DE2031508B2 - Hydrostatische kupplung - Google Patents

Description

volumens durch Spalte entweicht. Dies macht sich je den beiden Zahnrädern abschließen, in der für derar-

nach dem Arbeitspunkt im Regelbereich mehr oder tige Zahnradpumpen üblichen Weise anordnet und

weniger stark bemerkbar. im Kanal wiederum das Drosselventil.

Demgegenüber wird durch die Erfindung die Auf- Bevorzugt wird jedoch, daß der Einlaß und der gäbe gelöst, eine Kupplung der eingangs erwähnten 5 Auslaß von den Mündungen eines die Innenradwelle Art zu schaffen, welche einfach aufgebaut ist, eine durchsetzenden Kanals gebildet werden, die mit dem geringe Baugröße besitzt und verhältnismäßig große Raum zwischen den Zähnen der Zahnräder in VerDrehmomente im gesamten Regelbereich übertragen bindung stehen,
kann. Die Mündungen dieses Kanals kennen auch bei-

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß io spielsweise von einer Axialseite her in den Raum

die Kupplung in für Pumpen bekannter Weise nur zwischen den beiden Zahnrädern an den entspre-

ein Innenrad aufweist, dessen Kopfkreisdurchmesser chenden, für derartige Zahnradpumpen bekannten

größer als der Kopfkreisdurchmesser des Hohirads, Stellen münden. Bevorzugt bestehen jedoch die Ka-

aber kleiner als der um eine Zahnhöhe vergrößerte nalmündungen mit dem Raum zwischen den Zähnen

Kopfkreisdurchmesser des Hohlrads ist, so daß zu 15 der Zahnräder über Radialbohrungen in Verbindung,

beiden Seiten des Punktes maximalen Eingriffs der die sich vom Grund der Zahnlücken des Innenrades

beiden Zahnräder weitere Dichtungsstellen zwischen 7ur Lagerbohrung des Innenrades erstrecken, mit

den Zahnflanken der beiden Zahnräder entstehen, welcher dieses auf ein>: λ Exzenter der es tragenden

und daß der Flüssigkeitsein- und -auslaß zwischen Welle drehbar gelagert ist.

diesen Dichtungsstellen und dem Punkt maximalen 20 Die bevorzugte Ausführung des Drosselventils beEingriffs in den Förderraum zwischen den einander steht in einem axial in der Innenradwelle verschiebzugekehrten Verzahnungen der Zahnräder münden. baren Schieber, der zwischen einer den Kanal minde-

Die erfindungsgemäße Kupplung zeichnet sich stens zum größten Teil, vorzugsweise ganz sperren-

dii .ii außerordentliche Einfachheit in Konstruktion, den Lage und einer den Kanal mindestens zum größ-

Betrieb und Fertigung aus, ist praktisch wartungsfrei 25 ten Teil, vorzugsweise ganz freigebenden Lage ver-

und kann in sehr kleinen Abmessungen gebaut wer- schiebbar ist. Auf diese Weise ist die Regelung sehr

den. Darüber hinaus besitzt sie einen hohen Wir- einfach möglich.

kungsgrad bei der Drehmomentübertragung und Bevorzugt ist das getriebene Rad das Hohlrad,

weist dennoch einen Regelbereich auf, der sich von und der Abtrieb erfolgt über die das Innenrad tra-

fast schlupfloser Mitnahme des Abtriebsteiles bis 30 gende Exzenterwelle. Das hat den Vorteil, daß eine

zum freien Umlaufen des Antriebsteiles im Abtriebs- bessere Abdichtung auf der Druckseite erfolgt,

teil bei Übertragung eines nur minimalen Drehmo- Im Prinzip können gemäß Erfindung auch Zahn-

mentes auf letzteres erstreckt. radpaarungen verwendet werden, bei welchen der

Wenn auch die erfindungsgemäße Kupplung für Kopfkreisdurchmesser des Innenrades gleich dem um die verschiedensten Zwecke anwendbar ist, wo eine 35 eine Zahnhöhe vergrößerten Ko/fkreisdurchmesser Kupplung mit den eben dargelegten Vorteilen er- des Hohlrades ist. Zahnradpumpen mit derartigen wünscht ist, so ist jedoch das bevorzugte Anwen- Verzahnungen sind bekannt. Bei ihnen hat das dungsgebiet der Erfindung der Einsatz der Kupplung Außenrad in der Regel kreisbogenförmige Zähne, zwischen dem Lüfterrad eines Kraftfahrzeugmotors Bevorzugt wird gemäß der Erfindung, daß der Kopf- und dem Antrieb für dieses Lüfterrad, der in der Re- 40 kreisdurehmesser des Innenracies wesentlich kleiner gel von einer Riemenscheibe gebildet ist. Bekanntlich ist als der um eine Zahnhöhe vergrößerte Kopfkreiswii d bei Kraftfahrzeugen der Bedarf an Lüfterradlei- durchmesser des Hohlrades, aber größer als der stung mit steigender Fahrgeschwindigkeit immer ge- Kopfkreisdurchmesser des Hohlrades. Das erlaubt ringer, während die vom Lüfterrad aufgenommene eine einwandfreie Dichtung von Zahnflanke zu Leistung mit der dritten Potenz der Geschwindigkeit 45 Zahnflanke an den beiden dem Berührungspunkt steigt. Die Kupplung gemäß Erfindung erlaubt es der Rollkreise von Hohlrad und Innenrad abgewandhier, im gewünschten Umfang das vom Antrieb auf ten Dichlungsstellen auch bei hohem Druck. In diedas Lüfterrad übertragene Drehmoment und die sem Fall befinden sich auch die Ein- und Auslaßöffübertragene Drehzahl zu reduzieren, bis das Lüfter nungen in den Bereichen zwischen den genannten rad bei höheren Geschwindigkeiten praktisch ohne 50 Dichtungsstellen und dem genannten Berührungs-Leistungsaufnahme umläuft. Da sich die erfindungs- punkt.

gemäße Kupplung mit geringen Abmessungen bauen Bei der bevorzugten Anwendung der Erfindung ist

läßt, ist sie selbst für diesen bevorzugten Zweck zum der Ventilschieber vorzugsweise von einem zwischen

Einbau zwischen Lüfterrad und Lüfterradantrieb ge- der Kupplung und dem Kühler vorgesehenen, sich

eignet. 55 bei Erwärmung ausdehnenden Glied betätigbar. Am

Es gibt mehrere Möglichkeiten für die Verbindung einfachsten wird die Konstruktion, wenn der ver-

des Flüssigkeitseinlasses und des Flüssigkeitsauslas- schiebbare Teil des sich ausdehnenden Gliedes zu-

ses. gleich der Drosselschieber ist.

So kann z.B. das Hohlrad mit Radialbohrungen in Das sich unter Erwärmung ausdehnende Glied ist den Zahnlücken versehen sein und in einem Ge- 60 vorteilhaft ein seine Länge ändernder Dehnstoffrehäuse, welches fest mit der das Innenrad exzentrisch gier, wie er für die Regelung von Kupplungen zwitragenden WeIi; verbunden ist, der Kurzschlußkanal sehen Lüfter und Lüfterradantrieb von Kraftwagenangeordnet sein, dessen Mündungen dann in der au- motoren bekannt ist.

ßeren radialen Lagerfläche für das Hohlrad vorgese- Die Lüfternabe besitzt vorteilhaft Durchbrechungen

hen sind. Das Drosselventil ist dann im Kurzschluß- 65 für den Durchlaß eines die Kupplung kühlenden

kanal angeordnet. Eine andere Möglichkeit besteht Luftstromes. Das ist die einfachste Art der Vermei-

darin, daß man den Kurzschlußkanal in einer der dung einer übermäßigen Erwärmung durch Flüssig-

beiden Stirnwandungen, welche den Raum zwischen keitsreibung in der Kupplung.

Nachfolgend ist an Hand der schematischen einzige auf die Exzenterwelle wirkende Drehmoment

Fig. 1 und2 die bevorzugte Ausführungsform der ist durch den Widerstand der Kanäle 18 und 19 ver-

Eifindung als erläuterndes Beispiel beschrieben. ursacht, wenn man von sonstigen Druckverluslen ab-

F i g. 3 bis 6 der Zeichnungen zeigen schematisch ab- sieht.

weichende Ausführungsformen der wesentlichen 5 Wird die Verbindung zwischen den Kanälen 18

Teile der erfindungsgemäßen Kupplung. und 19 unterbrochen, so kann (wiederum, wenn man

Fig. 1 zeigt einen Axialschnitt durch eine Lüfter- von Spaltverlustcn und Undichtigkeiten absieht) die

radkupplung gemäß Erfindung für einen Kraftfahr- Kupplung nicht mehr als Pumpe wirken. Der Flüssig-

zeugmotor; keitsdruck verhindert eine Drehung des Innenrades

F~i g. 2 zeigt schematisch den Schnitt durch die io 16 auf dem Exzenter der Welle 9, und der Lüfter 1

funktionell wesentlichen Teile der Lüfterradkupp- wird mit der Drehzahl der Riemenscheibe 2 mitgc-

lung gemäß F i g. 1 gemäß der Linie TI-IT aus F i g. 1; nommcn.

Fig.3 zeigt schematisch einen Axialschnitt durch Man erkennt aus Obigem, daß bei entsprechender

ein anderes Ausführungsprinzip der Kupplung gemäß Drosselung des Stiömungswcges 20, 18, 19. 21 zwar

Erfindung; ¹S auch noch das Lüfterrad 1 mitgenommen wird, jc-

Fig.4 zeigt den Schnitt IV-IV aus Fig. 3; doch mit einem Schlupf, der bei nicht vorhandener

Fig. 5 zeigt schematisch ein drittes Ausfülmings- Drosselung fast 100° ο beträgt, während er bei voller

prinzip einer Kupplung gemäß Erfindung: Drosselung einer vollständigen Mitnahme glcich-

Fi a. 6 zcict den Schnitt Vl-VI aus Fig. 5. kommt. Um diesen Schlupf regeln zu können, ist in

Wie insbesondere aus Fig. 1 ersichtlich, ist bei 20 der Zentralbohrung 23 ein Ventilschieber 30 mit

dem dort gezeigten Alisführungsbeispiel das Lüfter- einem Druckausgleichstellcr 30' vorgesehen, der von

rad 1 mit der vom Motor in nicht dargestellter Weise einem Dehnstoffregler 31 betätigt wird. Der Dchn-

getrasenen und über einen Keilriemen angetriebenen stolfrcgler besitzt ein Glied 32. welches bei Erwär-

keilricmcnscheibc 2 über eine Kupplung gemäß Er- mung a λ dem Gehäuse des Reglers 31 weiter her-

findung verbunden. 25 ausgeschoben wird, bis es über den Schieber 30 den

Das^Gehäuse der Kupplung wird vom Hohlrad 3 Strömungsweg durch die Bohrungen 18. 19 so weit

mit der Innenverzahnung4, der Keilriemenscheibe 2 drosselt, daß der Schlupf zwischen Riemenscheibe 2

und dem Lagerflansch 5 gebildet, der mit der Keilrie- und Lüfterrad 1 so gering ist. daß wiederum die Lei-

menscheibc 2, in der das Hohlrad 3 zentriert sitzt, stung des Lüfterrades so groß ist, daß die durch den

mittels Spannschrauben 6 verbunden ist. 3° vor dem Lüfterrad angeordneten Kühler strömende

In einer konzentrisch zur Achse der Keilriemen- Luft eine ausreichende Kühlung des Kühlwassers beschcibc2 verlaufenden Lagerbohrung 7 und einer wirkt. Wird die Kühlleistung durch den Lüfter /u konzentrisch zu dieser Lagerbohrung 7 verlaufenden groß, so wird der Regler 31 abgekühlt und der Lagerbohrung 8 des Lagerflansches 5 ist eine Ex- Dampfdruck im Raum jenseits der Scheibe 30' zcntcrwelle 9 drehbar gelagert. Der Lagerring der 35 drückt den Schieber 30 zurück. Das verringert die Exzenterwelle 9 ist an" seinem rechten Ende mit Drosselung im Kanal 18. 19. und der Lüfter läuft mit einem Deckel 10 abgedichtet. Die Exzenterwelle ist entsprechend größerem Schlupf, also langsamer,
axial von einer Scheibe 11 gehalten. An ihrem linken Die erfindungsgemäße Kupplung ist den bckann-Ende trügt die Exzentenvelfc 9 einen Flansch 12, der, ten Reibungskupplungen, die dem gleichen Zweck wie bei 13 angedeutet, mit der napfförmigen Nabe 14 40 dienen, weit überlegen, da sie vom Verschleiß von des Lüfters 1 verschraubt ist. In der Lüflernabe 14 Reibbelägen unabhängig ist. Sie ist auch den bekannsind Durchbrechungen 15 für den Durchtritt eines ten Flüssigkeitsreibscheibenkupplungcn für Lüftcrrä-Kühlluftstroms in den Bereich der Kupplung vorge- der überlegen, da diese auf Temperaturändcrungeii sehen. nur sehr träge ansprechen.

Im Bereich zwischen dem Lagerflansch5 und der 45 Bei der in Fig. 3 und4 schematisch gezeigter

Keilriemenscheibe 2 ist die Exzenterwelle 9. wie aus Konstruktion trägt die Welle 40 auf einer Scheibe 41

der Zeichnung ersichtlich, mit einem Exzenter verse- den Exzenter 42, auf welchem das Innenrad 43 dreh-

hen, auf welchem das Innenrad 16, welches die Ver- bar gelagert ist. Das Innenrad 43 kämmt mit den

zahnung 17 trägt, drehbar gelagert ist. Hohlrad 44, welches in einem Kragen 45 der Scheibt

Im Ex/enter der Welle 9 sind zwei radiale Kanäle 50 drehbar gelagert ist. Das Hohlrad 44 ist mit einei

18 und 19 mit den den Ein- und Auslaß 20 bzw. 21 Scheibe 46 einstückig ausgebildet, welche die Ab

bildenden Mündungen vorgesehen. Die Ein- und triebswelle 47 trägt. Auch hier können An- und Ab

Auslässe stehen wiederum mit Radialbohrungen 22 trieb vertauscht werden. Das Hohlrad 44 ist mit Ra

in Verbindung die sich in jeder Zahnlücke des In- dialbohrungen 48 versehen, welche seine Zahnlückei

nenrads erstrecken und dessen Innenfläche mit dem 55 mit dem Außenumfang des Hohlrades 48 verbinden

Raum zwischen den Zahnrädern 3 und 16 verbinden. Im Kragen 45 sind die Ein- und Auslaßöffnungen 4!

Die Kanäle 18 und 19 stehen über die Axialbohrung und 50, die durch den Kanal 51 verbunden sind, ii

23 miteinander in Verbindung. Aus später zu er- dem das schematisch angedeutete Drosselventil 5;

läuternden Gründen verläuft die Bohrung 23 axial zu liegt,

den Lagerbohrungen 7 und 8. 60 Die in F i g. 5 und 6 gezeigte Konstruktion unter

Wird bei der bisher beschriebenen Konstruktion scheidet sich von der Konstruktion nach Fig.:

die Riemenscheibe 2 angetrieben, so rotiert das und 4 im wesentlichen lediglich dadurch, daß de

Hohlrad3. Wird der Lüfter festgehalten, so rotiert Überströmkanal 61 in einer entsprechenden Verdik

lediglich das Innenrad 16 um den Exzenter der Ex- kung der Scheibe 41 verläuft, in welcher auch di

zenferwelle 9. Die Kupplung wirkt ausschließlich als 65 Ein- und Auslaßöffnungen 69 und 70 vorgesehci

leerfördernde Pumpe, welche Flüssigkeit von einer sind. Dementsprechend entfällt bei dieser Konstruk

der öffnungen 20 und 21 in die andere pumpt. Das tion der Kragen 45 der Scheibe 41.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

rf'·

Claims (8)

Paten! anspräche: stehende Lüfternabe gegen die Kupplung thermisch isoliert ist.

1. Hydrostatische Kupplung mit einem treibenden innenverzahnten Hohlrad und mindestens einem zu ihm exzentrisch gelagerten und mit ihm als Zahnradpumpe zusammenwirkenden Innenrad, wobei dieses Innenrad auf einem Teil einer konzentrisch zur treibenden Welle drehbar gelagerten getriebenen Welle exzentrisch zur treibenden Welle drehbar gelagert ist, sowie mit über ein Drosselventil kurzgeschlossenen Flüssigkeitsein- und -auslassen, die synchron mit dem Exzenter rotieren, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung in für Pumpen bekannter Weise nur ein I^nrienrad (16) aufweist, dessen Kopfkreisdurchmesser größer als der Kopfkreisdurchmesser des Hohlrads (3), aber kleiner als der um eine Zahnhöhe vergrößerte Kopf kreisdurchmesse r des Hohlrads ist, so daß zu beiden Seiten des Punktes maximalen Eingriffs der ί =iden Zahnräder weitere Dichtungsstellen zwischen den Zahnflanken der beiden Zahnräder entstehen, und daß der Flüssigkeitsein- und -auslaß (20, 21) zwischen diesen Dichtungsstellen und dem Punkt maximalen Eingriffs in den Förderraum zwischen den einander z: gekehrten Verzahnungen der Zahnräder münden.

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ein· und Auslaß (20, 21) von den Mündungen eines die Innenradwelle (9) durchsetzenden Kanals (18, 19) gebildet werden, die mit dem Raum zwischen den Zähnen der Zahnräder (3,16) in Verbindung stehen.

3. Kupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanalmündungen (20, 21) mit dem Raum zwischen den Zähnen (4, IT) der Zahnräder (3, 16) über Radialbohrungen (18, 22, 19) in Verbindung stehen, die sich vom Grund der Zahnlücken des Innenrads (16) zur Lagerbohrung des Innenrads erstrecken, mit welcher dieses auf einem Exzenter der es tragenden Welle (9) drehbar gelagert ist.

4. Kupplung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselventil (23, 30) einen axial in der Innenradwelle (9) verschiebbaren Schieber (30) aufweist, der zwischen einer den Kanal (18, 19) mindestens zum größten Teil sperrenden Lage und einer den Kanal mindestens zum größten Teil freigebenden Lage verschiebbar ist.

5. Kupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie zum Antrieb des Lüfterrads eines Kraftfahrzeugmotors dient und der Ventilschieber (30) von einem zwischen der Kupplung und dem Kühler vorgesehenen, sich unter Erwärmung ausdehnenden Glied (31) betätigbar ist.

6. Kupplung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das sich unter Erwärmung ausdehnende Glied ein Dehnstoffregler ist.

7. Kupplung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lüfternabe (14) Durchbrechungen (15) für den Durchlaß eines die Kupplung kühlenden Luftstroms aufweist.

8. Kupplung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das sich unter Erwärmung ausdehnende Glied durch die aus Kunststoff be-Dif Erfindung betrifft eine hydrostatische Kupp-

lung mit einem treibenden innenverzahnten Hohlrad und mindestens einem zu ihm exzentrisch gelagerten und mit ihm als Zahnradpumpe zusammenwirkenden Innenrad, wobei dieses Innenrad auf einem Teil einer konzentrisch zur treibenden Welle drehbar gelagerten getriebenen Welle exzentrisch zur treibenden Welle drehbar gelagert ist, sowie mit über ein Drosselventil kurzgeschlossenen Flüssigkeitsein- und -au^- lassen, die synchron mit dem Exzenter rotieren.

Es ist eine derartige Kupplung bekannt, die einen

den Abtrieb bildenden Planetenstern mit mehreien Planetenrädcrn aufweist. Die Planetenräder kämmen mit dem angetriebenen Hohlrad. Jedes der Planetenräder ist in einer Aussparung des Planetensternes drehbar gelagt.t. Beidseitig jedes Planetenrades ra-

dial außerhalb seiner Aussparung werden durch den Planetenstern und das Hohlrad Hohlräume gebildet Im übrigen entspricht der Außendurchmesser des Planetensternes im wesentlichen dem Kopfkreisdurchmesser des Hohlrade·.. In die beiden Hohlräume beidseitig jedes Planetenrades mündet je eine im Planetenstern ausgebildete Druckflüssigkeitsleitun.p, die mit einer Flüssigkeitsquelle verbunden sird und von denen die eine einen Flüssigkeitseinlaß unu die andere einen Flüssigkeitsauslaß bildet. Die Flüssigkeitsauslässe münden in eine Mittelbohrung des Planetensternes, in welcher als Drosselventil ein Schieber verschiebbar gelagert ist. Je nach der Überdeckung der Mündungen der Flüssigkeitsauslässe in die Mittelbohrung durch den Schieber wird die Strö-

mung durch die Flüssigkeitsauslässe mehr oder weniger stark gedrosselt. Solange die Flüssigkeitsauslässe von dem Schieber vollständig geöffnet sind, nimmt die Kupplung praktisch nicht mit, da die von den Planetenrädeni vnm Flüssigkeitseinlaß zum Flüssigkeitsauslaß entlang der Wände der Aussparungen geförderte Flüssigkeit frei durch die Flüssigkeitsauslässe abfließen kann, so daß sich die Planetenräder praktisch widerstandslos am Hohlrad abrollen und im Planetenstern drehen. Wird jedoch das Drossel-

.50 ventil ganz oder teilweise geschlossen, so müssen die Planetenräder gegen Druck fördern und werden in ihrer Drehung gegenüber dem Planetenstern gebremst, wodurch sie den Planetenstern mitnehmen.
Bei einer ähnlich aufgebauten bekannten Kupplung sind in dem Planetenstern zwei Planetenräder vorgesehen, wobei jeweils die Druckseite des einen Planetenrades mit der Saugseite des anderen Planetenrades durch eine den Planetenstern durchsetzende Bohrung verbunden ist. In den Bohrungen sitzen selbsttätige Drosselventile, welche die Bohrung fliehkraftabhängig verschließen.

Derartige Kupplungen mit einem Planetenstern und darin in Aussparungen angeordneten Planetenrädern sind baulich aufwendig und groß. Die kleinen Planetenräder bedingen eine kleine Verzahnung und somit nur geringe Fördervolumina in den Lücken der Zähne, wodurch auch nur kleine Drehmomente übertragen werden können, da ein Teil des Flüssigkeits-