Hydraulische Kupplung Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Kupplung zur stufenlosen Kupplung von Wellen.
Es sind Flüssigkeitskupplungen in den verschieden sten Ausführungen bekannt, insbesondere die Föttinger Strömungskupplung. Eine solche hydraulische Kupplung arbeitet im wesentlichen in der Weise, dass auf der treibenden Welle ein Kreiselpumpenrad und auf der getriebenen Welle ein Turbinenrad angeordnet sind, die von einem gemeinsamen Gehäuse umgeben sind. Das Gehäuse ist mit einer Flüssigkeit gefüllt und das Pum pen- und das Turbinenrad arbeiten in einem geschlosse nen Flüssigkeitskreislauf. Die Pumpe fördert die Flüssig keit unter Erhöhung des Energieinhalts zum Turbinen rad. Im Turbinenrad wird der Flüssigkeit die im Turbi nenrad zugeführte Energie wieder entzogen und an die Abtriebswelle abgegeben.
Eine Regelung der Abtriebs drehzahl erfolgt durch Änderung der im Kreislauf vor handenen Flüssigkeitsmenge. Bei Übertragung der Lei stung ist ein Schlupf vorhanden.
Aufgabe der Erfindung ist, eine hydraulische Kupp lung zu schaffen, die einfach im Aufbau ist und mit der sich ein hoher Wirkungsgrad erreichen lässt. Die Erfin dung zeichnet sich dadurch aus, dass die hydraulische Kupplung mit einer Zahnradpumpe arbeitet, die in besonderer Weise angeordnet und hydraulisch ange schlossen ist. Hierbei ist das eine Pumpenzahnrad der Zahnradpumpe mit der Antriebswelle der Kupplungsvor richtung verbunden und das andere Pumpenzahnrad ist in einem um die Achse des ersten Zahnrades drehbaren Gehäuse gelagert, in dem der Saug- und der Druckkanal für die Pumpenzahnräder angeordnet sind und an dem die Abtriebswelle der Kupplung angreift. Der Saug- und Druckkanal münden in das Flüssigkeitsbad und der Druckkanal ist regelbar verschliessbar.
Auf diese Weise erhält man eine hydraulische Kupp lung, die im Vergleich zu den bisherigen hydraulischen Kupplungen mit einem sehr hohen Wirkungsgrad arbei ten kann. Sie ist in der Herstellung relativ einfach und bedarf keiner Nachstellung, wobei die Abnutzungser scheinungen ebenfalls äusserst minimal sind. Die hydrau lische Kupplung arbeitet stufenlos. Die Mitnahme der Abtriebswelle erfolgt in Abhängigkeit von dem Grad des Verschliessens des Druckkanals. Wenn der Druckkanal ganz geschlossen wird, kann sich das zweite Zahnrad der Zahnradpumpe zusammen mit dem zugehörigen Gehäuse um das andere Pumpenzahnrad auf einer Kreisbahn bewegen. Dadurch wird die Abtriebswelle in vollem Umfang mitgenommen.
Bei teilweise geöffnetem Druck kanal wälzt sich das in dem drehbaren Gehäuse gelagerte Pumpenzahnrad planetenartig von dem anderen Pumpen zahnrad mehr oder weniger ab, wobei die Abtriebswelle entsprechend mehr oder weniger mitgenommen wird. Für die hydraulische Kupplung sind nur wenig Teile erforder lich. Es handelt sich hierbei im wesentlichen nur um Drehteile. Es ergibt sich ein einfacher Aufbau und eine wirtschaftliche Herstellung der Kupplung.
Vorteilhaft ist auf der Antriebswelle eine mit dem Drehgehäuse verbundene Hülse drehbar gelagert, die den Druckkanal aufweist und auf der ein den Querschnitt des Druckkanals regulierender Schieber verschiebbar ist. Zur Steuerung kann in dem geschlossenen Kupplungsgehäuse eine Regelwelle angeordnet sein, die einen Arm aufweist, der in eine Ringnut des Schiebers greift. Die Regelwelle kann aussen durch ein Handrad betätigt werden.
Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels nachstehend erläu tert.
Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch die hydrauli sche Kupplung gemäss der Erfindung im Schema, nach der Linie 1-I der Fig. 2.
Fig.2 ist ein Querschnitt nach der Linie 11-II der Fig. 1.
Fig. 3 ist ein weiterer Querschnitt nach der Linie III- III der Fig. 1.
Die Kupplung 1 weist ein Gehäuse 2 auf, das zur Aufnahme der Flüssigkeit, z.B. Öl, bestimmt ist. In dem Gehäuse 2 ist eine Welle 3 mittels der Lager 4 gelagert, die als Antriebswelle dient. Auf der Antriebswelle 3 sitzt ein Pumpenzahnrad 5, das mit der Welle 3 fest verbun den ist. Das Pumpenzahnrad 5 kämmt mit einem Pum penzahnrad 6, dessen Achse 7 in dem Pumpengehäuse 8 gelagert ist. Die Zentrierung für das Pumpengehäuse 8 wird von einem Deckel 9, der einen hülsenartigen Teil 10 aufweist, der auf der Antriebswelle 3 frei drehbar gelagert ist. Die Schrauben 11 dienen zur festen Verbin dung des Pumpengehäuses 8 mit dem Zentrierdeckel 9.
An dem Pumpengehäuse 8 ist die Abtriebswelle 12 mittels des Flansches 13 und der Befestigungsschrauben 14 befestigt, wobei die Abtriebswelle 12 in den Lagern 15 läuft. Mit 16 sind ringförmige Abdichtungen bezeichnet. In dem Gehäuse 8 schafft der Ansaugkanal 17 eine Verbindung von dem Flüssigkeitsbad 18 zu dem Pumpen zahnrad 5. An anderer Stelle ist ein Druckkanal 19 in dem Deckel 9 mit der Hülse 10 angeordnet, der in das Flüssigkeitsbad 18 mündet, dessen Flüssigkeitsspiegel 20 oberhalb der Mündungsöffnung des Druckkanals 19 liegt.
Auf der Hülse 10 ist ein Schieber 21 längsverschieb bar gelagert, der eine Ringnut 22 aufweist. In diese Ringnut greifen Gleitsteine 23, die von Armen 24 getragen werden, welche auf einer Achse 25 festgeklemmt sind, die in den Lagern 26 des Vorrichtungsgehäuses 1 gelagert sind. Auf dem ausserhalb des Gehäuses heraus ragenden Ende der Achse 25 kann ein Handrad 27 zur Betätigung des Schiebers 21 vorgesehen sein. In der Hülse 10 ist ein Anschlagring 28 zur Begrenzung des Verschiebeweges des Schiebers 21 vorgesehen.
In der der Hülse 10 zugekehrten Umfangsfläche des Schiebers 10 können Rastausnehmungen 29 und 30 vorgesehen sein, die mit der Federraste 31 in der vor- und zurückgescho benen Stellung des Schiebers 21 zusammengreifen. Das Gehäuse 2 ist durch den Deckel 32 geschlossen. Die Stirnwand 33 kann abnehmbar ausgebildet sein.
Bei vollständig geöffnetem Druckkanal 19, d.h. wenn das als Ventilschieber dienende Teil 21 gegen den Anschlag 28 verschoben ist, ergibt sich, dass, wenn durch die Antriebswelle 3 und das daranhängende Pumpenrad 5 das andere Pumpenrad 6 in entgegengesetzte Drehrich tung angetrieben wird, infolge der Pumpenwirkung der Zahnräder 5 und 6 Flüssigkeit durch den Kanal 17 angesaugt und mittels der Zähne zu dem Kanal 19 transportiert wird, von dem aus die Flüssigkeit durch die offene Mündung zurück in das Flüssigkeitsbad 18 geför dert wird. Hierbei arbeitet die Kupplung im Leerlauf.
Das Pumpengehäuse 8 befindet sich im Stillstand und damit auch die Abtriebswelle 12. Wenn der Schieber 21 in die in Fig. 1 ausgezogene Stellung verschoben wird, wobei die Austrittsöffnung des Kanals 19 verschlossen ist, was durch Drehen des Handrades 27 und die Achse 25 mit den Armen 24 erfolgen kann, entsteht bei geschlossenem Druckkanal 19 ein Überdruck in diesem Kanal und auf der betreffenden Seite der Zahnradpumpe. Dies führt dazu, dass die beiden Zahnräder 5 und 6 nicht mehr zueinander drehen können. Der Überdruck in dem Kanal 19 bewerkstelligt einen Stillstand der beiden Zahnräder, wodurch das Pumpengehäuse 8 in der Dreh richtung mitgenommen wird und die Kupplung somit eingeschaltet ist.
Mit dem Pumpengehäuse 8 dreht sich entsprechend die Abtriebswelle 12. Bei geschlossenem Druckkanal 19 haben die Antriebswelle 3 und die Abtriebswelle 12 dieselben Drehzahlen.
Bei teilweiser Freigabe der Austrittsöffnung des Druckkanals 19 wird die in dem Kanal 19 befindliche Flüssigkeit zum Teil gedrosselt und kann zum Teil in das Flüssigkeitsbad ausströmen. Dadurch stellen sich auto matisch Zwischenstufen für die Drehzahl des Pumpenge häuses 8 und der Abtriebswelle 12 ein. Auf diese Weise ist eine stufenlose Regelung der Drehzahl der Abtriebs- welle von 0 bis zu einem Maximum ermöglicht. Bei den Zwischenstufen läuft das Pumpengehäuse 8 mit geringe rer Geschwindigkeit als die Antriebswelle 3 um, wobei das Pumpenzahnrad 6 zugleich sich auf dem Pumpen zahnrad 5 planetenartig abwälzt.
Die Kupplung kann noch weiter ausgebildet werden. Durch Anordnung mehrerer dem Pumpenzahnrad 6 entsprechender Zahnräder, die auf dem Umfang des Pumpenzahnrades 5 verteilt sind, z.B. durch Verwendung von zwei, drei oder vier Zahnrädern als Pumpenräder 6, kann die Kapazität der Kupplung bei gleicher Dimension verdoppelt bzw. entsprechend vervielfacht werden.
Ferner lässt sich die Kupplung in einer grösseren Anzahl von Varianten ausführen, z.B, als einfache Kupp lung mit Bremsvorrichtung oder als Doppelkupplung. Bei der letzteren greift die Antriebswelle vorteilhaft an zwei hintereinanderfolgende Pumpengehäuse so an, dass die Pumpengehäuse im gegenläufigen Sinne umlaufen. Bei geeigneter Verbindung der Druckkanäle der in den Pumpengehäusen befindlichen Zahnradpumpen erhält man eine Kupplung mit entsprechender Umkehrung der Drehrichtung.
Die erfindungsgemässe hydraulische Kupplung ist für beliebige Zwecke verwendbar, z.B. für Fahrzeuge wie Kraftfahrzeuge, insbesondere zum Antrieb der Ketten von Kettenfahrzeugen oder auch der Trommeln von Strassenwalzen. Weiterhin kann die hydraulische Kupp lung bei Werkzeugmaschinen, Pressen und dgl. oder auch für Erdbohrer benutzt werden. Die Doppelkupplung kann als Wendegetriebe für Schiffe oder dgl. verwendet werden.