DE1550804B1 - Hydraulische Kupplung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Kupplung mit mindestens einem mit einem Planetenrad verbundenen und in einem mit dem treibenden Teil verbundenen Planetenradträger drehbar gelagerten Schöpfrad, dessen Schaufeln beim Durchlauf durch eine sich am Innenumfang des Planetenradträgers oder einen Trommel infolge der Zentrifugalkraft gebildeten Flüssigkeitsschicht aus dieser Flüssigkeit entnehmen und diese etwa auf der der Flüssigkeitsschicht gegenüberliegenden Seite des Schöpfrades ausfließen läßt, wobei durch die an den mit Flüssigkeit gefüllten Schaufeln einwirkende Zentrifugalkraft ein Drehmoment erzeugt wird, das von dem Planetenrad auf ein mit dem getriebenen Teil verbundenes Sonnenrad übertragen wird.

Bei dieser bekannten Einrichtung (französische Patentschrift 1 253 785), von der die Erfindung ausgeht, ist stets etwa die eine Schaufelradseite mit Flüssigkeit gefüllt und die andere Seite entleert. Bei einer solchen Einrichtung ist es auch bekannt (französische Patentschrift 1 387 186), zur Änderung der Drehzahl-Drehmomentkennlienie die aus den Schaufehl austretende Flüssigkeit nahe der Schöpfradachse aufzufangen, aus der Trommel zu entfernen und in einem seitlichen Abschnitt der Trommel zu speichern, von dem aus die Flüssigkeit nach Bedarf wieder in die Trommel zurückgeleitet werden kann. Ferner ist es bekannt (belgische Patentschrift 660 432), mehrere Abteilungen vorzusehen, in denen die Schöpfräder angeordnet sind, die je nach der Flüssigkeitsmenge in jeder Abteilung in gewünschter Weise mehr oder weniger gefüllt werden können.

Im Gegensatz dazu liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den Wirkungsgrad der eingangs geschilderten Einrichtung zu verbessern, indem die Unwucht des Schöpfrades und damit das vom Schöpfrad abgegebene Drehmoment vergrößert wird.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß am Planetenradträger Flüssigkeitsleiteinrichtungen angeordnet sind, durch welche die aus den Schaufeln ausfließende Flüssigkeit in wenigstens eine der mit Flüssigkeit gefüllten Schaufeln einleitbar ist.

Damit wird für eine möglichst vollständige Füllung der Schaufehl auf der einen Seite des Schöpfrades gesorgt, so daß die Unwucht des Schöpfrades und damit das abgegebene Drehmoment maximal wird. Damit wird der durch ein vorzeitiges Ausfließen von Flüssigkeit aus den Schaufeln verursachte Flüssigkeitsverlust wettgemacht.

Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Dementsprechend können die Flüssigkeitsleiteinrichtungen verschieden ausgestaltet sein, beispielsweise als Ablenkplatte, Zylindersegment und/oder Rohre.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend an Hand der Zeichnung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt entlang der LinieI-I in Fig. 2 einer Kupplung mit als Trommel ausgebildetem Planetenradträger und mit einer Ablenkplatte als Leiteinrichtung,

Fig. 2 einen Axialschnitt entlang der T,intaTT-TT in Fig. 1,

F i g. 3 einen Querschnitt entlang der Linie ΙΙΙ-ΠΙ in Fig. 4 eines Schöpfrades mit Rohren als Leitein- 5s richtung,

F i g. 4 einen Axialschnitt entlang der Linie IV-IV in Fig. 3,

F i g. 5 einen Querschnitt entlang der Linie V-V in Fi g. 6 eines Schöpfrades mit Rohren als Leiteinrichtung,

Fig. 6 einen Axialschnitt entlang der Linie VT-VI in Fig. 5,

Fig. 7 einen Querschnitt entlang der Linie VTI-VH in Fig. 8 eines Schöpfrades mit einem Zylindersegment als Leiteinrichtung,

Fig. 8 einen Axialschnitt entlang der Linie VTJI-VIII in F i g. 7,

Fig. 9 einen Querschnitt entlang der Linie IX-IX in F i g. 10 eines Schöpfrades mit Auffangrohren als Leiteinrichtung,

Fig. 10 einen Schnitt entlang der LinieX-X in Fig. 9,

Fig. 11 einen Querschnitt entlang der LinieXI-XI in Fig. 12 eines Schöpfrades mit Auffangrohren als Leiteinrichtung,

Fig. 12 einen Schnitt entlang der LinieXII-XII in Fig. 11,

Fig. 13 einen Querschnitt entlang der LinieΧΙΠ-ΧΙΠ in Fig. 14 eines Schöpfrades mit einem Zylindersegment und Rohrleitungen,

Fig. 14 einen Schnitt entlang der LinieXIV-XIV in Fig. 13,

Fig. 15 einen Querschnitt entlang der LinieXV-XV in Fig. 16 eines Schöpfrades mit einem Zylindersegment und Rohrleitungen,

Fig. 16 einen Schnitt entlang der LinieXVI-XVI in F i g. 15 und

Fig. 17 einen Axialschnitt durch eine Kupplung mit einer den Planetenradträger umgebenden Trommel.

Die Kupplung 10 besteht aus einem Planetenradträger 12 als Reservoir in Form einer Trommel 13, einer treibenden Welle 14, die fest mit dem Träger 12 verbunden ist und einem Triebrad in Form eines außen verzahnten Sonnenrades 16, das koaxial zum Träger 12 und der Welle 14 angeordnet ist. Mit dem Sonnenrad 16 ist eine Ausgangswelle 18 fest und koaxial mit diesem verbunden. Die Kupplung weist ferner Schöpfräder 20 auf, die drehbar auf Achsen im Abstand von der Planetenradträgerachse angebracht sind. Die Schöpfräder 20 sind fest mit den Planetenrädern verbunden und kämmen mit dem Sonnenrad 16.

Die Schöpfräder 20 können Schaufehl verschiedenster Form haben. Das Schöpfrad 20.1 in den Fig. 1 und 2 hat Schaufehl 22.1 von im wesentlichen C-förmigem Querschnitt, die sich axial über die gesamte Länge des Schöpfrades 20.1 zwischen axial im Abstand zueinander angeordneten Seitenwänden 23.1 erstrecken und einen Teil des Schöpfrades 20.1 bilden. Innerhalb des Schöpfrades 20.1 sind Flüssigkeitsleitmittel in in Form einer Ablenkplatte 50.1 angebracht. Diese Platte ist fest mit dem Träger 12 verbunden.

Während des Betriebes wird der Träger 12 um seine Achse in Richtung des Pfeiles 30 angetrieben. Wenn das Sonnenrad 16 stillsteht bzw. mit einer geringeren Drehzahl als der Träger umläuft, dann durchlaufen die Schaufeln eine Flüssigkeitsschicht 42 am inneren Umfang der Trommel 13 und Flüssigkeit wird in die Schaufehl 22.1 in Richtung des Pfeiles 32 eingeschöpft. Wenn das Planetenrad 21 um seine Achse in Richtung des Pfeiles 44 relativ zu dem Träger 12 umläuft, dann transportieren die" Schaufeln die Flüssigkeit nach innen in Richtung der Träger-

achse. Die Schaufeln auf der Seite 45 des Schöpfrades fang um das Planetenrad umlaufende Wand 52 ist sind daher etwas mit Flüssigkeit gefüllt. Durch die fest mit den Seitenwänden 23.2 verbunden. Diese Rotation des Trägers um seine Achse wird diese Seitenwände 23.2 und die am Umfang umlaufende Flüssigkeit der Zentrifugalkraft unterworfen, die ein Wand 52 bilden eine Radabdeckung 52.1 um das Drehmoment auf das Planetenrad 21 um seine Achse 5 Schöpfrad. Die Seitenwände 23.2 sind mit Öffnungen ausübt. Dieses Drehmoment wird von dem Planeten- 54 auf der Seite der Planetenradachse, die von der rad 21 auf das Sonnenrad 16 und die Ausgangswelle Trägerachse 17 entfernt ist, versehen, um den Ein-18 übertragen. tritt der Flüssigkeit von der Flüssigkeitsschicht 42 in Sobald die Drehzahl des Sonnenrades 16 zunimmt, die Schaufeln 22.2 in Pfeilrichtung 32 zu erlauben, verringert sich die Drehzahl des Planetenrades um io Die Seitenwände sind auch mit Öffnungen 56 verseine Achse relativ zu der des Trägers. Wenn das sehen, die auf der nahen Seite der Planetenradachse Sonnenrad mit oder nahezu mit derselben Drehzahl relativ zur Drehachse 17 angebracht sind, um den wie der Träger umläuft, dann gelangt das Planetenrad Flüssigkeitsaustritt aus den Schaufeln in Pfeilrichim wesentlichen zum Stillstand relativ zum Träger. rung 34 aus der Seite 45 zu ermöglichen.

Unter der Wirkung der Zentrifugalkraft, die von 15 Flüssigkeitsleitmittel in Form eines Rohres 50.2 der Planetenradachse weggerichtet ist, wird die ein- sind an jedem Ende des Schöpfrades angebracht, wogefangene Flüssigkeit zunächst bei geringer Drehzahl bei das Rohr eine Einlaßöffnung in der Nähe der der Ausgangswelle in Richtung des Pfeiles 34 ausge- Nabe 51 hat, die radial nach innen zur Planetenradstoßen. Wenn die Drehzahl des Planetenrades um achse relativ zur Trägerachse 17 angebracht ist. Das seine Achse relativ zum Träger kleiner wird, als die so Rohr 50.2 hat eine Auslaßöffnung, die zur Einlaß-Ausgangswelle beschleunigt, wird die von der öffnung radial nach außen gerichtet und derart ange-Planetenradachse weggerichtete Zentrifugalkraft ordnet ist, daß sie Flüssigkeit in die in einem Bereich immer geringer, bis der Flüssigkeitsaustritt unter der radial nach innen von der Flüssigkeitsschicht 42 ge-Wirkung der Zentrifugalkraft, die aus der Rotation legenen Schaufeln einführen kann. Bemerkenswert ist, des Trägers um seine Achse resultiert, in Pfeilrich- 25 daß die Flüssigkeit axial von dem Schöpfrad aus dem rung 36 stattfindet. Bereich 46 ausgestoßen wird und wieder axial in

Der Flüssigkeitsaustritt aus der Seite 45 in Rieh- dieses hineingelenkt wird.

tung des Pfeiles 36 wird durch die Ablenkplatte 50.1 Die Fig. 5 und 6 entsprechen den Darstellungen in Pfeilrichtung 36.1 abgelenkt und in gegenüber der in Fig. 3 und 4, jedoch mit der Ausnahme, daß die Trägerachse weiter außen liegende Schaufeln geleitet. 30 Radabdeckung nicht vollständig um das Schöpfrad Die ausgetretene Flüssigkeit ist damit so geleitet, daß herum verläuft, deshalb ist es nicht nötig, Öffnungen die Flüssigkeitsmenge in den Schaufeln auf der Seite 54 und 56 anzubringen. Die Radabdeckung 52.2 be-45 des Schöpfrades exzentrisch zur Schöpfradachse steht aus Seitenwänden 23.3 und einer am Umfang und damit die Unwucht und das abgegebene Dreh- umlaufenden Wand 52.3 und ist auf der Seite 45 anmoment vergrößert ist. 35 gebracht. Flüssigkeit tritt in die Schaufehl in Rich-Die Flüssigkeitsleitmittel können verschiedene tung des Pfeiles 32 ein.

Formen haben, die von der Form der Schöpfräder Die Flüssigkeitsleitmittel weisen je ein Rohr 50.5 abhängen. Sie sind in verschiedenen Zeichnungen an jedem Ende des Schöpfrades auf. Das Rohr ist so dargestellt und sollen im folgenden genauer beschrie- angebracht, das Flüssigkeit aus der Zone nahe der ben werden. 40 Nabe, nach innen zur Planetenradachse relativ zur Getrennt von dem durch die Unwucht entwickelten Trägerachse 17, aufgenommen wird, wobei diese Drehmoment, dem Zentrifugal-Bremsmoment, das radial nach innen in Pfeilrichtung 36.1 durch die ein Ergebnis der Zentrifugalkraft ist, wird ferner ein teilweise am Umfang umlaufende Wand 52.3 in die Drehmoment erzeugt, das als Widerstandsbrems- Schaufeln abgegeben wird, um dann an eine Zone der moment bezeichnet wird. Wenn die Schaufeln durch 45 Schicht 42 an der Innenseite der Trommel 13 radial die Flüssigkeitsschicht 42 mit einer Geschwindigkeits- nach innen abgegeben zu werden,
differenz hindurchtreten, planschen sie in der Flüs- Bemerkenswert ist, daß die Flüssigkeit in die Leitsigkeitsschicht 42 und verdrängen diese um die mittel axial eintritt und aus diesen in die Schaufeln Planetenradachse. Das hat einen Widerstand an den in einer radial nach innen zur Planetenradachse geSchaufeln zur Folge, die diese auf die Planetenräder 50 richteten Richtung austritt (Pfeile 36.1 in den übertragen und von dort auf das Sonnenrad. Dieses Fig. 5 und 6).

Widerstandsbremsmoment steht ebenfalls der Aus- Entsprechend den Fig. 7 und 8 stimmt das gangswelle zur Verfügung. Wenn das Sonnenrad und Schöpfrad 20.4 im wesentlichen mit dem in den die Ausgangswelle nicht umlaufen, oder wenn die Fig. 1 und 2 gezeigten Schöpfrad20.1 überein. Die Differenz zwischen der Eingangs- und Ausgangsdreh- 55 Flüssigkeit tritt in die Schaufeln in Pfeilrichtung 32 zahl relativ groß ist, ist das Widerstandsbremsmoment ein. Unterschiedlich sind die Leitmittel, die bei dem verhältnismäßig groß. Sowie die Drehzahl der Aus- Schöpfrad 20.4 aus einem Zylindersegment 50.4, das gangswelle zunimmt, verringert sich das Widerstands- axial innerhalb des Schöpfrades angeordnet ist, bebremsmoment. Das an der Ausgangswelle verfügbare stehen und die von den Schaufehl 22.1 in Pfeilrich-Ausgangsdrehmoment setzt sich somit jeweils aus 60 tung 36 austretende Flüssigkeit aufnehmen, so daß dem Zentrifugal- und dem Widerstandsbremsmoment sich ein Flüssigkeitsspiegel 58 bildet. Diese Flüssigzusammen, keit, wenn sie in ausreichender Menge vorhanden ist, In den F i g. 3 und 4 ist ein Schöpfrad 20.2 mit kann in Pfeilrichtung 36.1 in die Schaufeln übergeraden Schaufeln 22.2, die sich von einer Zentral- schwappen. Alternativ dazu oder zusätzlich sind Öffnabe51 radial nach außen erstrecken, dargestellt. 65 nungen60 angebracht, die den Flüssigkeitsaustritt Axial im Abstand zueinander angeordnete Seiten- unter Druck in Pfeilrichtung 36.2 in die Schaufeln erwände 23.2 sind fest mit dem Träger 12 verbunden lauben. Der Austritt der Flüssigkeit 58 unter Druck und dichten die Schaufelenden 22.2 ab. Eine am Um- wird durch die Wirkung der Zentrifugalkraft verur-

sacht, die aus der Drehung des Trägers um seine Achse 17 resultiert.

Es bleibt zu erwähnen, daß die Leitmittel 50.4 eine Öffnung 62 haben, um ausfließende Flüssigkeit aufzunehmen.

In den Fig. 9 und 10 ist ferner eine Anordnung gezeigt, in der die Auffangrohre 50.5 fest mit dem Träger 12 verbunden sind, um die aus dem Bereich 45 des Schöpfrades 20.5 radial nach außen in Pfeilrichtung 36.0 austretende Flüssigkeit aufzunehmen und diese in Pfeilrichtung 36.0 und von dort radial nach innen in Pfeilrichtung 36.1 in die Schaufeln nach innen zur Schicht 42 relativ zur Trägerachse 17 zu leiten. Es bleibt noch zu erwähnen, daß das Schöpfrad 20.5 Schaufeln 22.5 von C-förmigem Querschnitt hat, die am Umfang im Abstand zueinander zwischen einem Paar axial im Abstand zueinander angeordneten Seitenwänden 23.5 und fest mit diesen verbunden, angeordnet sind.

In den Fig. 11 und 12 sind Auffangrohre50.6 dargestellt, die so angeordnet sind, daß sie die von dem Schöpfrad 20.6 radial nach außen in Pfeilrichtung 36.0 austretende Flüssigkeit in die Schaufeln in axialer Richtung 36.1 einleiten. Die Schaufehl 22.6 haben C-förmigen Querschnitt und erstrecken sich von einer Zentralwand 64 in axialer Richtung. Die Seitenwände 23.6 sind fest mit· den Auffangrohren

50.6 verbunden, und dadurch mit dem Träger 12.
Eine in den Fig. 13 und 14 dargestellte Ausführungsform ist ähnlich der in den Fig. 7 und 8 gezeigten. Die Leitmittel in Form eines Zylindersegments und mit diesem verbundenen Rohrleitungen

50.7 sind so angebracht, daß diese die aus dem Bereich in Pfeilrichtung 36 austretende Flüssigkeit aufnehmen, die von dem Schöpfrad 20.7 axial ausfließende Flüssigkeit entsprechend der Pfeilrichtung 36.0 ableiten und diese schließlich in das Schöpfrad in einer radial nach innen gerichteten Richtung zur Planetenradachse oder zur Schöpfradachse in Pfeilrichtung 36.1 zurückführen. Es bleibt zu erwähnen, daß das Zylindersegment axial im Abstand zueinander angeordnete Endwände 66 hat, die mit den Leitwänden 23.7 ausgerichtet sein können und fest mit den Schaufeln 22.7 des Schöpfrades 20.7 verbunden sind. Die Endwände 66 als Teil der Leitmittel sind fest mit dem Träger 12 verbunden.
Das in den Fig. 15 und 16 dargestellte Schöpfrad

20.8 entspricht etwa demSchöpfradb20.6 in Fig. 12. Die Leitmittel in Form eines Zylindersegments und mit diesen verbundene Rohrleitungen 50.8 sind so angebracht, daß sie die in Richtung 36 austretende Flüssigkeit aufnehmen, worauf diese axial aus dem Schöpfrad in Pfeilrichtung 36.0 fließt und von dort axial in Pfeilrichtung 36.1 in die Schaufeln 22.8 zurückgelangt. Die Leitmittel sind fest mit den axial im Abstand zueinander angeordneten Seitenwänden 23.8 verbunden und dadurch auf dem Träger 12 befestigt.

In Fig. 17 ist ein Axialschnitt durch eine Kupplung 10.1 gezeigt, bei der eine Trommel 13.1 koaxial und drehbar relativ zum Planetenradträger 12.1 angeordnet ist. In den anderen Beziehungen entspricht die Darstellung den bereits oben beschriebenen und hat Leitmittel 50, die fest mit dem Träger 12.1 verbunden sind.

Die konstruktiven Merkmale dieser Darstellung entsprechen denen der beschriebenen Zeichnungen.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Hydraulische Kupplung mit mindestens einem mit einem Planetenrad verbundenen und in einem mit dem treibenden Teil verbundenen Planetenradträger drehbar gelagerten Schöpfrad, dessen Schaufeln beim Durchlauf durch eine sich am Innenumfang des Planetenradträgers oder einer Trommel infolge der Zentrifugalkraft gebildeten Flüssigkeitsschicht aus dieser Flüssigkeit entnehmen und diese etwa auf der der Flüssigkeitsschicht gegenüberliegenden Seite des Schöpfrades ausfließen läßt, wobei durch die an den mit Flüssigkeit gefüllten Schaufeln einwirkende Zentrifugalkraft ein Drehmoment erzeugt wird, das von dem Planetenrad auf ein mit dem getriebenen Teil verbundenes Sonnenrad übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß am Planetenradträger Flüssigkeitsleiteinrichtungen (50) angeordnet sind, durch welche die aus den Schaufeln ausfließende Flüssigkeit in wenigstens eine der mit Flüssigkeit gefüllten Schaufehl einleitbar ist.

2. Kupplung nach Anspruch 1 mit Schaufeln in Form eines Zylindersegments, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitsleiteinrichtung eine sich im Bereich zwischen der Schöpfradachse und den dieser zugekehrten Schaufelöffnungen axial erstreckende Platte (50.1) ist.

3. Kupplung nach Anspruch 1 mit Schaufeln in Form eines Zylindersegments, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitsleiteinrichtung ein sich längs der Schöpfradachse erstreckendes und gegenüber den der Schöpfradachse zugekehrten Schaufelöffnungen offenes mit Seitenwänden versehenes Zylindersegment (50.4, 50.7, 50.8) ist.

4. Kupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Zylindersegment (50.4) mit in die gefüllten Schaufeln mündenden Öffnungen (60) versehen ist.

5. Kupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an das Zylindersegment (50.7, 50.8) in die gefüllten Schaufehl mündende Rohrleitungen angeschlossen sind.

6. Kupplung nach Anspruch 1 mit Schaufeln in Form eines Zylindersegments, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitsleiteinrichtung ein sich außerhalb des Schöpfrades auf der den gefüllten Schaufeln gegenüberliegenden Seite axial erstreckendes Auffangrohr (50.5, 50.6) ist, an das in die gefüllten Schaufeln mündenden Rohre angeschlossen sind.

7. Kupplung nach Anspruch 1 mit sich radial erstreckenden Schaufeln und einer am Planetenradträger im Bereich der gefüllten Schaufeln angeordneten Ummantelung, dadurch gekennzeichnet, daß an den Seitenwänden der Ummantelung auf der der Flüssigkeitsschicht gegenüberliegenden Seite Rohre (50.2, 50.3) angeschlossen sind, die in die mit Flüssigkeit gefüllten Schaufeln münden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen