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Dokumentenidentifikation DE69014893T2 27.04.1995
EP-Veröffentlichungsnummer 0491060
Titel Hydraulische Kupplung.
Anmelder Kuo, Jian-Fu, Taipei, TW
Erfinder Kuo, Jian-Fu, Taipei, TW
Vertreter Eitle, W., Dipl.-Ing.; Hoffmann, K., Dipl.-Ing. Dr.rer.nat.; Lehn, W., Dipl.-Ing.; Füchsle, K., Dipl.-Ing.; Hansen, B., Dipl.-Chem. Dr.rer.nat.; Brauns, H., Dipl.-Chem. Dr.rer.nat.; Görg, K., Dipl.-Ing.; Kohlmann, K., Dipl.-Ing.; Kolb, H., Dipl.-Chem. Dr.rer.nat.; Ritter und Edler von Fischern, B., Dipl.-Ing., Pat.-Anwälte; Nette, A., Rechtsanw.; Kindler, M., Dipl.-Chem.Univ. Dr.rer.nat.; Zangs, R., Dipl.-Ing., Pat.-Anwälte, 81925 München
DE-Aktenzeichen 69014893
Vertragsstaaten DE, DK, ES, FR, GB, GR, IT, NL, SE
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 15.12.1990
EP-Aktenzeichen 901243469
EP-Offenlegungsdatum 24.06.1992
EP date of grant 07.12.1994
Veröffentlichungstag im Patentblatt 27.04.1995
IPC-Hauptklasse F16D 31/04

Beschreibung[de]
Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kupplung, insbesondere auf eine verbesserte hydraulische Kupplung.

In einer meist gebräuchlichen Kupplung bekannter Art, welche üblicherweise als Reibungskupplung bezeichnet wird, erfolgt der Kraftschluss oder die Trennung zwischen einer Kraftquelle und einer Ausgangswelle durch wahlweises Ein- oder Ausrücken einer Reihe von Reibscheiben F und Kupplungsplatten C, die wechselweise zwischen der Kraftquelle und der Ausgangswelle angeordnet sind (Fig. 1). Eine solche Reibungskupplung hat den Nachteil, dass sich die Reibscheiben F gewöhnlich ziemlich rasch abnützen.

Die US-Patentschrift Nr. 2,282,395 zeigt eine hydraulisches Getriebe, insbesondere ein hydraulisches Getriebe mit variabler Geschwindigkeit, zur Kraftübertragung zwischen einem antreibenden Teil und einem angetriebenen Teil, beispielsweise für ein Motorfahrzeug, in welchem zu dessen Antrieb mehrere Übersetzungsverhältnisse bezüglich Kraft und Geschwindigkeit zwischen dem Motor und der Kardanwelle vorgesehen sind.

Die US-Patentschrift Nr. 3,051,283 beschreibt ein automatisches hydraulisches Getriebe zwischen einer Krafteingangswelle und einer Kraftausgangswelle. Dieses Getriebe ist insbesondere für die Verwendung in Motorfahrzeugen und in Antriebsaggregaten von Werkzeugmaschinen bestimmt.

Zusammenfassung der Erfindung

Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist deshalb die Schaffung einer dauerhaften hydraulischen Kupplung für die Kraftübertragung zwischen einer Kraftquelle und einer Ausgangswelle, welche in einem weiten Bereich verwendet werden kann.

Die hydraulische Kupplung gemäss der Erfindung enthält eine Pumpenvorrichtung mit einer hohlen Gehäuseanordnung, welche mit der Kraftquelle gekuppelt und auf der Ausgangswelle drehbar montiert ist und hydraulische Durchlässe darin aufweist, sowie mit einem passiven Zahnrad, das auf der Ausgangswelle fixiert ist, und wenigstens einem antreibenden Zahnrad, das innerhalb der Gehäuseanordnung drehbar gelagert ist und mit dem passiven Zahnrad zu dessen Antrieb im Eingriff steht; eine auf der Ausgangswelle gelagerte Ventilvorrichtung; ein Durchgangssystem, das der Ausgangswelle, der Pumpenvorrichtung und der Ventilvorrichtung zugeordnet und zum Auffüllen mit einer von einer Flüssigkeitsquelle stammenden Flüssigkeit eingerichtet ist; und eine Steuereinrichtung zum wahlweisen Steuern der hydraulischen Kupplung entweder in einen dynamischen Verbindungszustand oder in einen dynamischen Trennungszustand, wobei durch Unterbrechen des Durchgangssystems ein genügend hoher hydraulischer Druck innerhalb der Gehäuseanordnung und rund um die passiven und antreibenden Zahnräder aufgebaut wird, um die Ausgangswelle mit der Kraftquelle dynamisch zu verbinden, bzw. durch Öffnen des Durchgangssystems den in der Gehäuseanordnung herrschenden hydraulischen Druck abzubauen, um die Ausgangswelle von der Kraftquelle zu trennen.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Die vorliegende Erfindung wird in der nachstehenden Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen bedeuten:

Fig. 1 eine schematische perspektivische Darstellung zur Erläuterung der Arbeitsweise herkömmlicher Reibungskupplungen;

Fig. 2 Längsschnitt einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen hydraulischen Kupplung;

Fig. 2A Querschnitt nach der Linie 2A-2A in Fig. 2;

Fig. 2B perspektivische Ansicht eines Fliehkraftgewichts der hydraulischen Kupplung nach Fig. 2A; und

Fig. 3 perspektivische Ansicht eines Ausschnitts der Ventilvorrichtung, teilweise in auseinandergezogener Darstellung.

Detaillierte Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels

Gemäss den Fig. 2 bis 3 ist die hydraulische Kupplung in der bevorzugten Ausführungsform zwischen einer Kraftquelle (nicht dargestellt) und einer Ausgangswelle 1 montiert. Letztere weist einen achsialen Oeldurchlass 2 auf, von dem ein radialer Oeldurchlass 3 ausgeht. Die Kupplung enthält eine Pumpenvorrichtung, eine Ventilvorrichtung 140, ein Durdhgangssystem, das der Ausgangswelle 1, der Pumpenvorrichtung und der Ventilvorrichtung 140 zugeordnet und zum Auffüllen mit einer Hydrauliköl eingerichtet ist, sowie eine Steuereinrichtung zum Unterbrechen des Durchgangssystems.

Die Pumpenvorrichtung umfasst ein passives Pumpenzahnrad 6, das koachsial auf der Ausgangswelle 1 sitzt und durch einen Keil 4 an dieser verankert ist, ferner ein Paar Antriebszahnräder 5, die vom Pumpenzahnrad 6 angetrieben werden und diametral einander gegenüberliegend bezüglich des Pumpenzahnrades 6 angeordnet sind, und eine Gehäuseanordnung 9, welche die Zahnräder 5 und 6 aufnimmt. Die Gehäuseanordnung 9 enthält eine Radnabe 110, welche auf der Ausgangswelle 1 drehbar montiert und mit der Kraftquelle dynamisch gekuppelt ist, einen Pumpenkörper 120, welcher koachsial an der Radnabe 110 befestigt ist und mit dieser zusammenwirkt, wobei sich die Zahnräder 5 und 6 dazwischen befinden, und ein Pumpengehäuse 130, das koachsial am Pumpenkörper 120 befestigt ist und einen äusseren Umfangsrand 131 und einen hohlen Zentralteil 132 aufweist, auf dem die Ventilvorrichtung 140 drehbar gelagert ist, sowie einen ringförmigen Raum 135 aufweist, der durch den äusseren Umfangsrand 131 und den Zentralteil 132 begrenzt wird. Die Ventilvorrichtung 140 besitzt einen Endflansch 143, der mit zwei diametral einander gegenüberliegend angeordneten Verzahnungen 144 versehen ist. Eine Hulse 160 ist auf der Ventilvorrichtung 140 gleitend gelagert.

In der vorliegenden Ausführungsform enthält das Durchgangssystem eine erste Durchgangsöffnung 141 und eine zweite Durchgangsöffnung 142, wobei beide mit achsialem Abstand voneinander in der Ventilvorrichtung 140 angeordnet sind, ferner eine dritte Durchgangsöffnung 133 und eine vierte Durchgangsöffnung 134, welche beide mit achsialem Anstand voneinander im Zentralteil 132 angeordnet sind und mit der ersten Durchgangsöffnung 141 bzw. mit der zweiten Durchgangsöffnung 142 korrespondieren. Zwischen dem Zentralteil 132 und der Welle 1 ist ein zylindrischer Oelkanal 136 gebildet, und am Umfang des Zentralteils 132 ist eine Ringnut 137 vorgesehen, so dass die vierte Durchgangsöffnung 134 stets mit der zweiten Durchgangsöffnung 142 in Verbindung steht, unabhängig von der Drehstellung der Ventilvorrichtung 140 in Bezug auf den Zentralteil 132. Die zweite Durchgangsöffnung 142 kann durch die Hülse 160 in noch zu beschreibender Weise geschlossen werden.

Die Steuereinrichtung des Ausführungsbeispiels weist eine automatische Steuervorrichtung auf, welche ein Paar Gewichte 150 und ein Paar Torsionsfedern 151 aufweist, sowie eine Handsteuervorrichtung mit einem Steuerhebel 161 für ein achsiales Verschieben der Hülse 160 auf der Ventilvorrichtung 140 zum Öffnen oder Schliessen der zweiten Durchgangsöffnung 142. Jedes Gewicht 150 weist einen unter der Wirkung der Zentrifugalkraft bewegbaren Teil 152 auf, ferner einen Schalthebel 153, welcher in eine der beiden Verzahnungen 144 eingreift, eine Haltebohrung 154 und eine Drehlagerbohrung 155, mit welcher das Gewicht auf einem am Gehäuse 130 befestigten Zapfen 156 drehbar gelagert ist. Die Feder 151 ist um den Zapfen 156 herum drehbar montiert, wobei deren eines Ende in der Haltebohrung 154 gehalten und deren anderes Ende gegen den äusseren Rand 131 gedrängt wird, so dass, wenn der Teil 152 entgegen der Vorspannkraft der Feder 151 zentrifugal nach aussen in die in Fig. 2A durch strichpunktierte Linien dargestellte Lage hewegt wird, der eingreifende Schalthebel 153 die Ventilvorrichtung 140 in Bezug auf das Pumpengehäuse 130 dreht, wie dies im folgenden noch ausführlicher beschrieben ist.

Wenn die Radnabe 110 oder das Pumpengehäuse 130 mit verhältnismässig niedriger Geschwindigkeit rotiert, so dass am Teil 152 eine nur geringe Zentrifugalkraft wirksam ist, die nicht ausreicht, um die durch die Feder 151 ausgeübte Vorspannkraft zu überwinden, so bleibt das Gewicht 150 in einer Lage, wie sie in Fig. 2A durch die ausgezogenen Linien dargestellt ist, und die erste Durchgangsöffnung 141 bleibt auf die dritte Durchgangsöffnung 133 ausgerichtet (siehe Fig. 2 und 3), so dass der Öldurchsatz nicht unterbrochen wird und somit in der Pumpenvorrichtung der vorliegenden hydraulischen Kupplung ein höherer hydraulischer Druck nicht aufgebaut werden kann, so dass sich die Ausgangswelle 1 und die Radnabe 110, welche mit der Kraftquelle verbunden ist, im dynamisch getrennten Zustand befinden.

Wenn die Radnabe 110 oder das Pumpengehäuse 130 mit einer genügend hohen Geschwindigkeit rotiert, so dass die am Teil 152 des Gewichts 150 wirksame Zentrifugalkraft genügend hoch ist, um die auf das Gewicht 150 durch die Feder 151 ausgeübte Vorspannkraft zu überwinden und das Gewicht 150 in die mit strichpunktierten Linien dargestellte Lage zu bewegen (siehe auch Fig. 2A), so wird die Ventilvorrichtung 140 mittels des Schalthebels 153 gegenüber dem Zentralteil 132 relativ verdreht und dadurch die Ventilvorrichtung 140 in eine Lage bewegt, in welcher die erste Durchgangsöffnung 141 nicht mehr auf die dritte Durchgangsöffnung 133 ausgerichtet ist. Unter diesen Umständen, und da die zweite Durchgangsöffnung 142 durch die Hülse 160 auch verschlossen ist, kann der Ölkanal 136 nicht mit dem Ringraum 135 kommunizieren, so dass in der Pumpenvorrichtung stufenweise ein höherer Druck aufgebaut werden kann, wodurch die Ausgangswelle 1 und die mit der Kraftquelle gekuppelte Radnabe 110 dynamisch miteinander verbunden werden. Durch Betätigen des Steuerhebels 161 lässt sich nun die Hülse 160 auf der Ventilvorrichtung 140 achsial verschieben und damit die zweite Durchgangsöffnung 142 von der sie abschliessenden Hülse 160 befreien. Dadurch wird der unterbrochene Hydraulikölkanal wieder geöffnet, so dass die Radnabe 110 und die Ausgangswelle 1 in einen dynamisch unterbrochenen Zustand gelangen, was der Bedienungsperson erlaubt, ein Schaltgetriebe zu betätigen.

Das oben beschriebene Ausführungsbeispiel ist illustrativ, aber nicht einschränkend, und kann leicht durch den Fachmann abgewandelt werden, z.B. durch Einbau einer elektromagnetischen Steuerung in den Steuermechanismus, ohne den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung, die in den angefügten Ansprüchen definiert ist, zu verlassen.


Anspruch[de]

1. Hydraulische Kupplung, enthaltend:

eine Pumpenvorrichtung mit einer hohlen Gehäuseanordnung, welche mit einer Kraftquelle gekuppelt und auf einer Ausgangswelle (1) drehbar montiert ist und hydraulische Durchgänge darin aufweist, ein auf der Ausgangswelle fest montiertes passives Zahnrad (6) und wenigstens ein Antriebszahnrad (5), welches innerhalb der genannten Gehäuseanordnung drehbar gelagert ist und mit dem genannten passiven Zahnrad (6) zu dessen Antrieb im Eingriff steht;

eine Ventilvorrichtung (140), die auf der Ausgangswelle (1) relativ zu dieser bewegbar gelagert ist;

ein Durchgangssystem, das der genannten Ausgangswelle (1), der genannten Pumpenvorrichtung und der genannten Ventilvorrichtung (140) zugeordnet und zum Auffüllen mit einer von einer Flüssigkeitsquelle stammenden Flüssigkeit eingerichtet ist; und

eine Steuervorrichtung zum wahlweise Steuern der hydraulischen Kupplung entweder in einen dynamischen Verbindungszustand oder in einen dynamischen Trennungszustand, wobei durch Verschieben der Lage der Ventilvorrichtung (140) auf der genannten Ausgangswelle (1) das Durchgangssystem unterbrochen und dadurch ein genügend hoher hydraulischer Druck innerhalb der Gehäuseanordnung und rund um die passiven und antreibenden Zahnräder aufgebaut wird, um die Ausgangswelle mit der Kraftquelle dynamisch zu verbinden, bzw. durch Öffnen des Durchgangssystems den in der Gehäuseanordnung herrschenden hydraulischen Druck abzubauen, um die Ausgangswelle von der Kraftquelle zu trennen; wobei die genannte Gehäuseanordnung umfasst:

eine Radnabe (110), welche auf der Ausgangswelle (1) drehbar montiert und mit der Kraftquelle gekuppelt ist;

einen Pumpenkörper (120), der an der genannten Radnabe (110) koachsial befestigt ist und an dem das genannte Antriebszahnrad (5) drehbar gelagert ist;

ein Pumpengehäuse (130), das an dem genannten Pumpenkörper (120) koachsial befestigt ist, um darin die genannte Ventilvorrichtung (140) aufzunehmen; wobei

die genannte Steuereinrichtung eine automatische Steuervorrichtung und eine handbetätigte Steuervorrichtung aufweist und

die genannte automatische Steuervorrichtung ein Zentrifugalglied aufweist, das zwischen der genannten Pumpenvorrichtung und der genannten Ventilvorrichtung (14) gehalten und dazu eingerichtet ist, die genannte Ventilvorrichtung (140) zu bewegen, wenn eine genügend hohe Zentrifugalkraft auf das genannte Zentrifugalglied ausgeübt wird, sowie ein Vorspannorgan, das entgegen der Zentrifugalkraft auf das genannte Zentrifugalglied und die genannte Ventilvorrichtung (140) einwirkt,

dadurch gekennzeichnet,

dass das genannte Zentrifugalglied wenigstens ein Gewicht (150) enthält, das an der genannten Gehäuseanordnung drehbar gelagert ist und einen unter der Wirkung der Zentrifugalkraft bewegbaren Teil (152) und einen Schalthebel (153) aufweist;

dass das genannte Vorspannorgan eine Torsionsfeder (151) ist, die zwischen dem genannten Gewicht (150) und der genannten Gehäuseanordnung montiert ist;

dass der genannte Schalthebel (153) mit der genannten Ventilvorrichtung (140) im Eingriff steht, um diese zu drehen und das genannte Durchgangssystem zu unterbrechen, wenn die genannte Gehäuseanordnung mit einer genügend hohen Geschwindigkeit rotiert, die ausreicht, um die durch das genannte Vorspannorgan auf das Gewicht (150) ausgeübte Vorspannkraft zu überwinden;

dass das genannte Durchgangssystem wenistens eine erste Durchgangsöffnung (141) und wenigstens eine zweite Durchgangsöffnung (142) enthält, welche in achsialem gegenseitigen Abstand in der Ventilvorrichtung (140) angeordnet sind, und wenigstens eine dritte Durchgangsöffnung ((133) und wenigstens eine vierte Durchgangsöffnung (134) enthält, welche in achsialem gegenseitigen Abstand in dem genannten Zentralteil (132) angeordnet und auf die erste und zweite Durchgangsöffnungen (141, 142) ausrichtbar sind, sowie eine Ringnut (137) aufweist, welche sich am Umfang des genannten Zentralteils (132) befindet und mit der genannten zweiten Durchgangsöffnung (142) und der genannten vierten Durchgangsöffnung (134) stets in Verbindung steht;

und dass die genannte hydraulische Kupplung ferner eine Hülse (160) enthält, welche auf der genannten Ventilvorrichtung (140) achsial verschiebbar gelagert ist und die zweite Durchgangsöffnung (142) verschliessen kann, so dass, wenn die genannte zweite Durchgangsöffnung (142) durch die genannte Hülse (160) verschlossen ist und die genannte Gehäuseanordnung mit einer Geschwindigkeit rotiert, die genügend hoch ist, um es dem genannten Gewicht (150) zu ermöglichen, die genannte Ventilvorrichtung (140) zu betätigen, um die Ventilvorrichtung (140) zu drehen und auf diese Weise die Ausrichtung zwischen der ersten Durchgangsöffnung (141) und der dritten Durchgangsöffnung (133) aufzuheben, in der genannten Gehäuseanordnung ein hydraulischer Druck aufgebaut werden kann, um die genannte Gehäuseanordnung mit der genannten Ausgangswelle (1) dynamisch zu verbinden.

2. Hydraulische Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Handsteuervorrichtung einen Steuerhebel (161) enthält, welcher von der Bedienungsperson direkt betätigbar ist, um die genannte Hülse (160) in eine erste Lage zum Schliessen der genannten zweiten Durchgangsöffnung (142) oder in eine zweite Lage zum Öffnen der genannten zweiten Durchgangsöffnung (142) zu bewegen.







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