DE520115C - Fluessigkeitskupplung zur Drehmomentuebertragung - Google Patents

Description

Bur. Ind. Eigendom 22 APR. 1931

AUSGEGEBEN AM 7. MÄRZ 1931

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 47 c GRUPPE 14
J31451XIII4IC

·^c· $· Hugo Junkers in Dessau
Flüssigkeitskupplung zur Drehmomentübertragung Patentiert im Deutschen Reiche vom 21. Juni 1927 ab

Die Erfindung betrifft eine Kupplung zur Verbindung zweier umlaufender Teile, bei welcher das Drehmoment vom einen Teil zum anderen durch den statischen Druck einer Flüssigkeit weitergeleitet wird und bei der die Kupplungsglieder nach Art einer Verdrängungspumpe mit umlaufenden Gliedern ■ Zahnrad-, Kreiskolbenpumpe u. dgl.) ausgebildet sind. Es ist bekannt, bei solchen Kupplungen die Eintritts- und Austrittsräume der Pumpe durch eine Leitung untereinander zu verbinden und in diese Leitung ein Drosselglied einzuschalten, das entweder von Hand einstellbar oder nach Art eines Sicherheits- oder Überdruckventils selbsttätig wirkend ausgebildet ist. Das selbsttätige Drosselglied hat die Wirkung, daß das von der Kupplung zu übertragende Drehmoment nach oben hin begrenzt ist, indem bei Überschreitung dieses Grenzwertes das Drosselglied sich öffnet, wodurch die Kupplung zum Schlüpfen kommt. Die Erfindung bezieht sich auf Kupplungen mit der letztgenannten Art von Regclgliedern, und sie bezweckt, bei solchen Kupplungen eine Freilaufwirkung zu ermöglichen. Eine solche Freilauf wirkung tritt dann ein, wenn der in der Regel getriebene Teil vorübergehend eine höhere Drehgeschwindigkeit annimmt als der in der Regel treibende Teil. Bei einer solchen Freilauf wirkung drehen sich die Pumpenglieder relativ zueinander im anderen Sinne als bei dem normalen Schlupf der Kupplung; die Folge ist, daß auch die Strömungsrichtung in dem die Pumpenein- und -austrittsräume verbindenden Kanal sich umkehrt. Da nun der Freilauf in der Regel möglichst widerstandslos erfolgen soll, so muß dafür gesorgt werden, daß diese entgegengesetzt gerichtete Strömung (im Gegensatz zur Strömung bei normalem Schlupf) einen möglichst gelungen Widerstand findet. Erfindungsgemäß wird deshalb in dem die Pumpenräume verbindenden Kanalsystem in Parallelschaltung zu dem belasteten Ventil noch ein nicht oder ganz gering belastetes Ventil vorgesehen, dessen Öffnungsrichtung derjenigen des belasteten Ventils entgegengesetzt ist.

Es ist bei Flüssigkeitskupplungen der vorerwähnten Art ferner bekannt, einen größeren Flüssigkeitsvorrat in einem zusammen mit der Kupplung umlaufenden Behälter aufzuspeichern. Bei solchen Kupplungen wird bei Ausführung gemäß der Erfindung erreicht, daß die Flüssigkeit im Behälter auch bei arbeitender Kupplung drucklos aufgespeichert werden kann, so daß für den Behälter geringe Wandstärken genügen und das Gewicht der Kupplung dementsprechend gering ausfällt.

Die Druckloshaltung des Behälters läßt sich im weiteren Ausbau der Erfindung auch dann erreichen, wenn die Kupplung nach beiden Drehrichtungen ein Drehmoment übertragen bzw. was das gleiche bedeutet, wenn die Freilaufwirkung nur unter Überwindung emes bestimmten Widerstandes möglich sein ="11. Zu dem Zweck wird in solchen Fällen je

i nach dem Behälter hin öffnendes belastetes

Ventil und je ein nach der Pumpe hin sich öffnendes, nicht oder gering belastetes Ventil in Parallelschaltung in beiden von der Pumpe zum Behälter führenden Leitungen vorgesehen. Es wird dann, gleichgültig, in welcher Drehrichtung die Kupplungsglieder umlaufen, der Druck in dem von der Pumpe zum Behälter führenden Leitungsteil durch das in dieser Leitung sitzende Überdruckventil vernichtet, ίο und die Flüssigkeit kann auf ihrem weiteren Wege vom Behälter zur Pumpe praktisch widerstandsfrei durch das in der anderen Leitung sitzende unbelastete Ventil strömen.

In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung, und zwar im senkrechten Schnitt quer zur Achse und längs der Achse dargestellt. Dabei zeigen die Abb. 1 und 2 sowie 3 und 4 Beispiele für die Verwendung von Zahnradpumpen. Die Abb. 5 und 6 zeigen eine Kupplung mit Kreiskolbenpumpen.

Abb. ι und 2 zeigen eine als Anwerfvorrichtung für Motoren ausgebildete Kupplung. Auf der durch eine Handkurbel 4 ange- *5 triebenen und im Lager 3 ruhenden Welle 1 (treibender Teil) sitzt fest ein Zahnrad 5; dieses steht im Eingriff mit einem Zahnrad 6, das mittels Zapfens 7 in dem Gehäuse 8 gelagert ist. Dieses Gehäuse sitzt mit seiner Nabe 9 fest auf der getriebenen Welle 2. Es umschließt die Zahnräder 5 und 6 möglichst dicht bis auf die kleinen Räume ι ο und 11 beiderseits des Zahneingriffes. Ein Hohlraum 12 des Gehäuses dient als Flüssigkeitsbehälter und steht durch Leitungen 13, 14 mit den Räumen 10, 11 in Verbindung. Bei Antrieb der Welle I im Sinne des Pfeiles b und Festhaltung der Welle 2 drehen sich die Zahnräder 5 und 6 im Sinne der Pfeile b und c und die Kupplungsflüssigkeit strömt, falls keine Widerstände auftreten, vom Behälter 12 durch Kanal 14 zum Raum 11, von dort durch die Pumpe zum Raumio und über Kanal 13 wieder zum Behälter 12. Am Eintritt des Kanals 13 zum Behälter 12 ist nun ein federbelastetes Ventil 20 so angeordnet, daß die Pumpe nur dann Flüssigkeit fördern kann, wenn sie den Druck dieses Ventils überwindet. Solange das von der Kupplung zu übertragende Drehmoment kleiner ist als das drehmoment, das zur Überwindung des vom Drosselventil 20 erzeugten Durchflußwiderstandes erforderlich ist, bleibt das Ventil 20 geschlossen, und der in der Pumpe erzeugte Flüssigkeitsdruck wirkt so auf das Gehäuse S, daß dieses unter Mitnahme der Welle 2 die Drehung der Kurbel 4 mitmacht. Das Ventil 20 bildet also ein Sicherheitsglied, indem es nur dann der Flüssigkeit den Durchtritt gestattet, wenn das durch die Kupplung zu übertragende Drehmoment einen bestimmten zulässigen Betrag überschreiten will. Wird umgekehrt bei festgehaltener Welle 1 die Welle 2 wieder in Richtung des Pfeiles b angetrieben, so ergibt sich eine Drehung der beiden Zahn- f räder relativ zum Gehäuse im Sinne der ge- ■ strichelten Pfeile d, e, also umgekehrt wie vorhin, und dementsprechend kehrt sich auch die Förderrichtung um. Zur Ermöglichung dieses Flüssigkeitsumlaufes ist zwischen Be- 7j halter 12 und Kanal 13 eine weitere Verbin- · dung 15 mit einem Rückschlagventil 16 geschaffen, das den Durchtritt der vom Raum . ι ο herkommenden Flüssigkeit verhindert, dagegen ein Strömen nach diesem Raum hin gestattet. Dieser Umlauf über Kanal 15 vollzieht sich praktisch widerstandslos, die Kupplung besitzt also Freilaufwirkung.

Bei der Verwendung der Einrichtung als Andrehvorrichtung wird die Belastung des 8-Ventils 20 so eingestellt, daß der in der Pumpe erzeugte Druck gerade genügt, um die Verdichtungsspannung im Motor zu überwinden. Tritt ein Rückschlagen des Motors ein, so kann nur das durch dieses Ventil begrenzte 8; Drehmoment auf die Handkurbel 4 übertragen werden. Sobald der Motor dagegen im richtigen Sinne anspringt, kommt die Freilaufwirkung der Kupplung zur Geltung. Zur Einstellung der Belastung des Ventils 20 wird gc die das Federwiderlager bildende Schraube 21 in einer feststehenden Mutter 22 mittels der nach außen geführten Spindel 23 verstellt. Die Abb. 3 und 4 zeigen ebenfalls eine Kupplung mit Zahnradpumpe. Hierbei ist wieder mit der treibenden Welle 1 ein Zahnrad 5', mit der getriebenen Welle 2 ein Gehäuse 8' verbunden. Dieses Gehäuse trägt mittels der Zapfen 7' mehrere in das Zahnrad 5' eingreifende Zahnräder 6', und beider- toc' seits des Zahneingriffes sind im Gehäuse wieder die Räume 10' und 11' ausgespart. Im Gehäuse sind drei durch die ringförmigen Wände 27, 28 voneinander getrennte Flüssigkeitsräume geschaffen, und zwar ein äußerer, als Aufnahmebehälter dienender Raum 12' und zwei nach innen gelegene Ringräume 29 und 30. Der eine innere Raum 29 steht durch Durchbrechungen in der Gehäusewand mit den Pumpenräumen ιό', der andere Raum 30 mit den Pumpenräumen 11' in Verbindung. In den Trennwänden 27 und 28 sind nach dem äußeren Raum 12' sich öffnende federbelastete Ventile 31 und 32 und ferner nach den inneren Räumen 29 bzw. 30 hin sich öffnende unbelastete Rückschlagventile 33 und vorgesehen. Die Wirkung dieser Kupplung ist folgende: Dreht sich Welle 1 bei festgehaltener Welle 2 im Sinne des Pfeiles α, so drehen sich die Pumpenräder 6' im Sinne der Pfeile b, und es ergibt sich emc Flüssigkeitsförderung aus dem Behälter 12' über Ventil

34 zum Ringraum 30, weiter zu den Räumen 11' (Saugräume) und durch die Pumpen nach den Räumen 10' (Druckräume), von dort nach dem Ringraum 29 und schließlich unter Überwindung des Durchflußwiderstandes des Ventils 31 zurück zum Behälter 12'. Ist das widerstehende Drehmoment der Welle 2 kleiner als diesem Durchflußwiderstand entspricht, so wird die Welle 2 mitgenommen und eine Flüssigkeitsförderung findet nicht statt, ist es dagegen größer, so überwindet der Flüssigkeitsdruck diesen Durchflußwiderstand und die Kupplung schlüpft. Dreht sich die Welle 1 entgegen dem Pfeile α um, so ergibt sich bei übermäßig liohem widerstehenden Drehmoment der umgekehrte Flüssigkeitskreislauf vom Behälter 12' über Ventil 33 zum Raum 29, weiter zur Pumpe und von dort über Raum 30 und Überdruckventil 32 zum Raum 12'. Die Wirkung ist also die gleiche wie beim Beispiel der Abb. 1, es ist aber die Möglichkeit gegeben, in beiden Drehrichtungen ein Drehmoment zu übertragen und eine größere Flüssigkeitsmenge im Behälter 12' drucklos aufzuspeichern.

Gemäß Abb. 5 und 6 dient zur Kupplung der treibenden Welle 1 mit der getriebenen Welle 2 eine Kreiskolbenpumpe. Diese besteht aus dem fest auf der Welle 1 sitzenden Schieberkörper 40 und den die kreisenden Kolben 41 tragenden beiden Scheibenkörpern .42. Diese sind mittels der Wellen 43 in dem Gehäuse 50 gelagert, das fest mit der Welle 2 verbunden ist. Die Wellen 43 tragen Zahnräder 44, die mit einem Hauptzahnrad 45 auf der Welle 1 in Eingriff stehen. In dem Gehäuse 50 sind Flüssigkeitsräume 51 ausgespart, die durch Kanäle 52 miteinander in Verbindung stehen. Von den durch dieKreiskolben 41 voneinander getrennten Pumpenräumen 60 und 61 sind die Räume 60 mit den Räumen 51 durch je ein federbelastetes Ventil 54 und ein unbelastetes Rückschlagventil 55, die Räume 61 durch je eine freie Öffnung 53 verbunden. Die Wirkung ist folgende: Dreht sich die Welle 1 im Sinne des Pfeiles α bei festgehaltener Welle 2, so bewegen sich die Kreiskolben 41 im Sinne der Pfeile b, und die von den Kolben 41 nach den Räumen 60 verdrängte Flüssigkeit kann nur unter Überwindung der Durchflußwiderstände dir Ventile 54 in die Behälter 51 abfließen. Eurch die Belastung dieser Ventile ist also wieder das von der Kupplung im Höchstfälle zn übertragende Drehmoment bestimmt, bei Überschreitung desselben tritt Schlüpfen ein. Die nach den Behälterräumen 51 verdrängte Flüssigkeit fließt durch die Öffnungen 53 den Pampenräumen 61 wieder zu. Wird Welle 1 festgehalten und Welle 2 im Sinne des Pfeilese angetrieben, so tritt Freilaufwirkung ein; d;nn der von den Kreiskolben nunmehr im entgegengesetzten Sinn umgewälzte Flüssigkeitsstrom kann die Kanäle 53 und Ventile 5 5 praktisch widerstandslos durchfließen.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Flüssigkeitskupplung zur Drehmomentübertragung durch den statischen Druck einer Flüssigkeit mit nach Art von Umlaufpumpen ausgebildeten, in einem Gehäuse eingeschlossenen Fördergliedern und Kreislaufeinrichtung für die Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Flüssigkeitskreislauf zwei parallel geschaltete, aber nach entgegengesetzten Seiten sich öffnende Ventile (16, 20; 31, 34; 32, 33; 54, 55) angeordnet sind, von denen das nach den Fördergliedern (5, 6; 5', 6'; 40, 41) hin öffnende (16, 33, 34, 55) unbelastet ist, während das andere (20, 31, 32, 54) als einen Durchflußwiderstand erzeugendes Überdruckventil ausgebildet ist.

2. Flüssigkeitskupplung nach Anspruch 1 mit einem Flüssigkeitsvorratsbehälter im Zuge des Flüssigkeitskreislaufes, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsvorratsbehälter (12' bzw. 51) nach beiden Seiten der Förderglieder (5', 6'; 40, 41) hin mit einem nach dem Flüssigkeitsvorratsbehälter hin öffnenden Überdruckventil (31, 32 bzw. 54J und einem unbelasteten, nach den Fördergliedern hin öffnenden Rückschlagventil (33, 34 bzw. 55) verbunden ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen