DE2408139B2

DE2408139B2 - Hydrodynamischer drehzahl- oder drehmomentwandler mit reibungskupplung

Info

Publication number: DE2408139B2
Application number: DE19742408139
Authority: DE
Inventors: Hanspeter Dipl.-Ing Konolfingen Bern Mattli (Schweiz)
Original assignee: Aktiengesellschaft Antech, Schubeier & Mattli, Bern
Priority date: 1973-08-21
Filing date: 1974-02-20
Publication date: 1977-10-20
Also published as: GB1483525A; IT1020088B; JPS5072069A; FR2241728B1; DE2408139C3; FR2241728A1; DE2408139A1; JPS5538538B2; US4079820A; CH564711A5

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wandler der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angeführten Gattung. Bei einem solchen aus der US-PS 2 453 811 bekannten Wandler befindet sich das ganze elektromagnetische System mit der Reibscheibenkupplung im Innern des flüssigkeitsdichten Wandlergehäuses und rotiert mit demselben. Für die Stromzufuhr sind Drahtdurchführungen durch die Gehäusewand notwendig, die flüssigkeitsdicht, druckfest und auch temperaturbeständig sein sollten, und außerhalb des Gehäuses sind Schleifkontakte vorhanden, welche der Abnützung unterworfen und nicht explosionsgeschützt sind. Infolge dieser Nachteile des Wandlers war ihm kein kommerzieller Erfolg beschieden.

Zwar ist es aus der BE-PS 698405 schon bekannt, bei einer elektromagnetischen Scheibenkupplung den Elektromagneten stationär anzuordnen und den Durchtritt seines mittels der Ankerplatte in sich geschlossenen Magnetflusses durch eine zum Elektromagneten benachbarte, rotierende Kupplungsgegendruckwand dadurch zu ermöglichen, daß in derselben zwei koaxiale, magnetisch leitende Ringzonen und zwischen diesen eine nichtleitende, mittlere Ringzone vorgesehen sind. Jedoch muß der Magnetfluß das zwischen der Ankerplatte und der Gegendruckwand befindliche Paket der Lamellenscheiben axial durchfluten können, weshalb die Scheiben keine Reibbeschichtung aufweisen dürfen und die Kupplung somit nicht als variables Übertragungsorgan mit Schlupf arbeiten, sondern nur als Trennkupplung eingesetzt werden kann.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, ausgehend von dem eingangs beschriebenen Wandler mit Reibungskupplung den Elektromagneten und die Kupplungsteile so anzuordnen, daß ίο der Magnetfluß und die Reibungskupplung einfach steuerbar sind, wobei zwecks einfacher Herstellung keine weiteren Abdichtungsprobleme auftreten sollen und zwecks einfacher und wirkungsvoller Steuerung ein optimaler Magnetfluß erzielt werden soll.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Wandler der eingangs genannten Gattung durch die in der Anspruchskennzeichnung angeführten Merkmale a) und b) gelöst. Die Merkmale a) sind im wesentlichen schon aus der eingangs genannten BE-PS 698405 bekannt.

a° Durch die Erfindung wird eine bauliche Vereinfachung und betriebliche Verbesserung des Wandlers herbeigeführt, wobei die bezüglich Druckfestigkeit und Temperaturbeständigkeit wenig zuverlässigen Stromdurchführungen durch die Gehäusewand wie

^a5 auch die dem Verschleiß ausgesetzten Schleifkontakte vermieden sind und die nahe bei der Innenseite der Gehäusewand angeordnete Ankerplatte eine hinsichtlich der magnetischen Feldstärke vorteilhafte Verkürzung ihres Axialabstandes vom Elektroma-

gneten ergibt. Das Magnetfeld baut sich daher rasch auf, und der von diesem Aufbau weitgehend abhängige Regel vorgang des Wandlers ist somit äußerst kurz und darf als annähernd trägheitsfrei bezeichnet werden. Weiter ist von Vorteil, daß sich das Scheibenpaket der Reibungskupplung bei dieser Anordnung außerhalb des Magnetfeldes befindet. Durch Wahl der Anzahl der Kupplungsscheiben und der Beschaffenheit ihrer Reiboberflächen kann ein intensiver Verstärkungseffekt zwischen der elektrischen Erregerleistung der Magnetspule und der geregelten hydrodynamischen Leistung erzielt werden.

In Verbindung mit dieser dem Magnetfeld entzogenen Anordnung des Scheibenpaketes wird ferner mittels den im Anspruch 2 angeführten Maßnahmen eine Kühlung der Reibscheiben durch einen Teil des Flüssigkeitskreislaufes ermöglicht. Aus der US-PS 3 537262 ist eine Kupplungskühlung durch einen Flüssigkeitsstrom an sich bekannt, der jedoch durch eine externe Zirkulationspumpe erzeugt wird und die Kupplung in Serie mit der Beschaufelung des Wandlers durchfließt. Nun läßt sich aber die Zirkulationspumpe vermeiden, wenn der Wandler konstante Flüssigkeitsfüllung hat und zur Kupplungskühlung eine Flüssigkeitsströmung benützt wird, welche von den relativen Differenzen der kinetischen Energie der Arbeitsflüssigkeit im Spalt zwischen dem Laufrad und der Gehäusewand einerseits und dem Arbeitsraum in der Beschaufelung andererseits herrührt. Dementsprechend angeordnete Ein- und Ausgangsstellen als Verbindung des Arbeitsraumes mit dem die Kupplungsscheiben enthaltenden Strömungsraum ermöglichen die Erzeugung des Flüssigkeitsstromes zurr Kühlen des Scheibenpakets.

Im folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfin· dung an Hand der Zeichnungen näher beschrieben Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Wandler mi koaxialen An- und Abtriebswellen auf entgegenge

setzten Seiten. Variante mit Föttingerkupplung,

Fig. 2 einen Querschnitt durch einen solchen Wandler mit den koaxialen An- und Abtriebswellen auf entgegengesetzten Seiten. Variante mit Föttingerwandler,

Fig. 3 einen Querschnitt durch einen solchen Wandler mit konzentrischen An- und Abtriebswellen auf derselben Seite. Variante mit Föttingerkupplung,

Fig. 4 einen Querschnitt durch einen solchen Wandler mit konzentrischen An- und Ahtriebsweilen auf derselben Seite. Variante mit Föttingerwandler.

Die mit konstanter Drehzahl laufende Eingangswelle 1 treibt über eine Reibungskupplung 2 mit variablem Schlupf den das hydrodynamische Pumpenlaufrad 3 tragenden Sekundärteil 4 an. Die Turbine 5 treibt die Ausgangswelle 6 an, deren Drehzahl über einen elektrischen Drehzahlgeber 7 und Regler 8 die elektrische Erregerspannung der Magnetspule 9 beeinflußt. Das durch die Spule 9 erzeugte Magnetfeld dringt durch die magnetisch leitenden, jedoch flüssigkeitsdicht in den Gehäusedecke! 10 des Wandlers eingesetzten Ringfenster 11 in die nahe der Innenseite der Gehäusewand angeordnete, axial bewegliche Ankerplatte 12 der Reibungskupplung 2, auf welche da-

durch eine axiale Anziehungskraft ausgeübt wird. Unter der entsprechend eintretenden Wirkung der Reibungskupplung stellt sich die Drehzahl des Pumpenrades 3 derart ein, daß die verlangte Drehzahl des Turbinenlaufrades 5 gewährleistet ist.

¹Q Das Scheibenpaket der Reibungskupplung 3 befindet sich außerhalb des Magnetfeldes in einem Strömungsraum eines abgezweigten Teils des Flüssigkeitskreislaufes des Wandlers und wird im Betrieb des letzteren durch diese abgezweigte Flüssigkeitsströ-

mung durchspült und gekühlt, welche über Öffnungen 13 im Turbinenrad 5 und den Spalt zwischen demselben und dem Gehäuse infolge der hydrodynamischen Druckunterschiede zwischen diesen Durchtrittsstellen hervorgerufen wird. Bei dem beschriebenen Wandler

a° sind übrigens nur Dichtungsstellen 14 an den Wellenaustritten aus demWandlergehäuse 4,10 erforderlich.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Hydrodynamischer Drehzahl- oder Drehmomentwandler nach dem Föttinger-Prinzip, mit einem nach außen abgedichteten, relativ zur Getriebeeingangswelle drehbaren Wandlergehäuse, mit einer im Bereich des Flüssigkeitskreislaufs liegenden Reibungskupplung mit Gegendruckplatte, mit zur Eingangswelle koaxial angeordnetem Elektromagneten zur Erzeugung eines Magnetfeldes von variabler Stärke und einem zugehörigen Anker mit axial beweglicher Ankerplatte im Wandlergehäuse zum Steuern der Reibungskupplung, dadurch gekennzeichnet, daß

a) der ganze Elektromagnet (9) außerhalb des Wandlergehäuses (4, 10) stationär angeordnet ist, wobei der Gehäusewandteil (10) neben dem Elektromagneten (9) mit zwei den Magnetfluß leitenden Ringfenstern (11) versehen ist,

b) die Ankerplatte (12) unmittelbar neben der Innenseite des die Ringfenster (11) aufweisenden Gehäusewandteils (10) angeordnet ist, während sich das Scheibenpaket der Reibungskupplung (2) auf der entgegengesetzten Seite der Ankerplatte (12) befindet.

2. Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibungskupplung (2) im Strömungsraum eines abgezweigten Teils des Flüssigkeitskreislaufes angeordnet ist, welcher Raum mit dem Arbeitsraum der Wandlerlaufräder (3, 5) an Ein- und Ausgangsstellen in Verbindung steht, zwischen denen im Betrieb des Wandlers ausreichende hydrodynamische Druckunterschiede zur Erzeugung einer Strömung zum Kühlen der Reibungskupplung (2) bestehen.