DE948571C

DE948571C - Hydrostatic overload clutch

Info

Publication number: DE948571C
Application number: DEP11924D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Kurt Lorenz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1948-10-02
Filing date: 1948-10-02
Publication date: 1956-09-06

Description

Hydrostatische Überlastungskupplung Die Erfindung betrifft eine hydrostatische Überlastungskupplung für beide Drehrichtungen, bei der der Primärteil und der Sekundärteil der Kupplung zusammen eine in einem geschlossenen, die Betriebsflüssigkeit enthaltenen Gehäuse angeordnete Zahnradpumpe bilden, die die Betriebsflüssigkeit aus einem Saugraum innerhalb des Gehäuses in einen mit jenem durch ein Überdruckventil verbundenen Druckraum innerhalb des Gehäuses fördert.Hydrostatic Overload Clutch The invention relates to a hydrostatic Overload clutch for both directions of rotation, with the primary part and the secondary part the coupling together one in a closed, the operating fluid contained Gear pump arranged in the housing form, which draws the operating fluid from a suction chamber inside the housing in one connected to that by a pressure relief valve Promotes pressure space within the housing.

Es sind bereits hydrostatische überlastungskupplungen bekannt, bei denen der Primärteil und der Sekundärteil zusammen eine Zahnradpumpe bilden. Bei einer bekannten Konstruktion, die als Vorrichtung zur Dämpfung von Torsionsschwingungen unter Verwendung einer auf der Welle drehbar gelagerten Zusatzschwungmasse ausgebildet ist, ist diese Zusatzschwungmasse mit der Welle durch eine nach Art einer positiv wirkenden rotierenden Flüssigkeitspumpe an sich bekannter Ausführung (z. B. Kolbenpumpe, Zahnradpumpe od.gl.) ausgebildeten Kupplung verbunden, deren die Druckräume sperrenden Auslaßventile so belastet sind, daß sie erst bei Überschreiten eines bestimmten Druckes öffnen, der höher liegt, als dem größten ohne Berücksichtigung von Drehschwingungen zwischen Welle und Zusatzschwungmasse, zu übertragenden Drehmoment entspricht. Die Verbindung zwischen Welle und Zusatzschwungmasse wirkt dann außerhalb des Bereiches von Torsionsschwingungen als starre Kupplung. Hierbei handelt es sich jedoch -J ganz abgesehen davon, daß die Konstruktion außerordentlich umständlich ist - nicht um eine Überlastungskupplung im eigentlichen Sinn, d. h. nicht um eine Kupplung zwischen Antriebsmaschine und Arbeitsmaschine, vielmehr sitzt die bekannte Vorrichtung auf einer durchgehenden Welle.There are already hydrostatic overload clutches known at which the primary part and the secondary part together form a gear pump. at a known construction, which is used as a device for damping torsional vibrations formed using an additional flywheel rotatably mounted on the shaft is, this additional flywheel is positive with the wave by a kind of a acting rotating liquid pump of a known design (e.g. piston pump, Gear pump or the like) formed coupling, which blocks the pressure chambers Exhaust valves are so loaded that they are only exceeded when a certain Open pressure that is higher than the greatest without taking torsional vibrations into account between the shaft and the additional flywheel, corresponds to the torque to be transmitted. the The connection between the shaft and the additional flywheel then acts outside the range of torsional vibrations as a rigid coupling. However, this is -J not to mention from the fact that the construction is extremely cumbersome is - not an overload clutch in the strict sense, i.e. H. not about one Coupling between the drive machine and the driven machine, rather the familiar one Device on a continuous shaft.

Es ist ferner eine Vorrichtung zur Verhütung von Wellenbrüchen, hervorgerufen durch Resonanzschwingungen von auf der Welle gelagerten Massen, wobei die Welle im Knotenpunkt oder in den Knotenpunkten der Schwingungen unterteilt ist, bekannt. Diese Einrichtung ist wie die obengenannte Einrichtung zur Dämpfung von Torsionsschwingungen ausgebildet, mit der Abänderung, daß sie nicht auf einer durchgehenden Welle sitzt, sondern daß hier die eine Welle mit einem Teil der Pumpe und die andere Welle mit dem die Pumpe umschließenden Gehäuse verbunden ist.A device for preventing shaft breakage is also created by resonance vibrations of masses mounted on the shaft, whereby the shaft is divided in the node or in the nodes of the vibrations is known. This device is like the device mentioned above for damping torsional vibrations formed, with the modification that it does not sit on a continuous shaft, but that here one shaft with part of the pump and the other shaft with is connected to the housing surrounding the pump.

Eine andere bekannte Konstruktion betrifft eine Vorrichtung zum Verhüten schädlicher Beanspruchungen an Antrieben mit Schwungrädern, wobei zwischen dem Schwungrad und der Antriebswelle eine hydrostatische Kupplung mit Überlastungsventilen angeordnet ist. Hierbei stützen sich die Überdruckventile durch ihre Belastungsfeder gegen durch starke Federn belastete Kolben ab, welche den Ausgangskanal bis auf kleine Offnungen absperren. Bei dieser Konstruktion ist jedoch die Betriebsflüssigkeit im Gegensatz zu der vorgenannten nicht vollständig mit der Zahnradpumpe zusammen im abgeschlossenen Kupplungsgehäuse enthalten, sondern sie wird durch die hohl ausgebildete Abtriebswelle aus einem Vorratsbehälter zugeführt. Außerdem ist die letztgenannte Kupplung nur für eine Drehrichtung verwendbar.Another known construction relates to a device for contraception harmful stresses on drives with flywheels, with between the flywheel and a hydrostatic clutch with overload valves is arranged on the drive shaft is. Here, the pressure relief valves support each other through their loading springs Pistons loaded by strong springs, which open the outlet channel to small ones Block off openings. In this construction, however, is the operating fluid in contrast to the above, not completely together with the gear pump contained in the closed clutch housing, but it is formed by the hollow Output shaft supplied from a storage container. Besides, the latter is Coupling can only be used for one direction of rotation.

Bei den anderen vorgenannten Einrichtungen ist zwar eine Verwendbarkeit für beide Drehrichtungen gegeben, jedoch mit dem Nachteil, daß bei Drehrichtungswechsel die Druck- und Saugräume vertauscht werden. Da mindestens eine der beiden Wellen durch das Gehäuse geführt werden muß, kann bei einem Drehrichtungswechsel der mit der Wellendurchführung verbundene Teil des Gehäuseinneren als Druckraum benutzt sein, so daß ein Teil der Betriebsflüssigkeit zwischen Welle und Gehäusebohrung austreten kann.In the case of the other above-mentioned facilities, there is indeed a usability given for both directions of rotation, but with the disadvantage that when the direction of rotation is changed the pressure and suction spaces are swapped. Since at least one of the two waves must be passed through the housing, when changing the direction of rotation, the with The part of the housing interior connected to the shaft feed-through is used as a pressure chamber so that part of the operating fluid between the shaft and the housing bore can emerge.

Der Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, eine hydrostatische Überlastungskupplung zur Erzeugung eines konstanten bzw. nur gering veränderlichen Moments bei Betrieb mit einer unter Umständen stark veränderlichen Drehzahl der angetriebenen Maschine zu schaffen, die für beide Drehrichtungen verwendbar ist, und bei der, unabhängig von der Drehrichtung der eintreibenden Welle, die innerhalb des Gehäuses liegenden Saug- und Druckräume nicht miteinander vertauscht werden.The invention is now based on the object of a hydrostatic Overload clutch to generate a constant or only slightly variable Torques when operating at a speed of the which can vary greatly under certain circumstances to create a driven machine that can be used for both directions of rotation, and in which, regardless of the direction of rotation of the driving shaft, the inside The suction and pressure chambers lying in the housing are not interchanged.

Die neue hydrostatische Überlastungskupplung ist dadurch gekennzeichnet, daß die nicht an der eintreibenden Welle befestigten Pumpenräder frei drehbar (d. h. ohne Achse oder Welle) in einem Pumpenblock gelagert sind, der in dem vorgenannten Gehäuse begrenzt drehbar ist und die die Druckflüssigkeit führenden Kanäle so steuert, daß unabhängig von der Drehrichtung der eintreibenden Welle die Förderrichtung für die Betriebsflüssigkeit stets die gleiche ist, womit ständig der eine Raum den Saug- und der andere den Druckraum bildet.The new hydrostatic overload clutch is characterized by that the impellers not attached to the driving shaft are freely rotatable (i.e. H. without axis or shaft) are mounted in a pump block, which is in the aforementioned Housing can be rotated to a limited extent and controls the channels carrying the hydraulic fluid in such a way that that regardless of the direction of rotation of the driving shaft, the conveying direction for the operating fluid is always the same, which means that one space is always the suction and the other forms the pressure space.

Im folgenden ist die Erfindung an Hand der Zeichnung erläutert.The invention is explained below with reference to the drawing.

Fig.I zeigt den perspektivischen Schnitt für ein Erfindungsbeispiel und Fig. 2 und 3 ein Beispiel für die konstruktive Lösung.Fig.I shows the perspective section for an example of the invention and FIGS. 2 and 3 show an example of the structural solution.

Die in dem geschlossenen Gehäuse I untergebrachte Kupplung ist mit der Büchse 2 auf dem Wellenstumpf des Antriebsmotors aufgekeilt. Zwischen den Gleitbacken 3, 4, welche im Gehäuse starr befestigt sind, ist der Pumpenblock 5, um 9o° schwenkbar und an der Gehäusewand gleitend, abdichtend untergebracht. Der Pumpenblock 5 enthält drei geschliffene Bohrungen, in denen die beiden Außenräder 6, 7 frei drehbar, jedoch mit dem Mittelzahnrad 8 kämmend liegen, während das Mittelzahnrad mit der Welle 9 fest verbunden ist. In den ebenfalls geschliffenen Gleitbacken 3, 4 sind die Saug- IO und Druckkanäle I I untergebracht. Die Teile 3 bis I I bilden zusammen eine Zahnradpumpe, welche aus dem Saugraum I2 die Betriebsflüssigkeit ansaugt und sie in den Druckraum I3 drückt. Saug- und Druckraum sind durch eine oder mehrere Bohrungen I4 verbunden, die je durch ein Überdruckventil I5 geschlossen sind. Die Spannung der Belastungsfeder I6 wird durch eine Schraubspindel I7 eingestellt. Durch Verdrehen des Pumpenblockes 5 um 9o° werden die, im Beispiel je zwei, Saug- und Druckkanäle vertauscht. Dabei wird bei beiden Drehrichtungen aus dem gleichen Raum I2 gesaugt und in den gleichen Raum I3 gedrückt. Dieses stellt einen besonderen Vorteil der Erfindung dar, weil aus dem Druckraum I3 keine bewegten Teile nach außen geführt werden. Die Herausführung der Welle 9 durch das Gehäuse I geschieht aus dem Saugraum I2, in welchem immer ein gewisser Unterdruck herrscht, so daß die Abdichtung erleichtert wird.The clutch housed in the closed housing I is with the sleeve 2 is keyed onto the stub shaft of the drive motor. Between the sliding blocks 3, 4, which are rigidly fastened in the housing, the pump block 5 can be pivoted through 90 ° and housed in a sliding, sealing manner on the housing wall. The pump block 5 contains three ground bores in which the two outer gears 6, 7 can rotate freely, however with the center gear 8 meshing while the center gear with the shaft 9 is firmly connected. In the sliding jaws 3, 4, which are also ground, the suction IO and pressure channels I I housed. Parts 3 to I I together form a gear pump, which sucks in the operating fluid from the suction chamber I2 and transfers it into the pressure chamber I3 presses. Suction and pressure chamber are connected by one or more holes I4, which are each closed by a pressure relief valve I5. The tension of the loading spring I6 is set by a screw spindle I7. By turning the pump block 5 by 90 °, the suction and pressure channels, in the example two each, are swapped. Included is sucked in both directions of rotation from the same space I2 and into the same Room I3 pressed. This represents a particular advantage of the invention because no moving parts are led to the outside from the pressure chamber I3. The lead out the shaft 9 through the housing I happens from the suction chamber I2, in which always there is a certain negative pressure, so that the seal is facilitated.

Die Funktion der Kupplung ist folgende: Beim Einschalten des Antriebsmotors nimmt das Kupplungsgehäuse an der Drehung sofort teil, während zunächst die austreibende Welle stehenbleibt. Die Zahnräder 6 und 7 wälzen sich auf dem stillstehenden Rad 8 ab. Durch die bekannte Pumpenwirkung dieser Zahnradzusammenstellung wird das sich ringförmig einstellende Betriebsöl durch die Saugkanäle angesaugt und durch die Druckkanäle i i in den Druckraum 13 gepreßt. Bis zur Füllung des Raumes 13 hält dieser Pumpenvorgang an. Danach steigt der Druck im Raum 13, so daß sich der Öldruck auf die Zahnflanken auswirken kann. Die relativen Bewegungen der Zahnräder werden, wenn die Zahnflankenkräfte das Lastmoment aufzuwiegen vermögen, verzögert bis zur praktischen Blockierung, so daß - abgesehen von Undichtigkeitsverlusten - dann die austreibende Welle ohne Schlupf mit der 1lotordrehzahl mitläuft. Wird nun das Lastmoment größer als der Einstellung des Überdruckventils entspricht, so ist die Pumpe bestrebt, weiteres Öl zu fördern und erhöht damit den Öldruck im Druckraum, so daß sich das Ventil I5 öffnet und Öl in den Saugraum I2 zurückströmen läßt. Dadurch wird eine relative Bewegung zwischen den Zahnrädern ermöglicht, so daß die Abtriebsdrehzahl sinkt. Unter Vernachlässigung der praktisch bedeutungslosen Strömungswiderstände bei geöffnetem Ventil und der für die Öffnung des Ventils notwendigen Arbeit ist das jeweils von der Ventileinstellung abhängige übertragbare Maximalmoment konstant.The function of the clutch is as follows: When the drive motor is switched on the clutch housing takes part in the rotation immediately, while initially the driving Wave stops. The gears 6 and 7 roll on the stationary wheel 8 from. Due to the well-known pump action of this gear combination, this will be ring-shaped setting operating oil sucked in through the suction channels and through the Pressure channels i i pressed into the pressure chamber 13. Holds until space 13 is filled this pumping process. Thereafter, the pressure in space 13 increases, so that the oil pressure can affect the tooth flanks. The relative movements of the gears are when the tooth flank forces are able to outweigh the load torque, delayed up to practical blocking, so that - apart from leakage losses - then the The driving shaft rotates with the 1lotor speed without slippage. Will now the load torque is greater than the setting of the pressure relief valve, so if the pump tries to deliver more oil and thus increases the oil pressure in the pressure chamber, so that valve I5 opens and oil can flow back into suction chamber I2. Through this allows relative movement between the gears, so that the output speed sinks. Neglecting the practically insignificant flow resistances with the valve open and the work necessary to open the valve the maximum torque that can be transmitted, depending on the valve setting, is constant.

Das Umschalten von einer auf die andere Drehrichtung geschieht durch das Verdrehen des Pumpenblocks um 9o°. Dieses erfolgt selbsttätig, teils infolge der Trägheit des Blocks, teils weil sich die Pumpenräder beim Rücklauf gegen das Lastmoment abstützen.Switching from one direction of rotation to the other is done by turning the pump block by 90 °. This happens automatically, partly as a result the inertia of the block, partly because the pump wheels counteract the Support the load moment.

Als Ventil kann entweder ein federgesteuertes Überdruckventil mit Einstellung des Federdruckes oder eine der Fliehkraft unterliegende Kugel oder eine Kombination von beiden sowie jede andere Ventilkonstruktion Verwendung finden (vgl. Fig 7, 8, 9). Zur Feineinstellung der Druckwerte kann ferner eine Variation der Druckhöhe der der Fliehkraft unterliegenden Ölsäule herangezogen werden. Das Ventil kann wahlweise für den jeweiligen Betriebsfall fest eingestellt oder durch Herausführen eines an sich bekannten Betätigungsgliedes während des Betriebes steuerbar gemacht werden.Either a spring-controlled pressure relief valve can be used as the valve Adjustment of the spring pressure or a ball subject to centrifugal force or a Combination of both and any other valve construction can be used (cf. Figures 7, 8, 9). To fine-tune the pressure values, a variation of the Pressure height of the oil column subject to the centrifugal force can be used. The valve can either be permanently set for the respective operating case or by leading out made a per se known actuator controllable during operation will.

In der beschriebenen Anordnung ist die Kupplung nur für kleine Durchmesser und kleine Drehzahlen geeignet, da die Fliehkraft dem Sog der Pumpe entgegenwirkt. Nach den Fig. 4, 5, 6 läßt sich jedoch die Pumpe aus einem Hohlzahnrad und zwei normalen Außenzahnrädern bilden, so daß die Saug- und Druckstellen am äußeren Umfang liegen. Dabei fließt das Öl in jedem Falle der Saugstelle zu.In the arrangement described, the coupling is only for small diameters and low speeds, as the centrifugal force counteracts the suction of the pump. According to FIGS. 4, 5, 6, however, the pump can be composed of a ring gear and two normal external gears so that the suction and pressure points on the outer circumference lie. The oil always flows to the suction point.

Die Kupplung kann sowohl als eine Überlastungskupplung als auch als Schlupfkupplung verwendet werden, je nachdem wie die Drehzahl des antreibenden Motors gewählt wird. Liegt sie stets höher als die der Abtriebsdrehzahl, so ist immer ein Schlupf vorhanden, und das gewünschte Maximalmoment wird ständig eingehalten. Die Drehzahl der abtreibenden Welle stellt sich dabei in Abhängigkeit von der Charakteristik der angetriebenen Maschinen ein. Wird jedoch die antreibende Drehzahl so gewählt, daß sie der abtreibenden Drehzahl gleich ist, so wird bei Widerstandsmomenten, die unter dem Maximalmoment liegen, kein Schlupf in der Kupplung auftreten, so lange, bis eventuell das Maximalmoment durch entsprechende Belastung abgenommen wird. In diesem Fall wird die abtreibende Drehzahl bei Einhaltung dieses Maximalmomentes absinken.The clutch can be used as an overload clutch as well as Slip clutch can be used, depending on how the speed of the driving motor is is chosen. If it is always higher than that of the output speed, then there is always a There is slippage and the desired maximum torque is constantly maintained. the The speed of the driven shaft depends on the characteristic of the driven machines. However, if the driving speed is chosen so that it is the same as the output speed, then at moments of resistance that are below the maximum torque, there is no slip in the clutch as long as until the maximum torque is reduced by a corresponding load. In In this case, the output speed is when this maximum torque is observed sink.

Claims

PATENT CLAIMS: I. Hydrostatic overload clutch in which the Housing is divided into two spaces connected by an overload valve and at the coupling elements designed as a gear pump (primary and secondary part) convey the operating fluid between the two spaces, characterized in that that the impellers not attached to the driving shaft are freely rotatable (i.e. H. without axis or shaft) are mounted in a pump block, which is in the aforementioned Housing can be rotated to a limited extent and controls the channels carrying the hydraulic fluid in such a way that that regardless of the direction of rotation of the driving shaft, the conveying direction for the operating fluid is always the same, which means that one space is always the suction and the other forms the pressure space.

2. Coupling according to claim I, characterized in that that the limited rotational movement of the pump block (5) between two with the housing (I) firmly connected sliding blocks (3, 4) and the inner wall of the housing (I) mounted in this way is that it forms the partition between the suction and pressure space, and that these two Spaces through one or more suction channels (io) and pressure channels (ii) as well as through a or several pressure relief valves (i4) are connected to one another.

3. Coupling according to claims i and 2, characterized in that only the suction chamber (i2) has one Has shaft bushing.

4. Coupling according to claims i to 3, characterized in that that the pressure relief valve can be adjusted to different fluid pressures.

5. Coupling according to claim 4, characterized in that for adjusting the pressure relief valve a body subjected to centrifugal force, for example one caused by centrifugal force ball pressed against its seat serves.

6. Coupling according to claim 5, characterized in that that the closing force of the pressure relief valve by changing the liquid filling the clutch can be fine-tuned. Publications considered: German Patent Nos. 478931, 494581, 579,6oo; British Patent No. 455 o3o.