden.
Einige. Ausführungsbeispiele der Erfindung sollen nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen genauer beschrieben werden. Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel der Erfindung nach der Linie 1-1 in Fig. 2. Fig. 2 stellt einen Querschnitt durch das gleiche Ausfubrungsbeispiel längs der Linie 2-2 in Fig. l dar. Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt ähnlich dem in Fig. 1 durch ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen ist mit der einen Kupplungswelle 14 ein Zahnrad 16 fest verbunden. Dieses Zahnrad ist innerhalb eines mit einem geeigneten Medium, wie Öl, gefüllten Gehäuses 18 angeordnet, das seinerseits fest mit der andern Kupplungswelle 19 verbunden ist, wobei die eine Stirnwand 20 dieses Gehäuses ein Lager 22 für die Welle 14 bildet, während die andere Stirnwand 24 des Gehäuses gegen die Welle 14 abgedichtet ist. Das Gehäuse ist an der Stirnwand 20 mit einem Fülloch 25 versehen, das mit einem Pfropfen 27 verschliessbar ist.
Im Gehäuse 18 sind radial ausserhalb des Zahnrades 16 mehrere Ausnehmungen 26 vorgesehen. In jeder dieser Ausnehmungen sind zwei Zahnräder 28,30 mit Hilfe von Nadellagern 32 an den innerhalb des Gehäuses befindlichen Zahnradachse 36, 38 drehbar gelagert. Eines dieser Zahnräder, nämlich das Zahnrad 28, greift jeweils in das Zahnrad 16 ein, das als Sonnenrad wirkt, während die andern Zahnräder Planetenräder bilden und das Gehäuse selbst als Träger der Planetenräder dient.
Die beiden in einer Ausnehmung 26 angeordneten Zahnräder 28, 30 sind gleich gross, aber in verschiedenen Radialabständen von der Übertragungswelle angeordnet, wobei die Differenz dieser Radialabstände etwa gleich der Zahnhöhe det Räder ist. Diese Zahnräder rotieren in Richtung der Pfeile 40,42 und bilden eine Zahnradpumpe, welche das Medium von der zentralen Kammer 44 des Gehäuses 18 in eine Druckkammer 46 grosser Umfangsausdehnung fördert, die radial ausserhalb der Pumpe vorgesehen ist. Zu beiden Seiten der Pumpe sind Dichtungsplatten 48,50 angeordnet, die in axialer Richtung gegen die Zahnräder 28, 30 gedrückt werden, indem durch einen Kanal 52 von der Druckkammer 46 auf die der Pumpe abgekehrte Seite jeder Dichtungsplatte 48, 50Dmckmedium geleitet wird.
Zwischen jeder Druckkammer 46 und der zentralen Kammer 44 ist eine Zirkulationsleitung 54 angeordnet, die mit einem Ventil ausgestattet ist, das aus einem radial verstellbaren Ventilsitz 56, einem Ventilkörper 58 und einer Feder 60 besteht, welche den Ventilkörper radial nach aussen gegen den Ventilsitz drückt.
Fig. 3 zeigt ein Ausftlbrungsbeispiel, bei dem die axialen Dichtungsplatten 48, 50 statt durch Drucköl mit Hilfe von Federn 134,136 gegen die Zahnräder 28,30 gedrückt werden.
Die Ausfübnmgsmöglichkeiten der Erfindung sind durch die dargestellten Beispiele nicht erschöpft.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Hydrostatische Kupplung mit einem an der einen Kupplungswelle angeordneten Gehäuse, dessen zentrale Kammer in der Umfangswand inAbständenAusnehmungen aufweist, in denen als Zahnradpumpen wirkende Zahnradpaar vorgesehen sind, welche um ein mit der zweiten Kupplungswelle verbundenes und in der zentralen Kammer liegendes Zahnrad angeordnet sind, wobei jede Zahnradpumpe mit einem Rad planetenradartig in dieses Zahnrad eingreift und eine radial ausserhalb der Pumpe liegende Druckkammer aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die in den Ausnehmungen vorgesehenen Zahnradpaar je für sich mit axial verschiebbaren Dichtungsplatten ausgestattet sind, welche an den Stirnflächen der Pumpenzahn- räder das Lecken von den Druckkammern in die zentrale Kammer verhindern.