DE1625666A1

DE1625666A1 - Hydrodynamische Kupplung

Info

Publication number: DE1625666A1
Application number: DE19671625666
Authority: DE
Inventors: Konrad Altmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1967-07-31
Filing date: 1967-07-31
Publication date: 1970-07-30

Description

Hydrodynamische Kupplung Die Erfindung betrifft eine hydrodynamische Kupplung mit einem Pumpenrad und einem Turbinenrad, die zusammen eine ringwulstartige Arbeitskammer für die Arbeitsflüssigkeit bilden, welche bei der Betätigung der Kupplung im Bereiche des äußeren Umfanges aus dem Pumpenrad in das Turbinenrad und .im--Bereiche des inneren Umfanges .aus dem Turbinenrad in das-Füm"p`enrad strömt, wobei das Erreichen der Betriebsdrehzahl bzw. die erforderliche Anlaufverzögerung durch teilweises oder vollkommenes Zuführen bzw. Entferrien der Arbeitsflüssigkeit in bzw. aus der ringwulstförmigen Arbeitskammer erfolgt und das Zuführen bzw. Entfernen der. Arbeitsflüssigke Lt aus der Arbeitskamrler durch axiales Zusammenführen bzw. Entfernen des Pumpenrades vom Turbinenrad erwirkt wird, wodurch die Arbeitsflüssigkeit teilweise oder gänzlich aus dem infolge der axialen Verschiebung entstandenen Raum in den Arbeitsraum zurückgedrängt bzw. aus dem Arbeitsraum in diesen Raum abgefütirt wird und die gegenseitige Verschiebung für das ZusammenundEntfernen des Pumpenrades vom Turbinenrad durch zwangsläufig mit dem Turbinenrad in Drehung gehaltene Fliehgewichte gesteuert wird, nach dem Patent Nr. .......... (Patentanmeldung A 52965 XII /.47 c ) . Bei cjiesen Kupplungen sind bisher für die einzelnen als Rollen.
u #_#bUdeten Fliehgewichte einzelne Gleitbahnen verwendet worden, a -i s g e wodurch man 1.;ezwungeri war, den axial verschiebbaren Kupplungsteil so zu gestalten, daß er zwangsläufig mitgenommen wird. Dadurch wnr die Konstruktion dieser hydrodynamischen Kupplung sehr kompLiziert und auch entsprechend reparaturanfällig. Außerdem war diese Kupplung nur für bestimmte üetriebsverhältniäse ausgelegt unr@.reb@i@.it;, da eine Veränderung der Fliehkraftgewichte nicht möglich war.
Die Erfiri(iiaril; hat sich nun zur Aufgabe gestel Lt, diese Mängel zu beheben und dabei einen einfacheren Konstruktionsaufbau zix erzielen. Erreicht wird dies dadurch, daß die geneigte Gleitbahn direkt am Kupplungsgehäuse angeordnet ist und die als Kugeln ausgebildeten Fliehgewichte in Radialschlitzen einer mit dem Kupplungsgehäuse starr oder elastisch verbundenen Mitnehmerscheibe oder dgl. geführt werden. Die als Kugeln ausgebildeten Fliehgewichte können infolge der Anpressung durch die Rückstellfeder sowohl in radialer Richtung als auch in Drehrichtung kraftschlüssig rollen und dadurch sowohl die axiale Verschiebung ausführen, als auch .den erforderlichen Schlupf aufnehmen.
Da die Mitnehmerscheibe eine Vraizähl von Radialschlitzen aufweist., kann die Kupplung zur Anpassung an die Betriebsverhältnisse mit mehr oder weniger Kugeln bestückt werden, also gesamte fl1ehgewichtskraft entsprechend den Erfordernissen gewählt werden. Bei dieser Konstruktion kann dann auch in Erweiterung des Erfindungsgedankens eine einfache Regulierung der Federkraft der Rückstellfeder vorgesehen sein, indem an der zwischen Pumpenteil und Turbinenteil liegenden Rückstellf eder eine Stellvorrichtung angeordnet wird. Damit läßt sich im geringeren Umfang zusätzlich noch eine gewisse Anpassung an die gewünschten Betriebsverhältnisse erreichen. Um beim. Erreichen der Volldrehzahl den Schlupf der Kupplung zu vermeiden, wird $weckmäßigerweise bei Außenstellung der Fliehgewichtskugeln gleichzeitig eine Reibungskupplung, die als Konus-, Flach- oder Lamell enkupplung ausgebildet sein kann, eingeschaltet. Vorzugsweise wird diese Reibungskupplung jedoch als Doppelkonuskupplung ausgeführt, wobei der eine Kupplungsteil als Bronzering ausgebildet ist, der mitteLs Bolzen selbsteinstellbar gelagert wird und durch ;ewölbte Scheibenfedern oder dgl. gegen den anderen Kupplungsteil 1epreß.t wird.
Durch Anordnung eines mit Klauen oder Schrägzähnen versehenen axial am Turbinenrad verschiebbaren Ring, der drehgehindert angeordnet ist und an der den Klauen entgegengesetzten Seite vorzugsweise eine entsprechende GLeitbaxinform aufweist, kann auch bei dieser Kupplungsart in einfacher Weise nach dem erreichen des Reibungsschluß eine starre Verbindung der beiden Kupplungsteile erwirkt werden.
Mit dieser zuletzt angeführten Kupplungsausführung ist somit eine während des Anfahren und Entkuppelns elastisch arbeitende Kupplung geschaffen, die bei Erreichen der Volldrehzahl einen vollkommenen Gleichlauf der beiden Kupplungsteile ermöglicht.
In-,der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt und anschließend näher erl#Iffil-erteEs zeigt: Fig.1 einen Schnitt durch die obere Hälfte einer solchen hydrodynamischen Kupplung kombiniert mit einer Doppelkonuskupplung in ausgekuppelter Stellung, Fig. 2 einen Teilausschnitt der mit Radialschlitzen versehenen Mitnehmerscheibe, Fig. 3 den Gegenstand der Pig. 1 -in eingekuppelter Stellung, Fig.4 einen Schnitt durch-die obere Hälfte einer solchen hydrodynamischen Kupplung kombiniert mit einer Flachreibungskupplung und einer Schrägzahnkupplung in ausgekuppelter Stellung und Fig.5 den Gegenstand der Fig.4 in eingekuppelter Stellung. Die hydrodynamische Kupplung gemäß den Figuren 1, 2 und 3 besteht aus dem starr mit der Antriebswelle 3 verbundenen Kupplungsgehäuse 5, das mit dem Pumpenrad 1 fest verbunden ist. Zwischen dem Gehäuseteil 5 und dem Pumpenrad 1 ist auf der Abtriebswelle 4. axial verschiebbar aber drehgehindert das Turbinenrad 2 so angeordnet, daß die Nabe des Pumpenrades 1 über ein Nadellager 12 auf der Nabe des Turbinenrades 2 läuft. Am Kupplungsgehäuse 5 ist die mit den Radiaa schlitzen 101 versehene Mitnehmerscheibe 10 so befestigt, daß die Radialschlitze 10' in Höhe der Gleitbahnen a liegen. In den Radialschlitzen 10' der taitnehmerscheibe 10 liegen zwischen der Gleitbahn des Kupplungsgehäuses 5 und der Gleitbahn.des Turbinenrades 2 die als Kugeln ausgebildeten Fliehgewichte 9. Am Außenrand des rumpenrades 1 ist der als Bronzering 6 ausgebildete eine Teil der Doppelkonuskupplang mit Hilfe der Bolzen 8 so eingebaut, daß er sich selbst in die genaue Lage einrichten kann. ?.wischen dem Bronzering 6 und dem Grund der Aufnahmenut des Pumpenrad-e-s- 1" sind Federteller 7 angeordnet, die den Bronzering 6 bei- geschlossener Kupplung gegen den Kupplungsteil 2' der Doppelkonuskupplung drücken. Die zwischen der Nabe des Pumpenrades 1 und der Nabe des Turbinenrades 2 angeordnete Druckfeder wirkt als Rückstel.lfeder und sorgt dafür, daß die Kupplungsteile 1 und 2 im Ruhezustand auseinander gedrÜekt werden und die Fliehgewichtskugeln 9 zwischen den Gleitbahnen- a des Kupplungsgehäuses 5 und des Turbinenrades 2 im ständigem Kraftschluß hält. Mit Hilfe des Stellringes 13 kann die Rückstellkraft der Feder 11 ohne Demontage der Kupplung verstellt und den Betriebsverhältnissen angepaßt werden. Beim Leerlatf mit entsprechend niedriger Drehzahl sind die Fli ehgewichtskugeln 9 in der unteren Stellung gemäß Fig.1 und im Kraftschluß zwischen den Gleitbahnen infolge der Rückstellkraft der Feder 11. Die Kugeln 9 können dabei ungezwungen in der als Kugelkäfig wirkenden Mitnehmerscheibe 10 an den Gleitbahnen des Kupplungsgehäuses und Turbinenrades in Drehrichtung rollen. Wird nun die Drehzahl erhöht, so drücken die Fliehgewichtskugeln 9 nach außen und die Arbeitsflüssigkeit wird vom Umfang des Kupplungsgehäuses 1 und 5 in die Arbeitskammern gedrückt, wodurch die hydrodynamische Kupplung wirksam wird. Nach dem Erreichen der Betriebsdrehzahl sind@die Fliehgewichtskugeln 9 in der äußeren Stellung der Fig. 3 und bringen die Doppelkonuskupplung 2' und 6 zum Reibunbsschluß.
Die hydrodynamische kuppt iuig gemäß den Pi g. 4 und 5 ist in den Grundzügen ähnlich der vorbeschriebensti Ausführung aufgebaut. Auch sie weit das starr mit der Antriebswelle 17 verbundene Kupplungsgehäuse 19 auf, Glas mit dem Pumpenrad 14 fest verbunden ist. Zwischen dem Gehäuseteil 19 und dem Pumpenrad 14 ist auf der Abtriebawelle 18.axial verschiebbar aber drehgehindert das Turbinenrad 15 so angeordnet, daß die Nabe des Pumpenrades 14 über ein Nadellager 23 auf der Nabe des Turbinenrades 15 läuft.. Am Kupplungsgehäuse 19 ist die mit den Radialschlitzen 22' versehene Mitnehmerscheibe 22 so befestigt, daß die RadLa.lschlitze 22' in Höhe der Gleitbahnen a liegen. In den Radialschlitzen 22' der Mitnehmerscheibe 22 liegen zwischen den GLeitb-ahnen des Kupplungsgehäuses 19 und des Turbinenrades 15 die als Kugeln ausgebildeten Fliehgewichte 21. Zwischen dem Pumpenrad 14 und dem Turbinenrad 15 ist die Rückstellfeder 29 angeordnet, die däfür sorgt, daß die Kupplungsteile 14 und 15 im Ruhezustand auseinander gedrückt und die Fliehgewichtskugeln 21 zwischen den Gleitbannen im Kraftschluß gehalten werden. Zur Zentrierung der Welten 17 und 18 ist eine Lagerung des Wellenendes 18 im Wellenende 17 mittels des Kugellagers 30 vorgesehen. Oberhalb der Arbeitskammern ist eine Flachkupplung 20 angeordnet, die von einem Flachkupplungsring gebildet wird, der ebenfalls selbsteinstellbar und federnd gestaltet ist. Am äußeren Umfang des Turbinenrades 15 ist ein zylinderischer Ring 25 axial verschiebbar und durch die Keile 26 drehgehindert angebracht, der einerseits Schrägzähne 28 und andererseits eine geneigte Gleitbahn aufweist. Durch die Federn 27 wird dafür gesorgt, daß der Ring 25 die erforderlLche Rückstellung erhält. Gegenüber dem Ring 25 ist im Pumpenrad eine entsprechende Gegenverzahnung 24 vorgesehen. Heim Leerlauf mit entsprechend niedriger Drehzahl sind die Fliehgewichtskiigeln 21 in der unteren Stellung gemäß Fig. 4 und im Kraftschluß zwischen den Gleitb"ihnen infolge der RückstelLkraft der Feder 29. Die Kugeln 21 können dabei innerhalb der Mitnehmerscheibe 22 an den GleLtbahnen des Kupplungsgehäuses 19 und des Turbinenradr:s 15 1n Drehrichtung rollen.
Wird nun (11c: Drf:tiz"ihl erhöret, so drilcken die Fliehgewichtskugeln 21 nach außen iind die Arbeituflilssigkeit wird infolge der Annäherung der Kupplungsteile 14 und 15 in die Arbeitskiimmerri gedrückt, wo-

jMjMigä.%Lfiydrodynaniieche Kupplung; wirksam wird.

Bei weiter Erhöhung der Drehzahl kommt dann die Reibungskupplung 20 zum Reibungsschluß und schließlich bei.der t3etrLebgdrehz.iti.1 wird durch die Einwirkung der Fliehgewichtskugeln auf die GLeitbatin des Hinges .25 die Schrägzannkupplung 24 und 28 zum Einirr i f f gebracht.
Damit ist während des Anfahrens ein elastischer, sich auf. dis Drehmoment einstellender Kupplungsvorgang erzielt, der bei.weiterer Erhöhung der Drehzahl über einen voriibergehenden Reibunl;sschluß beim Erreichen der Betriebsdrehzähl'schließlich zum vollen synchronen Lauf der Kupplung führt.

Claims

P at ent an sprüche: 1. ) Iiydrodynarnische Kupplung mit einem Pumpenrad und einem Turbinenrad, die zusammen eine ringwulstartige Arbeitskammer für die Arbeitsflüssigkeit bilden, welche bei der Betätigung der Kupplung im Bereiche des äußeren Umfanges aus dem Pumpenrad in das Turbinenrad und im Bereiche des inneren Umfanges aus dem Turbinenrad in das Pumpenrad strömt, wobei das Erreichen der Betriebsdrehzahl bzw. die erforderliche Anlaufverzögerung.durch teilweises oder vollkommenes Zuführen bzw. Entfernen der Arbeitsflüssigkeit in bzw. aus der ringwulstförmigen Arbeitskammer erfolgt und das Zuführen bzw. Entfernen der Arbeitsflüssigkeit aus der Arbeitskammer durch axiales Zusammenführen blw. Entfernen des Pumpenrades vom Turbinenrad erwirkt wird, wodurch die Arbeitsflüssigkeit teilweise oder gänz-I.ich aus dem infolge der axialen Verschiebung entstandenen Raum in den Arbeitsraum zurückgedrängt bzw. aus dem Arbeitsraum in diesen Raum abgeführt wird und die gegenseitige Verschiebung für das Zusammenführen und Entfernen des liumpenrades vom Turbinenrad durch zwangsläufig mit dem Turbinenrad in Lrehung gehaltene Fliehgewichte gesteuert wird, nach Patent Nr. ........... (Patentanmeldung A 52955 XII / 47 c ), dadurch gekennzeichnet, daß die geneigte Gleitbahn a direkt am Kupplungsgehäuse ( 5, 19 ) angeordnet ist und die Fliehgewichte ( 9, 21) in Radialschlitzen (10'.,22') einer mit dem Kupplungsgehäuse (5,19)starr oder elastisch verbundenen Mitnehmerscheibe (10, 22) oder dgl. geführt werden. 2.) Hydrodynamische Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fliehgewichte (9,21) als Kugeln ausgebildet sind, so daß sie infolge der Anpressung durch die Riickstellfeder (11.29) sowohl in radialer Richtung als auch in Drehrichtung zwischen dem Kupplungsgehäuse (5,19) und dem Turbinenrad (2,15) kraftschlüssig rollen können. 3.) Hydrodynamische Kupplung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Mitnehmerscheibe (10,22) eine diel zahl von Radialschlitzen (101t221) vorgesehen ist, die es gestattet, die Kupplung wahlweise mit mehr oder weniger Kugeln (9,21) zu bestücken. 4.) Hydrodynamische Kupplung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Stellvorrichtung (13) vorgesehen ist, die es ermöglicht die Federkraft der Rückstellfeder (11) den Betriebsverhältnissen anzupassen.-5N) Hydrodynamische Kupplung nach Anspruch 3 oder 4,, dadurch gekennzeichnet, daß in der Außenstellung der Fliehgewichte (9921) das Turbinenrad (2115) auf die den normalen Spalt bildende Entfernung zum Pumpenrad ( 1,14) gebracht ist, wobei gleichzeitig eine von den Fliehgewichten angedrückte Reibungskupplung (6,2' bzw.20) in Funktion tritt und das Turbinenrad (2,15) mit dem Pumpenrad (1,14) synchron kuppelt. 6.) Hydrodynamische Kupplung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibungskupplung (6,2') als Konuskupplung ausgeführt ist, wobei der eine Kupplungsteil (6) als Bronzering ausgebildet ist, mittels Bolzen(8)selbst einstellbar gelagert und durch gewölbte Scheibenfedern oder dgl. (?) gegen den anderen Kupplungsteil (2') gepreßt wird. ?.) Hydrodynamische Kupplung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Zusammenführen und Wirken der Reibungskupplung (20) auch noch eine starre Kupplung (24,28) durch die Fliehgewichte eingerückt wird und dadurch ein vollsynchronisierter Lauf erreicht wird. B.) Hydrodynamische Kupplung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die starre Kupplung als Klauen- oder Schrägzahnkupplung (24., 25, 26, 27, 28) ausgebildet ist, wobeisie vorzugsweise in ringförmiger Gestalt a. Umfang des Turbinenaa e S ':@ 15., "n-$ o 3"d n e t ist.