DE10012648A1 - Fluidkupplung - Google Patents

Abstract

Eine Fluidkupplung (10) umfasst, eine erste Übertragungsanordnung (12), eine zweite Übertragungsanordnung (16), welche bezüglich der ersten Übertragungsanordnung (12) um eine Drehachse (A) drehbar ist, einen Arbeits-Fluidbereich (22, 24), in welchem Oberflächen der ersten Übertragungsanordnung (12) und der zweiten Übertragungsanordnung (16) einander gegenüber liegen und in welchem durch zwischen den Oberflächen der ersten und der zweiten Übertragungsanordnung (12, 16) anordenbares Fluid wahlweise eine Drehmomentübertragungskopplung zwischen der ersten und der zweiten Übertragungsanordnung (12, 16) herstellbar ist, einen Fluid-Speicherbereich (26) zur Aufnahme von Fluid, eine Ventilanordnung (33), welche zur wahlweisen Herstellung und Unterbrechung einer Fluidströmungsverbindung zwischen dem Fluid-Speicherbereich (26) und dem Arbeits-Fluidbereich (22, 24) betätigbar ist, um den Eintritt von Fluid aus dem Fluid-Speicherbereich (26) in den Arbeits-Fluidbereich (22, 24) zu ermöglichen beziehungsweise zu unterbinden, eine Bremsanordnung (44) zum Erzeugen einer auf die zweite Übertragungsanordnung (16) einwirkenden Bremskraft, sowie zwei durch Bremskraftübertragung auf die zweite Übertragungsanordnung (16) bezüglich einander in begrenztem Bewegungsbereich bewegbare Komponenten (20, 60). Dabei ist vorgesehen, dass durch Relativbewegung zwischen den beiden Komponenten (20, 60) die Ventilanordnung (33) zur wahlweisen Herstellung beziehungsweise Unterbrechung der ...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fluidkupplung, umfassend eine erste Übertragungsanordnung, eine zweite Übertragungsanordnung, welche bezüglich der ersten Übertragungsanordnung um eine Drehachse drehbar ist, einen Arbeits-Fluidbereich, in welchem Oberflächen der ersten Über­ tragungsanordnung und der zweiten Übertragungsanordnung einander gegenüber liegen und in welchem durch zwischen den Oberflächen der ersten und der zweiten Übertragungsanordnung anordenbares Fluid wahlweise eine Drehmomentübertragungskopplung zwischen der ersten und der zweiten Übertragungsanordnung herstellbar ist, einen Fluid-Speicherbe­ reich zur Aufnahme von Fluid, eine Ventilanordnung, welche zur wahlweisen Herstellung und Unterbrechung einer Fluidströmungsverbindung zwischen dem Fluid-Speicherbereich und dem Arbeits-Fluidbereich betätigbar ist, um den Eintritt von Fluid aus dem Fluid-Speicherbereich in den Arbeits- Fluidbereich zu ermöglichen beziehungsweise zu unterbinden, eine Brems­ anordnung zum Erzeugen einer auf die zweite Übertragungsanordnung einwirkenden Bremskraft.

Aus der DE-G-89 08 359 ist eine Fluidkupplung bekannt, bei welcher durch Aktivierung einer Bremsanordnung diejenige Übertragungsanordnung abgebremst werden kann, welche eine Staudruckpumpe trägt. Durch Aktivierung der Bremsanordnung wird die Relativdrehzahl zwischen beiden Übertragunganordnungen erhöht, so dass die Effizienz der Staudruckpumpe zunimmt und somit verstärkt Fluid aus dem Arbeits-Fluidbereich abgezogen wird. Zwischen dem Arbeits-Fluidbereich und dem Fluid-Speicherbereich liegt eine permanent offene Öffnung, welchen einen Fluidstrom vom Fluid- Speicherbereich zum Arbeits-Fluidbereich hin ermöglicht. Die Abmessung dieser Öffnung muss derart bemessen sein, dass einerseits ein ausreichend rascher Eintritt von Fluid in den Arbeits-Fluidbereich möglich ist, anderer­ seits muss jedoch beim Aktivieren der Bremsanordnung das Nachströmen von Fluid in derartigem Ausmaß verhindert werden, dass der Arbeits- Fluidbereich entleert werden kann.

Aus der DE-G-89 08 357 ist eine Fluidkupplung bekannt, welche zusätzlich zu einer elektromagnetisch wirkenden Bremsanordnung eine weitere elektromagnetische Anordnung aufweist, durch welche eine Ventilanord­ nung geöffnet beziehungsweise geschlossen werden kann, welche den Strömungsweg zwischen dem Fluid-Speicherbereich und dem Arbeits- Fluidbereich unterbrechen beziehungsweise freigeben kann. Es sind also hier zwei seperat anzusteuernde elektromagnetische Anordnungen vorzusehen, was einen relativ großen Bauraum beansprucht und überdies den Ansteuer­ aufwand beim Umschalten dieser Fluidkupplung zwischen verschiedenen Betriebszuständen erhöht.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Fluidkupplung vor­ zusehen, welche bei einfachem Aufbau einen schnellen und definierten Übergang zwischen verschiedenen Betriebszuständen ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Fluidkupplung, umfassend eine erste Übertragungsanordnung, eine zweite Übertragungs­ anordnung, welche bezüglich der ersten Übertragungsanordnung um eine Drehachse drehbar ist, einen Arbeits-Fluidbereich, in welchem Oberflächen der ersten Übertragunganordnung und der zweiten Übertragungsanordnung einander gegenüber liegen und in welchem durch zwischen den Oberflächen der ersten und der zweiten Übertragungsanordnung anordenbares Fluid wahlweise eine Drehmomentübertragungskopplung zwischen der ersten und der zweiten Übertragungsanordnung herstellbar ist, einen Fluid-Speicherbe­ reich zur Aufnahme von Fluid, eine Ventilanordnung, welche zur wahlweisen Herstellung und Unterbrechung einer Fluidströmungsverbindung zwischen dem Fluid-Speicherbereich und dem Arbeits-Fluidbereich betätigbar ist, um den Eintritt von Fluid aus dem Fluid-Speicherbereich in den Arbeits- Fluidbereich zu ermöglichen beziehungsweise zu unterbinden, eine Bremsanordnung zum Erzeugen einer auf die zweite Übertragungsanordnung einwirkenden Bremskraft.

Diese Fluidkupplung ist gekennzeichnet durch zwei durch Bremskraftüber­ tragung auf die zweite Übertragungsanordnung bezüglich einander in begrenztem Bewegungsbereich bewegbare Komponenten, und dadurch, dass durch Relativbewegung zwischen den beiden Komponenten die Ventilanordnung zur wahlweisen Herstellung beziehungsweise Unter­ brechung der Fluidströmungsverbindung betätigbar ist.

Bei der erfindungsgemäßen Fluidkupplung wird also die auf die zweite Übertragungsanordnung übertragene oder ausgeübte Bremskraft unmittelbar dazu genutzt, die Ventilanordnung zu betätigen, so dass alleine durch die Ansteuerung beziehungsweise Aktivierung der Bremsanordnung zwei Reaktionen ausgelöst werden; es wird zum einen die zweite Übertragungs­ anordnung abgebremst und es wird zum anderen die Ventilanordnung zur Veränderung der Fluidströmumgsverbindung zwischen dem Fluid-Speicher­ bereich und dem Arbeits-Fluidbereich angesteuert. Dies ermöglicht bei sehr einfachem Aufbau einen sehr einfachen Ansteuervorgang.

Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass der Ventilanordnung wenigstens ein zum Herstellen beziehungsweise Unterbrechen der Fluidströmungsver­ bindung bewegbares Betätigungselement zugeordnet ist, und dass durch Relativbewegung zwischen den beiden Komponenten das wenigstens eine Betätigungselement in Bewegung versetzbar ist.

Um eine definierte Zusammenwirkung zwischen der Bremsanordnung, welche die zweite Übertragungsanordnung abbremsen soll, und der durch diese Abbremskraft betätigenden Ventilanordnung zu erlangen, wird vorgeschlagen, dass eine die beiden Komponenten in eine Grund-Relativlage vorspannende Vorspannanordnung vorgesehen ist, und dass durch eine zu übertragende Bremskraft die beiden Komponenten entgegen der Vorspann­ wirkung der Vorspannanordnung aus ihrer Grund-Relativlage auslenkbar sind. Dabei kann dann vorgesehen sein, dass bei Bewegung der beiden Komponenten aus der Grund-Relativlage heraus das wenigstens eine Betätigungselement zur Betätigung der Ventilanordnung bewegt wird.

Um den Aufbau weiter zu vereinfachen, wird vorgeschlagen, dass das wenigstens eine Betätigungselement an einer der beiden Komponenten bewegbar gehaltert ist, und dass an der anderen der beiden Komponenten ein dem wenigstens einen Betätigungselement zugeordneter Wechselwir­ kungsbereich vorgesehen ist, welcher bei Relativbewegung zwischen den beiden Komponenten auf das wenigstens eine Betätigungselement einwirkt. Dabei ist es dann insbesondere hinsichtlich eines möglichst einfachen Aufbaus weiter vorteilhaft, wenn vorgesehen ist, dass die beiden Kom­ ponenten bezüglich einander um die Drehachse verdrehbar sind, und dass die Relativdrehbewegung zwischen den beiden Komponenten in eine Bewegung des wenigstens einen Betätigungselementes umsetzbar ist. In diesem Falle kann eine Betätigung der Ventilanordnung in einfacher Weise dadurch erlangt werden, dass das wenigstens eine Betätigungselement an der einen Komponente zur Verschiebebewegung im Wesentlichen in Richtung der Drehachse gehaltert ist, und dass der dem wenigstens einen Betätigungselement zugeordnete Wechselwirkungsbereich einen Nocken­ flächenbereich an der anderen Komponente umfasst.

Bei einer derartigen Fluidkupplung ist im allgemeinen ein Zustand, in welchem die Bremsanordnung nicht aktiviert ist, ein Zustand, in welchem diese Kupplung ein Drehmoment übertragen soll und somit die beiden Übertragungsanordnungen sich mit im Wesentlichen gleicher Drehzahl drehen sollen. In diesem Zustand muss jedoch dafür gesorgt sein, dass im Bereich zwischen den beiden Übertragungsanordnungen ausreichend Fluid vorhanden ist, um eine ausreichende Scherwirkung zu erlangen. Es wird daher weiter vorgeschlagen, dass bei Positionierung der beiden Kom­ ponenten in der Grund-Relativlage die Ventilanordnung eine Fluidströmungs­ verbindung vorsieht, und dass bei Auslenkung der beiden Komponenten aus der Grund-Relativlage heraus die Ventilanordnung zum wenigstens teilweisen Unterbrechen der Fluidströmungsverbindung betätigbar ist.

Ein sehr einfacher Aufbau, welcher weiterhin eine definierte Ansteuerung der Ventilanordnung in Abhängigkeit vom Betätigungszustand oder Aktivierungszustand der Bremsanordnung zulässt, sieht vor, dass die Ventilanordnung wenigstens ein in eine Öffnungsstellung vorgespanntes Ventilelement umfasst, und dass bei Auslenkung der beiden Komponenten aus der Grund-Relativlage heraus das wenigstens eine Ventilelement durch ein zugeordnetes Betätigungselement in Richtung auf seine Schließstellung zu bewegbar ist.

Weiter ist es dabei vorteilhaft, wenn durch das Vorspannen des wenigstens einen Ventilelementes in seine Öffnungsstellung das zugeordnete Betäti­ gungselement in eine Betätigungsöffnungsstellung vorgespannt ist, beziehungsweise wenn durch das Vorspannen des wenigstens einen Ventilelements in seine Öffnungsstellung das zugeordnete Betätigungs­ element in Wechselwirkungskontakt mit dem diesem zugeordneten Wechselwirkungsbereich vorgespannt ist.

Um eine ausreichende starke Bremswirkung ohne die Erzeugung irgendwel­ cher Reibkräfte bereitstellen zu können, wird vorgeschlagen, dass die Bremsanordnung einen im Wesentlichen feststehend positionierten oder positionierbaren ersten Anordnungsbereich aufweist, der eine Elektro­ magnetanordnung zur Erzeugung der Bremskraft aufweist, und einen mit dem ersten Anordnungsbereich in magnetische Wechselwirkung bringbaren zweiten Anordnungsbereich aufweist.

Ein sehr einfacher Aufbau durch Teile- beziehungsweise Funktionenintegra­ tion kann dadurch erhalten werden, dass der zweite Anordnungsbereich wenigstens einen Teil von einer der beiden Komponenten bildet oder mit dieser verbunden ist. Weiter ist es dabei vorteilhaft, wenn der zweite Übertragungsbereich eine den Arbeits-Fluidbereich umschließende Gehäu­ seanordnung umfasst, und wenn die Gehäuseanordnung wenigstens einen Teil von einer der beiden Komponenten bildet oder mit dieser verbunden ist.

Vorzugsweise ist zum Aufbauen beziehungsweise bereitstellen einer Fluidzirkulation bei der erfindungsgemäßen Fluidkupplung weiter eine Pumpenanordnung, vorzugsweise Staudruckpumpenanordnung, vorgesehen, durch welche Fluid aus dem Arbeits-Fluidbereich in den Fluid-Speicherbe­ reich förderbar ist.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausgestaltungsformen detailliert beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 eine Längsschnittansicht einer erfindungsgemäßen Fluidkupp­ lung;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines Klauenpol-Korbes, welcher bei einer Bremsanordnung der erfindungsgemäßen Fluidkupp­ lung eingesetzt wird;

Fig. 3 eine Explosionsansicht der bei der erfindungsgemäßen Fluid­ kupplung eingesetzten Bremsanordnung und derjenigen Komponenten, welche bei Bremskraftübertragung zur An­ steuerung einer Ventilanordnung beitragen.

Die in Fig. 1 dargestellte erfindungsgemäße Fluidkupplung ist allgemein mit 10 bezeichnet. Die Fluidkupplung 10 umfasst einen scheibenartig ausgebil­ deten Läufer 12, der in seinem zentralen Bereich mit einer Antriebswelle 14, beispielsweise einer Kurbelwelle oder dergleichen, drehfest verbunden ist.

Der Läufer 12 ist umgeben von einer allgemein mit 16 bezeichneten Gehäuseanordnung, die im Wesentlichen einen Deckel 18 und einen Gehäuseträger 20 umfasst. Deckel 18 und Gehäuseträger 20 sind im radial äußeren Bereich miteinander fest verbunden und schließen zwischen sich einen Arbeitsraum 22 ein, in dem auch der Läufer 12 sich erstreckt. Dieser Arbeitsraum 22 kann, wie nachfolgend noch beschrieben, mit Fluid befüllt werden, so dass in dem zwischen dem Läufer 12 und der Gehäuseanord­ nung 16 ausgebildeten Spalt- oder Zwischenraumbereich 24 Oberflächenbe­ reiche des Läufers 12, welcher eine erste Übertragunganordnung bildet, und der Gehäuseanordnung 16, welche eine zweite Übertragungsanordnung bildet, einander unter Zwischenlagerung des Fluids gegenüberliegen und somit durch Scherwirkung ein Drehmoment zwischen diesen beiden Baugruppen übertragen werden kann. In der Gehäuseanordnung 16, d. h. im Gehäuseträger 20 derselben, ist weiterhin ein Fluid-Speicherbereich 26 vorgesehen, der zum Arbeitsraum 22 hin durch eine Verschlussplatte 28, beispielsweise aus Blechmaterial oder dergleichen, abgeschlossen ist. In dieser Verschlussplatte 28 ist eine in Fig. 3 erkennbare Ventilöffnung 30 vorgesehen. Diese Ventilöffnung 30 kann durch ein Ventilelement 32 verschlossen werden. Dieses Ventilelement 32 ist beispielsweise gebildet durch einen Blechstreifen, der an der Verschlussplatte 28 festgenietet oder festgeschweißt werden kann und grundsätzlich in eine die Öffnung 30 freigebende Stellung vorgespannt, d. h. von der Verschlussplatte 28 weggebogen ist. Durch Einwirken auf diese Ventilelement 32 kann dieses auf die Verschlussplatte 28 zu bewegt werden und somit die Ventilöffnung 30 verschließen.

Die Gehäuseanordnung 16 ist auf der Welle 14 unter Zwischenlagerung einer Lageranordnung 34, beispielsweise Wälzkörperlageranordnung, drehbar gelagert. Dabei kann diese Lageranordnung 34 in axialer Richtung zwischen einem schulterartigen Absatz 36 der Welle 14 und dem an der Welle 14 festgelegten Läufer 12 axial gehaltert sein.

In dem Gehäuseträger 20 ist in einer im Wesentlichen in Richtung einer Drechachse A sich erstreckenden Führungsöffnung 38 ein stift- oder stösselartiges Betätigungselement 40 aufgenommen. Dieses Betätigungs­ element 40 ist in Richtung der Drehachse A verlagerbar, und um einen Fluidaustritt aus dem Fluid-Speicherbereich 26 zu verhindern, ist ein das Betätigungselement 40 umgebendes Dichtungselement 42 vorgesehen. Es sei weiterhin noch darauf hingewiesen, dass im radial äußeren Bereich der Gehäuseanordnung 16 eine Pumpenanordnung, beispielsweise eine Staudruckpumpe (nicht dargestellt), vorgesehen ist, die bei Relativdrehung zwischen dem Läufer 12 und der Gehäuseanordnung 16 im radial äußeren Bereich Fluid aus dem Arbeitsraum 22 abzieht und über ein nicht dargestell­ tes Leitungssystem nach radial innen in den Fluid-Speicherbereich 26 fördert.

Die erfindungsgemäße Fluidkupplung 10 umfasst ferner eine allgemein mit 44 bezeichnete Bremsanordnung. Diese Bremsanordnung 44 umfasst einen ersten Bremsanordnungsbereich 46 sowie einen zweiten Bremsanordnungs­ bereich 48. Der erste Bremsanordnungsbereich 46 ist über eine weitere Lageranordnung 50, beispielsweise wiederum ein Wälzkörperlager, auf der Antriebswelle 14 drehbar gelagert, ist jedoch beispielsweise durch ein Arretierelement 52 gegen Drehung festgelegt, beispielsweise an einem Motorblock oder dergleichen. D. h., einer Drehung der Welle 14 wird der erste Bremsanordnungsbereich 46 nicht folgen. Der erste Bremsanordnungs­ bereich 46 umfasst ein sogenanntes Klauenpolrad 55, das von einem ringartigen Körperbereich 54 ausgehend eine Mehrzahl von sich geringfügig nach radial außen und dann im Wesentlichen axial erstreckenden Klauen 56 aufweist. In dem Raumbereich zwischen den Klauen 56 und dem Körperbe­ reich 54 liegt eine Magnetspule 58, die über nicht dargestellte elektrische Leitungen mit Strom versorgt werden kann und somit zur Erzeugung eines Magnetfelds erregt werden kann.

Der zweite Bremsanordnungsbereich 48 umfasst einen sogenannten Klauenpolkorb 60 mit einem im Wesentlichen ringscheibenartig ausgebilde­ ten Körperbereich 62 und von diesem nach radial außen und dann axial sich erstreckenden Klauen 64. Axial zwischen dem Klauenpolkorb 60 und dem Gehäuseträger 20 liegt ein Lagerring 66, beispielsweise Gleitlagerring, welcher dafür sorgt, dass der Klauenpolkorb 60 um die Drehachse A bezüglich des Gehäuseträgers 20 drehbar ist. Dieser Lagerring 66 sorgt für Axialabstützung, wohingegen ein weiterer Lagerring 68, welcher im radial inneren Bereich zwischen dem ringscheibenartigen Körper 62 und dem Gehäuseträger 20 liegt, für Radialabstützung sorgt.

An dem Gehäuseträger 20 ist ein sich im Wesentlichen axial erstreckendes stiftartiges Blockierelement 70 beispielsweise durch Einschrauben festge­ legt. Dieses stiftartige Element 70 durchsetzt eine in dem Klauenpolkorb 60 vorgesehene und in Umfangsrichtung sich erstreckende Öffnung 72, so dass der Klauenpolkorb 60 bezüglich des Gehäuseträgers 20 und somit bezüglich der gesamten Gehäuseanordnung 16 in begrenztem Drehwinkel­ bereich um die Drehachse A verdrehbar ist. Ferner ist, wie man ins­ besondere auch in Fig. 2 erkennt, an dem ringscheibenartigen Körper­ bereich 62 des Klauenpolkorbs 60 ein Befestigungsvorsprung 74 vor­ gesehen, an welchem ein erster Schenkelbereich 76 einer in einer Auf­ nahmenut 78 des Gehäuseträgers 20 aufgenommenen Schenkelfeder 80 sich in Umfangsrichtung abstützen kann. Der zweite Schenkelbereich 82 dieser Schenkelfeder 80 kann in eine dafür vorgesehene Ausnehmung 84 im Gehäuseträger 20 eingreifen. Durch diese Schenkelfeder 80, welche letztendlich eine Vorspannanordnung für den Klauenpolkorb 60 bildet, wird der Klauenpolkorb 60 in eine Grund-Relativdrehlage bezüglich der Gehäuse­ anordnung 16, d. h. bezüglich des Gehäuseträgers 20, vorgespannt, in welcher eine Umfangs-Endwandung der Öffnung 72 an dem Stift 74 anstößt.

In demjenigen Bereich des Klauenpolkorbs 60, welcher dem Betätigungs­ element 40 gegenüberliegt, ist beispielsweise durch Ausdrückung eine rampenartige Erhebung 86 gebildet. Diese letztendlich einen Betätigungs­ nocken für das Betätigungselement 40 bildende rampenartige Erhebung 86 ist derart positioniert, das bei durch die Schenkelfeder 80 erzeugter Positionierung des Klauenpolkorbs 60 in der Grund-Relativdrehlage der Bereich 88 geringerer Erhebung dieses rampenartigen Vorsprungs 86 axial mit dem Betätigungselement 40 ausgerichtet ist. Durch die bereits angesprochene Vorspannung des Ventilelements 32 in seine Öffnungs­ stellung, in welcher dieses von der Ventilöffnung 30 abgehoben ist, wird das Betätigungselement 40 in Achsrichtung in der Darstellung der Fig. 1 nach rechts auf den Klauenpolkorb 60 zu geschoben, beispielsweise so weit, dass das Betätigungselement 40 an dem Bereich 88 anliegt. Wird in nachfolgend beschriebener Art und Weise der Klauenpolkorb 60 bezüglich des Gehäuseträgers 20 aus der Grund-Relativdrehlage herausgedreht, so bewegt sich der rampenartige Vorsprung 86 beziehungsweise die rampen­ artige Erhebung 86 mit ihrer ansteigenden Rampenfläche 90 entlang des Betätigungselements 40, bis dieses Betätigungselement 40 letztendlich bei maximaler Relativdrehung des Klauenpolkorbes 60 bezüglich des Gehäuse­ trägers 20 dem Bereich 92 maximaler Erhebung der rampenartigen Erhebung 86 gegenüberliegt. Dabei wird jedoch das Betätigungselement 40 durch diese rampenartige Erhebung 86 axial verschoben, so dass in seinem anderen Endbereich das Ventilelement 32 auf die Verschlussplatte 28 zu bewegt und somit die Ventilöffnung 30 sukzessive geschlossen wird. Es ist in diesem Zustand dann eine Fluidströmungsverbindung zwischen dem Fluid- Speicherbereich 26 und dem Arbeitsraum 22 zumindest teilweise unter­ bunden, so dass in diesen Arbeitsraum 22 kein weiteres Fluid nachströmen kann.

Im Folgenden wird die Funktion der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Fluidkupplung 10 beschrieben. Es sei zunächst angenommen, dass diese Fluidkupplung 10 in einem Zustand ist beziehungsweise sein soll, in welchem sie ein größtmögliches Drehmoment von der Antriebswelle 14 auf die einen Ausgangsbereich der Fluidkupplung 10 bildende Gehäuseanord­ nung 16, d. h. zweite Übertragungsanordnung, übertragen soll. In diesem Zustand ist die Magnetspule 58 der Bremsanordnung nicht erregt, so dass letztendlich keine magnetische Wechselwirkung zwischen dem Klauenpolrad 55 und dem Klauenpolkorb 60 erzeugt ist. Der Klauenpolkorb 60 ist dann in seine bereits angesprochene Grund-Relativdrehlage bezüglich des Gehäuseträgers 20 verdreht, so dass auch im Wesentlichen die das Ventilelement 32 und die Ventilöffnung 30 umfassende Ventilanordnung 33 in ihrer Öffnungsstellung positioniert ist. Im Fluid-Speicherbereich 26 enthaltenes Fluid kann dann über die Ventilöffnung 30 hinweg in den Arbeitsraum 22 im Wesentlichen ungehindert strömen, so dass es dort unter Erzeugung der bereits angesprochenen Scherfluidwirkung im Wesentlichen im gesamten Raumbereich des Arbeitsraums 22 zur Drehmomentenüber­ tragung beitragen kann. Da der Läufer 12 und die Gehäuseanordnung 16 sich durch das relativ große übertragene Drehmoment im Wesentlichen mit gleicher Drehzahl drehen, ist die Effizienz der im radial äußeren Bereich positionierten Staudruckpumpe sehr gering, so dass näherungsweise kein Fluid aus dem Arbeitsraum 22 abgezogen wird.

Der geringe Anteil des möglicherweise aufgrund eines minimalen Schlupfs dennoch aus dem Arbeitsraum 22 heraus und in den Fluid-Speicherbereich 26 geförderten Fluids kann unmittelbar über die Öffnung 30 wieder ausgeglichen werden.

Soll nun das übertragene Drehmoment gemindert werden, d. h. soll die Drehzahl der Gehäuseanordnung 16 bezüglich der Drehzahl des Läufers 12 und somit der Drehzahl der Antriebswelle 14 vermindert werden, so wird durch entsprechende Ansteuerung die Magnetspule 58 erregt. Durch die körperlich unmittelbar aneinander anliegenden Elemente Klauenpolrad 55 und Klauenpolkorb 60 werden im Bereich der Klauen 56, 64 jeweils die Magnetpole verschiedener Polarität ausgebildet. Auf diese Art und Weise wird jedoch zwischen dem Klauenpolrad und dem Klauenpolkorb 60 eine Kraft erzeugt, welche letztendlich versucht, die Klauen 64 so nahe als möglich an die Klauen 56 heranzubewegen. Bei gleicher Klauenanzahl wäre dies letztendlich eine Positionierung, bei welcher jeweils einer Klaue 56 eine Klaue 64 radial unmittelbar gegenüberliegt. Durch diese magnetische Wechselwirkung zwischen dem Klauenpolrad 55 und dem Klauenpolkorb 60 wird also der Klauenpolkorb 60 abgebremst. Diese Bremskraft beziehungs­ weise dieses Bremsmoment wird über die Schenkelfeder 80 auf den Gehäuseträger 20 übertragen. Da dieser zunächst aber durch die vorhan­ dene Scherfluidwirkung noch mit dem Läufer 12 gedreht wird, wird die im Bremskraftübertragungsweg zwischen der Bremsanordnung 44 und der Gehäuseanordnung 16 liegende Schenkelfeder 80 gespannt. D. h. durch das im Bereich der Gehäuseanordnung 16 sich aufbauende Reaktionsmoment wird entgegen der Vorspannkraft der Schenkelfeder 80 nunmehr ausgehend von der Grund-Relativdrehlage der Klauenpolkorb 60 in Umfangsrichtung bezüglich des Gehäuseträgers 20 verdreht. Diese Verdrehbewegung, welche durch die auf die Gehäuseanordnung 16 übertragene Bremskraft induziert wird, führt nunmehr jedoch dazu, dass das Betätigungselement 40 durch die Erhebung 86 axial verschoben wird und dadurch die Ventilanordnung 33 in eine Schließstellung gebracht wird. D. h., bedingt durch die Bremskraft, welche zunächst zu einer Relativverdrehung zwischen den beiden im Bremskraftfluss liegenden Komponenten Klauenpolkorb 60 und Gehäuseträ­ ger 20 führt, wird auch die Ventilanordnung 33 in Schließrichtung betätigt. Es ist dann das Nachströmen von Fluid aus dem Fluid-Speicherbereich 26 in den Arbeitsraum 22 im Wesentlichen unterbunden. Aufgrund der zunehmenden Drehzahldifferenz zwischen dem Läufer 12 und der Gehäuse­ anordnung 16 nimmt auch die Effizienz der Staudruckpumpe zu, so dass zunehmend das in dem Zwischenraumbereich 24 vorhandene Arbeitsfluid im radial äußeren Bereich abgezogen wird, radial innen jedoch im Wesent­ lichen kein Fluid mehr nachströmt. Infolge dessen nimmt auch das zwischen dem Läufer 12 und der Gehäuseanordnung 16 übertragene Drehmoment ab, bis letztendlich ein minimaler Wert des übertragenen Drehmoments erreicht wird. Das Drehmoment wird nicht auf 0 abfallen, da insbesondere im radial äußeren Bereich immer eine minimale Restmenge an Fluid vorhanden sein wird, welches zur Drehmomentübertragung zwischen dem Läufer 12 und der Geäuseanordnung 16 beiträgt und von der Staudruckpumpe, beispiels­ weise aufgrund deren Positionierung nicht ganz radial außen, nicht abgezogen werden kann. Durch dieses minimale übertragene Restmoment wird sichergestellt, dass für die Gehäuseanordnung 16 auch bei ge­ schlossener Ventilanordnung 33 eine Reaktionskraft bereitgestellt wird, welche dafür sorgt, dass die Schenkelfeder 80 sich nicht wieder entspannen kann. Ein Entspannen der Schenkelfeder 80 hätte zur Folge, dass bei fehlender Reaktionskraft der Klauenpolkorb 60 wieder in seine Grund- Relativdrehlage bezüglich der Gehäuseanordnung 16 gedreht werden würde und dabei die Ventilanordnung 30 wieder in ihre Öffnungsstellung gelangen würde. Bei anhaltender Bestromumg der Magnetspule 58 hätte dies ein oszillierendes Verhalten zur Folge. Da jedoch immer eine minimale Reak­ tionskraft vorhanden ist, bleibt bei erregter Magnetspule 58 die Schenkelfe­ der 80 gespannt, d. h. die Ventilanordnung 33 bleibt in ihrer Schließstellung und das zwischen dem Läufer 12 und der Gehäuseanordnung 16 über­ tragene Drehmoment bleibt bei einem Minimalwert.

Bei der erfindungsgemäßen Fluidkupplung wird also durch das Ansteuern einer einzigen Baugruppe, nämlich der Magnetspule 58 der Bremsanordnung 44, erreicht, dass zum einen auf die zweite Übertragungsanordnung, d. h. die Gehäuseanordnung 16, eine Bremskraft ausgeübt wird, und dass zum anderen die Ventilanordnung 33 zum Unterbrechen der Fluidströmungsver­ bindung zwischen dem Fluid-Speicherbereich 26 und dem Arbeitsraum 22 angesteuert wird. Da diese Betätigung der Ventilanordnung 33 durch das auf die Gehäuseanordnung 16 übertragene Bremsmoment induziert wird, wird keine elektromagnetische Kraft, welche aus der Bremsanordnung 44 abgezogen werden müsste, dazu benötigt, dieses Betätigen der Ventilanord­ nung 33 zu erlangen. Die Bremskraft der Bremsanordnung 44 muss in jedem Falle auf die Gehäuseanordnung 16 übertragen werden, so dass die durch Bremskrafterzeugung induzierte Relativbewegung zwischen zwei im Bremskraftübertragungsweg liegenden Komponenten, nämlich dem Klauenpolkorb 60 und der Gehäuseanordnung 16, in einfacher Weise eine Ansteuerung der Ventilanordnung 33 möglich wird, ohne hierzu zusätzliche Energie aus dem Bereich der Bremsanordnung 44 abziehen zu müssen.

Wie vorangehend bereis beschrieben, können das Klauenpolrad 55 und der Klauenpolkorb 60 derart ausgebildet sein, dass sie die gleiche Anzahl an Klauen und somit die gleiche Anzahl an Magnetpolen aufweisen. Hier könnte jedoch daran gedacht werden, ungleich Anzahlen an Polen bereit zu stellen, so dass ein sanfterer Übergang in den Bremszustand möglich wird. Des Weiteren sei darauf hingewiesen, dass selbstverständlich die Ventil­ anordnung 33 eine Mehrzahl derartiger Betätigungselemente beziehungs­ weise Ventilöffnungen aufweisen kann, wobei dann in entsprechender Weise am Klauenpolkorb 60 jedem Ventilbetätigungselement zugeordnet eine entsprechende Rampenfläche bereitzustellen wäre.

Claims (15)

1. Fluidkupplung, umfassend:
eine erste Übertragungsanordnung (12),
eine zweite Übertragungsanordnung (16), welche bezüglich der ersten Übertragungsanordnung (12) um eine Drehachse (A) drehbar ist,
einen Arbeits-Fluidbereich (22, 24), in welchem Oberflächen der ersten Übertragungsanordnung (12) und der zweiten Übertragungsanordnung (16) einander gegenüber liegen und in welchem durch zwischen den Oberflächen der ersten und der zweiten Übertragungsanordnung (12, 16) anordenbares Fluid wahlweise eine Drehmomentübertragungskopplung zwischen der ersten und der zweiten Übertragungsanordnung (12, 16) herstellbar ist,
einen Fluid-Speicherbereich (26) zur Aufnahme von Fluid,
eine Ventilanordnung (33), welche zur wahlweisen Herstellung und Unterbrechung einer Fluidströmungsverbindung zwischen dem Fluid-Speicherbereich (26) und dem Arbeits-Fluidbereich (22, 24) betätigbar ist, um den Eintritt von Fluid aus dem Fluid-Speicherbereich (26) in den Arbeits-Fluidbereich (22, 24) zu ermöglichen beziehungsweise zu unterbinden,
eine Bremsanordnung (44) zum Erzeugen einer auf die zweite Übertragungsanordnung (16) einwirkenden Bremskraft,
gekennzeichnet durch zwei durch Bremskraftübertragung auf die zweite Übertragungsanordnung (16) bezüglich einander in be­ grenztem Bewegungsbereich bewegbare Komponenten (20, 60), und dadurch, dass durch Relativbewegung zwischen den beiden Kom­ ponenten (20, 60) die Ventilanordnung (33) zur wahlweisen Her­ stellung beziehungsweise Unterbrechung der Fluidströmungsver­ bindung betätigbar ist.

2. Fluidkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilanordnung (33) wenigstens ein zum Herstellen beziehungsweise Unterbrechen der Fluidströ­ mungsverbindung bewegbares Betätigungselement (40) zugeordnet ist, und dass durch Relativbewegung zwischen den beiden Kom­ ponenten (20, 60) das wenigstens eine Betätigungselement (40) in Bewegung versetzbar ist.

3. Fluidkupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine die beiden Komponenten (20, 60) in eine Grund-Relativlage vorspannende Vorspannanordnung (80) vorgesehen ist, und dass durch eine zu übertragende Bremskraft die beiden Komponenten (20, 60) entgegen der Vorspannwirkung der Vorspannanordnung (80) aus ihrer Grund-Relativlage auslenkbar sind.

4. Fluidkupplung nach Anspruch 2 und Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei Bewegung der beiden Kom­ ponenten (20, 60) aus der Grund-Relativlage heraus das wenigstens eine Betätigungselement (40) zur Betätigung der Ventilanordnung (33) bewegt wird.

5. Fluidkupplung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Betätigungs­ element (40) an einer (20) der beiden Komponenten (20, 60) bewegbar gehaltert ist, und dass an der anderen (60) der beiden Komponenten (20, 60) ein dem wenigstens einen Betätigungselement (40) zugeordneter Wechselwirkungsbereich (86) vorgesehen ist, welcher bei Relativbewegung zwischen den beiden Komponenten (20, 60) auf das wenigstens eine Betätigungselement (40) einwirkt.

6. Fluidkupplung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Komponenten (20, 60) bezüglich einander um die Drehachse (A) verdrehbar sind, und dass die Relativdrehbewegung zwischen den beiden Komponenten (20, 60) in eine Bewegung des wenigstens einen Betätigungselementes umsetzbar ist.

7. Fluidkupplung nach Anspruch 5 und Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Betätigungs­ element (40) an der einen Komponente (20) zur Verschiebebewegung im Wesentlichen in Richtung der Drehachse (A) gehaltert ist, und dass der dem wenigstens einen Betätigungselement (40) zugeordnete Wechselwirkungsbereich (86) einen Nockenflächenbereich (90) an der anderen Komponente (60) umfasst.

8. Fluidkupplung nach Anspruch 3 oder einem der Ansprüche 4 bis 7, sofern auf Anspruch 3 rückbezogen, dadurch gekennzeichnet, dass bei Positionierung der beiden Kom­ ponenten (20, 60) in der Grund-Relativlage die Ventilanordnung (33) eine Fluidströmungsverbindung vorsieht, und dass bei Auslenkung der beiden Komponenten (20, 60) aus der Grund-Relativlage heraus die Ventilanordnung (33) zum wenigstens teilweisen Unterbrechen der Fluidströmungsverbindung betätigbar ist.

9. Fluidkupplung nach Anspruch 2 und Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilanordnung (33) wenigstens ein in eine Öffnungsstellung vorgespanntes Ventilelement (32) umfasst, und dass bei Auslenkung der beiden Komponenten (20, 60) aus der Grund-Relativlage heraus das wenigstens eine Ventilelement (32) durch ein zugeordnetes Betätigungselement (40) in Richtung auf seine Schließstellung zu bewegbar ist.

10. Fluidkupplung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Vorspannen des wenigstens einen Ventilelementes (32) in seine Öffnungsstellung das zugeordnete Betätigungselement (40) in eine Betätigungsöffnungsstellung vorgespannt ist.

11. Fluidkupplung nach Anspruch 5 und einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Vorspannen des wenigstens einen Ventilelements (32) in seine Öffnungsstellung das zugeordnete Betätigungselement (40) in Wechselwirkungskontakt mit dem diesem zugeordneten Wechselwirkungsbereich (86) vorgespannt ist.

12. Fluidkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsanordnung (44) einen im Wesentlichen feststehend positionierten oder positionierbaren ersten Anordnungsbereich (46) aufweist, der eine Elektromagnetanordnung zur Erzeugung der Bremskraft aufweist, und einen mit dem ersten Anordnungsbereich (46) in magnetische Wechselwirkung bringbaren zweiten Anordnungsbereich (48) aufweist.

13. Fluidkupplung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Anordnungsbereich (48) wenigstens einen Teil von einer (60) der beiden Komponenten (20, 60) bildet oder mit dieser verbunden ist.

14. Fluidkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Übertragungsbereich (16) eine den Arbeits-Fluidbereich (22, 24) umschließende Gehäuseanord­ nung (16) umfasst, und dass die Gehäuseanordnung (16) wenigstens einen Teil von einer (20) der beiden Komponenten (20, 60) bildet oder mit dieser verbunden ist.

15. Fluidkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine Pumpenanordnung, vorzugsweise Staudruckpumpenanordnung, vorgesehen ist, durch welche Fluid aus dem Arbeits-Fluidbereich (22, 24) in den Fluid-Speicherbereich (26) förderbar ist.