JPS5855367B2 - 流体クラツチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、垂直な軸と、互いに向かい合った凹面状の内
面が円環状の作業室を形成する充填度が可変な一次羽根
車および二次羽根車と、−力の羽根車と共に回転しかつ
他力の羽根車を包囲するシェルと、作業液体を作業室か
ら定置の貯蔵タンク内に排出するための装置と、貯蔵タ
ンクから制御弁を介して導ひかれかつ下側に位置する羽
根車の下側範囲に直接開口する供給導管とを有する流体
クラッチに関する。

このような構成の公知の流体クラッチは、作業液体を貯
蔵するためのタンクが低い所に設けられている。

作業室から貯蔵タンク内に作業液体を排出するための装
置として作業室の下側に定置の吸上げ管が配置されてい
る。

作業液体を作業室内に戻すために用いられる供給装置は
一次羽根車の軸によって駆動される充填ポンプを有して
いる。

この充填ポンプの圧力導管は制御弁を介して作業室と接
続されている。

作業室内における充填度ひいては二次羽根車の回転数は
制御弁の調節によって得られる。

制御弁の調節自体は調節装置によって行なわれる。

つまり、何等かの調整しようとする値に関連して、例え
ば温変（クラッチによってベンチュレータが１駆動され
るばあい）あるいは圧力（クラッチによってポンプが駆
動されるばあい）に関連して行なわれる。

本発明の課題は、公知の流体クラッチに較べて構造が簡
単であるにもかかわらず、従来のように調節部材として
調整回路内に使用可能である流体クラッチを提供するこ
とにある。

この課題は本発明によれば、排出装置が上側のクラッチ
回転部分に配置された作業室と接続されている少なくと
も１つの排出開口を有しており、かつ、貯蔵タンクがリ
ング状に形成されていてかつ各羽根車の周囲を包囲して
おり、しかも前記貯蔵タンクが、排出開口から流出する
作業液体が該貯蔵タンクに捕えられかつ貯蔵タンク内の
液体水面が供給導管の開口部の上側に位置するような高
さに配置されていることによって解決された。

本発明は、特に垂直な軸を有するクラッチのばあいには
充填度を調節するためにかつ作業液体を冷却するために
必要な、作業室から貯蔵タンク内および貯蔵タンクから
作業室内への液体の循環が下記のような措置によって従
来よりも著しく簡単に実行されるという認識に基づいて
いる。

つまり、まず貯蔵タンクと作業室に設けられている排出
開口とを、作業液体が（クラッチが充填されているかあ
るいは部分的に充填された状態で回転したばあいに）自
由な噴流で作業室から羽根車の周囲をリング状に取り囲
む貯蔵タンク内に排出されるように配置している。

このばあいには１個の排出開口または複数の排出開口を
設けることができる。

個々の排出開口はクラッチ回転軸に対して半径方向にの
びているがしかしながら、該排出開口が斜め上刃の方向
で配置されていると有利である。

従って貯蔵タンクは過度に低く位置するのではなく、可
能な限り作業室とほば同じ高さに位置するようになる。

即ち、貯蔵タンクの液体水面は（液体が自由な噴流とし
て排出されるのだけれども）可能な限り高い水準に合わ
されるようになる。

従って作業液体は貯蔵タンクから作業室内に戻る途中で
単に高低差によるだけで制御弁を介して直接羽根車の下
側に位置する範囲に流入することができる。

前記範囲から作業液体は場合によっては特別な措置をほ
どこすことなしに、即ち、単に適当な開口部を介して作
業室内に流入するに過ぎない。

しかしながら、作業液体を下側に位置する羽根車の下側
範囲から作業室内に搬送するために一次羽根車と共に回
転するリングが設けられていると有利である。

前記リングは極めて異なる形式で構成することができる
。

作業液体が前記範囲から作業室まで上昇するばあいには
単にせいぜい数センチメータの極めてわずかな高低差を
克服すればよいので、このためにポンプは不必要である
。

むしろ、一次羽根車と共に回転するリングが、例えば遠
心板として構成されていれば十分である。

このためには例えば、−力の羽根車と共に回転しかつ他
力の羽根車を包囲する、いずれにせよ常に必要とされる
シェルを使用することができる。

このばあいには前記シェルが一次羽根車と共に回転して
しかも一次羽根車が上側にかつシェルが二次羽根車の下
側に位置しなければならない。

このばあいには貯蔵タンクから出発して、制御弁を介し
て案内される供給導管が直接シェル内に開口せしめられ
ており、該シェルは次いで作業液体をシェルと二次羽根
車との間を占める間隙を介して作業室内に供給する。

この実施例は実験では特に有利であることが示された。

しかしながら一次羽根車が二次羽根車の下側に位置して
いるばあいには、一次羽根車の下側で半径力向でみて作
業室の内側に一次羽根車に遠心板が固定されており、該
遠心板によって作業液体７３３孔を介して作業室内に達
すると有利である。

しかしまた、作業液体が二次羽根車と共に回転するシェ
ルに供給されてもよい。

このばあいには作業室内への作業液体の搬送は一次羽根
車の下側によって生せしめられ、このために該−次羽根
車はシェルと比較的狭い間隙を形成している。

搬送作用を高めるために一次羽根車は下側にリブを有す
ることができる。

前記すべての実施態様のばあいには流体クラッチの極め
て簡単かつ頑丈な構成が得られる。

何故ならば液体の循環を堅持するための吸上げ管も充填
ポンプも必要としないからである。

次填度は公知の流体クラッチのばあいのように充填導管
内に配置された制御弁の調節によって得られる。

クラッチを取り囲みかつ貯蔵タンクを形成するケーシン
グの寸法は本発明によれば特に垂直力向で極めて小さく
保たれる。

本発明による流体クラッチは両刃の力の流れ方向のため
に、即ち上方から下刃へおよび下方から上方への力の流
れ方向のために形成することができる。

更に原則的には両方の流れ方向のために、上側の羽根車
が一次羽根車で下側の羽根車が二次羽根車であるべきか
あるいはその反対であるべきかどうかということは自由
に選択することができる。

このばあいにはすでに述べた、両方の羽根車の１つと共
に回転するシェルは場合によっては、例えば下方から上
方への力の流れ方向において、上側の羽根車が一次羽根
車でありかつ下側の羽根車が二次羽根車であるばあいに
は、当該の、駆動軸と結合されていてもよい。

このばあいには、供給装置に属する導管が軸の一つを貫
通案内されねばならないような構成はできるだけ避けら
れねばならない。

何故ならば、このために費用のかかるシール装置が必要
とされるからである。

更に本発明の実施態様によれば、半径力向でみて貯蔵タ
ンクの内側にかつ羽根車の下側に配置された附加的なタ
ンクが設けられていて、このタンクはまず漏出液体を受
容するために役立つ。

前記の附加的なタンクから漏出液体を貯蔵タンクに戻す
ことは、同様に簡単な形式で一力の羽根車と共に回転す
る構成部材を用いて行なわれる。

このために再び一次羽根車と共に回転するシェルまたは
一次羽根車自体の下側が利用されると有利である。

しかしまた原則的には、二次羽根車が所定の回転数を上
回った時にだけ漏出液体を戻せばよいばあいには、漏出
液体を貯蔵タンクに戻すために二次羽根車と共に回転す
るような構成部材が用いられる。

流体クラッチが停止したばあいには、作業液体の一部が
作業室から、該作業液体が少なくともその都変下側に位
置する羽根車内に残らなくなるまで、羽根車のすぐ下側
の範囲に戻される。

−力の羽根車と結合されているシェルが羽根車の下側に
位置しているばあいには、原則的には、作業液体の前記
部分は前記シェル内に捕えられかつクラッチを再び動か
したばあいに直接作業室内に戻され得るのだけれども、
しかしながら一般的には前記シェルの容積は作業液体の
前記部分を受容するためには不十分である。

それ故前記作業液体の一部は前述の附加的なタンク内に
移行しかつクラッチを再び動かしたばあいに漏出液体と
同じような方法で貯蔵タンク内に戻る。

本発明による流体クラッチは特に比較的わずかな所要出
力、即ちほぼｌ０ＫＷまでの渦巻きポンプを駆動するた
めに適している。

このようなポンプは圧力を上昇させるために例えば水供
給網内で用いられる。

このばあいコンスタントな吐出圧が要求される。

このばあいには吸込圧および体積流が著しく強く変動せ
しめられる。

駆動機械としては簡単なかご形誘導電動機が使用される
。

圧力の調整は自体公知の調整装置と調節部材としての本
発明による流体クラッチとによって行なわれる。

このばあい調整装置は制御弁を調節し、制御弁の調節に
よって生ぜしめられる二次羽根車の回転数（渦巻きポン
プの回転数）の変動が吐出圧と目標値とを等しくする。

このようなポンプ、駆動のばあいには垂直な軸を有する
ポンプが、駆動装置の下側（その吸込み管によって下刃
に向けられた）に配置されていると有利である。

このばあいには直接ポンプ上にクラッチと電気モータと
が配置されている。

これによって特にスペースが節約されたポンプ装置が得
られる。

しかし決定的な長所はすでに上述した圧力調整が簡単に
されるということにある。

即ち従来はこのようなポンプ装置が（空気室を有する構
成を除いて）転極可能な電気モータさもなくは電気的に
回転数を調節できるモータを備えていなければならなか
った。

前記目的のために公知の流体クラッチを一般的に使用す
ることは従来ではそれの高い製作費用によって妨げられ
た。

やっと本発明によって、正にわずかな出力の作業機械を
駆動するために特に適している極めて簡単な流体クラッ
チが提供された。

前記作業機械には前記渦巻きポンプの他にベンチュレー
タまたは変換される回転数で１駆動される別の機械が属
する。

次に図示の実施例につき本発明を説明する。

第１図では１点鎖線で垂直な軸を有する渦巻きポンプに
属するポンプ１０と該ポンプ１０の駆動モータ１１とが
図示されている。

前記ポンプ１０と駆動モータ１１との間には本発明によ
り構成された流体クラッチが配置されていて、この流体
クラッチ全体は符号２０で記載されていてかつ以下のよ
うな構成部材を有している。

符号２１は１．駆動モータ１１の出力＠１２と回動不能
に結合されている一次（またはポンプ）羽根車。

符号２２は、渦巻きポンプ１０の入力＠１３と回動不能
に結合されている二次（またはタービン）羽根車。

符号２３は、一次羽根車２１と二次羽根車２２によって
形成された、部分的に作業液体が充填されている円環状
の作業室。

符号２４は、一次羽根車２１に固定されていてかつ二次
羽根車２２を包囲するシェル。

符号２５は、作業液体を排出するための装置として用い
られかつ一次羽根車２１内に配置された排出開口。

符号２６．２７は、同時に駆動モータ１１をポンプ１０
上で支えるために役立つ、カバーを有する定置のクラッ
チケーシング。

符号２８は、ケーシング２６によって形成された、横断
面がＵ字形であるリン′グ状の貯蔵タンクであって、該
貯蔵タンクは一次羽根車２１と二次羽根車２２とを直接
包囲していてかつ排出開口２５から噴出される作業液体
を捕える。

符号２９は、貯蔵タンク２８に設けられた冷却リフ。

符号３０は、貯蔵タンク２８からシェル２４と二次羽根
車２２との間にある間隙に向かった供給導管。

符号３１は、供給導管内に組込まれた制御弁であって、
該制御弁はポンプの吐出圧をコンスタントに維持する調
節装置（図示せず）によって調節可能である。

符号３２は、ポンプ装置が停止した際の作業液体の一部
および漏出液体を受容するための、附加的でありかつ同
様にリング状に形成されたタンク。

符号３３は、シェル２４の下側に設けられたリブであっ
て、該リブはタンク３２から貯蔵タンク２８内への作業
液体の戻りを助ける（このようなリブは場合によっては
シェル２４の上側に配置されていてもよい）。

第２図の実施例のばあいには流体クラッチ４０は垂直な
軸を有していてかつクラッチの上部に配置されたベンチ
ュレータを駆動するために用いられる。

駆動機械は図示されていない。クラッチは以下のような
構成部材を有している。

符号４１は、一次羽根車。

符号４２は、二次羽根車。

符号４３は、一次羽根車４１と二次羽根車４２とによっ
て形成された作業室。

符号４４は、二次羽根車に固定されていてかつ一次羽根
車４１を包囲するシェル。

符号４５は、二次羽根車内に配置された排出開口。

符号４６は、冷却リブ４９を有する定置のクラッチケー
シング。

符号４７は、ケーシングカバであって、同時に二次羽根
車４２とベンチュレータ羽根車とを一緒に支承するため
の支承ケーシング。

符号４８は、貯蔵タンク。

符号５０は、制御弁５１を有する供給導管。

符号５２は、附加的なタンク。

符号５３は、シェル４４とタンク５２との間の間隙にお
けるシェル４４のポンプ作用を高めるためのリブ。

符号５４は、一次羽根車４１とシェル４４との間の間隙
における一次羽根車４１のポンプ作用を高めるためのリ
ブ。

符号５５は、噴出薄板。

第１図との相違点は（変化した力の流れ方向を妾外視し
て）、貯蔵タンク４８の内壁４８ａが更に上方にのびて
いて、これによって貯蔵タンク４８内における゛液体水
面８と、一次羽根車４１とシェル４４との間の間隙内へ
の供給導管５０の開口部９との間の高低差が拡大される
ということにある。

このことは制御弁５１の調節範囲に有利な結果をもたら
す。

第３図で図示された本発明の実施例は第２図による実施
例とはほぼ次の点だけが異なっている。

即ち、シェル６４が上側に位置する二次羽根車６２とで
はなく、下側に位置する一次羽根車６１と共に回転しか
つ二次羽根車６２の上方に配置されていることである。

これによって二次羽根車６２とシェル６４との間に形成
された間隙は作業液体を作業室６３内に供給するために
使用されないがしかしながら、本実施例では排出開口６
５はシェル６４内に配置されている。

作業液体を供給するために一次羽根車６１の下側にフラ
ンジ７５が一体に成形されていて、このフランジ７５は
遠心板として作用しかつ一次羽根車６１と共にリング室
７６を形成している。

孔７７から作業室６３内に案内されている前記リング室
７６内には供給導管７０が開口している。

第４図による流体クラッチのばあいには第３図と同じ様
な配置形式が選ばれている。

この実施例ではただ単に下側に位置する一次羽根車８１
がシェル８４を介して上側に位置する出力軸１２と結合
されていてかつ上側に位置する二次羽根車８２が下側に
位置する入力軸１３に直接結合されているに過ぎない。

これによって第３図に較べて単に力の流れ方向が逆転さ
れるに過ぎない。

本発明によれば、貯蔵タンク２８．４８がリング状に構
成されているが、貯蔵タンクの環状横断面（形状）はす
べての個所で同じにする必要はない。

従って例えば、同時にクラッチケーシング２６．４６を
形成する貯蔵タンクの外壁が軸方向でみて円形または方
形または場合によっては全く不均一に成形されていても
よい。

内壁（第２図では符号４８ａで記載されている）が円形
に形成されていてかつ、該内壁４８ａが各羽根車２１゜
２４；４１．４２；６１，６２；８１．８２を直接包囲
（できるだけ狭い間隙を形成して）するように配置され
ていると有利である。

しかしながらこのようなものとは相違する実施例も考え
られる。

従って例えば各羽根車と内壁４８ａとの間に必要とあれ
ば、第２図において一緒に回転する噴出薄板５５によっ
て覆われているような比較的幅の広い中間室を設けるこ
ともできる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すものであって、第１図は力
の流れ方向が上方から下方である、流体クラッチの縦断
面図、第２図は力の流れ方向が下方から上方である、流
体クラッチの縦断面図、第３図は第２図に較べて変化さ
せられた流体クラッチの縦断面図、第４図は第１図に較
べて変化させられた流体クラッチの縦断面図である。 ８・・・・・・液体水面、９・・・・・・開口部、１０
・・・・・・ポンプ、１１・・・・・・、駆動モーフ、
１２・・・・・・出力軸、１３・・・・・・入力軸、１
５・・・・・・ベンチュレータ、２０・・・・・・流体
クラッチ、２１・・・・・・一次羽根車、２２・・・・
・・二次羽根車、２３・・・・・・作業室、２４・・・
・・・シェル、２５・・・・・・排出開口、２６，２γ
・・・・・・クラッチケーシング、２８・・・・・・貯
蔵タンク、２９・・・・・・冷却リブ、３０・・・・・
・供給導管、３１・・・・・・制御弁、３２・・・・・
・タンク、３３・・・・・・リブ、４０・・・・・・流
体クラッチ、４１・・・・・・一次羽根車、４２・・・
・・・二次羽根車、４３・・・・・・作業室、４４・・
・・・・シェル、４５・・・・・・排出開口、４６・・
・・・・クラッチケーシング、４７・・・・・・ケーシ
ングカバ、４８・・・・・・貯蔵タンク、４９・・・・
・・冷却リブ、５０・・・・・・供給導管、５１・・・
・・・制御弁、５２・・・・・・タンク、５３・・・・
・・リブ、５４・・・・・・リブ、５５・・・・・・噴
出薄板、６１・・・・・・一次羽根車、６２・・・・・
・二次羽根車、６３・・・・・・作業室、６４・・・・
・・シェル、６５・・・・・・排出開口、７０・・・・
・・供給導管、７５・・・・・・フランジ、７６・・・
・・・リング室、７７・・・・・・孔、８１・・・・・
・一次羽根車、８２・・・・・・二次羽根車、８４・・
・・・・シェル、４８ａ・・・・・・内壁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 垂直な軸と、互いに向かい合った凹面状の内面が円
   環状の作業室を形成する充填変が可変な一次羽根車およ
   び二次羽根車と、−力の羽根車と共に回転しかつ他力の
   羽根車を包囲するシェルと、作業液体を作業室から定置
   の貯蔵タンク内に排出するための装置と、貯蔵タンクか
   ら制御弁を介して導ひかれかつ下側に位置する羽根車の
   下側範囲に直接開口する供給導管とを有する流体クラッ
   チにおいで、前記排出装置が上側のクラッチ回転部分に
   配置された、作業室と接続されている少なくとも１つの
   排出開口２５．４５を有しており、かつ、貯蔵タンク２
   ８．４８がリング状に形成されていてかつ各羽根車の周
   囲を包囲しており、しかも前記貯蔵タンク２８．４８が
   、排出開口２５゜４５から流出する液体が該貯蔵タンク
   ２８ 、４８に捕えられかつ貯蔵タンク２８．４８内の
   液体水面８が供給導管３０の開口部９の上側に位置する
   ような高さに配置されていることを特徴とする流体クラ
   ッチ。 ２ 作業液体を下側に位置する羽根車の前記下側範囲か
   ら作業室２３．６３内に搬送するために一次羽根車２１
   ．６１．８１と共に回転するリング２４．７５が設けら
   れている特許請求の範囲第１項記載の流体クラッチ。 ３ 前記シェル２４が上側に位置する一次羽根車２１と
   結合されていてかつ二次羽根車２２の下側に位置してお
   り、作業液体を作業室２３内に搬送するためにシェル２
   ４が用いられており、該シェル２４内に供給導管３０が
   開口している特許請求の範囲第２項記載の流体クラッチ
   。 ４ 前記−次羽根車６１が二次羽根車６２の下側に位置
   しており、半径方向でみて作業室６３の内側に一次羽根
   車６１の下側と遠心板７５とによってリング室７６が形
   成されていて、このリング室７６が作業室６３と接続さ
   れていてかつ該リング室７６内に供給導管７０が開口し
   ている特許請求の範囲第２項記載の流体クラッチ。 ５ 前記シェル４４が上側に位置する二次羽根車４２と
   結合されていてかつ一次羽根車４１の下側に位置してお
   り、作業液体を作業室４３内に搬送するために一次羽根
   車４１が用いられており、該−次羽根車４１がシェル４
   ４と狭い間隙を形成しており、前記シェル４４内に供給
   導管が開口している特許請求の範囲第１項記載の流体ク
   ラッチ。 ６ 各羽根車の下側範囲に附加的な定置のタンク３２．
   ５２が設けられている特許請求の範囲第１項乃至第５項
   のいずれか１つ記載の流体クラッチ。