DE1400391A1

DE1400391A1 - Mit waehlbarem Schlupf arbeitende Kupplung

Info

Publication number: DE1400391A1
Application number: DE19611400391
Authority: DE
Inventors: Werner Sobietzki
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 1961-05-09
Filing date: 1961-05-09
Publication date: 1968-10-17

Description

Mit wählbarem Schlupf arbeitende Kupplung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kupplung zum Verbinden zweier zumindest annähernd koaxial zueinander angeordneter Wellenenden miteinander, die mit zwischen Null-# und 100 % beliebig wählbarem Schlupf arbeitet.

Derartige Kupplungen sind in verschiedenen Ausgestaltungsformen"bekannt. Die Mehrzahl der bisher bekannten derartigen Kupplungen bedient sich dabei mechanischer Reibung zur Übertragung eines Drehmomentes unter Schlupf. Bei diesen Kupplungen bestehen durchweg Schwierigkeiten darin, die Reibungswärme vom Ort ihrer Entstehung abzuführen und das bei einer bestimm-

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ben Einstellung übertragene Drehmoment zumindest annähernd

ungleich zu halten .-..onängig von der Temperatur, die die Reibflächen im Betrieb annehmen. Dabei sind auch mit magnetisierbarem Pulver arbeitende Kupplungen bekannt, die sieh jedoch weniger dazu eignen, längere ZeiD'unter Schlupf ein Drehmoment zu übertragen. Weiterhin bekannt sind Strömungskupplungen, bei denen zur Übertragung eines Drehmomentes unter Schlupf Massenkräfte strömender Flüssigkeitsmengen ausgenutzt werden. Derartige Kupplungen lassen sich nicht bis auf 0 % Schlupf regeln, d. h. , daß bei derartigen Kupplungen immer ein gewisser Drehzahl- und damit Leistungsverlust auftritt, auch wenn dieser nicht gewünscht wird. Zur Vermeidung derartiger Verluste ist es bekannt, bei Strömungskupplungen zusätzlich Reibungskupplungen vorzusehen, welche gegebenenfalls den Rest-Schlupf überbrücken und eine starre Drehzahlübertragung herzustellen vermögen. Derafcige Kupplungen, die aus zwei verschiedenen, selbständigen Kupplungen zusammengesetzt sind,' sind entsprechend teuer und aufwendig und schwer.

Die vorliegende Erfindung bezweckt, die Nachteile der bisher bekannten Kupplungen zu beseitigen und eine Kupplung zu schaffen, die mit beliebigem Schlupf im Dauerbetrieb gefahren werden kann, wobei der Schlupf zwischen 100 % bei sehr geringem Drehmoment und 0 % bei hohem Drehmoment beliebig wählbar ist und die Abführung der Wärme keinerlei Schwierigkeit bereitet, sodaß mit beliebigem Schlupf auch im Dauerbetrieb gefahren werden kann.

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Bei der Kupplung gemäß der Erfindung ist das eine V/ellenende mit dem Antrieb und das andere Zeilenende mit dem Gehäuse einer Flüssigkeitsverdrängerpumpe verbunden und der Zulauf zu dieser bzw. oder der Ablauf aus dieser Verdrängerpumpe zu einem Sammelbehälter ist regelbar und gegebenenfalls verschließbar. Eine derartige Verdrängerpumpe kann beispielweise eine Zahnradpumpe oder eine Drehflügelpumpe sein. Entsprechend dem Widerstand, gegen^e9ie Pumpe fördert, wird

das Rückdrehmoment verschieden groß sein, d. h., das Moment, das von der einen Kupplungshälfte auf die andere Kupplungshälfte übertragen wird. Kann die von der Verdrängerpumpe geförderte Flüssigkeit ungehindert abfließen, wird keine Moment übertragen, weil die Pumpe auch kein Moment aufnimmt, v;enn man von geringen Reibungsverlusten absieht. Wenn andererseits der Ablauf aus der Pumpe völlig geschlossen ist, ist die Pumpe blockiert und überträgt, sofern keine Leckverluste auftreten, das aufgenommene Drelnoment ohne Drehzahlverlust. Die Kupplung gemäß der Erfindung ist somit eine hydrostatisches Kupplung.

Bei einer besonders zweckmäßigen Ausgestaltungsform des Erfindungsgegenstandes ist die Antriebswelle der Kupplung mit einem Gehäuse verbunden, in dem radial mehrere Zylinder angeordnet sind, wobei in jedem Zylinder ein Kolben verschiebbar ist, der über eine Pleuelstange mit einem an der Abtriebs-

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welle angeordneter Kurbelzapfen verbunden ist, wobei am Umfang des Gehäuses ein mit allen Zylindern in Verbindung stehender Flüssigkeitsraum vorgesehen ist land an jedem Übergang von einem Zylinder zu dem Flüssigkeitsraum ein einstellbares Drosselorgan angeordnet ist. Tritt bei einer derartigen Kupplung eine Relativ-Drehung zwischen Antriebswelle und Abtriebs- ' welle auf, so werden die Kolben in den Zylindern verschoben und saugen dabei Flüssigkeit in die Zylinder an bzw. verdrängen, diese Flüssigkeit wieder aus den Zylindern heraus in den Flüssigkeitsspeicherraum. Dieser Ansauge- bzw. Verdrangerbewegung wird dabei ein Widerstand entgegengesetzt, der abhängig ist davon, wie jeweils das Drosselorgan eingestellt ist. Sind die Drosselorgane auf geringsten Widerstand eingestellt, so wird auch nur eine sehr geringe' Arbeit bei der Verdrängung aufgenommen und entsprechend ein geringes Drehmoment übertragen. Sind jedoch die Drosselorgane auf großen Widerstand eingestellt, wird durch die Kupplung ein großes Drehmoment übertragen und schließlich wird dann, wenn durch die Drosselorgane die Zylinder vollkommen abgeschlossen sind, jedes beliebige Drehmoment durch die Kupplung ohne Schlupf übertragen. Zweekmaßigerweise besteht , edes Drosselorgan aus einem verstellbaren Spalt und einem neben diesem angeordneten* das Ausströmen von Flüssigkeit aus dem Zylinder hemmenden Rückschlagventil. Durch dieses Rückschlagventil wird siehergestellt, daß bei der Ansaugebewegung sich der Zylinder.auch völlig mit Flüssigkeit füllt. .

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Gemäß einem weiteren Schritt der Erfindung ist das Volumen des Flüssigkeitsraumes veränderbar und zwar vorzugsweise in Abhängigkeit von der Verstellung der Drosselorgane derart, daß bei völlig geöffneten Drosselorganen der Flüssigkeitsspiegel nicht zu den Zylindern reicht. D. h., daß dann, wenn kein Drehmoment übertragen werden soll, auch keine Flüssigkeit in die Zylinder angesaugt wird, sodaß auch keine Planscharbeit in der Flüssigkeit zu leisten 1st, die Kolben vielmehr leer im Zylinder laufen und lediglich die über dem Flüssigkeitsspiegel befindliche Luft umwälzen. Zu dem Zweck, das Volumen des Flüssigkeitsspeicherraumes verändern zu können, ist zweckmäßigerweise eine den Flüssigkeitsraum begrenzende , in Achsrichtung der Wellen verschiebbare Iiand vorgesehen, an der gleichzeitig Schieber angeordnet sind, die die Einlaßöffnungen bzw. Einlaßspalte zu _oe einem Zylinder in je nach der Lage der Wand verschiedenem Maße abdecken. Diese Schieber können dabei zu einem gemeinsamen ringförmigen Körper zusammengefaßt sein.

In der Zeichnung ist ein aisführungsbeisplel des Erfindungsgegenstandes dargestellt.

FIg. 1 zeigt eine Kupplung teilweise im Schnitt durch die

Achse der Welle.
Fig. 2 zeigt eine geschnittene Ansicht der gleichen

Kupplung in Richtung der Achse der Abtriebswelle.

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D: s Gehäuse 10 der Kupplung ist mit einer in der Zeichnung nicht dargestellten Antriebswelle fest verbunden oder wird als Riemenscheibe benutzt, ;.obei das Umfangsteil 8 des Gehäuses 10 als Riemenscheibe ausgestaltet ist. Auf ,jeden Fall ist das Gehäuse 10 mit der Antriebsseite verbunden. In dem Gehäuse 10 ist mit diesem fest verbunden der Zylinderkörper 1 angeordnet, in dem;» Zylinder radial angeordnet sind, iffoei in ,jedem Zylinder ein Kolben 6 verschiebbar gelagert ist. Jeder Kolben ö 1st über einen Kolbenbolzen 5 und eine Pleuelstange K mit einem Kurbelzapfen ;■ verbunden, der seinerseits fest mit der Abtriebsvielle 2 verbunden ist. Über zv/ei Kugellager 135 ist der Zylinderkörper 1 mittels seiner büchsenartigen Verlängerung 14 auf der Aburiebs-./elle 2 abgestützt. Auf der büeh-εenartigen Verlängerung 14 ist verschiebbar, aber durch eine Feder 16, die in einer ilut gleitet, gegen Verdrehung gesichert, der Fortsatz 15 der verschiebbaren Wand 7 gelagert. Die verschiebbare Wand- 7 ist mit einer Dichtung 11 gegan den Umfangsteil des Gehäuses 8 abgedichtet und begrenzt den Flüssigkeitsspeicherraum 19. An dem Fortsatz 15 ist eine Ringnut I7 vorgesehen, in die in der Zeichnung nicht dargestellte Gleitsteine eingreifen, sodai3 mittels dieser Gleitsteine die W-nd 7 verschoben ..erden kann. An der ^T.,'and 7 1st eine Schieberwand 18 angeordnet, die mit der verschiebbaren Wand 7 verschiebbar ist, derart, daß diese Schieberv/and 18 die Öffnungen der Zylinder in dem Zylinderkörper 1 überdeckt, wobei jeweils nach der Lage der V/and '( entweder die. öffnungen der Zylinder völlig

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frei gelegt sind oder, wie in der Zeichnung dargestellt, teilweise verdeckt sind, sodaß nur ein Spalt 12 frei bleibt, oder aber völlig abgeschlossen sind. Oberhalb jedes Zylinders ist in der Schieberwand 18 ein Kugelrückschlagventil 9 angeordnet, wobei durch die Fliehkraft der umlaufenden Kupplung die Kugeln in ihren Sitz gedrückt werden und lediglich beim Ansaugen von Flüssigkeit in den Zylinder durch das Druckgefälle von ihrem Sitz abgehoben werden. Durch die Fliehkraft der umlaufenden Kupplung wird die Flüssigkeit in dem Flüssig-.keitsspeicherraum 19 verteilt, sodaß sie einen Flüssigkeitsring um die Zylinder herum bildet. Dabei ist die Flüssigkeitsmenge so bemessen, daß dann, wenn die verschiebbare Wand 7 soweit nach in der Fig. 1 nach rechts verschoben wird, daß sie die Zylinderöffnungen völlig freilegt, der Flüssigkeitsspiegel nicht bis zu den Zylinderöffnungen hinreicht. Werden in dieser Lage die Kolben in den Zylindern verschoben, so wird lediglich Luft aus dem Raum, in dem der Zylinderkörper angeordnet ist, verdrängt, Andererseits ist die Flüssigkeitsmenge derart bemessen, daß die bei stillstehender Kupplung sich im unteren Teil des Gehäuses 10 sammelnde Flüssigkeit gerade bis zu den Lagern 13 reicht und nicht durch diese ausläuft.

Je weiter die Wand 7 nach in der Fig. 1 nach links verschoben wird, desto weiter wird der Flüssigkeitsspiegel nach innen

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verdrängt, sodaß bei einer Relativ-Drehung zwischen Gehäuse 10

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und Abtriebswelle 2 und damit "auftretenden Verschiebung der Kolben 6 in den Zylindern Flüssigkeit in diesen eingesaugt wird und zwar einerseits durch die verbliebene Spalte 12 und ande-

- rerseits durch die Rückschlagventile 9· Dabei und insbesondere bei dem-Verdrängen aus den Zylindern heraus durch die Spalte ist ein erheblicher Widerstand zu überwinden, sodaß auf die AbtriebsweTle 2 ein Drehmoment übertragen wird. Wird schließlich die Wand 7 so weit nach links verschoben, daß die Zylinderöffnungen vollkommen verschlossen sind, so kann die in den Zylindern eingeschlossene Flüssigkeit nicht durch die Kolben β

■ aus den Zylindern verdrängt werden/ soda.ß zwangsläufig jede Drehung des Gehäuses 10 über den Zylinderkörper 1 und.die Kolben 6, die Pleuelstangen '4, den Kurbelzapfen 3 auf die Abtriebs welle 2 übertragen wird. In diesem Falle übertragt also die Kupplung das auf sie aufgebrachte Drehmoment ohne Schlupf.

Patentansprüche

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Claims

1. Kupplung zum Verbinden zweier zumindest annähernd koaxial zueinander angeordneter Wellenenden miteinander, die mit zwischen 0 % und 100 % beliebig wählbarem Schlupf arbeitet, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Wellenende mit dem Antrieb und das andere Wellenende mit dem Gehäuse einer Flüssigkeitsverdrängerpumpe verbunden ist und der Zulauf unu/ oder vorzugsweise der Ablauf der Flüssigkeit aus der Verdrängerpumpe zu einem Sammelbehälter regelbar und gegebenenfalls verschließbar ist.

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadLirch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle mit einem Gehäuse (10) verbunden ist, in dem ■ radial mehrere Zylinder angeordnet sind, wobei in Jedem Zylinder ein Kolben (6) verschiebbar ist, der über eine Pleuelstange (4) mit einem an der Abtriebswelle (2) angeordneten Kurbelzapfen (j5) verbunden ist, wobei am Umfang des Gehäuses (10) ein mit allen Zylindern in Verbindung stehender Flüssigkeitsspeicherraum (19) vorgesehen ist und an jedem "Übergang von einem Zylinder in den Flüssigkeitsspeicherraum (19) ein einstellbares Drosselorgan (12) angeordnet ist.

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... Kupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselorgan (12) aus einem verstellbaren Spalt und einem neben diesem angeordneten, das Ausströmen von Flüssigkeit aus dem Zylinder hemmenden Rückschlagventil (9) besteht.

4. Kupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen des Plüssigkeitsspeicherraumes (19) veränderbar ist, vorzugsweise in Abhängigkeit von der Verstellung der Drosselorgane (12) derart, daß bei völlig geöffneten Drosselorganen (12) der Flüssigkeitsspiegel in dem Flüssigkeitsspeicherraum (19) nicht bis zu den Zylindern reicht.

5. Kupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß am Gehäuse eine den Flüssigkeitsraum begrenzende, in Achsrichtung der Wellen vers-·: ::^:.cbbare Wand (7) vorgesehen ist, an der gleichzeitig Schieber (1b) angeordnet sind, die die Einlaßöffnungen zu je einem Zylinder in je nach der Lage der Wand (7) verschiedenem Maß abdecken.

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