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Flüssigkeitsreibungskupplung mit wechselseitig ineinandergreifenden
Scheiben Die Erfindung hat eine Flüssigkeitsreibungskupplung zum Gegenstand, die
sich besonders für Kraftwagen, Lokomotiven, Triebwagen, Wasser-und Luftfahrzeuge,
Winden, Endbohrwerke, Pumpen, Ventilatoren USW. eignet.
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Es sind Flüssigkeitsreibungskupplungen mit wechselseitig ineinandergreifeiiden
Scheiben bekannt, zwischen denen sich für die Übertragung des Drehmoments eine viskose
Flüssigkeit, beispielsweise 01, befindet. Die eine Scheibengruppe ist in
einer Trommel befestigt, die mit einer der beiden Wellen umläuft, und das Ganze
ist in einem feststehenden Gehäuse enthalten, das das 01 aus der umlaufenden
Trommel aufnimmt und aus dem dieses Öl durch eine Pumpe der Kupplung wieder zugeführt
wird. Das Drehmoment wird also lediglich durch die Viskosität des zwischen denScheiben
befindlichen 151s mit einem gewissen Schlupf zwischen den beiden Scheibengruppen
übertragen.
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Die F:findung bezweckt, diese Kupplungen in erster '.inie dahingehend
zu verbessern, daB ein schne.' e s Auskuppeln möglich wird.
Die
den Gegenstand der Erfindung bildende Kupplung ist daher vor allem dadurch gekennzeichriet,
daß die umlaufende Trommel nach dem Umfang zu zwei Arten von Öffnungen aufweist,
von denen die einen einen verhältnismäßig kleinen Querschnitt besitzen und ständig
offen sind, um den normalen Kühlumlauf des Öls zu ermöglichen, während die anderen
einen verhältnismäßig großen Querschnitt besitzen und gewöhnlich durch Ventile verschlossen
sind, deren Öffnen eine fast augenblickliche Entleerung der Kupplung und damit die
Unterbrechung der Übertragung, d. h. das Auskuppeln herbeiführt.
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Eine in dieser Weise ausgebildete Kupplung ermöglicht außerdem eine
gewisse Reglung der Abtriebsdrehzahl durch Änderung der Füllung. Diese wird dadurch
erreicht, daß die Fördermenge der Pumpe durch eine an sich bekannte Vorrichtung
auf einen bestimmten Wert eingestellt wird. Es stellt sich dann ein Gleichgewichtszustand
zwischen der von der Pumpe der Trommel zugeführten Flüssigkeitsmenge und der durch
die Wirkung der Fliehkraft abgeführten Menge ein.
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Die Steuerung der Ventile kann mechanisch mit einer auf der Welle
längs verschiebbaren Muffe erfolgen, die an zu den Ventilen führenden radial angeordneten
zweiarmigen :Hebeln angreift. Statt dessen können zur Steuerung auch druckempfindliche
Organe, z. B. federbelastete Kolben, dienen, die in einer mit Kupplungsflüssigkeit
gespeisten umlaufenden Kammer, die sich in die Trommel entleert, angeordnet sind
und sich unter der Wirkung der Fliehkraft verstellen, der die Flüssigkeit in dieser
Kammer unterliegt. Unter diesen Umständen hat der Zufluß von Flüssigkeit in diese
Kammer die Wirkung, daß durch Erhöhung des auf die Kolben wirkenden Fliehkraftdruckes
die Ventile geschlossen werden und infolgedessen die Kupplung gefüllt und dadurch
eingekuppelt wird. Umgekehrt wird durch Unterbindung der Flüssigkeitszufuhr zu der
Kammer das Öffnen der Ventile unter Wirkung der Rückstellfedern und demzufolge das
Auskuppeln herbeigeführt.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind der nachfolgenden
Beschreibung der anhängenden Zeichnung zu entnehmen, in der die Erfindung an zwei
Ausführungsbeispielen veranschaulicht ist. Es zeigt Abb. 1 einen Schnitt durch eine
Kupplung nach der Erfindung in schematischer Darstellung, Abb. 2 ein Bruchstück
einer anderen Ausführungsform, ebenfalls im Schnitt in schematischer Darstellung.
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In beiden Abbildungen sind gleiche Teile mit denselben Bezugszeichen
versehen, und zwar bedeutet ja die mit der Winkelgeschwindigkeit zu' umlaufende
treibendeWelle, 2a die mit derWihkelgeschwin,digkeit w2 umlaufende getriebene Welle,
dl die mit der treibenden Welle ja zusammenhängenden Scheiben, d2 die mit der getriebenen
Welle 2a zusammenhängenden Scheiben, a die Flüssigkeitsfüllung, P die von der treibenden
Welle angetriebene Pumpe für die Förderung der Flüssig keit über eine feste Ringkammer
c, Kanäle 4a, eine umlaufende Ringkammer C und die Löcher 5a, t Ausgleichslöcher
in den Scheiben für die Flüssigkeitsfüllung a, g kalibrierte Düsen, durch die die
Flüssigkeit unter der Einwirkung der Fliehkraft ausfließt, K ein festes Gehäuse,
B3 und B4 Gleit-oder Kugellager, die die Drehung der Wellen ja und 2a in dem Gehäuse
K ermöglichen, wobei nicht dargestellte Dichtungen bei I33 und B4 das Entweichen
von Flüssigkeit aus dem Behälter K nach außen verhindern.
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Die Wirkungsweise ist folgende: Sobald sich die Welle ja dreht, läuft
die Speisepumpe P gleichfalls und drückt Flüssigkeit zwischen die Scheiben auf dem
Wege über den Anschluß 3a und die Kanäle 4a und 5a. Da die Welle 2a in Ruhe ist,
sind es die Scheiben d2 ebenfalls, und es entsteht daher ein Drehmoment auf Grund
der Viskosität der Flüssigkeit, die sich zwischen der Reihe der beweglichen Scheiben
dl und der Reilie der unbewegten Scheiben d2 befindet. Sobald dieses Moment das
Anlaufmoment der Urelle 2a erreicht, läuft diese mit. Unter der Wirkung der Fliehkraft
fließt die Flüssigkeit durch die Düsen g und fällt in den Boden des Gehäuses K,
der als Behälter dient, von wo sie durch die Pumpe P abgesaugt und zur Trommel zurückgeführt
wird. Ein Ausstrahlungskühler, der nicht dargestellt ist, kann zwischen dem Austritt
aus dem Gehäuse K und dem Wiedereintritt der Flüssigkeit in den Anschluß 3a eingefügt
sein.
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Für eine bestimmte Geschwindigkeit w2 der sekundären Welle ist die
Fördermenge der Düsen g um so größer, je größer die Füllung der Trommel ist; daraus
folgt, daß sich ein Gleichgewichtszustand einstellt, wenn die Fördermenge der Pumpe
auf einen bestimmten Wert eingestellt ist; durch Änderung der Fördermenge der Pumpe
P durch irgendeine an sich bekannte Vorrichtung kann man demnach die Füllung, d.
1i. die aktive Berührungsfläche zwischen Flüssigkeit und Scheiben, und damit schließlich
die übertragene Drehzahl beeinflussen.
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Eine Abdichtung zwischen, den feststehenden Kanälen 4a und der umlaufenden
Ringkammer C einerseits und zwischen dieser und der angetriebenen Welle 2a andererseits
ist nicht notwendig.
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Die Öffnungen, G sind durch beliebige Ventile verschlossen. Ein System
von Hebeln h, die um die Achsen 01 drehbar sind, werden gleichzeitig durch
eine Muffe m betätigt. Wenn man die Muffe m durch eine Steuervorrichtung (in Abb.
1 nicht dargestellt) nach rechts verschiebt, drehen sich die Hebel h um ihre Achsen,
wodurch die Öffnungen G geöffnet «-erden; die Kupplung wird somit schnell geleert
und ausgekuppelt. Diese Steuerung der Buchse kann in Abhängigkeit gebracht werden
von der Schließbewegung des Hahnes R für die Speisung der Kupplung mit Flüssigkeit
durch nicht dargestellte Hebel, derart, daß durch eine einzige Bedienung der Zutritt
von Flüssigkeit in die Kupplung gesperrt wird und die Öffnungen C geöffnet werden,
die die Kupplung
schnell leeren. Der entgegengesetzte Handgriff
bewirkt (las Schließen der Öffnung G und das Öffnen des Hahnes für die Speisung
mit Flüssigkeit, wenn tnan einkuppeln will.
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Bei einer Abart dieser Vorrichtung, die in Abb. 2 dargestellt ist,
werden die Hebel h von einem ringförmigen Kolben in' bewegt, der sich in der umlaufenden
Ringkammer axial verschiebt. In diesem lall wird durch Federn R-1 der Kolben ml
nach rechts gedruckt; die Kraft dieser Federn ist so groß, daß sie die Öffnungen
G geöffnet hält. Wenn man den Hahn R für den Zutritt von Flüssigkeit zur Kupplung
öffnet, füllt sich die Ringkammer C mit Flüssigkeit, und der Fliehkraftdruck oder
Einström(Iruck der Flüssigkeit auf den ringförmigen Kolben verschiebt diesen nach
links, was zur Wirkung hat, (laß die Öffnungen G geschlossen werden, die Kupplung
sich füllen kann. Wenn man umgekehrt den Zutritt von Flüssigkeit unterbindet, leert
sich die umlaufende Ringkammer C, und der Kolben in' verschiebt sich unter der Wirkung
der Federn R-3 nach rechts, so daß die Öffnungen G sich öffnen, was die schnelle
Entleerung der Kupplung und sein Auskuppeln herbeiführt. Die Steuerung des Öffnens
und Schließens der Öffnungen G durch (las Ilebelsvstem lt kann, ohne den Rahmen
der Erfindung zu verlassen, durch eine hydraulische oder elektromagnetische Steuerung
ersetzt werden, die in Abhängigkeit von der Verschiebung der Muffe in gebracht wird.
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Diese Möglichkeit des Ein- und Auskuppelns durch Entleeren bzw. Füllen
des sich drehenden Gehäuses ermöglicht eine weitgehende Vereinfachung in der ITerstellung
der Scheiben, denn diese sitzen fest und ohne veränderlichen Abstand auf ihren Traggliedern.
Es ist somit vor allem möglich, sehr dünne und selbst verhältnismäßig nachgiebige
Scheiben zu verwenden, die beispielsweise aus Blech von wenigen l\"lillimetern Stärke
bestehen und deren genaue Lage senkrecht zur Achse durch die Fliehkraft gewährleistet
ist. Diese Anordnung ermöglicht ohne mechanische Schwierigkeiten die Unterbringung
einer beträchtlichen Anzahl von ineinandergreifenden Scheiben.. Daher kann mit einer
verhältnismäßig kleinen Kupplung eine hohe Leistung übertragen werden.
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Als Kupplungsflüssigkeit kann die für die betreffende Kupplung jeweils
am besten geeignete Flüssigkeit unter den Ölen oder den Siliconen ausgewählt werden.