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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Hydraulikhilfsmotor, umfassend:
- – ein
festes Gehäuse,
das Hauptleitungen für
die Zu- und Ableitung des Fluids umfaßt;
- – ein
Reaktionsorgan, das mit dem Gehäuse
verbunden ist;
- – einen
Zylinderblock, der um eine Rotationsachse in bezug auf das Reaktionsorgan
relativ drehbar montiert ist und eine Vielzahl von Zylinder- und
Kolbeneinheiten umfaßt,
die radial in bezug auf die Rotationsachse angeordnet sind und mit Druckfluid
gespeist werden können;
- – einen
inneren Fluidverteiler, der mit dem Gehäuse in bezug auf die Drehung
um die Rotationsachse verbunden ist und Verteilungsleitungen umfaßt, die
in der Lage sind, die Zylinder mit den Hauptleitungen für die Zuführung und
Ableitung des Fluids in Verbindung zu bringen; und
- – eine
durchgehende Welle, die sich im Inneren des Gehäuses koaxial zur Rotationsachse
erstreckt.
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Es
ist bekannt, daß der
Vorteil solcher Motoren in der Tatsache besteht, daß sie in
der Lage sind, bei Entwicklung eines großen Moments die durchgehende
Welle mit geringen und variablen Rotationsgeschwindigkeiten anzutreiben,
wobei die Geschwindigkeitsänderung
fortlaufend und kontinuierlich erfolgen kann.
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Aus
der
DE 40 06 895 A1 ist
ein Radialkolbenmotor bekannt, der ein federvorgespanntes und druckmittelbetätigtes Kupplungsorgan
aufweist. Das Kupplungsorgan bringt beim Feststellen des Motors eine
Stirnradverzahnung an Antriebswelle und Motorgehäuse miteinander in Eingriff.
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Die
DE 24 44 564 A1 zeigt
ein Antriebsaggregat für
ein Fahrzeug, bei dem dem Hauptmotor auf dessen Antriebswelle ein
Hydraulikhilfsmotor bei Bedarf mittels einer Kupplung zugeschaltet
werden kann.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, einen Motor des eingangs genannten
Typs dermaßen
zu schaffen, daß er
einen Hilfsmotor des sogenannten Hauptmotors eines Fahrzeugs bildet,
wobei der Hydraulikhilfsmotor unter speziellen Betriebsbedingungen
des Fahrzeugs verwendet wird, bei denen dessen Geschwindigkeit gering
und variabel ist, während
der Hauptmotor, beispielsweise ein atmosphärischer Dieselmotor, herkömmlich auf
der Straße
verwendet wird. Das Fahrzeug ist beispielsweise ein Müllfahrzeug,
ein Straßenbaufahrzeug
oder auch ein Streuwagen. Genauer hat die Erfindung die Schaffung
eines kompakten Motors zum Ziel, der unter dem Fahrgestell eines
Fahrzeugs befestigt ist und es ermöglicht, die mechanischen Elemente
der Basiskraftübertragung
wiederzuverwenden, um bei geringer Geschwindigkeit einen Hydraulikantrieb
mit kontinuierlicher Veränderung
des Übersetzungsverhältnisses
zu liefern.
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Dieses
Ziel wird dank der Tatsache erreicht, daß die durchgehende Welle von
einem Abschnitt einer Antriebswelle eines Fahrzeugs gebildet wird,
die in der Lage ist, über
ein Kupplungssystem an einen Motor, genannt "Hauptmotor", des Fahrzeugs gekuppelt zu werden,
und daß der
Motor ferner ein Kupplungsorgan, erste mechanische Eingreifmittel,
um das Kupplungsorgan und den Zylinderblock drehfest zu verbinden,
und zweite mechanische Eingreifmittel umfaßt, um das Kupplungsorgan und
die durchgehende Welle drehfest zu verbinden, wobei das Kupplungsorgan
axial zwischen einer ersten, sogenannten "aktiven" Position, in der die ersten und zweiten
Eingreifmittel eingekuppelt sind, und einer zweiten, sogenannten "inaktiven" Position beweglich
ist, in der zumindest eines der ersten oder zweiten Eingreifmittel
ausgerückt
ist, wobei der Motor Mittel zur Steuerung der Verschiebung des Kupplungsorgans
zwischen der ersten und zweiten Position umfaßt.
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Dank
dieser Anordnungen wird der Hydraulikhilfsmotor direkt auf der herkömmlichen
Antriebswelle des Fahrzeugs oder genauer auf einem Abschnitt dieser
Welle angeordnet. Somit werden alle Elemente dieser herkömmlichen
Kraftübertragung normal
verwendet, insbesondere das Kupplungssystem, das Schaltgetriebe
und die Achse. Nimmt das Kupplungsorgan seine inaktive Position
ein, kann sich die durchgehende Welle frei in bezug auf den Zylinderblock
des Hydraulikmotors drehen, und die herkömmliche Kraft übertragung
des Fahrzeugs kann auf ganz normale Weise durch Einsatz des Hauptmotors verwendet
werden. Nimmt hingegen das Kupplungsorgan seine aktive Position
ein, kann die durchgehende Welle (und folglich die Antriebswelle
des Fahrzeugs) vom Zylinderblock des Hydraulikmotors rotierend angetrieben
werden, während
die herkömmliche
Kraftübertragung
ausgerückt
und somit inaktiv ist. Die Fluidversorgung des Hydraulikmotors erfolgt vorzugsweise
auf herkömmliche
Weise durch eine Pumpe, die direkt von dem Hauptmotor des Fahrzeugs
angetrieben wird.
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Die
Erfindung wird bei der Studie der nachfolgenden detaillierten Beschreibung
einer Ausführungsart,
die als nicht einschränkendes
Beispiel dargestellt ist, besser verständlich und ihre Vorteile werden
deutlicher ersichtlich. Die Beschreibung bezieht sich auf die beiliegenden
Zeichnungen, wobei:
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1 eine Ansicht des Motors
im Axialschnitt ist;
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2 eine Teilansicht im Querschnitt
entlang der Linie II-II
der 1 ist; und
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3 eine Teilansicht in Richtung
des Pfeils F aus 2 ist.
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1 zeigt einen Hydraulikmotor 1,
bestehend aus:
- – einem festen Gehäuse 2 aus
drei Teilen 2A, 2B und 2C, die durch
Schrauben 3A und 3B zusammengeschraubt sind;
- – einer
Reaktionsnockenbahn 4, die am inneren Umfang des Teils 2B des
Gehäuses
ausgebildet ist;
- – einem
Zylinderblock 6, der eine Mittelbohrung 8 aufweist
und um eine Rotationsachse 10 relativ drehbar in bezug
auf die Reaktionsnockenbahn 4 angeordnet ist, wobei dieser
Zylinderblock eine Vielzahl von Radialzylindern 12 umfaßt, die
mit Druckfluid gespeist werden können
und in deren Inneren Kolben 14 gleitend montiert sind;
- – einem
inneren Fluidverteiler 16, der mit dem Gehäuse 2 in
bezug auf die Achse 10 drehfest verbunden ist und Verteilungsleitungen 18 umfaßt, die
mit den Zylindern 12 in Verbindung stehen können; und
- – einer
durchgehenden Welle 20, die sich im Inneren des Gehäuses 2 koaxial
zur Rotationsachse 10 erstreckt, wobei der innere Verteiler 16 und
der Zylinderblock 6 um diese durchgehende Welle herum angeordnet
sind.
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Ringnuten 22 und 24 sind
zwischen dem Teil 2A des Gehäuses und dem inneren Verteiler 16 ausgespart.
Die Verteilungsleitungen münden
einerseits in eine dieser Ringnuten (die Verteilungsleitung 18 mündet in
die Nut 22) und andererseits in die Verteilungsfläche 26,
die auf der Achse 10 senkrecht steht und auf der Verbindungsfläche 28 des
Zylinderblocks aufliegt, die ebenfalls auf der Achse 10 senkrecht steht
und in die die Zylinderleitungen 30 münden, die somit in der Lage
sind, mit den Verteilungsleitungen in Verbindung gebracht zu werden.
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Die
Ringnuten 22 und 24 werden an Hauptleitungen für die Zu-
und Ableitung des Fluids angeschlossen, die in dem Teil 2A des
Gehäuses
ausgespart sind. Somit wird die Nut 24 an die Leitung 32 angeschlossen.
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Die
durchgehende Welle 20 ist mittels Rollenlagern 34 in
bezug auf das Gehäuse 2 um
die Rotationsachse 10 drehbar angeordnet.
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Diese
durchgehende Welle wird von einem Abschnitt einer Antriebswelle
eines Fahrzeugs gebildet, die mit Hilfe eines Kupplungssystems mit
dem Hauptmotor des Fahrzeugs gekuppelt werden kann. Der Hydraulikmotor
ist somit ein Hilfsmotor, der bei gewissen Anwendungen, bei denen
die speziellen Vorteile des Hydraulikmotors genutzt werden, die Entlastung
des Hauptmotors übernimmt.
In der Figur sind die verschiedenen Elemente der herkömmlichen Kraftübertragung
des Fahrzeugs nicht dargestellt.
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Verbindungsflansche
sind an den beiden freien Enden der durchgehenden Welle angeordnet, um
sie an die anderen Abschnitte der Antriebswelle des Fahrzeugs anzuschließen. Jeder
Flansch 36 ist mit der Welle 20 drehfest verbunden.
Zu diesem Zweck sind die Innenflächen
der Mittelbohrungen der Flansche 36 und die Oberflächen an
den Enden der Welle 20 mit komplementären Verzahnungen 38 und 39 versehen.
Auf an sich bekannte Weise werden Teile 40 für den axialen
Halt der Verbindungsflansche an den freien Enden der Welle 20 befestigt
und wirken mit den Endflächen
der Verbindungsflansche zusammen. Letztgenannte weisen auch Flanschringe 42 auf,
die es auf an sich bekannte Weise ermöglichen, sie (durch Schrauben 44)
an Kardangelenken zu befestigen, die die Enden der Abschnitte von
Antriebswellen tragen, die dazu bestimmt sind, an die durchgehende
Welle angeschlossen zu werden. Das Gehäuse ist an jedem seiner Enden
gegenüber
einem der Verbindungsflansche durch einen Lippendichtungsring 43,
der an sich bekannt ist, abgedichtet.
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Das
Teil 2A des Gehäuses
weist einen Flansch 45 auf, der Teil der Mittel zur Befestigung
des Motors am Fahrgestell des Fahrzeugs ist.
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Der
Motor umfaßt
ein Kupplungsorgan 50, das es ermöglicht, entweder die Welle 20 frei
in bezug auf den Zylinderblock 6 des Hydraulikmotors drehen
zu lassen, wobei in diesem Fall die Antriebswelle des Fahrzeugs
von dem Hauptmotor dieses Fahrzeugs angetrieben werden kann, oder
den Zylinderblock 6 und die durchgehende Welle 20 drehfest
zu verbinden, wobei es in diesem Fall der Hydraulikmotor ist, der
es ermöglicht,
die Welle 20 und folglich die Antriebswelle des Fahrzeugs
rotierend anzutreiben (in diesem letztgenannten Fall sollte natürlich die Kupplung
der herkömmlichen
Kraftübertragung
ausgerückt
sein).
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Erste
mechanische Eingreifmittel 52 sind vorgesehen, um das Kupplungsorgan 50 und
den Zylinderblock 6 drehfest zu verbinden, und zweite mechanische
Eingreifmittel 54 sind vorgesehen, um das Kupplungsorgan 50 und
die durchgehende Welle 20 drehfest zu verbinden. Das Kupplungsorgan
ist axial zwischen einer aktiven Position, in der die ersten und zweiten
Eingreifmittel 52, 54 eingekuppelt sind, so daß die durchgehende
Welle 20 mit dem Zylinderblock 6 drehfest verbunden
ist, und einer inaktiven Position beweglich, in der zumindest eines
der ersten und zweiten Eingreifmittel 52 und 54 ausgerückt ist, so
daß die
Welle 20 in bezug auf den Zylinderblock 6 frei
drehbar ist. Der Motor umfaßt
Mittel zur Steuerung der Verschiebung des Kupplungsorgans 50 zwischen
seiner aktiven und inaktiven Position, die in der Folge beschrieben
werden.
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In
dem Axialschnitt der 1 zeigt
die obere Hälfte
A dieser Figur, die sich über
der Rotationsachse 10 befindet, das Kupplungsorgan 50 in
seiner ersten Position, in der die Welle 20 mit dem Zylinderblock 6 drehfest
verbunden ist, während
die untere Hälfte
B dieser Figur, die sich unter der Achse 10 befindet, das
Kupplungsorgan 50 in seiner zweiten Position zeigt, in
der die Welle 20 in bezug auf den Zylinderblock 6 frei
drehbar ist. In dem dargestellten Beispiel greifen die ersten mechanischen
Eingreifmittel 52 dauernd ein und verbinden somit ständig das Kupplungsorgan
und den Zylinderblock drehfest miteinander, während dir zweiten mechanischen
Eingreifmittel 54 eingekuppelt oder ausgerückt sein
können
(in der ersten bzw. in der zweiten Position des Kupplungsorgans),
um die Welle 20 und das Kupplungsorgan 50 selektiv
drehfest miteinander zu verbinden oder sie frei zueinander drehen
zu lassen. Es wäre
auch umgekehrt vorstellbar oder, daß beide Eingreifmittel in der
inaktiven Position ausgerückt sind.
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Das
Kupplungsorgan 50 ist um die Welle 20 koaxial
zu letztgenannter angeordnet. Es weist eine Axialbohrung auf und
ist somit mit einem inneren Flächenabschnitt 56 versehen,
die sich gegenüber
dem Flächenabschnitt 58 der
Welle 20 befindet. Dieses Organ 50 weist auch
eine Außenfläche 60 auf,
die sich gegenüber
der Innenfläche 62 des
Zylinderblocks 6 befindet.
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Die
ersten mechanischen Eingreifmittel 52 umfassen erste Axialverzahnungen 61,
die in der Außenfläche 60 des
Kupplungsorgans 50 ausgespart sind, und zweite Axialverzahnungen 63,
die in der Innenfläche 62 des
Zylinderblocks ausgespart sind, welche sich gegenüber dieser
Außenfläche 60 befindet.
Die ersten und zweiten Axialverzahnungen wirken miteinander in der
ersten und in der zweiten Position des Kupplungsorgans zusammen,
um das Kupplungsorgan 50 und den Zylinderblock 6 ständig drehfest
miteinander zu verbinden. Beim Vergleich der oberen und der unteren
Hälfte
der 1 ist nämlich festzustellen,
daß die
Verzahnungen 61 und 63 sowohl in der ersten Position
als auch in der zweiten Position des Kupplungsorgans ineinander
eingreifen. Die Länge
der Axialverzahnungen ist nämlich
wesentlich größer als
die Amplitude der Axialverschiebung des Kupplungsorgans, wenn es
von der einen in die andere dieser Positionen übergeht.
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Es
werden nun die zweiten mechanischen Eingreifmittel beschrieben.
Das Kupplungsorgan 50 umfaßt einen ersten Flansch 64,
der eine erste im wesentlichen radiale Eingreiffläche 66 aufweist
(die entgegengesetzt zum Zylinderblock gerichtet ist), und die durchgehende
Welle 20 umfaßt
einen zweiten Flansch 68, der eine zweite im wesentlichen
radiale Eingreiffläche 70 aufweist
(die zum Zylinderblock gerichtet ist). Die Flansche 64 und 68 (die
in einem Stück
mit dem Organ 50 bzw. der Welle 20 ausgeführt oder
auf letztgenannte aufgesetzt sein können) sind dermaßen ausgeführt, daß die ersten
und zweiten Eingreifflächen 60 und 70 einander
gegenüberliegen.
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Die
zweiten mechanischen Eingreifmittel 54 werden von einer
formschlüssigen
Kupplung gebildet, die eine erste Reihe von Zähnen 72, die auf der ersten
Eingreiffläche 66 ausgebildet
sind, und eine zweite Reihe von Zähnen 74 aufweist,
die auf der zweiten Eingreiffläche 70 ausbildet
sind. Die Zähne der
ersten und zweiten Reihe greifen in der aktiven Position des Kupplungsorgans,
die in der oberen Hälfte
A der 1 dargestellt
ist, ineinander ein und sind in der inaktiven Position des Kupplungsorgans, die
in der unteren Hälfte
B der 1 dargestellt
ist, voneinander entfernt.
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Der
Radialflansch 64 des Kupplungsorgans 50 bildet
einen vorspringenden Abschnitt auf der Außenfläche 60 dieses Organs.
Die Verzahnungen 61, die Teil der ersten mechanischen Eingreifmittel
sind, sind auf einem Axialabschnitt 60a dieser Außenfläche ausgeführt und
nicht auf dem vorspringenden radialen Abschnitt 60b letztgenannter.
Ebenso umfaßt die
Innenfläche 62 des
Zylinderblocks einen Absatz, d.h. einen Abschnitt, in dem der Durchmesser
ihrer Bohrung größer ist,
in den der Flansch 64 eingesetzt ist. Die Axialverzahnungen 63 sind
auf einem Axialabschnitt 62a der Innenfläche 62 und
nicht auf dem abgesetzten Abschnitt 62b letztgenannter
ausgeführt.
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Wie
im vorhergehenden angeführt,
ist das Kupplungsorgan 50 um die Welle 20 angeordnet, während der
Zylinderblock 6 und der innere Verteiler 16 um
dieses Kupplungsorgan 50 herum angeordnet sind.
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Das
Organ 50 stellt nämlich
einen Zylinder dar, der hydraulisch gesteuert wird, um von der einen seiner
beiden Positionen in die andere überzugehen. Genauer
umfassen die Mittel zur Steuerung der Verschiebung des Organs 50 eine
Steuerkammer 80, die einerseits zwischen der Außenfläche 60 des
Kupplungsorgans 50 und andererseits den Innenflächen 62 des
Zylinderblocks 6 und 82 des Verteilers 16,
die sich gegenüber
dieser Außenfläche 60 befinden, ausgespart
ist. Eine Hilfsleitung 84 steht mit dieser Steuerkammer 80 in
Verbindung und ermöglicht
es somit, diese mit Druckfluid zu füllen oder zu entleeren. Wenn
die Kammer 80 mit Druckfluid gefüllt ist, wird das Kupplungsorgan 50 von
seiner inaktiven Position in seine aktive Position gebracht, so
daß die zweiten
mechanischen Eingreifmittel 54 eingreifen, wobei die Zähne 72 und 74 der
formschlüssigen Kupplung
ineinandergreifen.
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Wenn
hingegen die Steuerkammer leer ist, kehrt das Kupplungsorgan 50 in
seine inaktive Position zurück.
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Diese
Rückkehr
wird durch das Vorhandensein einer Feder 86 erleichtert,
die den Zylinder 50 wieder in seine inaktive Position bringt.
Diese Feder 86 ist in der Steuerkammer 80 angeordnet.
Sie liegt mit ihrem ersten Ende 87 auf dem Zylinderblock 6 (im
Bereich der Verbindungsfläche 28)
auf und mit ihrem zweiten Ende 88 auf der Außenfläche 60 des Zylinders 50 (über ein
Sicherungsorgan 90) fest. Die natürliche elastische Ausdehnung
der Feder bewirkt somit, den Zylinder 50 in die Richtung
zu bringen, in der er sich von den Flanschen 64 und 68 entfernt.
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Die
Steuerkammer 80 umfaßt
eine Wandung 92, die auf einer Innenfläche des festen Gehäuses 2 (genauer
auf einer Innenfläche
des Teils 2A dieses Gehäuses)
ausgebildet ist und sich zwischen dem Kupplungsorgan 50 und
dem inneren Verteiler 16 erstreckt. Die Hilfsleitung 84 ist
in dem festen Gehäuse 2 (in
dem Teil 2A) ausgespart und mündet in diese Wandung 92.
Dies stellt insofern einen Vorteil dar, als die Hilfsleitung in
einem festen und zugänglichen
Teil des Motors ausgespart ist und es dadurch leichter ist, sie
an ein Druckfluidzuführungssystem
anzuschließen.
Die Kammer 80 wird von drei Dichtungen begrenzt.
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Die
erste, die Dichtung 94, ist zwischen der Innenfläche 62 des
Zylinderblocks 6 und der Außenfläche 60 des Kupplungsorgans 50 angeordnet.
Genauer ist diese Dichtung 94 zwischen dem axialen Abschnitt
des Absatzes 62b der Fläche 62 und
dem vorspringenden Teil 60b der Außenfläche 60 angeordnet,
die sich in der Nähe
des radialen Endes des Flansches 64 befindet.
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Die
zweite, die Dichtung 96, befindet sich zwischen der Innenfläche des
festen Gehäuses,
ab der die Wandung 92 gebildet wird, und der Außenfläche 60 des
Kupplungsorgans oder genauer dem axialen Abschnitt 60a von
letztgenanntem.
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Die
dritte, die Dichtung 98, ist zwischen der Innenfläche des
festen Gehäuses
und dem inneren Verteiler 16 angeordnet. Diese Dichtung 98 ist
von herkömmlich
verwendetem Typ, um die Flächen
zwischen dem Verteiler und dem Gehäuse gegeneinander abzudichten.
Es ist beispielsweise festzustellen, daß eine gleichartige Dichtung
die Nuten 22 und 24 trennt.
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Die
Dichtungen 94 und 98 stellen eine stationäre Abdichtung
her, während
die Dichtung 96 eine bewegliche Abdichtung herstellt.
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Es
werden nun die Zähne
der formschlüssigen
Kupplung 54 unter Bezugnahme auf die 2 und 3 beschrieben.
Die 2 ist ein Querschnitt,
auf dem nur einige Zähne
(72a, 72b und 72c) der ersten Zahnreihe 72 und
einige Zähne
(74a, 74b, 74c und 74d) der
zweiten Zahnreihe 74 dargestellt sind. Es ist zu sehen,
daß die
Zähne ineinandergreifen.
Sie stellen nämlich
Komplementärformen
dar, die in 3 besser
zu sehen sind, welche in einer Ansicht in Richtung des Pfeils F
der 2 nur die Zähne 74a und 74b zeigt.
Ebenso wie die anderen Zähne
umfaßt
der Zahn 74a eine erste und eine zweite geneigte Seitenfläche 100 und 102,
die jeweils in bezug auf die Axialrichtung, die durch die Linien 1 und 1' dargestellt
ist, eine Neigung α und
eine Neigung β aufweisen.
Der Zahn 74a umfaßt
auch eine Endfläche 104, die
querliegend ist. Die Zähne
sind im allgemeinen radial ausgerichtet.
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Die
Neigungen α und β der geneigten
Seitenflächen
sind derart ausgeführt,
daß sich
die Zähne der
ersten und der zweiten Reihe voneinander lösen, wenn der Anpreßdruck der
ersten Eingreiffläche 66 kleiner
als ein vorbestimmter Wert ist. Es ist anzumerken, daß dieser
vorbestimmte Wert herkömmlicherweise
jenen Drücken
entspricht, die in den Kammern zum Lösen der Bremsen eingesetzt
werden, beispielsweise ungefähr
10 bar. Umfassen die Steuermittel des Verschiebeorgans 50 die
Steuerkammer 80, ist der Anpreßdruck nämlich der Druck, der in dieser
Kammer herrscht.
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Vorzugsweise
sind die Winkel α und β gleich, d.h.
das Zahnprofil ist symmetrisch, so daß der Lösedruck in der einen oder anderen
der beiden Drehrichtungen des Motors gleich ist.
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Die
Zähne können allerdings
mit einem asymmetrischen Profil versehen werden, wobei in diesem
Fall die Winkel α und β unterschiedlich
sind, um in den beiden Drehrichtungen des Motors unterschiedliche
Anpreßdrucke
zu erhalten.