DE2949796A1

DE2949796A1 - Fluessigkeitskupplung

Info

Publication number: DE2949796A1
Application number: DE19792949796
Authority: DE
Inventors: Otto Olsson
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-12-11
Filing date: 1979-12-11
Publication date: 1980-06-19
Also published as: GB2037401A; WO1980001193A1; US4303150A; JPS5582809A; FR2444195A1; GB2037401B; SE7812703L

Description

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Flüssigkeitskupplung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Flüssigkeitskupplung von der Art mit einer ringförmigen Arbeitskimmer, deren eine Wand bei Unterdrucksetzung des hydraulischen Mediums in der Kammer dehnbar ist, so daß sie an einer konformen FlÄche an einem Maschinenelement zur Anlage kommt, das mit der Kupplung gekuppelt werden soll.

Vorrichtungen zur Verbindung zweier Maschinenteile geformt mit durch Drehung erzeugten in gleicher Weise gestalteten Flächen sind seit langem bekannt, welche Flächen beim Kuppeln gleichachsig sind, und durch die Anwendung eines hydraulischen Druckes führen diese Vorrichtungen •in« Dehnung einer der durch Drehung erzeugten Flächen herbei, um einen Kupplungskontakt mit dem anderen herbeizuführen .

Beispiele solcher bekannten Vorrichtungen sind durch die US-Patentschrift 4 093 052 und die französische Patentschrift 1 092 416 bekannt geworden. Die bisher für diesen Zweck verwendeten hydraulischen Systeme enthalten eine ringförmige Arbeitskammer, die innerhalb einer der durch Drehung erzeugten Flächen angeordnet ist und eine Wandstärke zur Kupplungsfläche hat derart, daß diese Wand, wenn der spezifische Druck auf das in der Kammer eingeschlossene hydraulische Medium zunimmt, elastisch gedehnt wird, um die gewünschte Kupplungsverbindung zu geben. Die Arbeitskammer in den bekannten Vorrichtungen ist gleich-

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massig dick bei einem relativ großen Raum (in der Größenordnung von Millimetern) zwischen ihren gleichachsigen inneren Begrenzungsflächen mit bezug auf den Raum oder das Spiel (einige lOOstel Millimeter) zwischen den durch Drehung erzeugten Flächen, die miteinander gekuppelt werden sollen. Eine solche bauliche Gestaltung hat sich in vielen Fällen als unbefriedigend erwiesen hinsichtlich der mechanischen Stabilität der Vorrichtung z.B. in den Fällen, in welchen sich die Belastung der sich dehnenden Wand entlang der Längsrichtung derselben verändert.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Entwicklung einer Kupplungsanordnung der vorerwähnten Art mit verbesserter mechanischer Stabilität gegen radiale dynamische Belastungen.

Bei diesen Versuchen zur Verbesserung der Stabilität solcher Flüssigkeitskupplungen und damit zur Erweiterung ihres Anwendungsbereiches wurde erfindungsgemäß von der bekannten Tatsache ausgegangen, daß die dünne Schmierölfüllung zwischen einem Lagerzapfen und der Lagerfläche in einem Gleitlager Festigkeitseigenschaften hat, welche diesem Lager die hohe mechanische Stabilität verleihen. In Anbetracht dieser Umstände sollte der Arbeitskammer in einer Flüssigkeitskupplung zum Erzielen einer hohen mechanischen Stabilität die gleiche Spaltbreite oder der gleiche Abstand zwischen durch Drehung erzeugten Innenflächen wie das Spiel zwischen Welle und Lagerfläche in einem Gleitlager gegeben werden. Eine solche Konstruktion muß natürlich große Schwierigkeiten mit sich bringen, besonders hinsichtlich der vollständigen Füllung des hydraulischen Systems mit hydraulischem Medium und der gewünschten raschen und gleichmässigen Fortpflanzung von Druckveränderungen durch die ganze eingeschlossene Masse des hydraulischen Mediums, z.B. beim Kuppeln und Ent-

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kuppeln der Maschinenteile mit Hilfe der hydraulischen Vorrichtung.

Die Erfindung ist in den beigefügten Ansprüchen gekennzeichnet und besitzt in der Hauptsache zwei wesentliche Merkmale, nämlich daß die Kammerbreite im Druckzustand der Kammer, wenn die Kupplung mit dem zu kuppelnden Maschinenelement zusammenwirkt, von der gleichen Größenordnung ist wie der Spalt in einem entsprechenden Gleitlager, bei welchem das hydraulische Medium als Schmiermittel benutzt wird. Die erwähnte Breite ist vorzugsweise geringer als etwa 0,3 mm. Normalerweise soll die Breite etwa 0,1 mm oder weniger betragen und vorzugsweise etwa 0,05 mm oder weniger. Wenn eine solche Bemessung für die Kammerbreite vorgeschrieben wird, wird die Annäherung zwischen den gegenüberliegenden Flächen in der Kammer u.a. durchdie Quetschwirkungen in dem ölzwischenfilm verzögert. Bei einem solchen engen Spalt oder einer solch geringen Breite zwischen den Kammerflächen würde es sehr schwierig oder zumindest zeitraubend sein, das öl und den Druck über die ganze Kammer beim Unterdrucksetzen derselben auszubreiten. Zur Beseitigung des Problems wird erfindungsgemäß ferner vorgeschlagen, daß die Arbeitskammer regelmässig in Zonen mit abwechselnd sehr kleinen und verhältnismässig großen Abständen zwischen den gleichachsigen Wänden der Kammer unterteilt wird, so daß sie bei der Füllung durch ein hydraulisches Medium einen Zwischenkörper aus öl oder Schmiermittel bildet, der aus einem dünnen Film oder einer Reihe von dünnen Filmen besteht, welche durch dickere Bänder zusammengehalten werden. Solche dickere Bänder sorgen für die Ausbreitung des Ölfilms in die schmalen Spalte und des Druckes über die ganze Kammer.

Was den erfindungsgemäßen Aufbau betrifft, so ist eine der gleichachsigen Innenwände der Arbeitskammer mit gleich-

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massig verteilten Rippen oder Flanschen mit einer solchen Höhe versehen, daß ihre Scheitel, deren Flächen gleich der gegenüberliegenden Arbeitskammerwand geformt sind, sich nur mit dem Spielabstand von der erwähnten Wand befinden.

Ein solcher Spielabstand hängt von dem Druckzustand der Kammer ab, wenn die dehnbare Wand derselben voll gegen das zu kuppelnde Maschinenelement anliegt. Wenn die Kammer nicht unter Druck steht, kann der Spalt bzw. das Spiel zwischen den Scheitelflächen und der gegenüberliegenden Arbeitskammerwand ohne weiteres Null betragen. Die Nuten zwischen den Rippen oder Flanschen bilden gleichzeitig die Kanäle, welche das Füllen des hydraulischen Mediums zur Bildung einer einzigen zusammenhängenden Masse bzw. eines einzigen Körpers erleichtern und eine verhältnismässig rasche Angleichung bei Druckveränderungen ermöglichen.

Die Rippen oder Flansche können axial, kreisförmig oder spiralig mit einem oder mehreren Gewindegängen über die Länge sein. Die Gewindegänge können vom Gesichtspunkt der Herstellung die geeignetsten sein. Wenn die Flansche kreisförmig sind, sollten die Zwischenabstände zwischen ihnen d urch Kanäle verbunden sein, um die Füllung mit hydraulischem Medium zu erleichtern.

Im Folgenden wird die Erfindung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen anhand von zwei beispielsweisen Ausführungsformen mit spiraligen Innenwänden für die Arbeitskammer beschrieben und zwar zeigen:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform angewendet zum Aufspannen einer Anzahl Werkzeuge auf eine gemeinsame Welle, z.B. von kreisförmigen Sägeblättern, die mit Buchsen versehen sind;

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Fig. 2 eine Ausführungsform zur Anwendung auf ein Werkzeugfutter zum Aufspannen eines Fräswerkzeugs.

In Fig. 1 ist eine Welle dargestellt, die mit 1 bezeichnet ist und in deren Oberfläche die Arbeitskammer in dem hydraulischen System als spiralige Nut 2 ausgebildet ist, deren eines Ende mit der Druckseite eines Kolbens 4 in einem Druckzylinder 5 über einen Kanal 3 verbunden ist, während ihr anderes Ende mit einem verschließbaren Füllnippel für das hydraulische Medium über einen Kanal 6 verbunden ist. Die äussere Wand der Arbeitskammer besteht bei der dargestellten Ausführungsform aus einer Hülse 9, welche über den spiraligen Flansch 8 mit einem Spiel 7 gezogen ist und bei 10 mit der Welle 1 verschweißt ist, wobei der Flansch die Nut 2 begrenzt. Auf der Hülse 9 sind kreisförmige Sägeblätter angeordnet, die mit 11 bezeichnet sind und mit der Hülse durch die radiale Dehnung der letzteren gekuppelt werden, wenn der Druck des hydraulischen Mediums durch Einwärtsdrücken des Druckkolbens 4 erhöht wird.

In Fig. 2 bezeichnet 1 eine Wand in der Arbeitskammer im hydraulischen System, wobei die Oberfläche dieser Wand als epiralige Nut 2 geformt ist, deren eines Ende mit der Druckseite eines Kolbens 4 in einem Drucksystem 5 Über einen Kanal 3 verbunden ist. Bei der gezeigten Ausführungsform ist die Aussenwand 9 der Arbeitskammer mit der Wand 1 an den mit 10 bezeichneten Stellen, ebenso wie in Fig. 1, verschweißt und ferner mit dem übrigen Teil des Futters an den mit 12 bezeichneten Stellen. Der Kanal 3 und der Druckzylinder sind in der Aussenwand 9 der Arbeitskammer geformt, in welcher ferner ein Gewinde 13 vorgesehen ist, um den Druckkolben 4 in den und aus dem Druckzylinder durch Drehen der Hülse 14 zu bringen.

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In Fig. 2 bezeichnet 11 das Ende des Fräswerkzeugs, welches durchdie hydraulische Vorrichtung festgespannt werden soll.

Bei den gezeigten beiden Ausführungsformen ist das Spiel 7 im drucklosen Zustand der Vorrichtung vorzugsweise Null. Im Druckzustand der Vorrichtung sollte, wenn die dehnbare Wand an dem zu kuppelnden Maschinenelement anliegt, das Spiel weniger als etwa 0,3 mm betragen. Normalerweise soll das Spiel jedoch etwa 0,1 mm oder weniger sein und vorzugsweise in der Größenordnung von 0,05 mm oder weniger. Die Abmessungen der durch die Nuten begrenzten Flächen sollten so groß wie möglich sein. Die Flächenabmessungen werden dann durch die Zeit bestimmt, die erforderlich ist, um eine volle Ul- und Druckausbreitung über die ganze Kammer zu ermöglichen. Diese Zeit sollte vorzugsweise weniger als einige Sekunden betragen.

Bei den geprüften Ausführungsformen der Erfindung hat das Nutensystem die Form einer spiraligen Nut, das hydraulische Medium besteht aus einem Mehrzweck-Schmiermittel und das Spiel beträgt etwa 0,05 mm im Anlagebereich zwischen der dehnbaren Kammerwand und dem gekuppelten Maschinenelement im Druckzustand der Arbeitskammer.

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Claims

Patentansprüche :

Flüssigkeitskupplung mit einer symmetrischen Drehungsarbeitskammer, deren eine Wand durch Unterdrucksetzung eines hydraulischen Mediums in der Kammer zur Anlage an einer konformen Fläche eines mit der Kupplung zu kuppelnden Elements dehnbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Anlagebereich das Spiel zwischen den gegenüberliegenden benachbarten Wandflächen im unter Druck stehenden Zustand der Kammer von der gleichen Größenordnung wie die Dicke des tragenden Schmiermittelfilms in einem entsprechenden Gleitlager ist, in welchem das hydraulische Medium als Schmiermittel verwendet würde, und daß ein Nutensystem (2) in einer (9; 1) der inneren gegenüberliegenden Kammerwandflächen vorgesehen ist, um die Ausbreitung des hydraulischen Mediums durch die ganze Kammer zu fördern.
2. Flüssigkeitskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Spiel weniger als 0,3 mm beträgt.

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ORIGINAL INSPECTED
3. Flüssigkeitskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Spiel höchstens etwa 0,1 ram beträgt.
4. Flüssigkeitskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Spiel etwa 0,05 nun beträgt.
5. Flüssigkeitskupplung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß das Nutensystem die Form einer spiraligen Nut in der Kammerwand hat, die der dehnbaren Kammerwand (9) gegenüberliegt.

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