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Strömungskupplung oder durch Fliehkraft einer Flüssigkeit betätigte
Reibungskupplung Die nachstehend beschriebene Erfindung kann eine Kupplung betreffen,
bei welcher ein durch Fliehkraft hervorgerufener Flüssigkeitsdruck dazu dient, keibungselemente
zur Anlage miteinander zu bringen, wird jedoch vorzugsweise Strömungskupplungen
betreffen.
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Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf Kupplungen, die zusätzlich
zur umlaufenden Arbeitskammer eine umlaufende Vorratskammer, Elemente zur Entleerung
der Flüssigkeit aus der Arbeitskammer in die Vorratskammer und eine feste oder bewegliche
Schöpfeinrichtung innerhalb der Vorratskammer, enthalten, die dazu dient, die Betriebsflüssigkeit
aus der Vorratskammer in die Arbeitskammer zu überführen. Eine solche Kupplung muß
genügend Betriebsflüssigkeit enthalten, damit die Arbeitskammer gefüllt ist, solange
die Kupplung kalt ist. Bei im Betrieb ansteigender Temperatur dehnt sich die Betriebsflüssigkeit
aus. Die infolge einer solchen Wärmeausdehnung oder auch infolge etwas zu reichlicher
Füllung überschüssige Flüssigkeit sammelt sich in der Vorratskammer und bewirkt,
daß die Schöpfeinrichtung in dem Füllsystem der Arbeitskammer einen unzulässig hohen
Flüssigkeitsdruck hervorruft, so daß die Gefahr eines Auslaufens der Flüssigkeit,
beispielsweise längs einer Wellenlabyrinthdichtung, auftritt; außerdem wird eine
unerwünschte Durchwirbelung der Flüssigkeit in der Vorratskammer hervorgerufen,
die
daher kommt, daß die Schöpfeinrichtung in dem Überschußflüssigkeitsring
wühlt und infolgedessen die überschuBflüssigkeit einen unnötigen Umlauf durch die
Schöpfeinrichtung ausführt.
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Gemäß einem Merkmal der vorliegenden Erfindung werden diese Schwierigkeiten
dadurch überwunden, daß innerhalb der umlaufenden Teile der Kupplung, z. B. innerhalb
der Vorratskammer, ein zusätzlicher Auffangbehälter angeordnet wird, in welchem
sich die aus der Arbeitskammer überlaufende Betriebsflüssigkeit sammeln kann, wonach
diese ZTberschußflüssigkeitsmenge relativ langsam wieder aus diesem zusätzlichen
Auffangbehälter entleert wird: Der zusätzliche Auffangbehälter kann ringförmig sein
und an dem treibenden Teil der Kupplung angebracht sein.
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Derartige Kupplungen können mit einem feststehenden Gehäuse versehen
sein, das eine der Wellen umgibt, durch eine Öffnung in einer Seitenwand der Vorratskammer
durchgreift und das Schöpfrohr trägt. Hierbei soll der @Elüssigkeitsspiegel im Stillstand
unterhalb dieser -öffnung stehen, besonders wenn die Öffnung gegen das,-Gehäuse
mit einer Labyrinthdichtung abgedichtet ist. Infolgedessen können die Gesamtabmessungen
der Vorratskammer bei horizontalem Einbau der Kupplung dadurch verkleinert werden,
daß man den' Durchmesser dieser Öffnung verkleinert und dadurch das Fassungsvermögen
der Vorratskammer im Ruhestand vergrößert. Manchmal ist es wün-@schenswert, eine
von außen zu betätigende Drosselvorrichtung in der Leitung vorzusehen, die von der
feststehenden Schöpfeinrichtung zurArbeitskammer führt, wobei der Betätigungsteil
dieses Ventils von dein vorgenannten Gehäuse gehalten wird. Dabei machte die Anwesenheit
des die Drosselvorrichtung betätigenden Gliedes zwangsläufig einen ,größeren Durchmesser
der Öffnung in der Seitenwand der Vorratskammer notwendig. Ein weiterer Zweck dieser
Erfindung ist daher, diese sich gegenseitig ausschließenden Bedingungen einer möglichst
geschlossenen Bauart und einer außen befindlichen Betätigung der Drosselvorrichtung
zu vermeiden; dies wird dadurch erreicht, daß das Betätigungsglied. die Form eines
Rohres aufweist, das koaxial zur Welle angeordnet ist. Das Rohr kann drehbar innerhalb
des Gehäuses eingebaut sein und mit einem mit Löchern versehenen Ring verbunden
sein, dessen Löcher wieder mit einem oder mehreren Löchern im Gehäuse zusammenpassen
und mit diesem zusammenarbeiten: Bei einer Strömungskupplung mit dieser Vorrichtung
kann die Rückseite des Läufers von einer tellerförmigen Schale bedeckt sein, die
am Pumpenrad befestigt ist, wobei das Gehäuse durch eine mittig angeordnete Durch-Brechung
in dieser .Schale hindurchragt und die Drosselvorrichtung auf dem innerhalb der
Schale liegenden Teil des Gehäuses angebracht ist. In diesem Fall kann der Auffangbehälter
durch die genannte Schale und eine Hilfsschale, die an der dem Läufer abgewandten
Seite auf der erstgenann--ten Schale befestigt ist, gebildet werden. Eine solche
Drosselvorrichtung und das feste Schöpfrohr können zusammen in Bezug auf die Abmessungen
der Vorratskammer in axialer Richtung kurz bemessen sein. Dadurch ist es möglich,
die Dichtung zwischen dem Gehäuse und der Vorratskammerschale dicht hinter dem Teil
des Systems, in welchem der Arbeitskreislauf stattfindet, anzuordnen, was bei Verwendung
der Kupplung in einem Fahrzeug besonders günstig ist, das unter Umständen auf einer
starken Steigung abgestoppt werden soll, ohne daß Ölverluste durch die Dichtung
bei Stillstand auftreten.
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Die Seitenwandung der Vorratskammer kann zur Mitte hin zurückspringen
und mindestens auf einem Teil ihres Umfangs auf der Außenseite des festen Gehäuses
ein glockenförmiges Gehäuse enthalten, wobei das glockenförmige Gehäuse zumindest
teilweise ein mechanisches Übertragungssystem enthält; das mit der Welle verbunden
ist, die sich in dem Gehäuse befindet.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt,
und zwar eine Strömungskupplung für Fahrzeugantriebe. Es zeigt Abb. i einen Längsschnitt,
. Abb. 2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 in Abb. i. In Abb. i hat eine Triebwelle
io einen Flansch i i. Das Pumpenrad 13 der Strömungskupplung hat einen kurzen Mittelzapfen
1q., der in einer zylindrischen Führung 15 der Welle io gelagert ist; eine ringförmige
Metallmembran 16 ist mit Bolzen 17 unter Einführung eines geteilten Ringes 18 am
Flansch i i und mit Schrauben i9 am Pumpenrad 13 angeschraubt. Eine tellerförmige
Schale 2o aus Stahlblech umgibt das Turbinenrad 21 und' ist an ihrem Umfang 22 an
eine aus Stahlblech bestehende topfförmigeAuffangbehälterschale23 angeschweißt,
die einen Randflansch 2q. trägt, der seinerseits auf einem Flansch 25 des Pumpenrades
sitzt. Die Schale 23 und die Turbinenradrückwand bilden zusammen den zusätzlichen
Auffangbehälter. Die Schale 2o hat in der Mitte eine röhrenförmige Nabe 26, die
mit Rollenlager 35 auf der Turbinenradwelle 27 sitzt, deren Ende mit einem Kugellager
28 im Pumpenrad gelagert ist. Das andere Ende der Turbinenradwelle 27 ist mit einer
Abtriebswelle 1.2 verbunden. Das Turbinenrad 2 1 und eine ringförmige Prallplatte
47 sind mit Schrauben 3o auf einer Nahe 31 befestigt, die in Keilnuten auf der Turbinenradwelle
27 sitzt. Der Raum 34 zwischen dem Turbinenrad 21 und der Schale 2o bildet einen
Einlaßweg für die Betriebsflüssigkeit beim Eintritt in die Arbeitskammer der Strömungskupplung;
an der Schale 2o sind abgedeckte Radialflügel 32 angebracht, die den Füllprozeß
fördern. Einlaßlöcher 33 auf dem Umfang der röhrenförmigen Nabe 26 führen 'in den
Raum zwischen den Flügeln 32. Eine Mutter 36 auf dem Ende der Turbinenradwelle 27
drückt den Innenring des Kugellagers 28 mit der Nabe 31 und einer Beilagscheibe
37' gegen. eine Schulter 37 der Welle. Der umlaufende Vorratsbehälter 38 hat einen
zylindrischen Teil, dessen Durchmesser gleich dem der Außenkante des Pumpenradflansches
25 ist. Ein Ring 39 ist an den zylindrischen Teil dieses Gehäuses angeschweißt
und
ist mit dem Flansch 24 des zusätzlichen Auffangbehälters und dem Pumpenradflansch
24 durch Schrauben 40 verbunden. Den Abschluß des Vorratsbehälters bildet eine Abschlußwand
41, die in der Mitte einen Durchbruch für die Welle usw. hat. Ein Abschlußrohr 42
ragt von den Kanten dieses Durchbruchs nach innen; das Vorderende dieses Rohres
trägt eine ringförmige Abschlußscheibe 43. Ein feststehendes Gehäuse ,44. umgibt
die Turbinenradwelle 27 und ragt mit wenig Zwischenraum durch das Abschluß.rohr
42 hindurch bis zur röhrenförmigen Nabe 26 der Schale 2o. Ein Ring 45 ist mit Schrauben
46 (Abb. 2) eng an das Gehäuse 44 angeschraubt und trägt eine Abschlußtrommel 48
unmittelbar vor dem Abschlußrohr 4a, die die Abschlußscheibe 43 umfaßt. Eine zweite
Abschlußscheibe 49 ist an dem Abschlußrohr 42 so angeschweißt, daß sie die Trommel
48 abdeckt. Zwei sich gegenüberstehende, in sich ähnliche Schöpfrohre 5o sind an
dem Ring 45 befestigt und tauchen mit ihrer Schöpföffnung in einen Ringkanal 51
im Vorratsbehälter ein. Diese Schöpfrohre stehen über Kanäle 52 mit einem Ringkanal
53 am Ende des Gehäuses 4.4. in Verbindung; eine Anzahl gleich großer Öffnungen
54 führt von der Außenseite dieses Kanals zu der Außenseite des vorderen Endes des
Gehäuses 44 innerhalb der röhrenförmigen Nabe 26 der Schale 2o. Ein Schieberring
55, der Gegenöffnungen 56 trägt, ist drehbar auf dem Vorderende des Gehäuses 44
angebracht und mit einem Flansch versehen, der radial nach einwärts gerichtet ist
und an das vordere Ende eines röhrenförmigen Betätigüngsgliedes 57 geschweißt ist,
das wiederum drehbar in dem Gehäuse sitzt und nur wenig Spiel mit der Turbinenradwelle
27 hat. Ein Bedienungshebel 58 ist außen am Betätigungsglied 57 befestigt und kann
den Schieberring55_von einer Stellung, in welcher die beiden Lochreihen 54 und 56
übereinanderliegen, in eine Stellung, in welcher diese Löcher völlig verdeckt sind,
verdrehen.
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Um ein Herauslecken der Betriebsflüssigkeit zwischen der Turbinenradwelle
27 und dem Betätigungsglied 57 zu verhindern, ist die Welle mit Schleuderringen
59 ausgerüstet. Betätigungsglied 57 hat ein Entleerungsloch 6o, während das Gehäuse
.t-. Entleerungslöcher 61 und 62 aufweist, die zu einem Entleerungsloch 63 in dem
Ring 45 führen.
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Das hintere Ende des feststehenden Gehäuses ist als Glockengehäuse
64 ausgebildet, in welchem die -elastische Kupplung 29 untergebracht ist; dieses
ist mit dem Gehäuse 65 der getriebenen Maschine fest verbunden. Die hintere Wandung
41 des Vorratskammergehäuses ist schalenförmig nach vorn gewölbt, so daß das Glockengehäuse
64 in dem zurückspringenden Teil des Vorratsbehälters aufgenommen werden kann. Die
Gesamtlänge des übertragungssystems wird hierdurch herabgesetzt.
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Ein Kanal 66, der in dem Gehäuse 44 nach außen läuft, führt zu einer
Rohrverschraubung 67, die zum Einfüllen der Betriebsflüssigkeit dient.
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Die Auffangbehälterschale 23 ist tellerförmig und hat eine relativ
große Mittelöffnung 68. Sie bildet zusammen mit der Schale 2o einen zusätzlichen
Auffangbehälter 69 in Form eines Ringraumes. Der Auffangbehälter 69 ist so gelegt,
daß sie die Flüssigkeit aufnimmt, die aus der Arbeitskammer durch den Zwischenraum
zwischen der Nabe 26 der Schale 2o und dem feststehenden Gehäuse 44 tritt; durch
den Ring 45 wird eine Ablenkfläche 7o gebildet, die die austretende Flüssigkeit
in den zusätzlichen Auffangbehälter lenkt.
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Der Flansch 39 des Vorratsbehälters ist mit zwei oder mehreren gleich
großen Fliehkraftventilen bekannter Bauart und von verhältnismäßig großem Querschnitt
versehen, die öffnen, wenn die Antriebsgeschwindigkeit auf einen vorher festgelegten
Wert abfällt. Das in Abb. i gezeigte Ventil hat Kugelbauart, wobei die Kugel 72
von einer Schraubenfeder 73 radial nach innen von ihrem Sitz 74 in einem Schraubstopfen
75 weggedrückt wird. Ein Zwischenring 76, der über ein Loch 77 in der Schale 23
geschweißt ist, hat nach innen gerichtete Zungen 78, die die Bewegung der Kugel
begrenzen. Das Ventilauslaßloch ist mit Ziffer 79 bezeichnet; eine Leckbohrung 8o
kleinen Querschnitts ist parallel zu dem Kugelventil angeordnet, um eine genügende
Entleerung erhitzter Arbeitsflüssigkeit aus der Arbeitskammer im Normalbetrieb,
wenn das Kugelventil geschlossen ist, zu gewährleisten.
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Wenn das Pumpenrad 13 schnell umläuft und der Schieberring
55 offen ist, überführen die Schöpfrohre 5o Arbeitsflüssigkeit von der Vorratskammer
in die Arbeitskammer, und nach deren Füllen fließt die überschüssige Flüssigkeit
durch den Zwischenraum zwischen der röhrenförmigen Nabe 26 der Schale 2o und dem
feststehenden Gehäuse 44 in den zusätzlichenAuffangbehälter,69. Der geringe Umlauf
infolge des Austritts heißer Flüssigkeit durch die Leckbohrungen 8o und infolge
der Entleerung durch die Löcher 7, im zusätzlichen Auffangbehälter kann vernachlässigt
werden. Wenn die Pumpenraddrehzahl abfällt und die Fliehkraftventile öffnen, entleert
sich die Arbeitskammer rasch in den Vorratsbehälter, und wenn zu derselben Zeit
der Schieberring 55 geschlossen ist, bleibt die Arbeitskammer im wesentlichen leer,
und die Kupplung ist praktisch ausgeschaltet.
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Wenn die leere Arbeitskammer wieder aufgefüllt werden soll, wird das
Pumpenrad beschleunigt, um die F liehkraftventile zu schließen, wonach der Schieberring
55 geöffnet wird. Die Schöpfrohre liefern nun durch die Öffnungen 33 Betriebsflüssigkeit
zu der Beschaufelung 32, die eine ausreichende Fliehkraftwirkung hat, um die einströmende
Betriebsflüssigkeit durch den Zwischenraum am Umfang zwischen dem Pumpenrad und
dem Läuferrad einströmen zu lassen.
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Das Fassungsvermögen des zusätzlichen Auffangbehälters kann io bis
25 % des Rauminhaltes des Arbeitskreislaufes betragen.
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Das Ende des Abschlußrohres 42 kann auf dem Behältergehäuse dicht
neben der Schale 2o angeordnet werden, wobei nur genügend Raum frei gelassen werden
muß, um die Schöpfrohre unterzubringen; die Kupplung wird infolgedessen nicht
lecken,
wenn sie mit steil nach oben geneigter Achse stillsteht, wie dies beispielsweise
bei Traktorengetrieben auftritt.
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Bei einer anderen Ausführungsart, die sich für Wechselstrommotorenantrieb
als automatische Anlaufkupplung eignet; kann der von außen zu betätigende Schieberring
durch einen Satz federbelasteter Überdruckventile - ersetzt werden, die öffnen,
wenn die Drehzahl des Pumpenrades und mit ihr der Druck, der von den Schöpfrohren
entwickelt wird, vorher festgelegte Werte erreicht hat. In solchem Fall können die
durch Fliehkraft betätigten Entleerungsventile weggelassen werden, besonders - dann,
wenn Ein- und Ausschaltungen selten sind.