DE1400412A1 - Kupplungseinrichtung - Google Patents

Description

Der Patentanwalt Dipl·Ing.E.Jourdan

Or.TTxplJ

Frankfurt (Main) Kronberger Str.

In Sachen:

Svenska Eotor Maskiner Aktiebolag 1 4 0 0 4 1 <£

Nacka/Sehweden

Patentanmeldung Kupplungseinrichtung

Priorität der schwedischen Patentanmeldungen Ser.Ho, 10138/59 vom 30«, Oktober 1959 und Ser.ffOo 9703/60 vom 11. Oktober 1960

Die Erfindung bezieht sich auf eine zwischeneiner treibenden und einer getriebenen Welle angeordnete» Kupplungseinrichtung, bestehend aus einer hydrostatischen Kupplung und wenigstens einer Rutschkupplung·

Bei einer hydrostatischen Kupplung besteht ein wichtiges Problem in der Unterbrechung der Drehmomentenübertragung durch die Kupplung. Der einfache Lösungsweg, der darin besteht, das bei diesen Kupplungen vorgesehene Überdruckventil zwangsläufig zu öffnen, so daß die Pumpen uneingeschränkt ohne irgendeinen Gegendruck arbeiten können, genügt nicht zur sachgemässen Trennung der beiden Kupplungsteile. Infolge der durch die Flüssigkeit zwischen den beiden mit verschiedenen Drehzahlen umlaufenden Kupplungsteilen entstehenden .Reibungskräfte wird der getriebene Teil der Kupplung von dem treibenden Teil gezwungen, unter einer beachtlichen Drehmomentenübertragung zu drehen. Aus diesem Grunde kann ein vollständiges Lösen der Kupplungseinrichtung auf die genannte Weise nicht zustandegebracht werden.

Um ein derartiges vollständiges Lösen der Kupplungseinrichtung zu erzielen, wird gemäss der Erfindung die Kupplungseinrichtung mit wenigstens einer in Serie zur hydrostatischen Kupplung

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wirkenden mechanischen Rutachkupplung versehen, die durch eine von der hydrostatischen Kupplung unter Druckgehaltene Flüssigkeit betätigbar ist« Auf diese Weise wird erreicht, daß die Rutschkupplung ohne irgendeine andere äußere Zufuhr von Energie als der von dem Drehmoment der treibenden Welle herrührenden betätigt wird. Dadurch kann die Betätigung in Abhängigkeit eines einfachen Steuerimpulses vorgenommen werden.

Ein Lösungsweg zurBildung einer den Steuerimpuls gebenden Steuereinrichtung zur Ein- und Ausschaltung der mechanischen Kupplung mit Hilfe der hydrostatischen Kupplung besteht erfindungsgemäss darin, daß die mechanische Kupplung durch einen Servomotor betätigbar ausgebildet ist, der über eine Ventileinrichtung abwechselnd mit der Druckseite oder der Saugseite, d.h. der Hochdruck- oder Niederdruckseite der hydrostatischen Kupplung verbunden ist» Damit ist die Ventileinrichtung das einzige Mittel, das zur Betätigung der Rutschkupplung betätigt werden mussο

Im Hinblick auf die Möglichkeiten zur Betätigung der Ventileinrichtung und zum Einbau verschiedener Pumpeneinheiten in die hydrostatische Kupplung ist es vorteilhaft, die Ventileinrichtung koaxial zur gesamten Kupplungseinrichtung und in Achsrichtung verschiebbar anzuordnen»

Zur Erleichterung der Betätigung der Ventileinrichtung, ist es weiterhin zweckmässig, diese in axialer Richtung abzugleichen, d.h. die wirksamen Querschnittsflächen so auszubilden, daß der Flüssigkeitsdruck in beiden Richtungen etwa gleich grosse Kräfte ausübt. Zur Verstellung der Ventileinrichtung ist es ferner zweckmässig, eine getrennt betätigbare Einrichtung zum Beispiel in der Form eines Steuerschiebers anzuwenden, die zur Verschiebung von der einen Endstellung in die andere nur eine sehr geringe Kraft benötigt. Diese getrennt betätigbare Einrichtung kann auf

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verschiedene Weise ausgebildet sein.

Eine Kupplungseinrichtung der angegebenen Art kann infolgedessen für mehrere verschiedene Zwecke Anwendung finden, wenn es erwünscht ist, das zu übertragende Drehmoment auf einen Maximalwert zu begrenzen und dabei sowohl Schwingungen in der Kupplungseinrichtung wirksam zu beseitigen als auch wahlweise die Drehmomentübertragung zu unterbrechen. Verschiedene Anwendungsmöglichkeiten werden weiter unten in Verbindung mit verschiedenen Ausführungen der Erfindung beschrieben.

Durch eine entsprechende Bemessung der Rutschkupplung im Verhältnis zur hydrostatischen Kupplung lässt es sich erreichen, daß bei eingerückter Rutschkupplung . zwischen deren die Kupplung bewirkenden Teilen kein Schlupf auftritt, da dieser von den Kupplungsteilen der hydrostatischen Kupplung übernommen wird_o Auf diese Weise ist es möglich, jeglichen Verschleiß der mechanischen Kupplung auszuschalten. Aus diesem u-runde kann eine mit einer hydrostatischen Kupplung in der oben angeführten Weise verbundene Reibungskupplung zur Übertragung einer um ein vielfaches grösseren leistung als derjenigen verwendet werden, die durch eine Reibungskupplung gleicher Grosse übertragbar wäre, wenn die Synchronisation der Wellen zwischen deren die Kupplung bewirkenden Teilen selbst erfolgen müsste«

Infolge der Tatsache, daß die Rutschkupplung mittels eines von der Hochdruckseite der hydrostatischen Kupplung abgenommenen ITüssigkeitsdruckes in eingerücktem Zustand gehalten wird, wird die Kuppelwirkung beendet, wenn der Druck auf der Hochdruckseite der hydrostatischen Kupplung auf den Wert oder unterhalb des Wertes des

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Druckes auf der Niederdruckseite abnimmt. Eine solche Druckabnahme tritt dann auf, wenn sich die relative Drehung zwischen den die Kupplung bewirkenden Teilen der hydrostatischen Kupplung umkehrt, d.h. wenn die Kupplung anstatt von der Eingangsseite von der Ausgangsseite angetrieben wird. Bei einer solchen Drehung sinkt der Druck wie oben beschrieben, und als Folge davon wird die Reibungskupplung gelöst. Auf diese Weise wirkt die erfindungsgemässe Kupplungseinrichtung als Freilaufkupplung und benötigt für diesen Zweck keine verschiebbare Ventileinrichtung.

Die Kupplungseinrichtung kann auch in Serie mit der hydrostatischen Kupplung mindestens zwei getrennt einrückbare Reibungskupplungen und eine entsprechende Anzahl von Antriebswellen enthalten. Auf diese Weise ist es in weiterer Ausbildung der Erfindung möglich, dass bei Verstellung der Ventileinrichtung das wechselweise Einrücken der Rutschkupplungen durch eine Kraft vorgenommen wird, die sowohl von .der hydrostatischen Kupplung und damit von der Antriebswelle als auch von der genannten Verstellung herrührt, wobei die möglicherweise beim Einrücken einer anderen Rutschkupplung notwendige Synchronisierarbeit vollständig von der hydrostatischen Kupplung aufgebracht wird, so daß die Rutschkupplung keinem Schlupf und damit keinem Verschleiß unterworfen ist·

Nach einem besonderen Merkmal der Erfindung können die getrennt verstellbaren Mittel zur Verstellung des den Servomotor der Rutschkupplung mit der Hoch- bzw. Niederdruokseite des hydro-

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statischen Getriebes verbindenden Ventilteiles als hydraulisch betätigbarer Kolben ausgebildet sein. Eine dey^ige Ausbildung bringt verschiedene Vorteile mit sich. Erstens kann ein solcher Kolben direkt mit dem Ventilteil verbunden sein. Weiterhin kann der Kolben in Abhängigkeit verschiedener Drücke der Druckflüssigkeit stufenweise verstellbar sein. Besonders bei einer Stufe, die einem hohen Flüssigkeitsdruck entspricht, kann die Verbindung zwischen dem Servomotor der Rutschkupplung und der hydraulischen Kupplung unter gleichzeitiger Zufuhr von unter hohem Druck stehender Flüssigkeit von außerhalb sowohl zu dem Servomotor als auch zur Niederdruckseite der hydraulischen Kupplung unterbrochen werden. Auf diese Weise ist die Reibungskupplung unabhängig von der Richtung der Drehmomentübertragung eingerückt, und gleichzeitig ist der Druck auf der Niederdrucksexte der hydrostatischen Kupplung höher als auf der Hochdruckseite, so daß auch die hydrostatische Kupplung in der Gegenrichtung zur Normalrichtung Drehmoment überträgt. Mit anderen Worten ist dadurch die Freilauf wirkung der Kupplungseinrichtung beseitigt·

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^βα-τ "PlrfinrHn.* «rgeber¹ sich aus der Beschreibung mehrerer in den Figuren dargestellter Ausführungs- und An-

le. "Rs zeilen:

Ί die ^nematische Tiorstfillur«; einer Anwendung der KiiTToiunfrseir-riohtung firemä'ß der Erfindung;

"Pi ρ-. ? einen LHnfsechnitt durch die Kupplungseinrichtung nach Linie 2-2 der Figur 3}

H¹I-T. 3 einen ^uersohnitt durch einen Teil der Tfupplunffseir-rio^tuns; nr-ch Linie ^ -"³J der Figur 2;

■RHii·. fi pn-nen lin^r-sqchni+t durch einen Teil der Kupplungseinrichtung in einer anderen Axialehene nach linie 4-4 der Figur ^;

¹^i. ^rO 5 einen Tän^ssrbnitt ähnlich Figur 2 durch eine abgeänderte Ausführung der Kupplungseinrichtung;

Fi£» 6 bis 8 schematische Darstellungen von weiteren

Arwendunffsbeispielen der erfindungsgemäßen ' Kupplungseinrichtung;

Fig. 9 bis 11 Längsschnitte ähnlich Figur 2 durch weitere Ausführungen der Erfindung}

Fig. 12 und 13 zwei verschiedene Anordnungen der eriindungsgemäßen Kupplungseinrichtung in einem Schiffsantrieb.

Bei dem Beispiel nach Figur 1 ist eine Brtnrucraftmasohine mit einem Kühler 12 und einem Gebläserad 14·_t welohes an dem Gehäuse 16,17 einer Kupplungseinrichtung 15 angeordnet iet_f geaägt. In einer Kühlflüssigkeitsleitung 18 zwischen dem Kühler 12 und der Brennkraftmaschine 10 ist ein Thermostat vorgesehen, der einen koaxial vor dem Gebläserad 14- angeordneten Elektromagneten 22 beeinflusst.

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Wie aus Figur 2 bis 4 ersichtlich, ist das Kupplungsgehäuse 16,17 mit einem Flansch 23 zur Verbindung mit der Brennkraftmaschine 10 versehen und enthalt eine hydrostatische Kupplung, die aus dem Gehäuse 16,17 und einem zentralen Zahnrad 24- besteht, welches lösbar "uf einer in den G^häu^e mit Hilfe von Wälzlagern 2^,27 'tela^erter Wolle ?6 angeordnet und mit dio^er kuppelbar ist. Die Weile ?6 tr^'p-t einen Flansch 28 zur Befestigung de·=⁵ GeblM^rad^s ]4 (¹⁵¹In".!]). In dem Gehäuse 16,17 sind mehrere nq^rweise ineinandergreifende Zehnräder 30 und 32 .^el^gert, von welchen je ein Zahnrad 32 mit dem Zentralrad 24 kämt.

Jedes Zahnradpaar 30, 32 arbeitet als Zahnradpumpe und fördert Flüssigkeit von einem inneren Tiied^rdruokrau^ 34 ^u einem äußeren Hochdruckrpum 36_e letzterer ist über einen Kanal 38 mit einem überdruckventil Λ0 (Figo 3 und 4) verbunden, das in der Weise angeordnet ist, daß es parallel mit der Kupplungsachse verschiebbar ist, so daß der Einfluß der Zentrifugalkraft ausgeschaltet ist« Oer ^nsprechdr^ck des Überdruckventil es 40 ist du.ro>¹ Verändern der Vorspannung einer Druckfeder 42 mit Hilfe einer in einem Gewinde drehboren, die Druckfeder 42 umfassenden und ai einem Ende abstützenden Hülse 44 verstellbar» Die durch das Überdruckventil 40 hindurchtretende Flüssigkeit gelangt in eine fTr-nrner 40, die ^iMber einen Kanal 47 mit dem Niederdruckraum 3^A in Verbindung steht.

Der Hoohdruckraum 36 ist darüber hin?us über Kanäle 48, (Figur 2 und 3) mit einer Kammer 5? verbunden, welche am Ende des Q-ehäuseteila 17 dem Flansch 23 benachbart angeordnet ist· Diese Kammer 52 ist mittels eines gegenüber dem G-ehäus© festgelegten und abgedichteten Kolbens 54 absre-BchloBStn, welcher auf der von der K^T-"ier wegweisenden Stirnseite einen hohlzylindrischen Ansatz 56 trägt, dessen Innenwendung mit einer Bingnut 58 versehen ist, die über mindestens einen Kanal 60 mit der Kammer 52 in Verbindung steht. Der Innendurchmesser des Ansatzes 56 ist in einem inneren Bereich 62 größer ausgebildet als in dem die Ringnut 58 enthaltenden äußeren Bereich 64· Der innere Bereich 62 steht mit dem

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Fi prieWi.-rokr-aum ?4 über einer die Wandung des Ansatzes ?6 durchdringenden Kanal 66 in Verbindung.

Die Welle ?6 ist Tiit einer abgesetzten, durchgehenden Axialbohnmg 67 versehen, in welcher ein Steuerschieber 68 in einer Arialrichtung durch den Elektromagneten 22 ("Pig. 1) und in der anderen Ayialriohtnng durch eine "Druckfeder 70 verschiebbar angeordnet t>nd in dem fe^en den Elektromagneten weisenden engeren Bohrungsteil 69 dichtend geführt ist. Die Druckfeder 70 stützt sich mit einem Enc'e gegen einen auf dem Steuerschieber 68 fest angeordneten Flansch 7? und mit dem anderen Ende gegen eine in der Welle ?6 fest angeordneten Buchse 74 ab. Der vom Elektromagneten 22 vegweieende Endteil 76 des Steuerschiebers 6R ist in dem äußeren Bereich 64 des Ansatzes 56 gleitbar gelagert. Dieser Endteil 76 ist mit einer Anzahl von Radialbohrungen 78 verseben, die zu dem einen Ende einer in den Endteil 76 eingebrachten und an beiden Stirnseiten abgeschlossenen Axialbohrung 80 führen, an deren anderem Ende weitere zum Außonm?ntel des Steuerschiebers 68 führende Radialbohrungen 86 angeordnet sind.·

Die Buchse 74 ist innerhalb der ¥^rel Ie 26, sowohl gegen deren Bohrun^soberflache als auch gegen die Mantelfläche des Endteiles 76 de?³ Steuerschiebers 68 dichtend, angeordnet und im Inneren mit einer sich in Axialrichtung weit ausdehenden Ringnut 84 versehen. Eine Anzahl von Radialbohrungen 82 durchdringt die Buchse 74 von der Ringnut 84 nach der Außenseite der Buchse, auf welcher die Radialbohrungen 82 durch eine weitere Ringnut 88 miteinander verbunden sind. Von dieser aus erstrecken sich durch die Welle 26 in der gleichen Radialebene wie die Bohrungen 82 und die Ringnut 88 weitere Radialbohrungen 90, die auf der Außenseite der Welle 26 durch eine Ringnut 92 miteinander verbunden sind.

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Die Welle 26 ist im mittleren Teil auf ihrem äusseren Umfang mit Keilnuten 94 versehen, in welche eine das Zentralrad 24 stützende Nabe 96 eingreift. Diese Habe 96 bildet ein Gegenlager für eine Scheibenkupplung 98 zwischen dem Zentralrad 24 und der Welle 26. Ein erster Satz Kupplungsscheiben 100 ist undrehbar auf den Keilnuten 94 gelagert. Zwischen diesen Kupplungsscheiben 100 ist ein zweiter Satz Kupplungsscheiben undrehbar gegenüber inneren Keilnuten 104 des Zentralrades 24 angeordnet.

Auf der felle 26 ist ein ringförmiger Teil 106 koaxial befestigt und mit einer axial gerichteten ringförmigen Arbeitskammer 108 versehen, die über eine Anzahl von Radialbohrungen 110 mit der Ringnut 92 der Welle 26 in Verbindung steht. In der Arbeitskammer 108 ist ein Ringkolben 112 axial verschiebbar und gegen die zylindrischen Wandungen der Arbeitskammer dichtend gelagert.

Das Zentralrad 24 ist auf der Nabe 96 und dem ringförmigen Teil 106 frei drehbar angeordnet.

Die Pumpenräder 30,32 sind gemeinsam in Zwillingslaufbüchsen 114, 116 gelagert, von denen die Zwillingslaufbuchse 114 im Gehäuseteil 17 in axialer Richtung festgelegt ist, während die Zwillingslaufbuchse 116 im Gehäuseteil 16 in axialer Richtung verschiebbar ist, wobei eine Kammer 118 zwischen dem Plansch der Zwillingslaufbuchse 116 und dem Gehäuseteil 16 gebildet ist, die mit dem Hochdruckraum 36 über einen Kanal 119 (Fig· 4) in Verbindung steht. Auf diese Weise wird die Laufbuchse 116 in dichtende Berührung mit den Pumpenrädern 30,32 gebracht, welche sich ihrerseits dichtend gegen die Laufbuchse 114 anlegen. Hierdurch werden die Leckverluste an den Stirnseiten der Pumpenräder 30,32 herabgesetzt und als Folge davon der Schlupf zwischen dem Gehäuse 16,17 und der Welle 26 klein gehalten.

Die Kupplungseinrichtung nach Pig. 2 bis 4 arbeitet in Ver-

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bindung mit der Anordnung gemäss Pig. 1 wie folgt :

Beim Anfahren der Brennkraftmaschine 10 befindet sich die

Kühlflüssigkeit in kaltem Zustand, so dass der Thermostat auf den Elektromagneten 22 in der Weise wirkt, dass dieser den Steuerschieber 68 nach links mit Bezug auf Fig. 2 in eine Lage verschiebt, in welcher die Radialbohrungen 78 mit dem inneren Bereich 62 des hohl zylindrisch en Ansatzes 56 in Verbindung stehen. In dieser Stellung ist die ringförmige Arbeitskammer 108 mit dem Mederdruckraum 34 über die Bohrungen bzw. Ringnuten 110, 92,90,88,82,84,86,80,78, den Bereich 62 und den Kanal 66 verbunden, d.h. die Kupplung ist gelöst. In diesem Zustand wird von dem Zentralrad 24 kein Drehmoment auf die Welle 26 übertragen, und das Gebläserad 14 steht still. Infolge der Tatsache, dass von dem Zentralrad 24 über die Scheibenkupplung 98 kein Drehmoment absorbiert wird, rotiert das Zentralrad mit nahezu der gleichen Drehzahl wie das von der Brennkraftmaschine 10 gedrehte Gehäuse 16,17. Die Pumpenräder 30,32 drehen »ich relativ zu dem Gehäuse nur mit sehr geringer Drehzahl, und der Druck in den Hochdruckräumen 36 ist nur wenig höher als der Druck im Mederdruckraum 34.

Wenn die Kühlflüssigkeit nach einer gewissen Betriebsdauer der Brennkraftmaschine ihre vorher festgelegte Arbeitstemperatur erreicht hat, auf welche der Thermostat eingestellt ist, wird dieser die Magnetspule 22 so beeinflussen, dass der Steuerschieber 68 freigegeben und unter der Wirkung der Druckfeder 70 in die rechte Stellung mit Bezug auf Pig. 2 bewegt wird. In dieser Stellung befinden sich die Radialbohrungen in der gleichen Radialebene wie die Ringnut 58, so dass die HochdruckkammerB. 36 mit der ringförmigen Arbeitskammer 108 über die Kanäle 48,50, die Kammer 52, den Kanal 60 und die Ringnuten bzw. Bohrungen 58,78,80,86,84,82,88,90,92 und 110 verbunden ist. Als Folge dieser Verbindung wird der Ringkolben

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unter dem Einfluss der Druckdifferenz zwischen Hochdruckräumen 36 und Niederdruckraum 34 nach rechts verschoben, d.h. die Kupplung wird eingerückt, und es wird Drehmoment von dem Zentralrad 24 über die Scheibenkupplung 98 und die Welle 26 auf das Gebläserad übertragen. Auf diese Weise wird das Gebläserad 14 beschleunigt, während gleichzeitig das Zentralrad in seiner Drehbewegung verzögert wird. Dadurch wird der Unterschied zwischen den Drehzahlen des Gehäuses 16,17 und des Zentralrades 24 vergrössert, und die Pumpenräder 30,32 rotieren schneller, so dass der Druck im Hoohdruckraum ansteigt. Als Folge davon wächst auch der Druck in der Arbeitskammer 108 und bewirkt ein noch festeres Anpressen der Kupplung 98. Wenn der Druck im Hochdruckraum 36 den Einstellwert des Überdruckventils 40 erreicht hat, öffnet dieses und die Synchronisation zwischen dem Gehäuse 16,17 und dem Gebläserad 14 erfolgt durch die hydrostatische Kupplung ohne jeden Schlupf in der Scheibenkupplung 98, so dass diese keinem Verschleiss unterworfen wird.

Nach Beendigung der Beschleunigung des Gebläserades wird dieses mit angenähert der gleichen Geschwindigkeit umlaufen wie das Gehäuse 16,17, während der von den Pumpenrädern 30,32 erzeugte Druck in dem Hochdruckraum 36 so stark abfällt, dass das Überdruckventil 40 schliesat und die Pumpenräder 30,32 nur noch so schnell gegenüber dem Gehäuse umlaufen, dass die von dem Druckunterschied zwischen den Hochdruckräumen und dem Niederdruckraum herrührenden Leckverluste ausgeglichen werden. Der Druckunterschied ist eine Funktion des übertragenen Drehmomentes.

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Wenn die Drehzahl der Brennkraftmaschine ansteigt, wachsen auch die Belastung des Gebläserades und damit die Höhe des ober die Ku-nnlung ?n übertragenden Drehmomentes. Bei einer vorher durch den Ansnrechwprt des Überdruckventile AO vorausbestimmten "Drehzahl öffnet dieses, und die Puirroenräder 30,32 beginnen sich relativ zum Gehäuse wieder schneller zu drehen. Bei höheren Drehzahl! en der Brennkraftmaschine und des Gehäuses werden deshalb die Drehzahlen des Zentralrpdes 24 und des Gebläserades 14 nur wenig nestei "■ert. Auf diese Weise wächst die Drehzahl des Gehläperades J 4 nur o-_eringf-figig über einen bestimmten Wert an, was Dünstig i.^t, da der Kühlbedarf der Brennkraftmaschine bei Drehzahlen oberhalb eines etwa 80 fc der maximalen Drehzahl der Brennkraftmaschine entsprechenden Wertes nur leicht ansteigt. Die Kühlung der Maschine ist auf diese Weise auch bei ^ohen Drehzahlen völlig ausreichend, und gleichzeitig wird eine beträchtliche Einsparung an Gebläseleistung bei hohen Faschinendrehzahlen erreicht. Da die Gebläseleistung der dritten Potenz der Geschwindigkeit proportional ist, wird eine Einsparung von 50 4 ^n Gebläseleistung dann erhalten, wenn das Gebläse bei höchster· Drehzahl der Brennkraftmaschine mit 80 ^ dieses ^1irertes umläuft.

Wenn die Maschirendrehzahl wieder unterhalb des festgesetzten Wertes abfällt, nimmt auch das Drehmoment des Gebläserades ab, so daß das Überdruckventil 40 wieder beschlossen wird, als ^oIge davon die relative Drehzahl der Pumpenzahnräder 30,32 abnimmt und das Drehzahlverhältnis zwischen Gebläserad 14 und Gehäuse 16,17 wieder auf angenähert den Wert 3 ansteigt.

Wenn die temperatur der Kühlflüssigkeit in der Maschine infolge Verminderung der Belastung unter den Einstellwert des Thermostaten absinkt, wird die Scheibenkupplung 98 wieder mit Hilfe des Elektromagneten 22 und des Steuerschiebers 68 gelöst, bis die Temperatur wieder auf den Einetellwert desThermostaten

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angewachsen ist und die Scheibenkupplung 98 erneut eingerückt wird.

Wenn die Maschine abgeschaltet wird, verbleibt der Steuerschieber 68 so lange in seiner Inge, in der die Scheibenkupplung eingerückt ist, bis die Temperatur der K^hlflue^igkeit unter den Einstellwert des Thermostaten abgesunken ist, woraufhin der Steuerschieber 68 durch den Elektromagneten ?? umgestellt wird. Wird jedoch angenommen, daß die elektrische Kraftquelle zur Betätigung des -Elektromagneten 22 gleichzeitig mit der Maschine abgeschaltet wurde, verbleibt dor Steuerschieber 68 in der Stellung, in der die Scheibenkupplung 98 eingerückt ist, und wird erst aus dioper Stellung bewegt, wenn die elektrische Kraftquelle wieder eingeschaltet ist.

Bei der in figur 5 dargestellten abgeänderten Ausführung sind gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie ir Figur 2 versehen. Oer einzige Unterschied gegenüber Figur P. besteht darin, daß die Einrichtung ?!nr Beeinflussung des Steuerschiebers 68 in die Kupplungseinrichtung hinein verlegt ist.

Me Welle 26 ist zu diesem Zwecke an dem gegen da¹? 14 gerichteten Ende mit einer größeren Axialbohrung 1?2 versehen, wobei zwischen dieser Axialbohrung und dem erweiterten Teil der Axialbohrung 67 eine Zwischenwand 124 gebildet ist. Die Zwischenwand 124 trägt einen in die Bohrung 122 ragerden nohlzylinderischen Ansatz 126 der den Steuerschieber 68 führt. Die 'Zwischenwand 12 4 bildet ferner einen Anschlag für den auf den Steuerschieber fest aufgeschobenen Flansch 72. In der Axialbohrung 122 ist ein Thermostat angeordnet, der eine steife äußere Hülse 168 aufweist, die an ihrem nach auswärts gerichteten Ende geschlossen ist und eine balgförmige innere Hülse 130 mit einem steifen, ebenfalls naoh auswärts gerichteten Bodenteil 132 in sich aufnimmt, welches mit dem Ende 134 des Steuerschiebers 68 zusammenwirkt. Die Hülsen 128 und 130 sind an den nach einwärts gerichteten freien Enden

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flüsrigkeits- und gasdicht miteinander verbunden. Die dadurch erhaltene geschlossene Kammer des Thermostaten ist zum Teil mit einer Flüssigkeit gefüllt, die danach ausgewählt j st, daß ihr Siedepunkt etwas unterhalb derjenigen Temperatur der v^felle 26 und der Druokflüssigkeit in dem von der Axialbohrung 122 umschlossenen und nicht vom Thermostaten eingenommenen Baum liegt, bei welcher Temperatur die cioheibenkupplimg gelöst werden soll. Eine Anzahl von Durchbrechungen 136 in der Zwischenwand 124. verbindet die Axia!bohrung-en fj und 122 miteinander, so daß Arbeitsflüssigkeit in die Bohrung 122 gelangen bzw. aus dieser entweichen knnn, wenn der Bodenteil 132 der balgförmigen Hülse 130 seine axiale Lage ändert.

Auf diese Weise kann ein absolut selbsttätiges Arbeiten der Kupplungseinrichtung bei dieser Ausführung erhalten werden, ohne daß von außen zugeführte Steuerimpulse oder besondere Kraft^bertragungsmittel erforderlich Pind.

Bei dem Anwendungsbeispiel nach Figur 6 ist die Kupplungseinrichtung 15 "■epäß der Erfindung zwischen einem Elektromotor 138 und einem vom Motor angetriebenen Kompressor 140 angeordnet. Der Kompressor besitzt eine Einlaßleitung 142 und eine Auslaßleitungl44. In letzterer ist ein auf die Temperatur oder den Druck in der Auslaßleitung ansprechendes Steuerorgan 146 angeordnet. Dieses Steuerorgan beeinflusst einen koaxial' zur Achse der Kupplungseinrichtung liegenden Elektromagneten 148, der den Steuerschieber der Kupt)lungseinrichtung mittels einer sich durch den Kompressor 140 erstreckenden Stoßstange 150 verschiebt.

Das 4nwendungsbeispiel "Figur 7 zeigt eine Werkzeugmaschine, zum Beispiel eine Hobelmaschine 152 mit einem hin- und hergehenden Aufspanntisch 154· Bin Elektromotor 156 treibt den Aufspanntisch 154 über zwei getrennte Zahnradgetriebe 158 und 160 an, von denen jedes mit dem Motor 156 mit Hilfe einer

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Kupplung einrjchtung 15 gemäß der Erfindung verbunden ist. Zur" Betätigung der Kupplun^seinrichtungen 15 ist dio Hobelmaschine T52 mit vom Aufspanntisch beeinflußbaren "^nd schal tern 162, 164 ausgerüstete Diese Endschalter wirken avf e?n Feieis 166 ein, welches einen Wechselschalter 168 betätigt, der wechselweise die Stromkreise zweier die Kupplungseinrichtungen 15 schaltende Elektromagnete 170,172 schließt.

In Figur 8 ist ein Anwendun^sbeispiel dargestellt, bei dem ein Elektromotor 174 zwei Einzelpumpen 176 und 178 mit Hilfe zweier Kupplungseinrichtungen 15 antreibt. In der Auslaßleitung 180 der Pumpe 176 ist ein auf Temperatur anspD'echendes Steuerorgan 182 angeordnet, welches einen Elektromagneten 184 zur Betätigung des Steuerschiebers der Kupplungseinrichtung 15 der Pumpe 176 beeinflusst. Desgleichen ist in der Auslaßleitung 186 der Pumpe 178 ein auf Druck ansprechendes Steuerorgan 188 angeordnet, welches einen den Steuerschieber der Kupplungseinrichtung 15 der Pumpe 178 betätigenden Elektromagneten 190 beeinflusst. Eine derartige Pumpenanordnung arbeitet auf einen geschlossenen Flüssigkeitskreisllauf, wobei die Pumpe 176 den Flüssigkeitsumlauf durchführt und die Pumpe 178 als Förderpumpe für die Aufrechterh^ltung einer unveränderlichen Flüssigkeitsmenge im Kreislauf sorgt«

Eine weitere Abwandlung der Kupplungseinrichtung 15 int in Figur 9 dargestellt, die ähnlich aber einfacher als die in den Figuren 2 bis 4 gezeigte Ausführung ausgebildet ist. Sich entsprechende Teile sind mit denselben Bezuffszeichen wie ir? Figur versehen. Die Abwandlung gegenüber der Ausführung nach Fi<?ur besteht darin, daß der Steuerschieber 68 weggefallen 1st·

Auf diese Weise hat die Kupplungseinrichtung ihre Fähigkeit zum wahlweisen Trennen der Welle 26 vom G-ehäuse 16,17 verloren, wenn der Flansch 23 den Flansch 28 mit Hilfe der . Kupplungseinrichtung antreibtf aber sie hat ihre Fähigkeit zum a Trennen der Welle vom G-ehäuse behalten, wenn der Flansch 28 den Flansch 23 mittels der Kupplungseinrichtung

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antreibt. Die Kupplungseinrichtung gemäss Figur 9 stellt somit ein Freilaufgetriebe dar_o

"Das in Fig. Io dargestellte Ausführungsbeispiel der Kupplungseinrichtung unterscheidet sich von dem Beispiel nach Fig. 2 wie folgt:

Die Welle 26 (Fig. 2) ist durch zwei konzentrische Wellen 222, 224 ersetzt, von denen jede an ihrem äusseren Ende ein Zahnrad 226 bzw. 228 trägt. Die Welle 222 ist mit dem Zentralrad mittels einer hydraulisch betätigten Scheibenkupplung 23o und die Welle 224 mit dem ^entralrad 24 mittels einer ebenfalls hydraulisch betätigten Scheibenkupplung 232 verbunden. Die Druckflüssigkeit aus der Kammer 52 wird einer der beiden Scheibenkupplungen 23o bzw. 232 durch den Steuerschieber 68 zugeführt, während die andere Scheibenkupplung gleichzeitig mit dem Niederdruckraum 34 in Verbindung steht.

Bei lösung einer der Kupplungen 23o,232 und Einrücken der anderen Kupplung besteht eine Geschwindigkeitsdifferenz zwischen der ,ieweils gekuppelten Welle 222 bzw. 224 und dem Kupplungsgehäuse 16,17. Die Synchronisierungsarbeit, welche notwendig ist bis die jeweils gekuppelte Welle und das Kupplungsgehäuse mit gleicher Geschwindigkeit umlaufen, wird vollständig durch die hydrostatische Kupplung infolge Rotation der Pumpenräder 3o₉32 ohne irgend einen Schlupf der jeweils eingerückten Scheibenkupplung 23o bzw. 232 geleitet. Auf diese Weise ist ein Räderwechselgetriebe erhalten, welches mit mechanischen Kupplungen arbeitet, die keine Synchronisierungsarbeit durchführen, da diese durch die hydrostatische Kupplung in einer äusserst sanf-

Art
ten und'ohne irgend einen Yerschleiss geleistet wird»

Die Kupplungseinrichtung in abgewandelter Ausführung nach

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Pig. 11 "besteht wiederum aus einem Kupplungsgehäuse 16,17, welches über in dem Gehäuse angeordnete Pumpenräder 3o₉32 mit der Welle 26 verbunden ist, dem mit einem der Pumpenräder in Eingriff stehenden Zentralrad 24 und der zwischen dem Zentralrad 24 und der Welle 26 angeordneten hydraulisch betätigten Scheibenkupplung 98. Die Scheibenkupplung 98 wird normalerweise mittels Druckflüssigkeit aus dem Hochdruckraum 36 betätigt, der durch den Kanal 5o mit dem in der Axialbohrung 67 der Welle 26 gelagerten Steuerschieber 68 in Verbindung steht. Der Steuerschieber 68 besitzt wieder die an beiden Enden verschlossene Axialbohrung 8o, welche durch Radialbohrungen 78 und 86 mit der Aussenflache des Steuer3Chiebeis in "Verbindung steht. Die Radialbohrungen 78 haben stets Verbindung mit dem Kanal 5o und stehen in einer anderen Stellung des Steuerschiebers durch einen Kanal 234 auch mit dem Hiederdruckraum 34 der hydrostatischen Kupplung in Verbindung. Die Radial bohrungen 86 sind entweder durch die zwischen dem Steuerschieber 68 und der Welle 26 angeordnete Buchse 74 verschlossen oder stehen durch Radialbohrungen 82 der Buchse 74 mit Radialbohrunge-n 9o in der Welle 26 und durch diese mit der Arbeitskammer Io8 der Kupplung 98 in Verbindung.

Der Steuerschieber 68 wirkt gleichzeitig als Kolben eines hydraulischen Servomotors zur betätigung der Kupplungseinrichtung. Hierzu wird Druckflüssigkeit vnn einer äusseren Rohrleitung 236 her durch eine mit Radialbohrungen 24o und einer Ringnut 242 versehenen Buchse 238 und Radialbohrungen 244 in der Welle 26 zur Axialbohrung 67 in der ϊ/elle 26 zugeführt. Der Steuerschieber 68, welcher mit einer zweiten durch ein Rückschlagventil 246 von der Axialbohrung 67 geig 7318/28.1o.6o _BÄD ORIGINAL

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trennten Axialbohrung 248 versehen ist, wird durch die Druckflüssigkeit gegen die Wirkung der Druckfeder 7o mit Bezug auf die Zeichnung nach links verschoben, bis eine von der Axialbohrung 248 des Steuerschiebers 68 ausgehende Radialbohrung 25o mit einer Radialbohrung 252 in der Buchse 74 in Verbindung kommt. Diese Radialbohrung 252 steht ihrerseits mit dem Radialbohrungen 82 und 9o in der Buchse 74 und der Welle 26 in ständiger Verbindung. Durch die von der Rohrleitung 236 einströmende Druckflüssigkeit wird somit die Kupplung 98 eingerückt _t und es herrscht ein genügend hoher Druck in dem Hochdruckraum 36 der hydrostatischen Kupplung, um, wenn der Mederdruckraum 34 gleichzeitig durch eine äussere Rohrleitung 254 mit einem Auslass 256 verbunden ist, ein Drehen der Pumpenräder 3o,32 zu verhindern.

Die Druckflüssigkeit zur Betätigung der Kupplung wird von einer ständig laufenden Pumpe 258 geliefert, welche mittels eines Schiebers 26o entweder mit einem Überdruckventil 262 oder einem Auslass 264 verbunden werden kann. Der Schieber wird mit Hilfe eines Elektromagneten betätigt, der in einem von einem elektrischen Schalter 268 schliessbaren Stromkreis 266 liegt.

Ein zweiter Elektromagnet wird durch einen zweiten elektrischen Schalter 27o in einem zweiten Stromkreis 272 derart betätigt, dass der Schieber 26o so verstellt wird, dass sowohl das Überdruckventil 262 als auch der Auslass 264 geschlossen sind.

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Der Flüssigkeitsdruck in der Rohr"! eituno- 2⁷^ ^A **f C^_n durch ein zweites überdruckventil 2*7/1, welches ^f e⁴reri höheren Druck als das Überdruckventil 26? eino-entelUt let und durch ein Differentialdruckventj.il ?76 in e^Anev frveifrleitung der Rohrleitung 254 festgelegt, se de!³ pin geeigneter Differentialdruck zwischen den Rohrleitungen erreicht ist. Gleichzeitig ist der Auslaß 256 durch einen Schieber ?78 geschlossen, der durch den Druck in der Rohrlei.trη<* ?^6 bei gleichzeitigem öffnen eines Überdruckventilen ?PO in der "Rohr leitung 254 betätigt wird.

Wenn der höhere Druck in der Rohrleitung 23*5 der 67 in der Welle 26 zugeführt wird, ^ird der Steuerschieber gegen die Wirkung einer zweiten Druckfeder ?82 noch weiter nach links verschoben bis die Radialbohrunr; 250 mit einev weiteren Radialbohrung 284 der Buchse 74 in Verbindung steht. In dieser Stellung des Steuerschiebers 68 ist die Verbindung zwischen den Radialbohrungen 82 und 86 unterbrechen. Gleichzeitig ist der niedere Druck aus der Rohrleitung 254 dew. Niederdruckraum 34 zugeführt.

Die Ausführung nach Figur 11 arbeitet wie f01.3t: "'enn der Stromkreis 266 durch den elektrischer ^C1 chaIter ?6P unterbrochen ist, ist der Schieber 260 in der Stellung, bei der §r den Auslaß 264 öffnet. Der Oracle in der Pohrleitür3 236 steigt aber nicht an, da der Schieber 278 noch in einer Stellung ist, bei der der Auslaß 256 offen ist. Der Druck in der Rohrleitung 236 wirkt auf den Steuerschieber 68, ^wenn er der Axialbohrung zugeführt ist, derert ein, daß die R^dialbohrung 250 mit der Radialbohrung 252 und die Radialbohrung mit der Radialbohrung 82 verbunden sind. Hierdurch τ-'ird Druckflüssigkeit einmal der Kupplung 98 zugeführt, so daß diese eingerückt wird und zum anderen auch dem Hochdruckraum 36, so daß auch die Hydrostatische Kupplung wirksam wird. Die Kupplungseinrichtung ist somit eis Q-^vzes eingerückt.

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^vrenn der elektrische Schalter 270 der Stromkreis 272 schließt, wird der Schieber 260 ir, die Stellung verschoben, in der er sowohl den Auslaß 264 als such dqs Überdruckventil 262 schließt. Der Druck in der Rohrleitting 236 vergrößert sich dann, so daß der Schieber 278 der AvalpQ ?5S schließt und sich so-mit der Druck iv. der !Rohrleitung 254 durch das Differentialdruckventil 276 auf den durch das Überdruckventil ?80 festgelegten Wert vergrößert. Wenn der Druck in der Rohrleitung 236 der Axialbohrung 67 in der ^welle 26 zugeführt "^rird, wird der Steuerschieber 68 in die Stellung verschoben, bei der die Radialb oh rung 250 fit der PadiaThohrung ?.PA verbunden und die Verbindung zwischen den R°di&!l bohrungen 82,86 unterbrochen ist. Somit wird Kochdruckflüssigkeit der Kupplung 98 zugeführt, welche in diesem Fall eingerückt bleibt. Andererseits wird' dem Hochdruckraum 36 keine Hochdruckflüpsigkeit zugeführt· Druckflüssigkeit wird gleichzeitig dem liiederdruokraum 34 von der Rohrleitung 254 zugeführt, so daß bei umgekehrtem Antrieb sowohl die mechanische Kupplung 98 als auch die hydrostatische Kupplung wirksam sind und der Freilaufeffekt der Kupplungseinrichtung,der .bei anderen Betriebszuständen auftreten kann, ausgeschaltet ist.

Figur 12 zeigt die Verwendung der erfindungsgemäßen Kupplungseinrichtung bei einem Schiffsantrieb mit zwei Motoren und einer Schiffschraube, wobei das Gehäuse der hydrostatischen Kupplung mit einem Untersetzungsgetriebe und die innere Welle mit dem Motor verbunden sind.

Eine ähnliche Anwendung zeigt figur 13, wobei jedoch das Gehäuse der hydrostatischen Kupplung mit dem Motor und die innere Welle mit dem Untersetzungsgetriebe verbunden sind.

Diese beiden Figuren zeigen somit, daß jede Seite der Kupplungseinrichtung» das heißt, sowohl die Welle als auch das gehäuse, den antreibenden Teil bilden kann, und daß der entscheidende Faktor darin liegt, wie die aus den Rädern 30,32 gebildeten

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- 21 Pumpen in dem Q-ehäuse angeschlossen sind.

Wie aus den dargestellten Beispielen zu ersehen, ist die Kupplungseinrichtung gemäß der Erfindung ^uf verschiedene Weise zu verwirklichen und für verschiedene» Verwendungszwecke brauchbar, wobei die Anwendung nicht auf ein oder mehrere der gezeigten Beispiele beschränkt ist«

Patentansprüche/ folgen

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Claims (1)

1. Il

   Der Patentanwalt Dipl.-Ing. E. «Tourd&n

   Frankfurt/Main Kronberger Str· 46

   Jn Sachem Aa. ι S 71 066 XIl/47c

   STtnaka Eotor Maskiner

   Aktiebolaget

   H a ο k a (Schweden)

   -Kette Patentansprüche

   1· Kupplungseinrichtung zwischen Ein- und Ausgangswellen, gekennzeichnet durch die Kombination einer hydrostatischen Kupplung (30,32) Bit mindestens einer Trennkupplung (98), die in Serie au der hydrostatischen Kupplung angeordnet 1st und für die Betätigung durch Druckflüssigkeit ron der hydrostatischen Kupplung eingerichtet ist·

   2. Kupplungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß tür die Trennkupplung (98) ein hydraulischer Servomotor (106,108,112) vorgesehen ist, der mittels eine» Ventile (68) abwechselnd an die Druckseite (36) oder die Saugseite (34) der hydrostatischen Kupplung (30,32) anschlieSbar ist·

   3« Kupplungseinrichtung nach Anepruoh 2, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest awei wahlweise betätig-

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   bare Trennkupplungen (230 u. 252) und eine entsprechend« Anzahl τοη Auegangewellen (222 u. 224) rorgetehen let·

   4. Kupplungseinrichtung naoh Anspruch 2 oder 3» dadurch ««kennzeichnet, daß das Ventil (68) koaxial eur Aohee der Kupplungseinrichtung angeordnet und axial Tersohlebbar let·

   5. Kupplungseinrichtung naoh einem der Ansprüche 2 bis 4» dadurch gekennseichnet, daß das Ventil (68) durch selektiv einstellbare Organe ( ) steuerbar ist,

   6. Kupplungseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daS die selektlT einstellbaren Organe ( ) in Abhängigkeit τοη die Kupplungseinrichtung antreibenden oder τοη diesen angetriebenen Einrichtungen ( ) einstellbar sind·

   ?· Kupplungseinrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die selektir einstellbaren Organe < ) selbst druck- oder teaperatureapfsndlich sind oder unter des EinfluS τοη auf diese Größen empfindlichen Einrichtungen ( ) stehen«

   8. Kupplungeeinrichtung nach einea der Ansprüche 5 bis 7t dadurch gekennzeichnet, daß das selektiT eineteilbare Organ ein Solenoid (22,140,170,172, 184,190) ist.

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   Kupplungseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekehneeichnet, daß due Solenoid (170,172, bzw. 184, 190) auf Drehung nit der Kupplungeeinrichtung verbunden und mit Hilfe von Schleifringen an der Stroiaquelle angeschlossen ist (Fig· 7 und 8)·

   10» Kupplungseinrichtung nach nsprueh O, dadurch kennzeichnet, daß due Solenoid ( 22 bzw. 148) relativ zu den rotierenden Teilen der Kupplungseinrichtung lose angeordnet ist (Fig· 1 und 6).

   11· Kupplungseinrichtung nach einen der Ansprüche 5 bis" 7« dadurch gekennzeichnet, daß das selektiv einstellbare Organ ein hydraulisch betätigter Kolben ( ) ist (Fig. 11).

   12. Kupplung··im.ohtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben ( ) direkt alt dem Ventil (68) verbunden ist.

   13· Kupplungseinrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben ( ) »it Hilf· unterschiedlicher Drücke t%m /,rbeitsaediums in swei «ueinunder unterschiedliche Schaltstellungen verstellbar ist.

   14. Kupplungseinrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennseichnet, dal in der des höheren Druck des Arbeitemediume entsprechenden Stuf· die Verbindung des Servoaotors (104,108,112) der Trennkupplun« (96)

   LJ \

   BAD OBiGlNAL

   ait der Druckstitt (36) der hydrostatischen Kupplung (30*32) unter gleichseitiger Zufuhr von Hoohdruoknediun sun Servorotor (106*108,112) sowie sur Saugselte (34) der hydrostatischen Kupplung unterbreche ear ist.

   1$· Kupplungseinrichtung nach «in·« der Ansprüche 5 bis 7* dadurch gekennseiohnet, daS das selektiv einstellbare Organ ein pneumatisch betätigter Kolben ( ) ist.

   16· Kupplungseinrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, dag das selektiv einstellbare Organ ein Thermostat (128,130) ist« der eich in der Kupplungseinrichtung befindet und unter den Elnflufl der Temperatur dieser Hinrichtung steht»

   17. Kupplungseinrichtung nach einest der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dnB die Trennkupplung (98) eine Reiibungskupplung ist·

   18. Kupplungseinrichtung nach einen der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennseIchnet, daß die Trennkupplung (98) eine formschlüssig arbeitende kupplung (positive type coupling) int.

   19· Kupplungseinrichtung naoh tine* der vorhergehenden Anspruch«, dadurch gekennseiohnet, daS die hydrostatische Kupplung ( 30,32) in an sich bekannter aelse alt einem Maximuddruckventil (40) ausgestattet ist.

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   20· Kupplungseinrichtung nach ein·» der vorhergehenden Ansprüche, gekennseichnet durch eine hydrostatische Kupplungf die in an sich bekannter Weise ein dreh* bares Gehäuse (16,17) aufweist, in dea planeten« artig mehrere Zahnradpumpen (30,32) und ein sentrales Zahnrad (24) gelagert sind» das Ia Eingriff Bit ehe« Zahnrad jeder dieser Zahnradpumpen steht» und in der ferner zwischen de» sentralen Zahnrad und einer die Verbindung alt diese» herstellenden welle (26) die 'irennkupplung (98) angeordnet ist·

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