DE3004581C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydrostatische Kupp­ lung der im Oberbegriff des ersten Anspruchs angegebenen Art.

Aus dem bekannten Stand der Technik, der FR-PS 4 03 315 ist eine hydrostatische Kupplung entnehmbar, deren eine Welle drehfest mit einem geschlossenen und mit einer Hydraulik­ flüssigkeit enthaltenen Gehäuses verbunden ist. Die andere Welle der Kupplung ist durch das Gehäuse geführt und trägt innerhalb desselben ein mit abgerundeten Zähnen versehenes Pumpenrad, das mit zwei hierzu planetenartig angetriebenen Pumpenrädern in Eingriff steht. Die Pumpenräder sind ein­ gebracht in Ausnehmungen des Gehäuses, wobei das mittlere Sonnenrad mit jedem der Planetenräder eine Zahnradpumpe bildet. Außerdem liegen die Pumpenräder einerseits am inneren Gehäuseboden und andererseits an einer Dichtplatte an, die mit der das mittlere Pumpenrad tragenden Welle axial verschiebbar ist. Durch Verschieben der Welle bzw. der Dichtplatte innerhalb des Gehäuses wird gleichzeitig auch das mittlere Pumpenrad herausgezogen. Durch das axia­ le Verstellen der Dichtplatte und somit auch des Pumpenra­ des können die Pumpenleistungen stufenlos eingestellt werden. Bei der bekannten Kupplung muß jedoch die Welle gegenüber dem Gehäuse in aufwendiger Weise abgedichtet sein, um Flüssigkeitsverluste weitestgehend zu vermeiden. Außerdem muß die Welle ein ggfs. unter Last verstellbares längenveränderliches Element und eine geeignete Stellvor­ richtung zur dessen Betätigung aufweisen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, eine hydrostatische Kupplung der eingangs umrissenen Gattung zu schaffen, bei der die geschilderten Nachteile des bekann­ ten Standes der Technik mit Sicherheit vermieden werden und darüber hinaus die Zahl der umlaufenden Pumpenteile möglichst verringert ist.

Die Erfindung sieht dazu einen Kupplungsaufbau vor, bei der die Dichtplatte an einer über Federn im Gehäuse der Kupplung abgestützten Tragplatte befestigt ist, an der zur Verstellung der Dichtplatte mehrere in Bohrungen durch das Gehäuse nach innen zur Tragplatte geführte und außen an einer gemeinsamen Druckscheibe zur Betätigung angreifende Stößel vorgesehen sind. Dieser Aufbau stellt vorteilhaft keine hohen Anforderungen an die Abdichtungen, da an den Durchtrittsstellungen der entsprechenden Welle und der Stößel im Gehäuse vorteilhaft im Aufbau relativ einfache Dichtungen benötigt werden, aufgrund einer nicht vorhande­ nen Axialbewegung der Welle. Die Kupplung läßt sich unter den genannten Voraussetzungen in einer kompakten Bauweise herstellen und kann somit äußerst raumsparend beispiels­ weise im Antriebsaggregat bzw. dem Kupplungsgehäuse eines Fahrzeugs eingebracht werden.

Zur Erreichung eines zuverlässigen Abschlusses der Dicht­ platte im Bereich der Umlaufkanäle der Zahnradpumpen beim Kupplungsbetrieb ist es vorteilhaft, wenn an der Dicht­ platte im Schließsinn mehrere vom Betriebsdruck der Zahn­ radpumpen beaufschlagte Arbeitskolben angreifen.

In einer Ausgestaltung der Erfindung und zur Erreichung eines möglichst guten Wirkungsgrades der Zahnradpumpen ist vorgesehen, jedes der Planetenzahnräder zumindest jedoch zwei dieser Räder sowie das Sonnenrad zumindest drei ra­ dial an diese anliegende Dichtelemente vorzusehen. Es hat sich weiter als Vorteil erwiesen, wenn in der Kupplung drei Planetenzahnräder vorgesehen sind, deren Radien mit demjenigen des Sonnenzahnrades übereinstimmen.

Bei einer hydrostatischen Kupplung gemäß vorliegender Erfindung ist es vorteilhaft, wenn zur Vermeidung von Drehmomentspitzen insbesondere ein Druckbegrenzungsventil für die Zahnradpumpen vorgesehen ist.

Um die Kupplung möglichst raumsparend in einem Fahrzeug unterzubringen, ist es ferner vorteilhaft, wenn das Schwungrad der entsprechenden Kraftmaschine als Gehäuse zur Unterbringung der hydrostatischen Kupplung ausgebildet ist.

Weitere Eigenschaften, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Er­ findung können der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnungen, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellen, entnommen werden. Es zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch eine hydrostatische Kupplung gemäß der Erfindung nach der Linie I-I in Fig. 2,

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 1.

Bei der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform ist eine Antriebswelle 1 der hydrostatischen Kupplung fest mit einem zwei­ teiligen Kupplungsgehäuse 2, 3 verbunden. Eine in das Kupplungsge­ häuse 2, 3 von der der Antriebswelle 1 gegenüberliegenden Seite hineinragende Abtriebswelle 4 ist an ihrem vorderen Ende mittels eines Wälzlagers 5 im Gehäuseteil 2 gelagert und dient ihrerseits als Antriebswelle z. B. für ein nicht dargestelltes Getriebe. Die Abtriebswelle 4 ist nach außen hin durch eine in das Gehäuseteil 3 eingesetzte Ringdichtung 6 abgedichtet. Im Innern des Gehäuses 2, 3, dessen Teile mittels Schrauben 7 miteinander verspannt sind, sitzt auf der Abtriebswelle 4 drehfest ein Zahnrad 8. Dieses Zahnrad greift in eine Ausnehmung 9 einer im Innern des Gehäuses 2, 3 an­ geordneten Mittelplatte 10 ein, die in ihrer Dicke dem Zahnrad 8 entspricht. Radial neben dem Zahnrad 8 sind in entsprechenden Aus­ nehmungen 11, 12 und 13 der Mittelplatte 10 drei mit dem Zahnrad 8 im Eingriff stehende Zahnräder 14, 15 und 16 über im Gehäuse 2, 3 gelagerte Bolzen 17 und entsprechende Wälzlager 18′ gelagert. Bei dieser Anordnung wirkt das Zahnrad 8 als Sonnenrad, während die anderen Zahnräder 14, 15 und 16 Planetenzahnräder bilden. Dabei dient das Gehäuse 2, 3 selbst als Träger der Planetenräder. Die drei Zahnräder 14, 15 und 16 bilden zusammen mit dem zentralen Sonnenzahnrad 8 je eine Zahnradpumpe, deren Saug- bzw. Druckkanäle mit 18 bzw. 19 bezeichnet sind. Zur radialen Abdichtung der Zahn­ räder 8 und 14 bis 16 sind diese mit zwei bzw. drei in entsprechen­ den Ausnehmungen der Mittelplatte 10 sitzenden Dichtelementen 20 versehen. An der in Fig. 1 linken Seite der Zahnräder 8 und 14 bis 16 ist eine die Umlaufkanäle 18, 19 und die Zahnräder im Be­ reich des Druckfeldes überdeckende Dichtplatte 22 angeordnet, die an einer an den Bolzen 17 axial verschiebbar gelagerten Halteplatte 23 mittels Nieten 24 befestigt ist. Nahe dem Umfang der Halteplat­ te 23 sind zwischen dieser und dem Teil 2 des Gehäuses mehrere Druck­ federn 25 angeordnet, die die Dichtplatte 22 in der gezeigten Anla­ ge halten. Zur axialen Betätigung der Dichtplatte 22 greifen an der Halteplatte Stößel 27 an, die in Bohrungen 28 in der Mittelplat­ te 10 sowie im Gehäuseteil 3 parallel zur Welle 4 geführt sind. Zur Abdichtung des Ringspaltes zwischen den Stößeln 27 sowie deren Führungsbohrungen 28 sind in den Gehäuseteil 3 eingesetzte Dichtun­ gen 29 vorgesehen. Abtriebsseitig ist am Kupplungsgehäuse 2, 3 eine Druckplatte 30 angeordnet, in der an den Stößel 27 anliegende, axial verstellbare Schrauben 31 gehaltert sind. Seitlich der Plat­ te 30 sitzt axial verschiebbar auf einem Führungsrohr 33 ein Druck­ ring 34, an dem über ein Drucklager 35 ein ebenfalls auf dem Füh­ rungsrohr 33 axial verschiebbares Druckgehäuse 36 zur Betätigung der Kupplung angreift.

Zur Unterstützung der Druckfedern 25 bei der Anpressung der Dicht­ platte 22 an die Zahnräder 8 und 14 bis 16 sowie an die Mittelplat­ te 10 sind mehrere hydraulische Arbeitskolben 38 vorgesehen, die in zylindrischen Ausnehmungen 39 im Innern des Gehäuseteils 2 ange­ ordnet sind. Zur Führung und Abdichtung der Arbeitskolben 38 dient ein Stützring 40 bzw. ein daneben angeordneter Rundschnurring 41. Jeder Arbeitskolben 38 ist durch eine Spannhülse 42 gegen Verdrehung gesichert. Zur Verbindung des Zylinders 39 mit den Saug- bzw. Druck­ kanälen 18 bzw. 19 dient ein Kanal 43. Bei einer hydrostatischen Kupplung mit einer solchen Zahnradpaarung stellen abhängig von der Drehrichtung jeweils drei der sechs für den Umlauf des Druckmittels vorhandenen Kanäle 18, 19 eine Saugseite bzw. eine Druckseite dar. Damit beim Betrieb der Kupplung die durch die Arbeitskolben 38 auf die Dichtplatte 22 ausgeübten Anpreßkräfte nicht nur bei antreiben­ den Drehmomenten sondern auch bei zum bremsenden Motor zu übertra­ genden Drehmomenten wirksam werden, sind sowohl mit den Kanälen 18 als auch mit den Kanälen 19 verbundene Arbeitskolben 38 vorgesehen. Im Gehäuse 2, 3 der Kupplung befindet sich eine radiale Füllschraube 44 zum Einbringen der Druckflüssigkeit in das Innere der Kupplung.

Bei treibendem Motor befindet sich die zugehörige Druckseite der Zahnradpumpen entsprechend der Drehrichtung des Kupplungsgehäuses 2, 3 jeweils in Drehrichtung neben dem Zahneingriff. Beim Auskup­ peln wirkt der Druckring 34 auf die Druckplatte 30 und verschiebt dadurch über die Stößel 27 die Halteplatte 23 gegen die Druckfedern 25. Der Betätigungsweg wird zwangsläufig beendet, wenn die Halte­ platte 23 innen an das Kupplungsgehäuse 2 stößt. Im ausgekuppelten Zustand kann das Druckmittel durch den Spalt zwischen der Dicht­ platte 22 und den Zahnrädern 8 und 14 bis 16 bzw. der Mittelplatte 10 jeweils direkt wieder in die Zahnkammern zurückfließen, aus denen es kurz vorher verdrängt worden ist. Es kann sich also kein Druck aufbauen, so daß das Sonnenzahnrad 8 nicht mitgenommen wird. Durch diese Art der Betätigung wird erreicht, daß das Restmoment der Kupp­ lung gering ist und lediglich durch Reibung zwischen den Zahnrädern 8 und 14 bis 16 sowie dem Gehäuseteil 3 verursacht wird.

Beim Einkuppeln pressen die Druckfedern 25 die Dichtplatte 22 leicht gegen die Zahnräder 8 und 14 bis 16 sowie die Mittelplatte 10. Da das verdrängte Druckmittel nicht mehr frei abfließen kann, baut sich ein hydrostatischer Druck auf. Daher können die Planetenzahnräder 14, 15 und 16 nicht mehr frei auf dem Sonnenzahnrad 8 ablaufen, sondern das Kupplungsgehäuse 2, 3, die Planetenzahnräder 14, 15, 16 und das Sonnenzahnrad 8 laufen geschlossen um, wenn kein Lecköl abfließt. Durch den hydrostatischen Druck wird somit das Antriebs­ moment auf das Sonnenzahnrad 8 übertragen.

Bei der erfindungsgemäßen hydrostatischen Kupplung sind wegen der kompakten Bauweise schon bei relativ geringen Arbeitsdrücken gute Voraussetzungen zur Unterbringung der Kupplung im Schwungrad einer Antriebsmaschine gegeben.

Claims (6)

1. Hydrostatische Kupplung mit einem an der einen Kupplungswelle befestigten Gehäuse, mit mehreren in Aus­ nehmungen derselben befindlichen Zahnrädern, die planeten­ artig um ein an der zweiten Kupplungswelle als Sonnenrad befestigten Zahnrad angeordnet sind, das mit jedem der von diesem angetriebenen Planetenzahnrädern eine Zahnradpumpe bildet, wobei das Sonnenzahnrad sowie die Planetenzahnrä­ der einerseits an der inneren ebenen Gehäusewand und ande­ rerseits an einer axial verstellbaren Dichtplatte anlie­ gen, die je nach axialer Verstellung die Umlaufkanäle der Zahnradpumpen ganz oder teilweise verschließt, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtplatte (22) an einer über Federn (25) innerhalb des Kupplungsgehäuses (2, 3) angeordneten und abgestützten Tragplatte (23) befestigt ist, an der zur Verstellung der Dichtplatte (22) mehrere in Bohrungen (28) durch das Gehäuse (2, 3) nach innen zur Tragplatte (23) geführte und außen an einer gemeinsamen Druckscheibe (30) zur Betätigung angreifende Stößel (28) vorgesehen sind.

2. Hydrostatische Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Dichtkante (22) im Schließsinn mehrere vom Betriebsdruck der Zahnradpumpen beaufschlagte Arbeitskolben (38) angreifen.

3. Hydrostatische Kupplung nach Anspruch 1 oder An­ spruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Planetenzahnräder (14, 15, 16) zumindest zwei sowie das Sonnenrad (8) zumin­ dest drei radial an diesen anliegenden Dichtelementen (20) aufweist.

4. Hydrostatische Kupplung nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kupplung (3) Planeten­ zahnräder (15, 16) vorgesehen sind, deren Radien mit den­ jenigen des Sonnenzahnrades (8) übereinstimmt.

5. Hydrostatische Kupplung nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vermeidung von Drehmoment­ spitzen zumindest ein Druckbegrenzungsventil für die Zahn­ radpumpen vorgesehen ist.

6. Hydrostatische Kupplung nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwungrad der entspre­ chenden Kraftmaschine als Gehäuse zur Unterbringung der Kupplung ausgebildet ist.