DE3004581A1

DE3004581A1 - Hydrostatische kupplung

Info

Publication number: DE3004581A1
Application number: DE19803004581
Authority: DE
Inventors: Karl-Th. Dr.-Ing. 5060 Bergisch Gladbach Renius; Peter 4056 Schwalmtal Rosendahl
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1980-02-08
Filing date: 1980-02-08
Publication date: 1981-08-13
Also published as: US4407401A; DE3004581C2

Description

5000 Köln 80, don 30. Jan .1980 Unser Zeichen: D 80/5 AG-XPB Da/B

Hydrostatische Kupplung

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydrostatische Kupplung mit einem an der einen Kupplungswelle befestigten Gehäuse, das in Ausnehmungen mehrere als Zahnradpumpen wirkende Zahnräder enthält, die planetennrtig um eine an der zweiten Kupplungswelle als Sonnenrad befestigtes Zahnrad angeordnet sind.

Es ist aus der DE-AS 10 84 529 eine hydrostatische Kupplung genannter Gattung bekanntgeworden, bei der um das an der zweiten Welle befestigte Sonnenzahnrad in Ausnehmungen des Gehäuses drei Zahnräderpaare als Zahnradpumpen angeordnet sind. Dabei steht ein Rad einer jeden Zahnradpumpe mit dem Sonnenzahnrad im Eingriff. Die Ausnehmungen für die drei Zahnradpumpen sind druckseitig über eine Leitung und ein einstellbares Druckbegrenzungsventil mit der zentralen Kammer verbunden, in der das Sonnenzahnrad untergebracht ist« Die zentrale Kammer sowie die damit verbundenen Ausnehmungen und Leitungen für die Zahnradpumpen sind mit einer Druckflüssigkeit gefüllt. Diese bekannte hydrostatische Kupplung ist jedoch nicht schaltbar, sondern mittels der erwähten Druckbegrenzungsventile lediglich auf ein bestimmtes maximales Drehmoment einstellbar. Ein weiterer wesentlicher Nachteil besteht bei dieser Kupplung darin, daß hierbei außer dem antreibenden Sonnenzahnrad zur Bildung jeder einzelnen Pumpe zusätzlich noch zwei Zahnräder erforderlich sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydrostatische Kupplung der eingangs umrissenen Gattung zu schaffen, bei der unter im wesentlichen gleichen Voraussetzungen die Zahl der umlaufenden Pumpenteile möglichst weitgehend verringert ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das an der zweiten Kupplungswelle befestigte Sonnenzahnrad jnit jedem der von diesem angetriebenen Planetenräder eine Zahnradpumpe bildet.

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Diese Anordnung erbringt insbesondere den Vorteil, daß für jede in der Kupplung vorgesehene Zahnradpumpe ein Zahnrad sowie deren Lagerung, Abdichtung usw. eingespart wird.

In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Sonnenzahnrad sowie die Planetenzahnräder einerseits an der inneren ebenen Gehäusewand und andererseits an einer axial gegen Federkraft von außen verstellbaren Dichtplatte anliegen, die je nach axialer Verstellung die Umlaufkanale der Zahnradpumpen ganz oder teilweise verschließt. Dabei ist es hinsichtlich einer zuverlässigen Wirkungsweise der Dichtplatte zweckdienlich, wenn diese an einer über Federn im Gehäuse der Kupplung abgestützten Tragplatte befestigt ist.

Für die gleichmäßige axiale Verstellung der Dichtplatte sind mehrere in Bohrungen durch das'Gehäuse nach innen zur Tragplatte geführte und außen an einer gemeinsamen Druckscheibe zur Betätigung angreifende Stößel vorgesehen.

Um im Betrieb der Kupplung einen zuverlässigen Abschluß der Dichtplatte im Bereich der Umlaufkanäle der Zahnradpumpen zu gewährleisten, ist es vorteilhaft, wenn an der Dichtplatte im Schließsinn mehrere vom Betriebsdruck der Zahnradpumpen beaufschlagte Arbeitskolben angreifen.

Damit die Zahnradpumpen mit einem möglichst guten Wirkungsgrad arbeiten, ist es zweckmäßig, wenn jedes der planetenzahnrader zumindest zwei sowie das Sonnenrad zumindest drei radial an diesen anliegende Dichtelemente aufweist. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, wenn in der Kupplung drei Planetenzahnräder vorgesehen sind, deren Radius mit demjenigen des Sonnenzahnrades übereinstimmt·

Bei einer hydrostatischen Kupplung dieser Art ist es vorteilhaft, wenn zur Vermeidung von Drehmomentspitzen zumindest ein Druckbegrenzungsventil für die Zahnradpumpen vorgesehen ist.

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Um die Kupplung möglichst raumsparend in einem Fahrzeug unterzubringen, ist es ferner vorteilhaft, wenn das Schwungrad der entsprechenden Kraftmaschine als Gehäuse zur Unterbringung der Kupplung ausgebildet ist.

Weitere Eigenschaften, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung können der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnungen, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellen, entnommen werden. Es zeigt:
FLg. 1 einen Schnitt durch eine hydrostatische Kupplung gemäß der

Erfindung nach der Linie I - I in Fig. 2, Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II - II in Fig. 1.

Bei der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform ist eine Antriebswelle 1 der hydrostatischen Kupplung fest mit einem zweiteiligen Kupplungsgehäuse 2, 3 verbunden. Eine in das Kupplungsgehäuse 2, 3 von der der Antriebswelle 1 gegenüberliegenden Seite hineinragende Abtriebswelle 4 ist an ihrem vorderen Ende mittels eines Wälzlagers 5 im Gehäuseteil 2 gelagert und dient ihrerseits als Antriebswelle z.B. für ein nicht dargestelltes Getriebe. Die Abtriebswelle 4 ist nach außen hin durch eine in das Gehäuseteil 3 eingesetzte Ringdichtung 6 abgedichtet. Im Innern des Gehäuses 2, 3, dessen Teile mittels Schrauben 7 miteinander verspannt sind, sitzt auf der Abtriebswelle 4 drehfest ein Zahnrad 8. Dieses Zahnrad greift in eine Ausnehmung 9 einer im Innern des Gehäuses 2, 3 angeordneten Mittelplatte 10 ein, die in ihrer Dicke dem Zahnrad 8 entspricht. Radial neben dem Zahnrad 8 sind in entsprechenden Ausnehmungen 11, 12 und 13 der Mittelplatte 10 drei mit dem Zahnrad im Eingriff stehende Zahnräder 14, 15 und 16 über im Gehäuse 2, 3 gelagerte Bolzen 17 und entsprechende Wälzlager 18 gelagert. Bei dieser Anordnung wirkt das Zahnrad 8 als Sonnenrad, während die anderen Zahnräder 14, 15 und 16 Planetenzahnräder bilden. Dabei dient das Gehäuse 2, 3 selbst als Träger der Planetenräder. Die drei Zahnräder 14, 15 und 16 bilden zusammen mit dem zentralen Sonnenzahnrad 8 je eine Zahnradpumpe, deren Saug- bzw. Druckkanäle mit 18 bzw. 19 bezeichnet sind. Zur radialen Abdichtung der Zahn-

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räder 8 und 14 bis 16 sind diese mit zwei bzw. drei in entsprechenden Ausnehmungen der Mittelplatte 10 sitzenden Dichtelementen 20 verse hen. An der in Fig. 1 linken Seite der Zahnräder 8 und 14 bis 16 ist eine die Umlaufkanäle 18, 19 und die Zahnräder im Bereich des Druckfeldes überdeckende Dichtplatte 22 angeordnet, die an einer an den Bolzen 17 axial verschiebbar gelagerten Halteplatte 23 mittels Nieten 24 befestigt ist. Nahe dem Umfang der Halteplatte 23 sind zwischen dieser und dem Teil 2 des Gehäuses mehrere Druckfedern 25 angeordnet, die die Dichtplatte 22 in der gezeigten Anlage halten. Zur axialen Betätigung der Dichtplatte 22 greifen an der Halteplatte Stößel 27 an, die in Bohrungen 28 in der Mittelplatte 10 sowie im Gehäuseteil 3 parallel zur Welle 4 geführt sind. Zur Abdichtung des Ringspaltes zwischen den Stößeln 27 sowie deren Führungsbohrungen 28 sind in den Gehäuseteil 3 eingesetzte Dichtungen 29 vorgesehen. Abtriebsseitig ist am Kupplungsgehäuse 2, 3 eine Druckplatte 30 angeordnet, in der an den Stößel 27 anliegende, axial verstellbare Schrauben 31 gehaltert sind. Seitlich der Platte 30 sitzt axial verschiebbar auf einem Führungsrohr 33 ein Druckring 34, an dem über ein Drucklager 35 ein ebenfalls auf dem Führungsrohr 33 axial verschiebbares Druckgehäuse 36 zur Betätigung der Kupplung angreift.

Zur Unterstützung der Druckfedern 25 bei der Anpressung der Dichtplatte 22 an die Zahnräder 8 und 14 bis 16 sowie an die Mittelplatte 10 sind mehrere hydraulische Arbeitskolben 38 vorgesehen, die in zylindrischen Ausnehmungen 39 im Innern des Gehäuseteils 2 angeordnet sind. Zur Führung und Abdichtung der Arbeitskolben 38 dient ein Stützring 40 bzw. ein daneben angeordneter Rundschnurring 41. Jeder Arbeitskolben 38 ist durch eine Spannhülse 42 gegen Verdrehung gesichert. Zur Verbindung des Zylinders 39 mit den Saug- bzw. Druckkanälen 18 bzw. 19 dient ein Kanal 43. Bei einer hydrostatischen Kupplung mit einer solchen Zahnradpaarung stellen abhängig von der Drehrichtung jeweils drei der sechs für den Umlauf des Druckmittels vorhandenen Kanäle 18, 19 eine Saugseite bzw. eine Druckseite dar. Damit beim Betrieb der Kupplung die durch die Arbeitskolben 38 auf

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die Dichtplatte 22 ausgeübten Anpreßkräfte nicht nur bei antreibenden Drehmomenten sondern auch bei zum bremsenden Motor zu übertragenden Drehmomenten wirksam werden, sind sowohl mit den Kanälen 18 als auch mit den Kanälen 19 verbundene Arbeitskolben 38 vorgesehen. Im Gehäuse 2, 3 der Kupplung befindet sich eine radiale Füllschraube 44 zum Einbringen der Druckflüssigkeit in das Innere der Kupplung.

Bei treibendem Motor befindet sich die zugehörige Druckseite der Zahnradpumpen entsprechend der Drehrichtung des Kupplungsgehäuses 2, 3 jeweils in Drehrichtung neben dem Zahneingriff. Beim Auskuppeln wirkt der Druckring 34 auf die Druckplatte 30 und verschiebt dadurch über die Stößel 27 die Halteplatte 23 gegen die Druckfedern 25. Der Befjtigunqsweg wird zwangsläufig beendet, wenn die Halteplatte 23 innen an das Kupplungsgehäuse 2 stößt. Im ausgekuppelten Zustand kann das Druckmittel durch den Spalt zwischen der Dichtplatte 22 und den Zahnrädern 8 und 14 bis 16 bzw. der Mittelplatte 10 jeweils direkt wieder in die Zahnkammern zurückfließen, aus denen es kurz vorher verdrängt worden ist. Es kann sich also kein Druck aufbauen, so daß das Sonnenzahnrad 8 nicht mitgenommen wird. Durch diese Art der Betätigung wird erreicht, daß das Restmoment der Kupplung gering ist und lediglich durch Reibung zwischen den Zahnrädern 8 und 14 bis 16 sowie dem Gehäuseteil 3 verursacht wird.

Beim Einkuppeln pressen die Druckfedern 25 die Dichtplatte 22 leicht gegen die Zahnräder.*8 und 14 bis 16 sowie die Mittelplatte 10. Da das verdrängte Druckmittel nicht mehr frei abfließen kann, baut sich ein hydrostatischer Druck auf. Daher können die Planetenzahnrader 14, 15 und 16 nicht mehr frei auf dem Sonnenzahnrad 8 ablaufen, sondern das Kupplungsgehäuse 2, 3, die Planetenzahnrader 14, 15, 16 und das Sonnenzahnrad 8 laufen geschlossen um, wenn kein Lecköl abfließt. Durch den hydrostatischen Druck wird somit das Antriebsmoment auf das Sonnenzahnrad 8 übertragen.

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Bei der erfindungsgemäßen hydrostatischen Kupplung sind wegen der kompakten Bauweise schon bei relativ geringen Arbeitsdrücken gute Voraussetzungen zur Unterbringung der Kupplung im Schwungrad einer Antriebsmaschine gegeben.

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Claims

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Patentansprüche

M..) Hydrostatische Kupplung mit einem an der einen Kupplungswelle befestigten Gehäuse, das in Ausnehmungen mehrere als Zahnradpumpen wirkende Zahnräder enthält, die planetenartig um ein an der zweiten Kupplungswelle als Sonnenrad befestigtes Zahnrad angeordnet sind,

dadurch gekennzeichnet, daß das an der zweiten Kupplungswelle (4) befestigte Sonnenzahnrad (8) mit jedem.der von diesem angetriebenen Planetenzahnräder (14, 15, 16) eine Zahnradpumpe bildet.

2. Hydrostatische Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sonnenzahnrad (8) sowie die Planetenzahnräder (14, 15, 16) einerseits an der inneren ebenen Gehäusewand und andererseits an einer axial gegen Federkraft von außen verstellbaren Dichtplatte (22) anliegen, die je nach axialer Verstellung die Umlaufkanäle (18, 19) der Zahnradpumpen ganz oder teilweise verschließt.

3. Hydrostatische Kupplung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtplatte (22) an einer über Federn (25) im Gehäuse (2, 3) der Kupplung abgestützten Tragplatte (23) befestigt ist.

4. Hydrostatische Kupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verstellung der Dichtplatte (22) mehrere in Bohrungen (28) durch das Gehäuse (2, 3) nach innen zur Tragplatte (23) geführte und außen an einer gemeinsamen Druckscheibe (30) zur Betätigung angreifende Stößel (28) vorgesehen sind.

5. Hydrostatische Kupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der Dichtplatte (22) im Schließsinn mehrere vom Betriebsdruck der Zahnradpumpen beaufschlagte Arbeitskolben (38) angreifen.

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6. Hydrostatische Kupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Planetenzahnräder (14, 15, 16) zumindest zwei sowie das Sonnenrad (8) zumindest drei radial an diesen anliegenden Dichtelementen (20) aufweist.

7. Hydrostatische Kupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kupplung (3) Planetenzahnräder (14, 15, 16) vorgesehen sind, deren Radius mit demjenigen des Sonnenzahnrades (8) übereinstimmt.

8. Hydrostatische Kupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vermeidung von Drehrnomentspitzon zumindest ein Druckbegrenzungsventil für die Zahnrad-

pumpen vorgesehen ist.

9. Hydrostatische Kupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwungrad der entsprechenden Kraftmaschine als Gehäuse zur Unterbringung der Kupplung ausgebildet ist.

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