CH372515A - Flüssigkeitskupplung - Google Patents

Description

  Flüssigkeitskupplung    Man kennt als     Kraftübertragungsmittel    Flüssig  keitskupplungen, die in den verschiedensten Zweigen  der Technik Verwendung finden. Gegenüber mecha  nischen Kupplungen weisen solche Flüssigkeitskupp  lungen insbesondere den Vorteil auf, dass zwischen  dem Primärteil und dem Sekundärteil der Kupplung  keine dem mechanischen Verschleiss unterliegenden  Teile vorhanden sind. Diese Flüssigkeitskupplungen  arbeiten bisher nach dem hydrodynamischen Prinzip.  



  Die Erfindung besteht in einer Flüssigkeitskupp  lung, die nicht nach dem hydrodynamischen, sondern  statt dessen nach dem hydrostatischen Prinzip arbei  tet. Bei hydrodynamischer Arbeitsweise werden die  notwendigen Kräfte oder Drehmomente mit niedrigen  Drücken (z. B. 2 bis 3     atm.)    bei Anwendung einer  grossen Flüssigkeitsmasse in der Zeiteinheit übertra  gen. Die hydrostatische Arbeitsweise gestattet dem  gegenüber hohe Drücke (z. B. 100 bis 300     atm.)    bei  kleinen Flüssigkeitsmengen in der Zeiteinheit. Dieser  Unterschied bedeutet, dass eine Kupplung gemäss der  Erfindung in wesentlich kleineren Dimensionen bei  gleicher Kraftübertragung gehalten werden kann.

   Die  hydrodynamisch arbeitende Kupplung erfordert in  jedem Falle einen Drehzahlunterschied zwischen dem  Primär- und dem Sekundärteil, um ein Drehmoment  übertragen zu können, während bei der hydrostati  schen Kupplung bei beliebig hohem Drehmoment  beide Kupplungsteile die gleiche Drehzahl haben, das  heisst     schlupflos    arbeiten können. Hydrostatische  Kupplungen können bei niedrigsten Drehzahlen das  volle Drehmoment übertragen, während bei der hy  drodynamisch arbeitenden Kupplung beträchtliche  Drehzahlen des Primärteils notwendig sind, um die  Kupplung überhaupt wirksam werden zu lassen.  



  Die Flüssigkeitskupplung gemäss der Erfindung  ist gekennzeichnet durch eine Pumpe in Form einer       Verdrängerpumpe,    die z. B. als Zahnradpumpe oder    Kolbenpumpe, vorzugsweise aber als Flügelpumpe,  ausgebildet sein kann, und ein diese Pumpe umge  bendes Gehäuse. In dem     Hohlraum    zwischen diesem  Gehäuse und der Pumpe     vollzieht    sich ein schlupf  abhängiger Flüssigkeitsumlauf. Die Welle der Pumpe  einerseits sowie das Gehäuse bzw. dessen Welle an  derseits dienen als Antriebs- bzw.     Abtriebsorgan.    Da  durch, dass die Pumpe innerhalb des Gehäuses liegt,  lässt sich für die Flüssigkeitskupplung eine besonders  günstige kurze Baulänge erzielen.

   Die Flüssigkeits  kupplung kann in Verbindung mit einem Flüssigkeits  tank Verwendung finden, wobei dieser Flüssigkeits  tank mit entsprechenden Leitungen mit dem     Öl-          umlaufraum    zwischen dem Gehäuse und der Pumpe  verbunden ist.  



  Eine besonders bevorzugte Ausführungsform des  Erfindungsgegenstandes besteht darin, dass der Hohl  raum zwischen der Pumpe und dem Gehäuse allein  den Flüssigkeitsvorrat enthält. Dadurch lässt sich  für die gesamte     Flüssigkeitskupplung    eine kompakte  und gedrungene Bauform erreichen, die auch zur       übertragung    grösserer Kräfte gegenüber den bekann  ten Flüssigkeitskupplungen mit geringen Abmessun  gen ausgeführt werden kann. Wenn die Pumpe in  dem Gehäuse sowie andere bewegte Teile ständig  von Öl umgeben sind, erübrigt sich irgendeine War  tung der Kupplung. Wenn möglichst viele Bauteile  der Kupplung aus Rotationskörpern bestehen, ist  auch die Herstellung dieser Kupplung gegenüber  Flüssigkeitskupplungen, die mit Flügelschaufeln ver  sehen sind, wesentlich vereinfacht.  



  Es ist zweckmässig, in der     Flüssigkeitskupplung     ein federbelastetes Ventil     einzubauen,    welches den  Flüssigkeitsdruck zu steuern gestattet. Dieses feder  belastete Ventil lässt sich besonders zweckmässig in  dem in der Flüssigkeitskupplung liegenden Ende der  Pumpenwelle unterbringen. Dieses federbelastete      Ventil wird ferner zweckmässig einstellbar gestaltet  mit     Hilfe    einer von Hand     bedienbaren    Stellschraube.  Diese Stellschraube kann mit ihrer Handhabe aus  dem Gehäuse der Kupplung nach aussen herausragen.  Man kann aber auch die Stirnplatte des Gehäuses  mit einem zentral angeordneten     Schraubverschluss     versehen, der die Federeinstellschraube abdeckt.  



  Ein bevorzugtes     Anw-.ndungsgebiet    der Flüssig  keitskupplung besteht darin, dass man sie als Bau  einheit mit einem Lüfter ausgestaltet, und zwar in  Verbindung     mit    einem Kühler, z. B. für     Brennkraft-          maschinen,    in Verbindung mit einer Klimaanlage,  einer     Kesselsaugzuganlage    oder dergleichen. Eine  Automatisierung des Betriebes dieser Kupplung er  gibt sich dann, wenn das federbelastete Ventil von  einem Thermostaten aus gesteuert wird, der sich im  Einflussbereich z. B. des Kühlwassers einer Kühl  anlage oder im Einflussbereich von Luft befindet,  deren Temperaturschwankungen für eine vergrösserte  oder verringerte Förderleistung des Lüfters sorgen  soll.  



  In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der  Kupplung dargestellt. Es zeigt:       Fig.    1: eine Flüssigkeitskupplung mit der in den       Wasserumlaufraum    einer     Brennkraftmaschine    hinein  ragenden Pumpenwelle im Längsschnitt,       Fig.    2: einen Schnitt nach der Linie     II-II    der       Fig.    1 in eingezeichneter Pfeilrichtung betrachtet.  Die Pumpenwelle 1 ist in der Nabe 2 des mit  Dichtung 3 versehenen Flansches 4 gelagert. Dieser  Flansch 4 ist an das Gehäuse 5 für den Wasser  umlaufraum 6 angeschraubt. Das in diesen Wasser  umlaufraum 6 hineinragende freie Ende der Pumpen  welle 1 trägt ein     Wasserpumpenrad    7.

   Bei Um  drehung der Pumpenwelle 1 über das auf dieser  Pumpenwelle befestigten     Keilriemenrad    8 wird das  Kühlwasser der     Brennkraftmaschine    in dem Wasser  umlaufraum 6 in der in     Fig.    1 eingezeichneten  Pfeilrichtung in Bewegung gesetzt. Der Antrieb des       Keilriemenrades    8 erfolgt in nicht dargestellter Weise  von einer Welle der     Brennkraftmaschine,    die z. B.  aus einem Otto- oder Dieselmotor bestehen kann.  



  Auf dem nach aussen gerichteten Ende der Pum  penwelle 1 befindet sich der Rotor einer Flüssigkeits  kupplung. Diese Flüssigkeitskupplung besteht aus  einer durch die Pumpenwelle 1 angetriebenen Flügel  pumpe. Die     Fig.    2 zeigt den Rotor 9 dieser Flügel  pumpe mit den radial in diesem gleitbar gelagerten  Flügeln 10. Diese Flügel 10 liegen bei Inbetrieb  nahme der Kupplung an der innern     Mantelfläche    der  innen exzentrisch gestalteten Buchse 11 an. Diese  Buchse 11 ist eingesetzt in den zylindrischen Ansatz  12 der Stirnplatte 13, welche mittels der Verschrau  bung 13a mit dem Gehäusemantel 14 verbunden  ist. Die Rückseite dieses Gehäusemantels 14 ist mit  einer Platte 15 mittels der Schrauben 16 unter  Zwischenlage einer Dichtung 17 verschraubt.

   Diese  Platte 15 ist auch in bezug auf die Pumpenwelle 1  mit einer Dichtung 18 versehen.    In dem Hohlraum 19 der Pumpenwelle 1 liegt  die Feder 20 zwischen dem Ventilteller 21 und dem  Federteller 22. Auf dem Federteller 22 stützt sich  die Stange 23 ab, die in einer Bohrung der Pumpen  welle 1 gelagert ist, und mit dem Thermostaten 24  in Verbindung steht, der seinerseits mit einem Ge  windestück 25 in das freie Ende der Pumpenwelle 1  eingeschraubt ist. Axial ist am Vorderende der Pum  penwelle 1 eine mit Aussengewinde versehene Stell  schraube 26 eingesetzt, in deren Bohrung sich eine  Buchse 27 befindet. Das Innenende dieser Schraube  26 bzw. das Innenende der Buchse 27 dient dem  Federteller 21 als Anschlag und bestimmt die jeweils  eingestellte Federlänge.

   Um diese Ventilfeder 20  hinsichtlich der     Einspannlänge    zu ändern, ist die  Stirnplatte 13 mit einem zentral angeordneten       Schraubverschluss    28 versehen. Nach Abnahme dieses  Schraubverschlusses 28 kann die Einstellschraube 26  durch Einsetzen eines geeigneten Werkzeuges in den  Schlitz 29 der Einstellschraube 26 verstellt werden.  



  Zwischen dem Gehäusemantel 14 und der Flügel  pumpe 9, 10, 11 befindet sich ein Hohlraum. Dieser  Hohlraum wird über die Füllschraube 30 mit Öl an  gefüllt. Wird die Pumpenwelle 1 über das     Keilrie-          menrad    8 in Umdrehung versetzt, so fördert die Flü  gelpumpe 9, 10, 11 den Ölvorrat. Dann wird dieser  Ölvorrat innerhalb des Gehäuses 13, 14, 15 in Um  lauf gesetzt in Richtung der in     Fig.    1 eingezeichneten  Pfeile. Es bildet sich hierbei ein Hochdruckraum H  und ein Tiefdruckraum T aus. Ein stärkerer Ölumlauf  ist aber nur dann möglich, wenn durch den im Hoch  druckraum H erzeugten Flüssigkeitsdruck eine Lüf  tung des Ventiltellers 21 erfolgt.

   Das Öl kann als  dann von links nach rechts durch den die Feder 20  aufnehmenden Hohlraum 19 und von diesem Hohl  raum durch die Bohrungen 31, 32 in den Tiefdruck  raum T zurückströmen. Solange das Ventil 21, wel  ches als Überdruckventil wirkt, noch geschlossen  bleibt, wirkt die Ölmenge in der Pumpe als kraft  übertragendes Medium, und die Drehzahldifferenz  zwischen dem Primärteil, nämlich der Pumpenwelle  1 mit     Keilriemenrad    8 und dem Sekundärteil, näm  lich dem Gehäuse 13, 14, 15, ist nur durch den  innern Schlupf der Pumpe infolge der Spaltverluste  bestimmt, der mit den Mitteln einer neuzeitlichen  Fertigung ausserordentlich klein gehalten werden  kann. Es handelt sich hier also um eine Rutsch  kupplung, deren Drehzahldifferenz so lange fast Null  ist, bis der Öffnungsdruck des Überdruckventils 21  erreicht wird.

   Bei mehr oder weniger geöffnetem  Ventil 21 bestimmt die Druckdifferenz zwischen  Hochdruckraum und Tiefdruckraum die sich entspre  chend variierende Drehzahldifferenz zwischen der  Pumpenwelle 1 und dem Gehäuse 13, 14, 15.  



  Das Öl in dieser Kupplung wird durch seinen  Umlauf innerhalb der Kupplung erwärmt. Um die  entstehende Wärme abzuführen, ist das Gehäuse 14  an seiner Mantelfläche mit Rippen 31 versehen. Um  das warm gewordene Öl zwangsweise an der     innern          Mantelfläche    des Gehäusemantels 14 entlang zu      führen, ist ein     ölumleitblech    32     in    dem Tiefdruck  raum für den Ölvorrat eingebaut. Die Stirnplatte 13  ist mittels der Verschraubung     13ca    mit     Lüfterflügeln     33 ausgerüstet, die mit den Armen 34 durch Nieten  35 verbunden sind.  



  Wenn die Kühlwassertemperatur in dem Wasser  umlaufraum 6 steigt oder fällt, so wird über den  Thermostaten 24 und die Druckstange 23 die Ventil  feder 20 und damit das Ventil 21 entsprechend be  einflusst, damit erhöht oder erniedrigt sich der Flüs  sigkeitsdruck in dem     ölumlaufraum    innerhalb des  Kupplungsgehäuses 13, 14, 15, damit aber wird die  Differenzgeschwindigkeit zwischen dem Gehäuse 13,  14, 15 und der Pumpenwelle 1 geändert, so dass die       Lüfterflügel    33 je nach Bedarf eine grössere oder  kleinere Kühlwirkung auf den Motor ausüben.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Flüssigkeitskupplung, gekennzeichnet durch eine Pumpe (9, 10, 11) in Form einer Verdrängerpumpe und ein diese Pumpe umgebendes Gehäuse (13, 14, 15) wobei in dem Hohlraum (H, T) zwischen dem Gehäuse und der Pumpe (9, 10, 11) ein schlupf abhängiger Flüssigkeitsumlauf sich vollzieht und die Welle (1) der Pumpe einerseits sowie das Gehäuse (13, 14, 15) bzw. dessen Welle anderseits als An triebs- bzw. Abtriebsorgan dienen. UNTERANSPRÜCHE 1. Kupplung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass der Hohlraum<I>(H, T)</I> zwischen der Pumpe (9, 10, 11) und dem Gehäuse (13, 14, 15) allein den Flüssigkeitsvorrat enthält. 2.

   Kupplung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass in der Pumpenwelle (1) ein feder belastetes Ventil (21, 20) eingebaut ist, welches den Flüssigkeitsumlauf steuert. 3. Kupplung nach Unteranspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, dass das federbelastete Ventil (20, 21) hinsichtlich der Federspannung mittels einer von Hand bedienbaren Stellschraube (26, 27) einstellbar ist. 4. Kupplung nach Unteranspruch 3, dadurch ge kennzeichnet, dass die Federeinstellschraube (26, 27) aus dem Gehäuse (13, 14, 15) nach aussen heraus ragt. 5. Kupplung nach Unteranspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, dass die Stirnplatte (13) des Gehäuses (13, 14, 15) mit einem zentral angeordneten, der Abdeckung der Federeinstellschraube (26, 27) die nenden Schraubverschluss (28) versehen ist. 6.

   Kupplung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass sie als Baueinheit mit einem Lüfter (33) ausgestaltet ist. 7. Kupplung nach Unteranspruch 6, dadurch ge- kennzeichnet, dass das Gehäuse (13, 14, 15) der Kupplung mit dem Lüfter (33) versehen ist. B. Kupplung nach Unteranspruch 6, dadurch ge kennzeichnet, dass der Gehäusemantel (14) selbst an seiner Aussenfläche als Lüfter ausgebildet ist. 9. Kupplung nach Unteranspruch 6, dadurch ge kennzeichnet, dass die Mantelaussenseite des Ge häuses (13, 14, 15) mit Kühlrippen (31) versehen sind. 10. Kupplung nach Unteranspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlrippen (31) im Wir kungsbereich des Lüfters (35) liegen. 11.

   Kupplung nach Unteranspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das federbelastete Ventil (20, 21) von einem durch ein flüssiges oder gasförmiges Medium beeinflussten Thermostaten (24) gesteuert wird. 12. Kupplung nach Unteranspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Thermostat (24) über eine in einer Bohrung der Pumpenwelle (1) gelagerte Druckstange (23) und einen Federteller (22) auf die Ventilfeder (20) einwirkt. 13. Kupplung nach Unteranspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Thermostat (24) mit dem freien Ende der Pumpenwelle (1) in einen Wasser umlaufraum (6) hineinragt, und dass die Pumpen welle ausserdem mit einer Antriebsscheibe (8) ver sehen ist. 14.

   Kupplung nach Unteranspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpenwelle (1) innerhalb des Wasserumlaufraumes (6) ein Wasserpumpenrad (7) trägt.