DE1425298B1 - Fluessigkeitskupplung - Google Patents

Fluessigkeitskupplung

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DE1425298B1
DE1425298B1 DE19631425298 DE1425298A DE1425298B1 DE 1425298 B1 DE1425298 B1 DE 1425298B1 DE 19631425298 DE19631425298 DE 19631425298 DE 1425298 A DE1425298 A DE 1425298A DE 1425298 B1 DE1425298 B1 DE 1425298B1
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DE
Germany
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blades
drum
ring layer
carrier
speed
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Pending
Application number
DE19631425298
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English (en)
Inventor
Hendrik Cancrinus
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INPOWER WORKS Ltd
Original Assignee
INPOWER WORKS Ltd
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H47/00Combinations of mechanical gearing with fluid clutches or fluid gearing
    • F16H47/06Combinations of mechanical gearing with fluid clutches or fluid gearing the fluid gearing being of the hydrokinetic type
    • F16H47/08Combinations of mechanical gearing with fluid clutches or fluid gearing the fluid gearing being of the hydrokinetic type the mechanical gearing being of the type with members having orbital motion
    • F16H47/12Combinations of mechanical gearing with fluid clutches or fluid gearing the fluid gearing being of the hydrokinetic type the mechanical gearing being of the type with members having orbital motion the members with orbital motion having vanes interacting with the fluid

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Retarders (AREA)
  • Centrifugal Separators (AREA)
  • Structure Of Transmissions (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Flüssigkeitskupplung mit einem treibenden Planetenradträger, mehreren im Abstand von der Drehachse des Trägers radial angeordneten und in eine am Umfang des Trägers oder einer Trommel unter der Wirkung der Zentrifugalkraft ausgebildeten Flüssigkeitsringschicht eintauchenden, mit Schaufeln zum Auffangen von Arbeitsflüssigkeit aus der Ringschicht versehenen Schöpfrädern und mit einer von den Schöpfrädern getriebenen Welle.
  • Es ist bekannt (USA.-Patentschrift 2 289 440), die Füllung einer hydrodynamischen Kupplung bzw. Wandlers mittels eines Schöpfrohres zu regeln, das in die unter der Wirkung der Zentrifugalkraft in einem angetriebenen Gehäuseteil ausgebildete Flüssigkeitsringschicht eintaucht, die von der aus der Turbine austretenden Flüssigkeit gespeist wird, und das aus der Ringschicht entnommene Flüssigkeit der Pumpe zuführt. Die Eintauchtiefe des Schöpfrohres kann von außen her eingestellt werden, so daß der Pumpe mehr oder weniger Flüssigkeit zugeführt und damit die Füllung der Kupplung verändert wird. Damit kann die Abtriebsdrehzahl innerhalb des Schlupfbereichs der Kupplung geregelt werden.
  • Die Erfindung geht von einer in der französischen Patentschrift 1253 785 beschriebenen Einrichtung aus, bei der im Schlupfbereich der Kupplung sich die Schöpfräder relativ zu der die Flüssigkeitsringschicht enthaltenen angetriebenen Trommel drehen, dabei aus der Ringschicht Flüssigkeit aufnehmen und in den Bereich zwischen der Kupplungsachse und der Schöpfradachse transportieren. Dort fließt die Flüssigkeit aus dem Schöpfrad aus, so daß stets eine Seite des Schöpfrades gefüllt und die gegenüberliegende Seite entleert ist. Dadurch entsteht unter der Einwirkung der Zentrifugalkraft ein Ungleichgewicht am Schöpfrad und damit ein Drehmoment um die Schöpfradachse, das zur Beschleunigung der Abtriebswelle dient. Je größer die Drehzahl der Abtriebswelle ist, desto geringer wird die Drehzahl des Schöpfrades, bis schließlich beim Erreichen der Nenndrehzahl der Abtriebswelle das Schöpfrad gegenüber der Trommel stillsteht. In diesem Zustand wird Drehmoment übertragen, da die eine Seite des Schöpfrades noch gefüllt und die gegenüberliegende Seite entleert ist. Ferner ist in diesem Zustand die Drehzahl der Abtriebswelle gleich der Drehzahl der angetriebenen Trommel.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Kupplung so auszubilden, daß die Drehzahl der Abtriebswelle nach Erreichen der Nenndrehzahl weiter in das Oberdrivegebiet erhöht werden kann.
  • Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein an sich bekanntes, in die Ringschicht eintauchendes Schöpfrohr in einen am Träger angeordneten Ringkanal mündet, der mit Öffnungen zum Einleiten von Arbeitsflüssigkeit in die Schaufeln der Schöpfräder versehen ist.
  • Bei Erreichen der Nenndrehzahl der Abtriebswelle wird das Schöpfrohr in die Flüssigkeitsringschicht eingetaucht und führt über den Ringkanal den Schaufeln des Schöpfrades zusätzliche Flüssigkeit zu, so daß die Füllung der Schaufeln vergrößert wird, also bereits teilentleerte Schaufeln wieder vollständig aufgefüllt werden. Dadurch wird das bei Nenndrehzahl an sich stillstehende Schöpfrad wieder angetrieben, jedoch in einer gegenüber dem Zustand vor Erreichen der Nenndrehzahl umgekehrten Drehrichtung, so daß das Schöpfrad gegenüber der Trommel nunmehr voreilt, während es im Schlupfbereich der Kupplung unterhalb der Nenndrehzahl nacheilte. Durch diese Drehung des Schöpfrades mit umgekehrten Vorzeichen wird die Abtriebswelle unter Beibehaltung ihrer Drehrichtung weiter beschleunigt und erhält eine größere Drehzahl als die Nenndrehzahl bzw. die Drehzahl der angetriebenen Trommel, wobei das übertragbare Drehmoment entsprechend geringer wird. Dadurch kann in einfacher Weise die Drehzahl der Kupplung ins Oberdrivegebiet erhöht werden.
  • Es ist vorteilhaft, den Ringkanal derart auszulegen, daß im Oberdrivegebiet der Kupplung von ihm die gesamte Arbeitsflüssigkeitsmenge aufgenommen werden kann, wenn das Schöpfrohr in die Ringschicht eintaucht. Dann kann sich keine Ringschicht mehr am Innenumfang der Trommel ausbilden, so daß das von der Ringschicht auf das Schöpfrad beim Durchtreten ausgeübte Bremsmoment entfällt.
  • In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung können in den Böden und/oder den Seitenwänden der Schaufeln Öffnungen vorgesehen sein. Dadurch läßt sich in einfacher Weise die Drehzahl-Drehmoment-Kennlinie verändern. Die Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 einen Seitenschnitt längs der Linie 1-I in F i g. 2, F i g. 2 eine Seitenansicht im Schnitt längs der Linie II-II in F i g. 1, F i g. 3 eine perspektivische Darstellung einer Schöpfradschaufel mit Öffnungen in den Seitenwänden und F i g. 4 eine Seitenansicht im Schnitt von Schöpfradschaufcln mit Öffnungen in den Böden längs der Linie IV-IV in F i g. 1.
  • In der Zeichnung weist die Flüssigkeitskupplung 10 eine Antriebswelle 12 auf, die fest mit der als Planetenradträger dienenden Trommel 14 verbunden ist und die mit Achsen 16 versehen ist, auf denen Zwischenzahnräder 18 drehbar gelagert sind, die mit den Planetenrädern 20 kämmen, die drehbar auf den fest mit der Trommel 14 verbundenen Achsen 22 gelagert sind. Ein koaxial zur Trommel 14 und der Antriebswelle 12 angeordnetes Sonnenrad 24 kämmt mit den Zwischenzahnrädern 18 und ist bei 26 in der Trommel drehbar gelagert. Eine getriebene Welle 28 ist in einem Abschlußdeckel 30 drehbar gelagert. Die Zahnzahl der Planetenräder und des Sonnenrades ist gleich.
  • Mit den Planetenrädern 20 sind Schöpfräder 32 fest verbunden, auf deren Umfang mehrere Schaufeln 34 gleichmäßig um die Planetenradachse verteilt sind. Die Schaufeln 34 sind im Ouerschnitt C-förmig und sind zwischen zwei Scheiben angeordnet, von denen die eine Scheibe 36 ringförmig und die andere Scheibe 37 fest mit dem Planetenrad 20 verbunden ist. Die Schaufeln dienen zum Einschöpfen von Flüssigkeit.
  • Mit der Trommel 14 ist eine innere Trennwand 38 verbunden, die an ihrer Außenseite mit Öffnungen 40 versehen ist. Mit dieser Trennwand ist ein Ring 42 mit einem Winkelprofil verbunden, der einen nach innen zu offenen, zur Trommel koaxialen Ringkanal 43 bildet. Die Trennwand 38 ist ferner mit öffnungen 44 (F i g. 2) versehen, die aus dem Ringkanal so ausmünden, daß Arbeitsflüssigkeit in die der Trommel nacheilenden Schaufeln einfließen kann. Die aus dem Ringkanal 43 ausmündenden Öffnungen 44 sind in den Wandungen 45 angeordnet, die sich innerhalb der Scheibe 37 in das Schöpfrad 32 erstrecken. Ein Schöpfrohr 46, dessen Einlaßende mit 48 und dessen Auslaßende mit 50 bezeichnet ist, ist mit einem Zapfen 52 fest verbunden, der schwenkbar in der Abschlußplatte 30 angeordnet ist. Mit dem Zapfen 52 ist ein Handgriff 56 verbunden, durch dessen Einstellung die Eintauchtiefe des Schöpfrohres 46 in die Flüssigkeitsringschicht 58 am Innenumfang der Trommel 14 einstellbar ist. Die bei 48 in das Schöpfrohr 46 aus der Flüssigkeitsringschicht eintretende Arbeitsflüssigkeit fließt in Pfeilrichtung 70 bei 50 aus dem Schöpfrohr 46 in den Ringkanal 43 und von dort in Pfeilrichtung 72 bzw. 74 in die Schaufeln 34 der Schöpfräder 32. Aus F i g. 2 ist ersichtlich, daß die Schaufeln der Drehrichtung der Trommel 14 nacheilen.
  • Gemäß F i g. 3 sind in den seitlichen Scheiben 36 bzw. 37 im Bereich der Schaufeln 34 Öffnungen 60 angeordnet. Gemäß F i g. 4 sind in den Böden der Schaufeln 34 Öffnungen 62 angeordnet. Die Pfeilrichtung 64 gibt die Richtung der auf die Arbeitsflüssigkeit 66 in den Schaufeln gerichteten Zentrifugalkraft an, die vom Bereich der Trommelachse weg gerichtet ist. Infolge der Öffnungen in den Schaufelböden fließt die Arbeitsflüssigkeit von einer Schaufel in die nächste usw.
  • Zum Inbetriebsetzen wird Arbeitsflüssigkeit in die Trommel eingefüllt, die Antriebswelle mit einer Antriebsmaschine und die getriebene Welle mit einer Arbeitsmaschine verbunden. Wird die Trommel 14 von der Antriebswelle 12 angetrieben, so wird an ihrem Innenumfang eine Flüssigkeitsringschicht 58 ausgebildet, die ein Bremsmoment auf die Schöpfräder 32 ausübt, so daß Drehmoment auf die getriebene Welle 28 übertragen wird. So lange die Drehzahl der getriebenen Welle geringer als die Trommeldrehzahl ist, drehen sich die Planetenräder 20 um ihre Achsen, so daß die Schaufeln 34 durch die Flüssigkeitsringschicht 58 hindurchtreten und Flüssigkeit einschöpfen. Die von der Trommelachse hinwegererichtete Zentrifugalkraft, die auf die Arbeitsflüssigkeit in den Schaufeln einwirkt, verursacht ein Drehmoment um die Schöpfradachse. Dieses Drehmoment wird auf das Sonnenrad 24 über die Zwischenzahnräder 18 übertragen und steht an der getriebenen Welle als Ausgangsmoment zur Verfügung. Bei voller Drehzahl der getriebenen Welle gelangen die Planetenräder relativ zur Trommel zum Stillstand und drehen sich nur mehr gemeinsam mit der Trommel und der getriebenen Welle um die Trommelachse.
  • Ist das Gleichgewicht zwischen dem von der Arbeitsflüssigkeit in den Schaufeln 34 erzeugten Drehmoment und dem von der Arbeitsmaschine verlangten Drehmoment erzielt. so weisen die Antriebswelle und die getriebene Welle die gleiche Drehzahl auf. Ist dieses Drehmoment nicht das maximale Drehmoment, für das die Kupplung ausgelegt ist, dann kann durch das Einfließen von Arbeitsflüssigkeit über das Schöpfrohr 46 durch die Öffnungen 44 in die Schaufeln der Schöpfräder das von der Kupplung übertragene Drehmoment und die Drehzahl der getriebenen Welle 28 ins Oberdrivegebiet erhöht werden.
  • Mit Öffnungen in den Schaufeln gemäß F i g. 3 und 4 kann ein Drehzahlverhältnis zwischen der Antriebswelle und der getriebenen Welle erzielt werden, das kleiner, gleich oder größer als Eins ist, indem man die Eintauchtiefe des Einlaßendes 48 in die Flüssigkeitsringschicht 58 verändert, so daß die den Schaufeln zugeführte Arbeitsflüssigkeitsmenge kleiner, gleich oder größer als die Menge des Flüssigkeitsverlustes aus den Schaufeln ist.
  • Mit Öffnungen 62 in den Schaufelböden kann man unabhängig vom Drehmoment eine konstante Drehzahlkennlinie erzielen, während mit Öffnungen in den Seitenwänden der Schaufeln eine vom Drehmoment abhängige Drehzahlkennlinie sich einstellt.
  • In F i g. 4 zeigen die Pfeile 64 die Richtung der auf die in den Schaufeln befindliche Flüssigkeit 66 wirksamen und aus dem Bereich der Trägerachse 12, 28 fortgelenkten Zentrifugalkraft an.
  • In dem Ausführungsbeispiel ist der Planetenradträger als Trommel ausgebildet. Der Planetenradträger scann aber auch mit der Antriebswelle verbunden sein, wobei eine eigene frei um die Planetenradträgerachse drehbare Trommel angeordnet ist. Wird der Planetenradträger in Pfeilrichtung 80 angetrieben, so dreht sich auch die Trommel in dieser Richtung, ob sie nun fest mit dem Planetenradträger oder frei drehbar gegenüber diesem ist. Die Drehrichtung der Schöpfräder 32 ist in Pfeilrichtung 82. wenn die getriebene Welle eine geringere Drehzahl als die Antriebswelle hat. An Stelle der Zwischenzahnräder 18 können auch die Planetenräder mit dem Sonnenrad verbindende Antriebsketten vorgesehen sein.

Claims (1)

  1. Patentansprüche: 1. Flüssigkeitskupplung mit einem treibenden Planetenradträger, mehreren im Abstand von der Drehachse des Trägers radial angeordneten und in eine am Umfang des Trägers oder einer Trommel unter der Wirkung der Zentrifugalkraft aus-Qebildeten Flüssigkeitsringschicht eintauchenden, mit Schaufeln zum Auffangen von Arbeitsflüssigkeit aus der Ringschicht versehenen Schöpfrädern und mit einem von den Schöpfrädern getriebenen Welle. dadurch gekennzeichn e t, daß ein an sich bekanntes, in die Ring-Schicht eintauchendes Schöpfrohr (46) in einen am Träger (10) angeordneten Ringkanal (43) mündet, der mit Öffnungen (44) zum Einleiten von Arbeitsflüssigkeit in die Schaufeln (34) der Schöpfräder (32) versehen ist. . Strömungsmittelkupplung nach r'nspruch 1, 1 dadurch gekennzeichnet, daß in den Böden und/ oder den Seitenwänden der Schaufeln (34) Öffnungen (60. 62) vorgesehen sind.
DE19631425298 1962-02-26 1963-02-20 Fluessigkeitskupplung Pending DE1425298B1 (de)

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US3251248A (en) 1966-05-17

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