AT395748B - Hydrodynamische kupplung - Google Patents

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    • F16D33/06Rotary fluid couplings or clutches of the hydrokinetic type controlled by changing the amount of liquid in the working circuit
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Description

AT 395 748 B
Die Erfindung betrifft eine hydrodynamische Kraftübertragungseinheit, insbesondere hydrodynamische Kupplung, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Eine Kupplung dieser Gattung ist aus der DE-PS 2614476bekannt.
Mit der bekannten Kupplung soll die Aufgabe gelöst werden, den in einem offenen Kreislauf von außen ftillbaien Arbeitsraum bei plötzlicher Drehzahländerung des Primärschaufelrades, insbesondere bei einer Drehzahlerhöhung, S sehr rasch wenigstens teilweise zu entleeren, um eine Überlastung der Antriebsanlage zu verhindern. Die Kupplung weist dazu mindestens einen Entleerkanal auf, der vom äußeren Profilbereich des Arbeitsraumes ausgeht, innerhalb der Kupplungsschale radial nach innen zur Kupplungsachse hin führt und im Bereich der Nabe ins Freie mündet. Dadurch kann bei erhöhter Drehzahl und höherem Drehmoment bzw. Schlupf ein Teil da* Betriebsflüssigkeit entweichen. Dies verleiht da1 bekannten Kupplung eine Sicherheitsfunktion im Sinne einer Begrenzung des 10 übertragbaren Drehmoments.
Aus da DE-PS 969 722 ist faner eine Kupplung bekannt, die mit einem durch ein äußeres Schaltsignal steuerbaren Entleerventil ausgerüstet ist. Dieses Schaltventil ist am äußeren Umfang der Kupplung angeordnet und steht mit der einen Seite des Ventilkörpers mit dem Arbeitsraum in Verbindung. Der Ventilkörper wird gesteuert durch einen Kanal, der mit da Versorgungseinrichtung für den Arbeitsraum, also dem Zulaufkanal für die 15 Betriebsflüssigkeit, in Verbindung steht Diesa Verbindungskanal weist darüba hinaus eine dauernd geöffnete Auslaßbohrung auf, durch die dauernd eine gewisse Menge der Betriebsflüssigkeit abströmt Dieses Abströmen durch einen Dauerauslaß erfolgt jedoch, ohne daß die Betriebsflüssigkeit den Afbdtsiaum durchströmt hat Somit stellt das erwähnte Schaltventil die einzige Einrichtung zur Entleerung des Arbeitsraumes dar, wobei die Absenkung des Druckes in der Zulaufleitung das Öffnen des Schaltventils und somit die Entleerung da Kupplung bewirkt. 20 Nachteilig bei dieser Anordnung ist jedoch, daß das erneute Füllen des Arbeitsraumes relativ lange Zeit in Anspruch nimmt weil gleichzeitig mit dem Arbeitsraum auch die Zulaufleitung zum Schaltventil gefüllt werden muß und ferner durch dieselbe Leitung emeutFlüssigkeit abströmt. Für schnelle Schaltmanöva, z. B. in einem Kraftfahrzeug-Antrieb, ist diese Kupplung nicht geeignet.
Aus da DE-PS 9 76 S40 ist eine Kupplung bekannt, deren Arbeitsraum mittels eines feststehenden Schöpfrohres 25 ständig aus einem umlaufenden Vorratsbehälta mit gekühlta Betriebsflüssigkeit vasargt wird. Insbesondae aus
Fig. 3 dieser Schrift ist zu erkennen, daß die Kupplung außerdem ein zusätzliches Schaltventil umfaßt, das ebenfalls aus dem umlaufenden Ölbehälter gespeist wird. Dazu ist ein Hilfsschöpfrohr vorgesehen, welches Betriebs-flüssigkeitüber eine von einem radial innenliegendenRingkanalundeinen Steuerkanal dem Schaltventil zuführt Die beiden Schöpfrohre fördern dabei unabhängig voneinander dieFlüssigkeit an diebetreffenden QrganedaKupplung, 30 aber aus demselben Vorrat. Das Abschöpfen erfolgt dabei radial weit außerhalb der Kupplung selbst aus einer gemeinsamen Schöpfrinne. Eine unabhängige Steuerung von Funktionen der Kupplung ist aufgrund dieser Schöpfrohranordnung nicht möglich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kupplung zu schaffen, die für den Antrieb eines Kraffahrzeuges, insbesondere eines Schleppers mit einem Nebenabtrieb geeignet ist Im einzelnen soll erreicht werden, daß durch 35 äußere Steuerung des Betriebsflüssigkeits-Zulaufes eine möglichst rasche Kraftflußtrennung für den Fahrantrieb ohne vorausgehende Reduktion der Motordrehzahl eintritt, so daß der Kraftfluß zum Nebenabtrieb aufrechterhalten bleibt Ferner soll es möglich sein, daß der Fahrantrieb jederzeit, insbesondere bei hoher Motordrehzahl, wieder zugeschaltet werden kann.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst Erfindungsgemäß ist am 40 Primärschaufelrad mindestens ein für sich allein bekanntes Schaltventil angeordnet Der Ventilkörper dieses Schaltventils wird durch Federkraft und den Druck in einer Steuerleitung, die von der Fangrinne ausgeht, in Schließstellung gehalten. Zum Öffnen des Ventilkörpers ist Vorraussetzung: Nicht-Vorhandensein von Druck in der Steuerleitung. Das Öffnen wird sodann bewirkt 45 a) bei hoher Motordrehzahl durch mechanische Fliehkraft und b) bei relativ niedriger Motordrehzahl allein durch den Fliehkraftdruck der Flüssigkeit
Die am Primärschaufelrad angeordnete umlaufende Fangrinne, über die von außen gesteuert Betriebsflüssigkeit zugeführt wird, ist, erfindungsgemäß, über den Umfang gesehen, in getrennte Bereiche oder Kammern unterteilt, 50 wobei jeweils der Einlaßkanal zum Arbeitsraum von dem einen Bereich ausgeht und die Steuerleitung zum Schaltventil vom anderen Bereich der Fangrinne.
Mit dieser Anordnung wird folgendes erreicht
Die Füllung der zunächst entleerten Kupplung erfolgt vorausgesetzt die Primärseite rotiert, durch Zufuhr von Betriebsflüssigkeit in die Fangrinne. Dadurch werden gleichzeitig beide Bereiche der Fangrinne gefüllt und 55 Betriebsflüssigkeit strömt über die Einlaßkanäle in den Arbeitsraum und über die Steuerleitung zum Schaltventil. Dieses ist bei niedriger Motordrehzahl durch Federkraft geschlossen und bei hoher Drehzahl dagegen durch Fliehkraft geöffnet Im letzteren Fall bewirkt die Unterteilung der Fangrinne in getrennte Bereiche einen raschen -2-
AT 395 748 B
Aufbau des Druckes in der Steuerleitung und somit ein rasches Schließen des Schaltventils. Somit ist eine rasche Kupplungsfüllung möglich. Der Zustrom von Betriebsflüssigkeit bleibt während des Betriebs auftechterhalten, und überschüssige Flüssigkeit wird durch die dauernd geöffnete Auslaßbohrung aus dem Arbeitsraum abgeführt. Ferner entweicht dauernd ein gewisser Flüssigkeitsstrom über eine Düse, die am Ende der zum Schaltventil führenden 5 Steuerleitung angeordnet ist.
Zur Entleerung dar Kupplung wird die Zufuhr von Betriebsflüssigkeit zur Fangriime unterbrochen. Dadurch entleert sich der eine Bereich der Fangrinne in den Arbeitsraum (im S inne eines Füllvorganges), während sich hiervon unabhängig der andere Bereich, von dem die Steuerleitung zum Schaltventil ausgeht, über besagte Düse durch Fliehkraft entleert Das Entleeren dieses Bereiches erfolgt relativ rasch, da die beiden Bereiche der Fangrinne wie 10 schon erwähnt, voneinander getrennt sind. Dadurch wird der Druck vor dem Ventilkörper abgebaut, und das Schaltventil öffnet sich und sorgt für rasche Entleerung des Arbeitsraumes. Da Fliehkraftdruck im Arbeitsraum überwindet dabei die Schließkraft der Feder bei mittlerer Motordrehzahl. Bei höherer Motordiehzahl hat sich der Ventilkörper bereits durch die mechanische Fliehkraft entgegen der Federkraft vom Sitz abgehoben, nachdem da Druck in der Steuerleitung abgebaut ist Bei niedriga Motordrehzahl ist dieFederkraft im Schaltventil größer als der 15 Fliehkraftdruck im Arbeitsraum, wodurch die Kupplung gefüllt bleibt.
Der Vorteil diesa Anordnung besteht darin, daß die Steuerleitung zum Schaltventil nach Unterbrechung der Zufuhr von Betriebsflüssigkeit rasch entleert wird, weil die Einteilung da Fangrinne in einzelne Bereiche kein Nachströmen der Flüssigkeit aus dem anderen Bereiche zuläßt. Die mit den Einlaßkanälen zum Arbeitsraum verbundenen Bereiche entleeren sich nur in den Arbeitsraum hinein und nicht gleichzeitig in die Steuerleitungen. 20 Dadurch kann das Schaltventil verhältnismäßig rasch auf einen Entleersteuerbefehl reagieren und ein relativ frühes Öffnen des Schaltventils habeiführen.
Bei Einbau der erfindungsgemäßen Kupplung in den Antrieb eines Kraftfahrzeuges, z. B. eines Schleppers, agibt sich dadurch der Vorteil eina schnellen Trennung des Fahrantriebes bei weiterlaufender Zapfwelle. Hierbei braucht der Fahrer weder eine evtl, vorhandene mechanische Kupplung zu betätigen noch die derzeit eingelegte Gangstufe 25 auszurücken. Ferner ist Anhalten und weiches Wiederanfahren des Fahrzeuges bei beliebiger Motordrehzahl ohne Unterbrechung des Nebenabtriebes ohne Betätigung der mechanische Kupplung und ohne Gangwechsel möglich. Dies ergibt eine deutlicheReduzierung der Schalthäufigkeit und dadurch Verschleißminderung in da Antriebsanlage. Alle bisher bekannten Eigenschaften eines Fahrantriebes mit einer hydrodynamischen Kupplung, also Schwingungsreduzioung, Verhinderung des Motorabwürgens und die Möglichkeit, den Motor anzuschleppen, 30 bleibenerhaltoi.GemäßdenAnsprüchen2und3kanndieFangrinneentwederdurchradialangeordnete Trennwände in getrennte Bereiche unterteilt sein oder durch eine - bezüglich der Kupplungsdrehachse · in einer Normalebene angeordnete Trennwand in axial getrennte ringförmige Kammern untateilt sein.
Weitaführende Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen festgehalten. Gonäß Anspruch 4 kann es von Vorteil sein, wenn diebeiden getrennten BereichedaFangrinne, in diedaEinlaßkanal zum Arbeitsraum 35 bzw. die Steualeitung zum Schaltventil münden, mit unterschiedlichen Rauminhalten ausgestattet sind, wobei gemäß Anspruch 6 die Steuerleitung zum Schaltventil von dem kleineren Bereich und da Einlaßkanal zum Arbeitsraum vom größeren Bereich ausgehen. Gemäß Anspruch 7 ist von Vorteil, wenn da Einlaßkanal von dem einen Bereich da Fangrinne zum Arbeitsraum im wesentlichen radial goichtet ist und nahe der inneren Profilwand da Beschaufelung des Primärschaufelrades in den Arbeitsraum mündet Die Ansprüche 8 und 9 beschreiben 40 vorteilhafte Möglichkeiten zur Ausbildung der Dauerauslaßöffnung vom Arbeitsraum ins Freie. Gemäß Anspruch 10 ist vorgesehen, den Ventilköiper des Schaltventils mit einem kegeligen Sitz auszuführen, weil diesa bessere Dichteigenschaften aufweist und weniger zum Verschmutzen neigt
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel zeigt, näher erläutert Es zeigen 45 Fig. 1 einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Kupplung;
Fig. 2 eine Stimansicht mit Darstellung da Sektoren da Fangrinne;
Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine Fangrinne mit altonativer Ausbildung;
Fig. 4 eine Schnittdarstellung durch das SchaltventiL
Die in Fig. 1 dargestellte Kupplung (1) weist ein mit eina nicht dargestellten Antriebsmaschine verbundenes 50 Primäischaüfelrad (2) und ein Sekundärschaufelrad (4) mit Nabe auf. Beide Schaufelräder (2) und (4) bilden einen mit Schaufeln (5) versehenen torusförmigen Arbeitsraum (6). Am Primärschaufelrad (2) ist eine mit diesem umlaufende Gehäuseschale (3) verbunden, die das Sekundärrad (4) umschließt. Außerhalb des Primärschaufelrades (2) und radial innerhalb des Arbeitsraumes (6) befindet sich eine nach radial innen offene Fangrinne (7), in die aus eina schematisch dargestellten Fülleitung (15) ein veränderbarer Ölstrom zugeführt werden kann. Von der Fangrinne (7) 55 aus führen Einlaßkanäle (10) ins Innere des Arbeitsraumes (6). Vorzugsweise valaufen diese Einlaßkanäle (10) in radiala Richtung so, daß diese etwa an da inneren Profilwand des Arbeitsraumes (6) münden. Am äußeren Umfang des Primärschaufelrades (2) sind Schaltventile (8) angeordnet und über Steuerleitungen (9) mit der Fangrinne (7) -3-

Claims (10)

  1. AT 395 748 B verbunden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind acht Schaltventile (8) und ebenso viele Einlaßkanäle (10) vorgesehen. Vom Arbeitsraum (6) führen am Primärschaufelrad (2) Dauerauslaßöffnungen (11) ins Freie, wobei diese von der radial inneren Profilkontur ausgehen und radial außerhalb der Fangrinne (7) münden. Wie insbesondere aus der Stimansicht in Fig. 2 zu »kennen ist, ist die Fangrinne (7) durch radiale Trennwände 5 (12) in einzelne Bereiche (13), (14) unterteilt Die Lage der Trennwände (12) und deren Anzahl ist so gewählt daß Bereiche unterschiedlicher Größe entstehen, und zwar ebenso viele größere und kleinere Bereiche, wie Einlaßkanäle zum Arbeitsraum bzw. Steuerleitungen zu Schaltventilen vorhanden sind. Die Einlaßkanäle (10) zum Arbeitsraum (6) gehör von den größeren Bereichen (13) und die Steuerleitungen (9) zu den Schaltventilen (8) von den kleineren Sektoren (14) ans. Ln Bereich der Dauerauslaßmündungen (11) sind die Trennwände (12) wie dargestellt verdickt 10 In Hg. 4 ist ein Schaltventil (8) näh» dargestellt Es ist von radial außen in das Primärschaufelrad (2) eingeschraubt und steht mit dem Arireitsraum (6) in Verbindung. Die Steuerleitung (9) mündet in den ob»en Teil eines Ventilgehäuses (16) in Kanäle (17). Von dort führt ein düsenartiger Auslaß (18) ins Freie. Im Inneren befindet sich ein beweglich» Ventilkörper (19), dessen kegeliger Ventilsitz (20) vom Druck d» Betriebsflüssigkeit im Arbeitsraum (6) in öfihungsrichtung beaufschlagt ist In Schließrichtung wirkt auf den Ventilkörper (19) eine Fed» 15 (21), unterstützt durch den Druck aus d» Steuerleitung (9). Hinter dem Ventilsitz (20) befindet sich eine Kamm» (22), die üb» Auslaßöffnungen (23) ins Freie entlastet ist Zum Füllen d» Kupplung wird durch die Fülleitung (15) Betriebsflüssigkeit üb» die Fangrinne (7) zugeführt. Bei derzeit niedriger Motordrehzahl ist das Schaltventil (8) durch die Kraft d» Fed» (21) des Ventilkörpers (19) geschlossen. Die kleinen Bereiche (14) der Fangrinne (7) füllen sich rasch und der Druck in der Steuerleitung baut 20 sich auf, während der Hüssigkeitspegel in den größeren Bereich (13), von dem aus die Einlaßkanäle (10) zum Arbeitsraum (6) führen, sehr niedrig liegt bzw. sich noch nicht eingestellt hat Wird die Kupplung bei hoher Motordrehzahl gefüllt, so schließt der sich in den kleinen Bereich (14) und somit in den Steuoleitungen (9) einstellende Druck das Schaltventil (8) entgegen der Fliehkraft des Ventilkörpers (19). Dadurch wird der Füllvorgang beschleunigt 25 Zum Entleeren d» Kupplung wird die Zufuhr von Betriebsflüssigkeit unterbrochen. Dadurch entleert sich die Steu»leitung üb» die Düsenbohrung(18)rasch,undnurderRauminhaltaus den kleinen Bereich(14)mußoitweichen, wodurch sich das Schaltventil (8) rasch öffnen kann. In dieser Zeit »lüeert sich erst d» größere Bereich (13) in den Arbeitsraum hinein. Durch die Trennwände (12) wird in vorteilhafter Weise ein Kommunizi»en der Bereiche (13) und (14) verhindert und die Reaktionsfähigkeit der Kupplung auf äußere Steuerbefehle beschleunigt 30 Die Hg. 3 zeigt eine andere Art der Unterteilung d» Fangrinne (7) in zwei ringförmige Kammern (7a) und (7b). Dazu ist eine ringförmige Trennwand (12a) vorgesehen, bezüglich der Kupplungsdrehachse (25) orientierten Normalebene angeordnet ist und somit die Fangrinne (7) in zwei axial getrennte Ringkammem unterteilt. Dabei gehen von der größeren Ringkammer (7a) die Einlaßkanäle (10) ins Innere des Arbeitsraumes (6) aus, und von der kleineren Ringkammer (7b) die Steu»leitungen (9) zum Schaltventil (8). Die Funktionsweise entspricht derjenigen 35 d» Fangrinne (7) mit Trennwänden (12) mit Bereichen (13) und (14). Bei Bedarf ist es möglich, den Motor durch Anschleppen des Fahrzeuges mit Hilfe eines zweiten Fahrzeuges zu starten. In diesem Fall steht zunächst das Primärschaufelrad (2) still, und das Sekundärschaufelrad (4) wird von den Treibrädem her angetrieben. Die Funktionen des Primär- und des Sekundärschaufelrades sind also nunmehr vertauscht Da sich eine genügend große Restbetriebsflüssigkeitsmenge im Arbeitsraum (6) befindet und die 40 Schaltventile (8) mittels Federkraft geschlossen sind, reicht das von der Kupplung üb»tragbare Drehmoment aus, um den Motor zu starten. 45 PATENTANSPRÜCHE 50 1. Hydrodynamische Kraftübertragungseinrichtung, insbesondere hydrodynamische Kupplung, mit den folgenden Merkmalen: a) ein Primärschaufelrad und ein Sekundärschaufelrad umfassen einen torusförmigen Arbeitsraum, 55 b) am Primärschaufelrad befindet sich eine ringförmige mitroti»ende Fangrinne, von d» mindestens ein Einlaß-kanal zum Arbeitsraum der Kupplung ausgeht und in die eine Fülleitung für gesteuerten Zulauf von Betriebsflüssigkeit mündet; -4- AT 395 748 B c) die Kupplung umfaßt mindestens eine an einem der Schaufelräder befindliche dauernd geöffnete Auslaßöffnung sowie eine weitere Entleereinrichtung, die als ein am Primärschaufelrad befestigtes Schaltventil ausgebildet ist, miteinem beweglichen undvonzweiSeitenbeaufschlagbaren Ventilkörper,der durchzweiBeaufschlagungsdriicke in Öffnungs- bz w. Schließstellung bringbar ist, nämlich durch Druck aus der Fülleitung und Fliehkraftdruck der Flüssigkeit im Arbeitsraum; gekennzeichnet durch die folgenden weiteren Merkmale: d) der Ventilkörper (19) des Schaltventils (8) ist von radial außen ha* über eine von der Fangrinne (7) ausgehende Steuerleitung (9) mit Flüssigkeitsdruck aus der Fülleitung (15) sowie durch die Kraft einer Feder (21) mit Wirkrichtung „Schließen“ beaufschlagt, von radial innen her durch den Fliehkraftdruck der Flüssigkeit im Arbeitsraum (6) in Wirkrichtung „Öffnen“; e) die Fangrinne (7) ist durch wenigstens eine Zwischenwand in voneinander getrennte Bereiche (Kammern (7a, 7b, 13,14)) unterteilt, wobei der Einlaßkanal (10) zum Arbeitsraum (6) von dem einen Bereich (13) und die Steuerleitung (9) zum Schaltventil (8) vom anderen Bereich (14) ausgeht.
  2. 2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fangrinne (7), in Umfangsrichtung gesehen, mittels radial gerichteter Trennwände (12) in getrennte Bereiche (13,14) unterteilt ist
  3. 3. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fangrinne (7) durch mindestens eine in einer zur Kupplungsdrehachse (25) senkrechten Ebene angeardneten Trennwand (12a) in zwei axial nebeneinander angeordnete Ringkammem (7a, 7b) unterteilt ist.
  4. 4. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bereiche (13,14) unterschiedliche Rauminhalte aufweisen.
  5. 5. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Rauminhalt des größeren Bereiches (7a, 13) mindestens doppelt so groß ist wie der Rauminhalt des kleineren Bereiches (7b, 14).
  6. 6. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaßkanal (10) zum Arbeitsraum (6) vom größeren Bereich (7a, 13), und die Steuerleitung (9) zum Schaltventil (8) vom Heineren Bereich (7b, 14) der Fangrinne (7) ausgeht.
  7. 7. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaßkanal (10) von der Fangrinne (7) zum Arbeitsraum (6) im wesentlichen radial gerichtet ist und nahe der inneren Profilwand der Beschaufelung (5) des Primärschaufelrades (2) in den Arbeitsraum (6) mündet
  8. 8. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauerauslaßöffnung (11) vom radial inneren Profilbereich der Beschaufelung (5) eines der Schaufelräder (2, 4) ausgeht und in schräger Richtung zur Kupplungsdrehachse (25) hin verläuft und radial außerhalb der Fangrinne (7) ins Freie mündet
  9. 9. Kupplung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Dauerauslaßöffnung (11) am Primärschaufelrad (2) befindet
  10. 10. Kupplungnach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daßdas Schaltventil (8) einenVentilkörper (19) mitkegelig ausgebildetem Ventilsitz (20) aufweist. Hiezu 3 Blatt Zeichnungen -5-
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