DE102007030282A1

DE102007030282A1 - Hydrodynamic coupling

Info

Publication number: DE102007030282A1
Application number: DE102007030282A
Authority: DE
Inventors: Werner Adams
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2006-06-28
Filing date: 2007-06-28
Publication date: 2008-01-03
Also published as: DE102007030281A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine hydrodynamische Kupplung mit einem drehbaren Pumpenrad und einem drehbaren Turbinenrad, welche sich derart axial gegenüberstehend angeordnet sind, dass sie miteinander einen torusförmigen, mit einem Arbeitsmedium befüllbaren Arbeitsraum ausbilden; mit einem Gehäuse, welches den Arbeitsraum umschließt; am Arbeitsraum sind ein Zulaufkanal zum Zuführen von Arbeitsmedium in den Arbeitsraum und ein Rücklaufkanal zum Abführen von Arbeitsmedium aus dem Arbeitsraum angeschlossen; innerhalb des Gehäuses und/oder am Gehäuse ist ein Nebenraum angeordnet, welcher über den Zulaufkanal und den Rücklaufkanal arbeitsmediumleitend mit dem Arbeitsraum verbunden ist, so dass Arbeitsmedium in einer Kreislaufströmung aus dem Nebenraum über den Zulaufkanal in den Arbeitsraum und aus dem Arbeitsraum über den Rücklaufkanal in den Nebenraum förderbar ist; der Strömungsquerschnitt für das Arbeitsmedium im Zulaufkanal und/oder im Rücklaufkanal ist gezielt veränderbar. Die Erfindung ist gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: Im Rücklaufkanal und/oder im Zulaufkanal ist eine die Arbeitsmediumströmung fördernde - rotierende Verdrängerpumpe, die wenigstens teilweise durch das Pumpenrad oder das Turbinenrad gebildet oder von diesem angetrieben wird, oder - eine durch das Gehäuse und eine der folgenden Komponenten - das Pumpenrad, das Turbinenrad, ein mit dem Pumpenrad oder Turbinenrad umlaufendes Rad - gebildete Seitenkanalpumpe, umfassend ein beschaufeltes ...The invention relates to a hydrodynamic coupling with a rotatable impeller and a rotatable turbine wheel, which are arranged axially opposite each other so that they form together a toroidal, can be filled with a working fluid working space; with a housing which encloses the working space; at the working space an inlet channel for supplying working fluid into the working space and a return channel for discharging working fluid from the working space are connected; within the housing and / or on the housing, an auxiliary space is arranged, which is connected via the inlet channel and the return duct Arbeitsmediumleitend with the working space, so that working fluid in a circulation flow from the adjacent room via the inlet channel into the working space and from the working space via the return channel the secondary room is eligible; the flow cross-section for the working medium in the inlet channel and / or in the return channel is selectively changeable. The invention is characterized by the following features: In the return channel and / or in the inlet channel is a working fluid flow promotional - rotating positive displacement pump, which is at least partially formed by the impeller or the turbine wheel or driven by this, or - one through the housing and one of the The following components - the impeller, the turbine wheel, a wheel revolving around the impeller or turbine wheel - comprise a side channel pump comprising a bladed ...

Description

Die Erfindung betrifft eine hydrodynamische Kupplung, das heißt eine Strömungsmaschine die nach dem Föttinger-Prinzip arbeitet und ein antreibbares Pumpenrad sowie ein über einen Strömungskreislauf vom Pumpenrad angetriebenes Turbinenrad aufweist.The The invention relates to a hydrodynamic coupling, that is a flow machine the according to the Föttinger principle works and a drivable impeller as well as over a Flow circuit Having turbine wheel driven by the impeller.

Die Erfindung betrifft dabei eine sogenannte füllungsgesteuerte hydrodynamische Kupplung, das heißt der Arbeitsraum der hydrodynamischen Kupplung, welcher durch das Pumpenrad und das Turbinenrad, die sich axial gegenüberstehen, gebildet wird, ist gezielt mit Arbeitsmedium befüllbar und entleerbar, wobei verschiedene Füllungsgrade des Arbeitsraums einstellbar sind. Die hydrodynamische Kupplung ist daher nicht nur im vollgefüllten Zustand und im entleerten oder weitgehend entleerten Zustand des Arbeitsraums betreibbar, sondern auch mit einem gezielt einstellbaren Teilfüllungszustand.The The invention relates to a so-called charge-controlled hydrodynamic Coupling, that is the working space of the hydrodynamic coupling, which by the Impeller and the turbine wheel, which face each other axially, is formed, can be filled with working fluid and emptied, with different degrees of filling of the working space are adjustable. The hydrodynamic coupling is therefore not only in the full Condition and in the emptied or largely empty state of Workspace operable, but also with a targeted adjustable Partial filling state.

Unter einem Füllungsgrad von 100 Prozent versteht man jenen Betriebszustand, bei dem die maximal mögliche Arbeitsmediummenge in den Arbeitsraum eingebracht ist. Die Angaben von Teilfüllungszuständen in Prozent ergeben sich somit in Abhängigkeit der maximal möglichen Arbeitsmediummenge im Arbeitsraum, beispielsweise befindet sich bei einem Teilfüllungszustand von 10 Prozent ein Zehntel der maximal in den Arbeitsraum einbringbaren Arbeitsmediummenge im Arbeitsraum.Under a degree of filling 100 percent is the operating condition in which the maximum possible Working fluid quantity is introduced into the work space. The information of partial filling conditions in Percent thus result depending on the maximum possible Working fluid amount in the work space, for example, is located at a partial filling condition of 10 percent one tenth of the maximum in the work space can be introduced Working fluid quantity in the work area.

Bei der erfindungsgemäßen hydrodynamischen Kupplung handelt es sich insbesondere um eine hydrodynamische Kupplung ohne einen externen Arbeitsmediumkreislauf, das heißt es wird kein Arbeitsmedium aus der hydrodynamischen Kupplung heraus und in diese hinein geleitet, sondern sämtliches Arbeitsmedium befindet sich stets innerhalb der hydrodynamischen Kupplung, entweder im Arbeitsraum oder in einem zusätzlich zum Arbeitsraum vorgesehenen Nebenraum oder in strömungsleitenden Verbindungen zwischen diesen beiden Räumen. Bisher sind solche hydrodynamischen Kupplungen ohne externem Arbeitsmediumkreislauf, welche auch als geschlossene hydrodynamische Kupplungen bezeichnet werden, stets ohne eine Füllungssteuerung verwendet worden. Somit war es nicht möglich, gezielt und variabel eine bestimmte Arbeitsmediummenge in den Arbeitsraum einzubringen und auch Teilfüllungszustände einzustellen.at the hydrodynamic invention Coupling is in particular a hydrodynamic coupling without an external working medium cycle, that is to say no working medium out of the hydrodynamic coupling and directed into this, but all working medium is located always within the hydrodynamic coupling, either in the Working space or in an additional to the working space provided adjoining room or in flow-conducting connections between these two rooms. So far, such hydrodynamic couplings without external working medium circuit, which also referred to as closed hydrodynamic couplings are always used without a fill control Service. So it was not possible targeted and variable a certain amount of working fluid in the workspace introduce and also partial filling conditions.

Die Patentschrift DE 39 39 802 C1 beschreibt eine solche hydrodynamische Kupplung, die ohne einen externen Arbeitsmediumkreislauf auskommt, auch Konstantfüllungskupplung genannt. Um unabhängig von der Funktion von vorgesehenen Fliehkraftventilen den Arbeitsraum bei beliebiger Drehzahl entleeren zu können, können mittels einem magnetbetätigten Drehschieber Steuerschlitze aufeinander geschoben werden, um eine Verbindung vom Arbeitsraum über Kanäle und über einen Ringkanal zu einem Nebenraum, auch Verzögerungskammer genannt, zu schaffen.The patent DE 39 39 802 C1 describes such a hydrodynamic coupling, which does not require an external working medium circuit, also called constant filling coupling. To be able to empty the working space at any speed, regardless of the function of scheduled centrifugal valves, control slots can be pushed towards each other by means of a solenoid-operated rotary valve to create a connection from the working space via channels and an annular channel to an adjacent room, also called delay chamber.

Die Patentschrift DE 33 18 462 C2 beschreibt ebenfalls eine konstantgefüllte hydrodynamische Kupplung mit regelbaren Stellgliedern in einer Verbindung zwischen einer Verzögerungskammer und dem Arbeitsraum.The patent DE 33 18 462 C2 also describes a constant-filled hydrodynamic coupling with controllable actuators in a connection between a delay chamber and the working space.

Die Offenlegungsschrift DE 26 14 476 A1 beschreibt eine hydrodynamische Kupplung mit einem externen Arbeitsmediumkreislauf, bei welcher einer Arbeitsmediumströmung, die in einem Spalt zwischen dem Primärrad und dem Sekundärrad entlangströmt, verstärkt die Drehzahl des vergleichsweise langsamer umlaufenden Sekundärrads aufgeprägt wird, indem das Sekundärrad mit Rippen oder Taschen versehen ist, und so bei einer plötzlichen Drehzahlerhöhung des Primärrades verhindert wird, dass das sich in diesem Spalt befindliche Arbeitsmedium mit dem Primärrad in Umfangsrichtung beschleunigt wird.The publication DE 26 14 476 A1 describes a hydrodynamic coupling with an external working medium circuit, in which a working medium flow, which flows in a gap between the primary and the secondary, reinforced the speed of the relatively slower peripheral secondary wheel is impressed by the secondary wheel is provided with ribs or pockets, and so on a sudden increase in rotational speed of the primary wheel is prevented, that is located in this gap working fluid is accelerated with the primary wheel in the circumferential direction.

Die Offenlegungsschrift DE 32 40 334 A1 beschreibt eine Konstantfüllungskupplung, das heißt eine hydrodynamische Kupplung ohne externen Arbeitsmediumkreislauf, bei welcher am Sekundärrad ein Schöpfrohr befestigt ist, dessen Einlauföffnung sich im Bereich der Rückseite des Sekundärrades und zwar im radial äußersten Bereich des von der Kupplungsschale umschlossenen Innenraumes befindet, um das in der Schale befindliche und mit dem Primärrad umlaufende Arbeitsmedium aufzunehmen und radial nach innen über ein Schieberventil in die Verzögerungskammer zu transportieren.The publication DE 32 40 334 A1 describes a Konstantfüllungskupplung, that is, a hydrodynamic coupling without external working medium circuit in which the secondary wheel is attached to a scoop, the inlet opening is in the region of the back of the secondary wheel and that in the radially outermost region of the enclosed by the coupling shell interior to that in the shell to receive located and circulating with the primary wheel working fluid and to transport radially inwardly via a slide valve in the delay chamber.

Mit den Kupplungen gemäß den genannten Dokumenten ist zwar ein gewisser Eingriff von außerhalb der Kupplung im Betrieb möglich, um das Strömen von Arbeitsmedium aus dem Arbeitsraum in den Nebenraum oder aus dem Nebenraum in den Arbeitsraum zu ermöglichen. Das gezielte Einstellen von Teilfüllungszuständen des Arbeitsraums bei den bekannten Ausführungsformen ist jedoch noch nicht in zufriedenstellendem Maße möglich.With the couplings according to the cited documents Although a certain engagement from outside the clutch in operation possible, around the streams from working medium from the workroom to the next room or out to allow the adjoining room in the work space. The targeted setting of Partial filling conditions of Working space in the known embodiments is still not to a satisfactory degree possible.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydrodynamische Kupplung anzugeben, welche insbesondere als geschlossene hydrodynamische Kupplung ohne externen Arbeitsmediumkreislauf ausgeführt ist, welche gegenüber dem Stand der Technik verbessert ist, und bei der insbesondere eine Füllungssteuerung derart möglich ist, dass neben dem vollgefüllten Zustand und dem entleerten Zustand des Arbeitsraums auch Teilfüllungszustände des Arbeitsraums einstellbar sind.Of the Invention is based on the object, a hydrodynamic coupling specify, which in particular as a closed hydrodynamic coupling executed without external working medium circuit, which compared to the The prior art is improved, and in particular a filling control as possible is that next to the full Condition and the emptied state of the working space also partial filling conditions of Working space are adjustable.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch eine hydrodynamische Kupplung mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Die abhängigen Ansprüche beschreiben vorteilhafte und besonders zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung.The inventive task is achieved by a hydrodynamic coupling with the features of the independent claims. The dependent claims describe advantageous and particularly expedient embodiments of the invention.

Die erfindungsgemäße hydrodynamische Kupplung weist neben dem Arbeitsraum, welcher durch ein drehbares Pumpenrad und ein drehbares Turbinenrad gebildet wird, einen Nebenraum für Arbeitsmedium auf. Der Arbeitsraum und der Nebenraum sind miteinander über einen Zulaufkanal und über einen Rücklaufkanal strömungsleitend beziehungsweise arbeitsmediumleitend verbunden. Somit kann sich eine Kreislaufströmung zwischen dem Arbeitsraum und dem Nebenraum einstellen. Bei einer solchen Kreislaufströmung strömt das Arbeitsmedium aus dem Nebenraum über den Zulaufkanal in den Arbeitsraum, und aus dem Arbeitsraum über den Rücklaufkanal wieder zurück in den Nebenraum.The hydrodynamic coupling according to the invention has next to the working space, which by a rotatable impeller and a rotatable turbine wheel is formed, an auxiliary space for working medium on. The workroom and the adjoining room are connected to each other via a Inlet channel and over a return channel flow-conducting or connected to the working medium. Thus, can itself a circulatory flow between the workroom and the adjoining room. In such a Circuit flow flows the working medium from the adjoining room via the inlet channel into the working space, and from the workroom over the return channel back again in the next room.

Um den Füllungsgrad des Arbeitsraums, das heißt eine bestimmte Menge von Arbeitsmedium im Arbeitsraum einzustellen, ist der Strömungsquerschnitt für das Arbeitsmedium im Zulaufkanal und/oder im Rücklaufkanal gezielt veränderbar.Around the degree of filling of the working space, that is to set a certain amount of working medium in the working space, is the flow area for the Working fluid in the inlet channel and / or in the return channel selectively changeable.

Wenn beispielsweise der Querschnitt des Zulaufkanals stets konstant gehalten wird und der Querschnitt des Rücklaufkanals regelbar ist, strömt Arbeitsmedium aus dem Nebenraum allein aufgrund des Druckunterschieds zwischen der Austrittsstelle des Arbeitsmediums aus dem Nebenraum und der Eintrittsstelle des Arbeitsmediums in den Arbeitsraum vom Nebenraum in den Arbeitsraum. Der Druckabfall über den Rücklaufkanal ist hingegen durch Veränderung des Strömungsquerschnitts des Rücklaufkanals einstellbar, so dass durch Vergrößern des Strömungsquerschnitts der Arbeitsmediumstrom aus dem Arbeitsraum in den Nebenraum erhöht wird, wohingegen er durch Vermindern des Strömungsquerschnitts verringert wird.If For example, the cross section of the inlet channel always kept constant and the cross section of the return channel is controllable, working medium flows from the next room solely due to the pressure difference between the exit point of the working medium from the next room and the entry point of the working medium in the working space from the next room into the working space. The pressure drop over the return channel is by change of the flow cross section of the return channel adjustable, so by enlarging the Flow area the working medium flow is increased from the working space to the next room, whereas it decreases by decreasing the flow area becomes.

Wenn bei einem stets konstanten Querschnitt des Rücklaufkanals der Querschnitt des Zulaufkanals regelbar ist, kann die Menge von Arbeitsmedium im Arbeitsraum, das heißt der Füllungsgrad des Arbeitsraums, durch gezieltes Verändern der Größe des aus dem Nebenraum in den Arbeitsraum einströmenden Arbeitsmediumstroms eingestellt werden. Ein Vergrößern des Querschnitts führt zu einer Zunahme des Arbeitsmediumstroms, wohingegen eine Verminderung des Querschnitts zu einer Verringerung des Arbeitsmediumstroms führt.If at an always constant cross section of the return channel of the cross section the feed channel is adjustable, the amount of working fluid in the workroom, that is the degree of filling of Working space, by deliberately changing the size of the the secondary space in the working space incoming working medium flow be set. An enlargement of the Cross section leads to an increase in the working medium flow, whereas a decrease of the cross section leads to a reduction of the working medium flow.

Die arbeitsmediumleitenden Verbindungen und insbesondere die Position des Nebenraums, welcher erfindungsgemäß innerhalb des Gehäuses und/oder am Gehäuse der hydrodynamischen Kupplung angeordnet ist und vorteilhaft mit der Drehzahl des Pumpenrads und/oder des Turbinenrads umläuft, sind vorteilhaft derart gewählt, dass stets ein Austausch von Arbeitsmedium zwischen dem Arbeitsraum und dem Nebenraum erfolgt. Diese arbeitsmediumaustauschende Kreislaufströmung liegt vorteilhaft in jedem vorkommenden Schlupfbereich von einem Schlupf von 100 Prozent bis zum vorgegebenen Mindestschlupf der hydrodynamischen Kupplung vor. Der Schlupf beschreibt dabei das Verhältnis von der Drehzahl des Turbinenrads zur Drehzahl des Pumpenrads. 100 Prozent Schlupf beschreibt den Zustand, dass das Turbinenrad steht und das Pumpenrad umläuft, wohingegen 0 Prozent Schlupf vorliegt, wenn Pumpenrad und Turbinenrad mit derselben Drehzahl umlaufen.The Arbeitsmediumleitenden compounds and in particular the position the side room, which according to the invention within the housing and / or on the housing the hydrodynamic coupling is arranged and advantageous with the speed of the impeller and / or the turbine wheel rotates are advantageously chosen such that always an exchange of working medium between the work space and the adjoining room. This working medium exchanging circulation flow is advantageous in each occurring slip area of a slip of 100 percent to the predetermined minimum slip of the hydrodynamic coupling in front. The slip describes the ratio of the speed of the Turbine wheel to the speed of the impeller. 100 percent slip describes the state that the turbine wheel is stationary and the impeller is rotating, whereas There is 0 percent slip when impeller and turbine wheel with the same Revolve speed.

Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist zur Unterstützung beziehungsweise zur aktiven Förderung der Arbeitsmediumströmung aus dem Arbeitsraum in den Nebenraum und/oder aus dem Nebenraum in den Arbeitsraum eine rotierende Verdrängerpumpe im Rücklaufkanal und/oder im Zulaufkanal angeordnet, wobei die Verdrängerpumpe entweder wenigstens teilweise durch das Pumpenrad oder das Turbinenrad gebildet wird oder von einem dieser beiden Räder angetrieben wird. Unter Verdrängerpumpe sind dabei solche Pumpen zu verstehen, die eine Volumenverdrängung von Arbeitsmedium in der Pumpe verursachen, wie beispielsweise eine Zahnradpumpe, insbesondere Außenzahnradpumpe, eine Förderschnecke (Archimedische Schraube), eine Rotationskolbenpumpe oder eine Flügelzellenpumpe. Zur Volumenverdrängung wird bei Verdrängerpumpen das Medium durch in sich abgeschlossene Volumen gefördert, wobei ein Zurückströmen durch Dichtstellen zwischen zwei sich relativ zueinander bewegenden Teilen verhindert wird.According to one first embodiment the invention is in support or for active promotion the working medium flow from the workroom to the next room and / or from the next room in the working space a rotating positive displacement pump in the return channel and / or arranged in the inlet channel, wherein the positive displacement pump either at least partially formed by the impeller or the turbine wheel is driven or driven by one of these two wheels. Under positive displacement pump are to be understood as those pumps that a volume displacement of Cause working fluid in the pump, such as a Gear pump, in particular external gear pump, a screw conveyor (Archimedean screw), a rotary piston pump or a vane pump. For volume displacement is used with positive displacement pumps the medium is promoted by self-contained volume, wherein a backflow through Sealing points between two relatively moving parts is prevented.

Beispielsweise ist die Verdrängerpumpe als Außenzahnradpumpe ausgeführt, wobei ein Ritzel mit einer Außenverzahnung des umlaufenden Pumpenrads oder des Turbinenrads kämmt, und insbesondere einen Volumenstrom durch einen Pumpspalt zwischen dem Ritzel, welches mit seinen Zähnen innen an einer Fläche des Gehäuses der hydrodynamischen Kupplung entlanggleitet, und dem Gehäuse fördert. Wenn das Ritzel mit dem Pumpenrad kämmt, um die Zahnradpumpe auszubilden, ist das Gehäuse insbesondere drehfest am Turbinenrad angeschlossen oder einstückig mit diesem ausgebildet und umschließt zusammen mit dem Turbinenrad das Pumpenrad. Umgekehrt, wenn das Ritzel mit dem Turbinenrad kämmt, kann das Gehäuse drehfest am Pumpenrad angeschlossen sein oder einstückig mit diesem ausgebildet sein und das Turbinenrad zusammen mit dem Pumpenrad umschließen.For example is the positive displacement pump as external gear pump executed being a pinion with an outer toothing the rotating impeller or the turbine wheel meshes, and in particular a volume flow through a pumping gap between the Pinion, which with his teeth inside of a surface of the housing slides along the hydrodynamic coupling, and promotes the housing. If the pinion meshes with the impeller to to form the gear pump, the housing is in particular rotationally fixed to the turbine wheel connected or in one piece formed with this and encloses together with the turbine wheel the impeller. Conversely, when the pinion meshes with the turbine wheel, can the housing rotatably connected to the impeller or in one piece with be formed this and the turbine wheel together with the impeller enclose.

Gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung wird die Arbeitsmediumströmung im Rücklaufkanal und/oder im Zulaufkanal dadurch aktiv gefördert, dass eine Seitenkanalpumpe im Rücklaufkanal und/oder im Zulaufkanal angeordnet ist. Eine solche Seitenkanalpumpe weist ein beschaufeltes Rad und einen neben dem beschaufelten Rad angeordneten Kanal auf, welcher in Umfangsrichtung über der Drehachse des beschaufelten Rads verläuft und dabei insbesondere eine Unterbrechung aufweist. Der Kanal kann sich einseitig, axial und/oder radial neben dem beschaufelten Rad oder beidseitig hierzu erstrecken. Durch Umlaufen des beschaufelten Rades wird eine Strömung in Umfangsrichtung durch den Kanal erzeugt, in der Regel von einer Einlassöffnung des Kanals auf der einen Seite der Unterbrechung in Umfangsrichtung bis zu einer Auslassöffnung auf der anderen Seite der Unterbrechung und aus dieser hinaus. Das beschaufelte Rad ist erfindungsgemäß in dem Pumpenrad oder dem Turbinenrad integriert oder wird durch ein mit dem Pumpenrad oder dem Turbinenrad, insbesondere mit derselben Drehzahl umlaufendes Rad gebildet, welches beispielsweise neben dem Pumpenrad oder Turbinenrad, insbesondere mit seiner Drehachse fluchtend zur Drehachse des Pumpenrads oder Turbinenrads angeordnet sein kann. Der Kanal (Seitenkanal) ist im Gehäuse ausgebildet und verläuft somit in Umfangsrichtung über der Drehachse der hydrodynamischen Kupplung.According to a second embodiment of the invention, the working medium flow in the return channel and / or in the inlet channel is thereby active ge promotes that a side channel pump is arranged in the return channel and / or in the inlet channel. Such a side channel pump has a bladed wheel and a channel disposed adjacent to the bladed wheel which extends circumferentially about the axis of rotation of the bladed wheel and in particular has an interruption. The channel may extend on one side, axially and / or radially adjacent to the bladed wheel or on both sides thereto. By circulating the bladed wheel, a flow is generated circumferentially through the channel, typically from an inlet opening of the channel on one side of the break in the circumferential direction to an outlet opening on the other side of the break and out. According to the invention, the bladed wheel is integrated in the pump wheel or the turbine wheel or is formed by a wheel revolving around the impeller or the turbine wheel, for example adjacent to the impeller or turbine wheel, in particular with its axis of rotation aligned with the axis of rotation of the impeller or turbine wheel can be arranged. The channel (side channel) is formed in the housing and thus extends in the circumferential direction over the axis of rotation of the hydrodynamic coupling.

Mit einer solchen Seitenkanalpumpe kann durch eine Zirkulationsströmung im Bereich des beschaufelten Rades, welche in einem Impulsaustausch mit dem Förderstrom im neben dem Laufrad (beschaufelten Rad) angeordneten Seitenkanal steht, ein vergleichsweise größerer Energieeintrag in das Pumpmedium beziehungsweise das Arbeitsmedium erreicht werden, als beispielsweise bei einer Kreiselpumpe.With Such a side channel pump can by a circulation flow in Area of the bladed wheel, which in a momentum exchange with the flow in the side channel next to the impeller (bladed wheel), a comparatively greater energy input be achieved in the pumping medium or the working medium, as for example in a centrifugal pump.

Das beschaufelte Rad kann insbesondere mit einer halbseitig durch eine Schale umschlossenen Beschaufelung ausgeführt sein, vergleichbar mit der Beschaufelung des Pumpenrads oder des Turbinenrads, oder auch mit einer sternförmigen Beschaufelung. Andere Formen sind denkbar.The Bladed wheel can in particular with a half-sided by a Shell enclosed blading be comparable to the Blading of the impeller or the turbine wheel, or with a star-shaped Blading. Other forms are conceivable.

Gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist zur Unterstützung der Strömung des Arbeitsmediums durch den Rücklaufkanal und/oder Zulaufkanal ein Gleitelement im Rücklaufkanal und/oder Zulaufkanal angeordnet, das in Umfangsrichtung über der Drehachse der hydrodynamischen Kupplung zusammen mit dem Pumpenrad, dem Turbinenrad und/oder dem Gehäuse umläuft und zugleich an einem gegenüberstehenden Bauteil entlanggleitet, um einen Dichtspalt mit diesem Bauteil auszubilden, wobei der Dichtspalt, in einem Axialschnitt durch die hydrodynamische Kupplung und in Strömungsrichtung des Arbeitsmediums durch den Rücklaufkanal und/oder Zulaufkanal gesehen, sich zunächst konisch bis zu einem minimalen Strömungsquerschnitt verjüngt und anschließend konisch erweitert. Der Winkel der konischen Erweiterung ist größer als der Winkel der konischen Verjüngung, das heißt der Strömungsquerschnitt auf der Anströmseite des Gleitelements verläuft in dem Axialschnitt spitzer als jener der Abströmseite.According to one third embodiment The present invention is in support of the flow of the Working medium through the return channel and / or inlet channel a sliding element in the return channel and / or inlet channel arranged in the circumferential direction over the axis of rotation of the hydrodynamic Coupling together with the impeller, the turbine wheel and / or the casing circulated and at the same time on an opposing component slides along to form a sealing gap with this component, wherein the sealing gap, in an axial section through the hydrodynamic Coupling and in the flow direction of the working medium through the return channel and / or inlet channel, initially conical up to a minimum flow cross-section rejuvenated and subsequently conically expanded. The angle of the conical enlargement is greater than the angle of conical rejuvenation, this means the flow cross section on the upstream side of the sliding element runs in the axial section more acute than that of the downstream side.

Die Arbeitsmediumförderung durch Umlaufen des Gleitelementes erfolgt insbesondere in einer Richtung senkrecht zur Drehrichtung des Gleitelementes, wobei die Förderwirkung im Wesentlichen durch Vorsehen der beiden verschiedenen Winkel bedingt ist; das Arbeitsmedium strömt vom spitzeren Winkel in den größeren Winkel.The Working medium Promotion by circulating the sliding element takes place in particular in one direction perpendicular to the direction of rotation of the sliding element, wherein the conveying effect essentially conditioned by providing the two different angles is; the working medium flows from the sharper angle to the larger angle.

Um diese Mediumförderung durch das Gleitelement zusätzlich zu verstärken, kann das Gleitelement, das sich in Umfangsrichtung der hydrodynamischen Kupplung in der Regel über dem gesamten Umfang, vorteilhaft einstückig erstreckt, einen mäanderförmigen oder sinusförmigen Verlauf in einer Draufsicht in Radialrichtung aufweisen. Das bedeutet, dass die axiale Position der Dichtstelle zwischen dem Gleitelement und dem gegenüberstehenden Element, beispielsweise dem Außenumfang des Pumpenrads oder Turbinenrads, wenn das Dichtelement innen im Gehäuse montiert ist, über dem Umfang variiert. Schließlich können zur Förderungsunterstützung im Bereich des Gleitelementes oder im Gleitelement selbst Rippen oder Nuten vorgesehen sein, welche insbesondere eine Spiralform aufweisen und somit nach der Art einer Förderschnecke arbeiten.Around this medium promotion in addition by the sliding element to reinforce can be the sliding element that extends in the circumferential direction of the hydrodynamic Clutch usually over the entire circumference, advantageously integrally extending, a meandering or sinusoidal Course in a plan view in the radial direction. That means, that the axial position of the sealing point between the sliding element and the opposing element, for example, the outer circumference of the impeller or turbine wheel, when the sealing element inside the casing is mounted over varies in scope. After all can for support in the Area of the sliding element or in the sliding element itself ribs or Be provided grooves, which in particular have a spiral shape and thus in the manner of a screw conveyor work.

Gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung ist im Rücklaufkanal und/oder Zulaufkanal die Mündung eines über der Drehachse der hydrodynamischen Kupplung rotierenden Schöpfrohres angeordnet, um Arbeitsmedium aus dem Rücklaufkanal und/oder dem Zulaufkanal mittels eines Staudruckes abzuschöpfen und in Richtung des Nebenraumes und/oder des Arbeitsraumes zu fördern. Dabei sind Maßnahmen getroffen, um die Geschwindigkeitsdifferenz in Umfangsrichtung zwischen dem Arbeitsmedium und der Schöpfrohrmündung im Vergleich zu der Umfangsgeschwindigkeitsdifferenz zwischen dem Pumpenrad und dem Turbinenrad zu erhöhen. Gemäß einer Ausführung ist das Schöpfrohr über eine Getriebeübersetzung mit dem Pumpenrad und/oder dem Turbinenrad verbunden, so dass es bei Schlupf zwischen dem Pumpenrad und dem Turbinenrad mit einer kleineren Drehzahl als das Turbinenrad (und damit auch als das Pumpenrad) umläuft, und bei einem Schlupf von 100%, das heißt, dass das Turbinenrad steht, sogar entgegen der Drehrichtung des Pumpenrads umläuft. Gemäß einer zusätzlichen oder alternativen Ausführungsform ist eine Fördereinrichtung für das Arbeitsmedium im Bereich der Mündung des Schöpfrohres vorgesehen, welche über eine Getriebeübersetzung mit dem Pumpenrad und/oder dem Turbinenrad verbunden ist, und welche im Betrieb das Arbeitsmedium durch Umlaufen mit einer größeren Drehzahl als die Drehzahl des Pumpenrads in die Schöpfrohrmündung fördert.According to a fourth embodiment of the invention, the mouth of a scoop rotating over the axis of rotation of the hydrodynamic coupling scoop is arranged in the return channel and / or inlet channel to skim working fluid from the return channel and / or the inlet channel by means of a back pressure and in the direction of the adjacent room and / or the working space to promote. Measures are taken to increase the circumferential velocity differential between the working fluid and the scoop port as compared to the peripheral speed difference between the impeller and the turbine wheel. According to one embodiment, the scoop is connected via a gear ratio with the impeller and / or the turbine wheel, so that it rotates at slip between the impeller and the turbine wheel at a lower speed than the turbine wheel (and thus also as the impeller), and at Slippage of 100%, that is, that the turbine wheel is stationary, even rotates counter to the direction of rotation of the impeller. According to an additional or alternative embodiment, a conveying device for the working medium in the region of the mouth of the scoop tube is provided, which via a gear ratio with the impeller and / or the turbine wheel is connected, and which promotes the working fluid in the operation by circulating at a speed greater than the rotational speed of the impeller into the scoop mouth.

Das Schöpfrohr und/oder die Fördereinrichtung können vorteilhaft über ein Planetengetriebe mit dem Pumpenrad und/oder dem Turbinenrad verbunden sein, um dadurch die vergleichsweise stärkere Förderung von Arbeitsmedium in die Schöpfrohrmündung zu erreichen.The scoop tube and / or the conveyor can advantageous over a planetary gear with the impeller and / or the turbine wheel be connected to thereby the relatively stronger promotion from working fluid in the scoop mouth to to reach.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung sind genau ein einziger Zulaufkanal und ein einziger Rücklaufkanal zwischen dem Arbeitsraum und dem Nebenraum vorgesehen. Gemäß einer alternativen Ausgestaltung ist eine Vielzahl von parallel zueinander angeordneten Zulaufkanälen und/oder eine Vielzahl von parallel zueinander angeordneten Rücklaufkanälen zwischen dem Arbeitsraum und dem Nebenraum vorgesehen.According to one Embodiment of the invention are exactly a single inlet channel and a single return channel provided between the work space and the adjoining room. According to one alternative embodiment is a plurality of parallel to each other arranged inlet channels and / or a plurality of mutually parallel return channels between the working room and the next room provided.

Der Strömungsquerschnitt für Arbeitsmedium im Zulaufkanal und/oder im Rücklaufkanal kann beispielsweise dadurch veränderbar sein, dass ein Regelventil im Zulaufkanal und/oder im Rücklaufkanal vorgesehen ist. Das Regelventil kann beispielsweise als Magnetventil ausgeführt sein, das heißt einen durch Magnetkraft betätigbaren Ventilkörper oder Kolben aufweisen, der mit einem Ventilsitz zusammenarbeitet, um durch eine Bewegung des Ventilkolbens relativ gegenüber dem Ventilsitz den Querschnitt für die Arbeitsmediumströmung zu vergrößern oder zu verringern.Of the Flow area for working medium in the inlet channel and / or in the return channel can be changed, for example be that a control valve in the inlet channel and / or in the return channel is provided. The control valve can, for example, as a solenoid valve accomplished be, that is a magnetic force actuated Valve body or Have piston which cooperates with a valve seat to by a movement of the valve piston relative to the Valve seat the cross section for the working medium flow to enlarge or to reduce.

Der Nebenraum kann vollständig oder teilweise radial innerhalb des Arbeitsraums positioniert sein. Es ist jedoch auch möglich, den Nebenraum – auf die Radialrichtung der hydrodynamischen Kupplung bezogen – vollständig innerhalb des Bereiches zwischen dem Innenradius und dem Außenradius des Arbeitsraums zu positionieren.Of the Side room can be complete or be positioned partially radially within the working space. However, it is also possible the next room - up related to the radial direction of the hydrodynamic coupling - completely within the range between the inner radius and the outer radius of the Workspace to position.

Gemäß einer Ausführung der Erfindung ist der Nebenraum teilweise oder vollständig axial außerhalb des Arbeitsraums angeordnet. Es ist jedoch auch hier möglich, den Nebenraum vollständig innerhalb jenes axialen Bereiches zu positionieren, der an seinen beiden entgegengesetzten axialen Enden durch die Stirnseiten des Arbeitsraums, das heißt durch den Schaufelradboden des Pumpenrads und den Schaufelradboden des Turbinenrads begrenzt wird.According to one execution the invention, the side room is partially or completely axially outside arranged the working space. However, it is also possible here, the Adjoining room completely to be positioned within that axial area adjacent to its two opposite axial ends through the end faces of the Workspace, that is through the impeller bottom of the impeller and the impeller bottom of the impeller Turbine is limited.

Wenn im Zulaufkanal und/oder Rücklaufkanal eine Rotationspumpe in Form einer Seitenkanalpumpe angeordnet ist, kann das erste Schaufelrad der Rotationspumpe beispielsweise am Pumpenrad angeschlossen oder integral mit diesem ausgebildet sein, und das zweite Schaufelrad beziehungsweise der Kanal der Rotationspumpe kann am Turbinenrad angeschlossen oder integral mit diesem ausgebildet sein. In diesem Fall läuft somit das erste Schaufelrad der Rotationspumpe mit der Pumpenraddrehzahl um, und das zweite Schaufelrad beziehungsweise der Kanal der Rotationspumpe läuft mit der Turbinenraddrehzahl um.If in the inlet channel and / or return channel a rotary pump is arranged in the form of a side channel pump, can the first impeller of the rotary pump, for example, on Impeller be connected or integrally formed with this and the second impeller or the channel of the rotary pump may be connected to the turbine wheel or formed integrally with this. In this case, running thus the first impeller of the rotary pump with the impeller speed um, and the second impeller or the channel of the rotary pump runs along the turbine wheel speed.

Das Turbinenrad der hydrodynamischen Kupplung kann einen Teil des Kupplungsgehäuses ausbilden und beispielsweise zusammen mit einem weiteren Teil des Kupplungsgehäuses das Pumpenrad in Axialrichtung beidseitig und in Umfangsrichtung vollständig umschließen. Hierbei ist es ferner möglich, dass das zweite Schaufelrad der Rotationspumpe im Kupplungsgehäuse angeordnet ist, das heißt entweder drehfest an diesem angeschlossen oder integral mit diesem ausgebildet ist, beziehungsweise der Kanal im Kupplungsgehäuse angeordnet ist.The Turbine wheel of the hydrodynamic coupling may form part of the coupling housing and, for example, together with another part of the coupling housing the Completely enclose the impeller in the axial direction on both sides and in the circumferential direction. in this connection is it also possible that the second impeller of the rotary pump disposed in the clutch housing is, that is either non-rotatably connected to this or integral with this is formed, or the channel is arranged in the coupling housing.

Wenn ein Schöpfrohr vorgesehen ist, kann dieses derart angeordnet sein, dass es Arbeitsmedium aus dem Arbeitsraum abschöpft. Alternativ oder zusätzlich kann es oder ein weiteres Schöpfrohr jedoch auch derart angeordnet sein, dass es Arbeitsmedium aus dem Nebenraum abschöpft. Dementsprechend kann das Schöpfrohr dem Zulaufkanal und/oder dem Rücklaufkanal zugeordnet werden.If a scoop is provided, this may be arranged such that it is working medium skim off the work space. Alternatively or in addition can it or another scoop However, also be arranged such that it is working medium from the Skimped next room. Accordingly, the scoop can the inlet channel and / or the return channel be assigned.

Um einen möglichst geringen Gegendruck für das Arbeitsmedium, welches aus dem Nebenraum in den Arbeitsraum strömt, auszubilden, mündet der Zulaufkanal vorteilhaft im Bereich der radialen und/oder axialen Mitte des Arbeitsraums im Arbeitsraum. Die radiale Mitte ist dabei die Mitte im Ringraum in Radialrichtung gesehen zwischen dem Innenradius und dem Außenradius des Arbeitsraums. Anstelle dieser radialen Mitte kann der Zulaufkanal (oder auch der Rücklaufkanal) auch auf dem Durchmesser der Flächenhalbierenden münden, welche den Querschnitt des Arbeitsraums bei einer axialen Draufsicht auf die Schaufelräder vom Trennspalt aus in zwei gleichgroße Kreisringflächen unterteilt. Die axiale Mitte liegt mittig zwischen den beiden in Axialrichtung entgegengesetzten Stirnseiten des Arbeitsraums, das heißt zwischen dem Schaufelradboden des Pumpenrads und dem Schaufelradboden des Turbinenrads. Bei in Axialrichtung gleich großen Schaufelrädern (Pumpenrad und Turbinenrad) liegt somit die axiale Mitte im Bereich des Trennspaltes zwischen dem Pumpenrad und dem Turbinenrad. Der Trennspalt ist jener Spalt, welcher in Umfangsrichtung und über der radialen Erstreckung des Arbeitsraums zwischen dem Pumpenrad und dem Turbinenrad in der Ebene verläuft, in welcher sich das Pumpenrad und das Turbinenrad relativ zueinander in Umfangsrichtung der hydrodynamischen Kupplung bewegen.Around one possible low back pressure for the working fluid, which from the next room in the work space flows, to train, flows the inlet channel advantageously in the region of the radial and / or axial Center of the workroom in the workroom. The radial center is here the center in the annulus seen in the radial direction between the inner radius and the outer radius of the workroom. Instead of this radial center of the inlet channel (or also the return channel) also on the diameter of the area bisector lead, which the cross section of the working space in an axial plan view on the paddle wheels from Dividing gap divided into two equal annular surfaces. The axial center is centered between the two in the axial direction opposite end faces of the working space, that is between the impeller bottom of the impeller and the Schaufelradboden the turbine wheel. In the same direction in the axial direction paddle wheels (impeller and turbine wheel) thus lies between the axial center in the region of the separation gap the impeller and the turbine wheel. The separation gap is that gap, which in the circumferential direction and over the radial extent of the working space between the impeller and the turbine wheel extends in the plane in which the impeller and the turbine wheel relative to each other in the circumferential direction of the hydrodynamic Move the clutch.

Der Rücklaufkanal ist vorteilhaft mit seiner Mündung, in welche das Arbeitsmedium aus dem Arbeitsraum eintritt, im Bereich des Außenradius des Arbeitsraums insbesondere im Trennspalt zwischen dem Pumpenrad und dem Turbinenrad angeschlossen.Of the Return channel is beneficial with its mouth, in which the working medium enters from the working space, in the area of the outer radius the working space in particular in the separation gap between the impeller and the turbine wheel connected.

Insbesondere in Betriebszuständen, in welchen der Arbeitsraum der hydrodynamischen Kupplung nur teilweise mit Arbeitsmedium gefüllt ist, das heißt im sogenannten Teilfüllungszustand, ist – in Umfangsrichtung der hydrodynamischen Kupplung betrachtet – eine Seite des Raumes zwischen zwei Schaufeln mit mehr Arbeitsmedium befüllt als die andere entgegengesetzt hierzu angeordnete Seite. Dementsprechend ist der Druck auf jener mit Arbeitsmedium befüllten beziehungsweise stärker befüllten Seite größer als auf der weniger befüllten Seite, wobei die letztere beispielsweise nur mit Luft beaufschlagt ist. Vorteilhaft mündet der Zulaufkanal auf der weniger befüllten Seite, da hier der Druck geringer ist, und der Rücklaufkanal mündet auf der stärker befüllten Seite, da hier der Druck höher ist.Especially in operating states, in which the working space of the hydrodynamic coupling only partially filled with working medium is, that is in the so-called partial filling state, is - in the circumferential direction Considering the hydrodynamic coupling - one side of the space between two blades filled with more working fluid than the other opposite page arranged for this purpose. Accordingly, the pressure is on that filled with working medium or stronger filled page greater than on the less filled Side, the latter, for example, only applied to air is. Beneficial opens the inlet channel on the less filled side, because here the pressure is lower, and the return channel ends on the stronger filled Side, because the pressure is higher here is.

Der Zulaufkanal und/oder der Rücklaufkanal können derart im Arbeitsraum münden, dass sie mit ihrer Mündung in Strömungsrichtung des Arbeitsmediums im Arbeitsraum gerichtet sind. Hierdurch wird das Arbeitsmedium aus dem Zulaufkanal durch die Wirkung der Strömung im Arbeitsraum sozusagen herausgezogen. Die Ausrichtung des Rücklaufkanals bewirkt, dass das Arbeitsmedium direkt in die Mündung des Rücklaufkanals gedrückt wird.Of the Inlet channel and / or the return channel can be so in the workroom, that with her mouth in the flow direction of the working medium are directed in the working space. This will be the Working medium from the inlet channel by the effect of the flow in Workspace pulled out, so to speak. The alignment of the return channel causes that the working medium is pressed directly into the mouth of the return channel.

Das Ventil, welches im Zulaufkanal und/oder im Rücklaufkanal angeordnet sein kann, kann nicht nur als Regelventil, sondern gemäß einer weiteren möglichen Ausführung auch als getaktetes Auf-Zu-Ventil ausgeführt sein. Durch eine vorgegebene zeitliche Abfolge von geöffneten und geschlossenen Zuständen (Taktung) des Ventils kann der Strom von Arbeitsmedium, welcher durch das Ventil strömt, geregelt werden.The Valve, which may be arranged in the inlet channel and / or in the return channel can, not only as a control valve, but in accordance with a other possible execution also be designed as a clocked on-off valve. By a given time sequence of open and closed states (Timing) of the valve, the flow of working fluid, which flows through the valve, be managed.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und den Figuren exemplarisch erläutert werden.The Invention will be described below with reference to embodiments and the figures explained by way of example become.

Es zeigen:It demonstrate:

1 einen schematisch dargestellten Axialschnitt durch eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen hydrodynamischen Kupplung mit einem Regelventil im Rücklaufkanal, jedoch noch ohne Maßnahmen zur Steigerung des Volumenstroms von Arbeitsmedium durch den Zulaufkanal und Rücklaufkanal; 1 a schematically illustrated axial section through a first embodiment of a hydrodynamic coupling according to the invention with a control valve in the return channel, but still without measures to increase the volume flow of working fluid through the inlet channel and return channel;

2 einen schematisch dargestellten Axialschnitt entsprechend der 1 einer hydrodynamischen Kupplung, jedoch mit einem Regelventil im Zulaufkanal; 2 a schematically illustrated axial section corresponding to 1 a hydrodynamic coupling, but with a control valve in the inlet channel;

3 eine erste mögliche Positionierung des Nebenraums vollständig radial innerhalb des Arbeitsraums; 3 a first possible positioning of the side room completely radially within the working space;

4 eine Positionierung des Nebenraums im wesentlichen axial außerhalb und nur teilweise radial innerhalb des Arbeitsraums; 4 a positioning of the secondary space substantially axially outside and only partially radially within the working space;

5 einen schematischen Axialschnitt und Radialschnitt durch eine erfindungsgemäße hydrodynamische Kupplung mit einer Zahnradpumpe im Rücklaufkanal; 5 a schematic axial section and radial section through a hydrodynamic coupling according to the invention with a gear pump in the return channel;

6 einen Axialschnitt und einen Radialschnitt entsprechend der 5 einer hydrodynamischen Kupplung mit einer Flügelzellenpumpe im Rücklaufkanal, sowie einen entsprechenden Radialschnitt mit aufeinander und innen am Gehäuse abrollenden Rollen als Flügel der Flügelzellenpumpe; 6 an axial section and a radial section corresponding to 5 a hydrodynamic coupling with a vane pump in the return channel, as well as a corresponding radial section with each other and rolling on the inside of the housing rollers as a wing of the vane pump;

7 eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform einer hydrodynamischen Kupplung mit einem Schöpfrohr im Rücklaufkanal, das als Hohlrad eines Planetengetriebes über einen mit der Drehzahl des Turbinenrads und des Gehäuses umlaufenden Planetenträger mit einem oder mehreren Planetenrädern angetrieben wird, wobei das Pumpenrad zugleich das Sonnenrad ausbildet; 7 a further embodiment according to the invention of a hydrodynamic coupling with a scoop in the return passage, which is driven as a ring gear of a planetary gear via a rotating with the rotational speed of the turbine wheel and the housing planet carrier with one or more planetary gears, wherein the impeller also forms the sun gear;

8 eine alternative Ausführungsform einer erfindungsgemäßen hydrodynamischen Kupplung mit einem Schöpfrohr im Rücklaufkanal, wobei das Schöpfrohr mit der Drehzahl des Turbinenrads und des Gehäuses umläuft, und eine Fördereinrichtung axial neben der Mündung des Schöpfrohrs vorgesehen ist, um Arbeitsmedium aus dem Rücklaufkanal in das Schöpfrohr zu fördern; 8th an alternative embodiment of a hydrodynamic coupling according to the invention with a scoop in the return passage, the scoop tube rotates with the speed of the turbine wheel and the housing, and a conveyor is provided axially adjacent the mouth of the scoop tube to promote working fluid from the return passage into the scoop;

9 eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform einer hydrodynamischen Kupplung mit einem innen im Gehäuse montierten Gleitelement, das am Außenumfang des Pumpenrads entlanggleitet, um Arbeitsmedium im Rücklaufkanal durch den Dichtspalt zwischen dem Gleitelement und dem Pumpenrad zu fördern. 9 a further embodiment according to the invention of a hydrodynamic coupling with a slider mounted inside the housing, which slides along the outer circumference of the impeller to promote working fluid in the return passage through the sealing gap between the sliding member and the impeller.

In der 1 erkennt man in einem Axialschnitt das Pumpenrad 1 und das Turbinenrad 2 der hydrodynamischen Kupplung. Das Turbinenrad 2 bildet zusammen mit einer das Pumpenrad 1 umschließenden Schale das Gehäuse 3 der hydrodynamischen Kupplung aus.In the 1 can be seen in an axial section of the impeller 1 and the turbine wheel 2 the hydrodynamic coupling. The turbine wheel 2 together with one forms the impeller 1 enclosing shell the housing 3 of the hydrodynamic coupling.

Innerhalb von diesem Gehäuse 3 ist auch der Nebenraum 6 der hydrodynamischen Kupplung angeordnet.Inside of this case 3 is also the adjoining room 6 arranged the hydrodynamic coupling.

Das Pumpenrad 1 wird über eine Eingangwelle 4 von einer Antriebsmaschine (nicht dargestellt), beispielsweise dem Motor eines Kraftfahrzeugs, angetrieben. Hierzu wird das Pumpenrad 1 drehfest von der Antriebswelle 4 getragen.The impeller 1 is via an input shaft 4 from an engine (not shown), for example, the engine of a motor vehicle driven. For this purpose, the impeller 1 rotationally fixed by the drive shaft 4 carried.

Das Pumpenrad 1 beschleunigt das Arbeitsmedium im Arbeitsraum 10 radial nach außen, so dass das Arbeitsmedium radial außen in das Turbinenrad 2 eintritt und im Turbinenrad 2 radial nach innen verzögert wird, so dass es auf dem Innendurchmesser des Arbeitsraums 10 wieder in das Pumpenrad 1 eintritt. Als Arbeitsmedium kann beispielsweise Öl, Wasser oder ein Wassergemisch dienen. Beispielsweise kann das Kühlmedium beziehungsweise das Kühlwasser eines Fahrzeugkühlkreislaufs als Arbeitsmedium für die hydrodynamische Kupplung verwendet werden.The impeller 1 accelerates the working fluid in the work area 10 radially outward, so that the working medium radially outward into the turbine wheel 2 enters and in the turbine wheel 2 is delayed radially inward, leaving it on the inner diameter of the working space 10 back into the impeller 1 entry. As a working medium, for example, serve oil, water or a water mixture. For example, the cooling medium or the cooling water of a vehicle cooling circuit can be used as the working medium for the hydrodynamic coupling.

Die Kreislaufströmung von Arbeitsmedium im Arbeitsraum 10 führt zu einer Leistungsübertragung der Antriebsleistung vom Pumpenrad 1 auf das Turbinenrad 2. Das Turbinenrad 2 ist wiederum mit einer Abtriebswelle 5 drehstarr gekoppelt, so dass die hydrodynamisch übertragene Antriebsleistung über die Abtriebswelle 5 auf eine Arbeitsmaschine oder auf Antriebsräder weitergeleitet werden kann. Selbstverständlich ist es auch möglich, anstelle einer radial innenliegenden Abtriebswelle 5 und/oder Antriebswelle 4 leistungsübertragende Elemente auf einem größeren Durchmesser, insbesondere außerhalb des Arbeitsraums 10, vorzusehen, beispielsweise in Form einer Riemenscheibe oder einer Verzahnung.The circulation flow of working medium in the working space 10 leads to a power transmission of the drive power from the impeller 1 on the turbine wheel 2 , The turbine wheel 2 is in turn with an output shaft 5 coupled torsionally rigid, so that the hydrodynamically transmitted drive power through the output shaft 5 can be forwarded to a work machine or drive wheels. Of course it is also possible, instead of a radially inner output shaft 5 and / or drive shaft 4 power transmitting elements on a larger diameter, in particular outside the working space 10 to provide, for example in the form of a pulley or a toothing.

Der Begriff der Arbeitsmaschine ist weit zu verstehen. So kommt beispielsweise auch der Antrieb eines Lüfterrads eines Kraftfahrzeugslüfters über die hydrodynamische Kupplung in Betracht. Beispielsweise kann das Lüfterrad die hydrodynamische Kupplung in Umfangsrichtung umschließen und insbesondere auf dem Kupplungsgehäuse 3, beispielsweise drehstarr, gelagert sein.The term work machine is to be understood broadly. Thus, for example, the drive of a fan of a motor vehicle fan via the hydrodynamic coupling into consideration. For example, the fan may surround the hydrodynamic coupling in the circumferential direction and in particular on the clutch housing 3 , for example, torsionally rigid, be stored.

Der Nebenraum 6 dient zur Aufnahme jener Menge von Arbeitsmedium, welche zu einem vorgegebenen Zeitpunkt sich nicht im Arbeitsraum 10 befinden soll, um einen Teilfüllungszustand des Arbeitsraums 10 einzustellen, oder um den Arbeitsraum 10 zu entleeren beziehungsweise entleert oder im wesentlichen entleert zu halten. Hierzu ist der Nebenraum 6 über einen Zulaufkanal 9, über welchen das Arbeitsmedium aus dem Nebenraum 6 in den Arbeitsraum 10 strömt, mit dem Arbeitsraum 10 strömungsleitend beziehungsweise arbeitsmediumleitend verbunden. Wenn man in dem gezeigten Axialschnitt den Arbeitsraum 10 in vier gleich große Kreissektoren (Quadranten) einteilt, beginnend radial innen im Pumpenrad und angeordnet entgegen dem Uhrzeigersinn, so mündet der Zulaufkanal 9 im ersten Quadranten im Arbeitsraum 10.The adjoining room 6 serves to accommodate that amount of working medium, which at a given time is not in the workspace 10 should be to a partial filling state of the working space 10 set, or around the workroom 10 to empty or emptied or keep substantially emptied. This is the adjoining room 6 via an inlet channel 9 over which the working medium from the adjoining room 6 in the workroom 10 flows, with the work space 10 connected flow-conducting or work medium conducting. If one in the shown axial section the working space 10 into four equal-sized circular sectors (quadrants) divides, starting radially inside the impeller and arranged counterclockwise, so opens the inlet channel 9 in the first quadrant in the workroom 10 ,

Im Bereich des äußeren Umfangs des Arbeitsraums 10 ist ein Rücklaufkanal 8 am Arbeitsraum 10 derart angeschlossen, dass Arbeitsmedium aus dem Arbeitsraum 10 über den Rücklaufkanal 8 in den Nebenraum 6 strömt. Der Rücklaufkanal 8 mündet dabei bei der gezeigten Ausführung im Bereich des Trennspaltes zwischen dem Pumpenrad 1 und dem Turbinenrad 2.In the area of the outer circumference of the working space 10 is a return channel 8th at the workroom 10 connected so that working fluid from the work space 10 over the return channel 8th in the next room 6 flows. The return channel 8th opens in the embodiment shown in the region of the separation gap between the impeller 1 and the turbine wheel 2 ,

Im Rücklaufkanal 8 ist ein Regelventil 7 vorgesehen, um den Strömungsquerschnitt des Rücklaufkanals 8 variabel einzustellen und somit die Menge von Arbeitsmedium zu regeln, die aus dem Arbeitsraum 10 in den Nebenraum 6 strömt.In the return channel 8th is a control valve 7 provided to the flow cross-section of the return channel 8th adjustable and thus regulate the amount of working fluid coming out of the work space 10 in the next room 6 flows.

Die in der 2 gezeigte Ausführung entspricht weitgehend jener aus der 1. Allerdings ist hier der Rücklaufkanal 8 frei von einer Regeleinrichtung, wohingegen gemäß der 1 der Zulaufkanal 9 frei von einer Regeleinrichtung war. Stattdessen ist bei der Ausführung gemäß der 2 im Zulaufkanal 9 eine Regeleinrichtung in Form eines Regelventils 7 vorgesehen.The in the 2 The execution shown corresponds largely to that of 1 , However, here is the return channel 8th free from a control device, whereas according to the 1 the inlet channel 9 was free from a control device. Instead, in the execution according to the 2 in the inlet channel 9 a control device in the form of a control valve 7 intended.

Der Nebenraum 6 kann mit der Geschwindigkeit des Pumpenrads 1 oder der Geschwindigkeit des Turbinenrads 2 umlaufen. Insofern der Nebenraum 6 von Bauteilen des Pumpenrads 1 und zugleich von Bauteilen des Turbinenrads 2 begrenzt wird, läuft ein Teil seiner Wandung mit der Drehzahl des Pumpenrads 1 und ein anderer Teil seiner Wandung mit der Drehzahl des Turbinenrads 2 um. Prinzipiell ist es auch möglich, den Nebenraum 6 stationär anzuordnen. Vorteilhaft ist der Nebenraum 6 jedoch derart gestaltet, dass sich ein in ihm mit dem Arbeitsraum 10 mitrotierender Flüssigkeitsring des Arbeitsmediums einstellt, wobei ein dauerhafter Austausch zwischen dem Arbeitsmedium des Arbeitsraums 10 und dem Arbeitsmedium im Nebenraum 6 stattfindet.The adjoining room 6 can with the speed of the impeller 1 or the speed of the turbine wheel 2 revolve. In this respect the adjoining room 6 of components of the impeller 1 and at the same time of components of the turbine wheel 2 is limited, runs part of its wall with the speed of the impeller 1 and another part of its wall with the speed of the turbine wheel 2 around. In principle it is also possible to use the adjoining room 6 to arrange stationary. Advantageous is the adjoining room 6 However, designed in such a way that in him with the work space 10 co-rotating liquid ring of the working medium, wherein a permanent exchange between the working medium of the working space 10 and the working medium in the next room 6 takes place.

Besonders vorteilhaft wird der Nebenraum 6 derart gestaltet, dass sich bei einem Schlupf von Null, das heißt das Pumpenrad 1 und das Turbinenrad 2 laufen mit derselben Drehzahl um, ein Flüssigkeitsspiegel im Nebenraum 6 einstellt, der radial zwischen dem Innenradius und der radialen Mitte des Arbeitsraums 10 liegt. Es ist jedoch auch möglich, den Nebenraum 6 derart zu gestalten, dass bei einem Schlupf von Null der Flüssigkeitsspiegel von Arbeitsmedium im Nebenraum 6 zwischen der radialen Mitte und dem äußeren Umfang des Arbeitsraums 10 liegt, oder radial innerhalb des inneren Umfangs des Arbeitsraums 10.Particularly advantageous is the side room 6 designed such that at a slip of zero, that is, the impeller 1 and the turbine wheel 2 run at the same speed, a liquid level in the next room 6 set radially between the inner radius and the radial center of the working space 10 lies. However, it is also possible to use the adjoining room 6 to make such that at a slip of zero, the liquid level of working fluid in the next room 6 between the radial center and the outer circumference of the working space 10 is located, or radially within the inner circumference of the working space 10 ,

Das Umlaufen des Arbeitsmediums im Nebenraum 6 in Umfangsrichtung der hydrodynamischen Kupplung kann durch mitnehmende Elemente an der Wandung des Arbeitsraums 6 gefördert werden. Wenn beispielsweise der Arbeitsraum 6 teilweise von mit der Drehzahl des Pumpenrads 1 umlaufenden Bauteilen und teilweise von mit der Drehzahl des Turbinenrads 2 umlaufenden Bauteilen begrenzt wird, so können an ausgewählten Bauteilen entsprechende Mitnahmeelemente für das Arbeitsmedium vorgesehen sein, zum Beispiel Rippen, um die antreibende Wirkung dieser Bauteile auf das Arbeitsmedium im Nebenraum 6 gegenüber den übrigen Bauteilen zu verbessern und hierdurch die Geschwindigkeit beziehungsweise die Drehzahl einzustellen, mit welcher das Arbeitsmedium im Nebenraum 6 in Umfangsrichtung umläuft.The circulation of the working medium in the next room 6 in the circumferential direction of the hydrodynamic coupling can by entraining elements on the wall of the working space 6 promoted who the. For example, if the work space 6 partly at the speed of the impeller 1 circulating components and partly with the speed of the turbine wheel 2 circumscribing components is limited, it may be provided on selected components corresponding driving elements for the working fluid, for example, ribs to the driving effect of these components on the working fluid in the next room 6 To improve the other components and thereby adjust the speed or speed, with which the working fluid in the next room 6 circumscribes in the circumferential direction.

Die 3 zeigt eine mögliche Ausgestaltung einer hydrodynamischen Kupplung, bei welcher der Nebenraum 6 vollständig radial innerhalb des Arbeitsraums 10 angeordnet ist.The 3 shows a possible embodiment of a hydrodynamic coupling, in which the side room 6 completely radially within the working space 10 is arranged.

Im Rücklaufkanal 8 ist ferner eine Rotationspumpe 12 angeordnet, welche eine strömungsfördernde Wirkung auf das Arbeitsmedium im Rücklaufkanal 8 in Richtung vom Arbeitsraum 10 zum Nebenraum 6 ausübt. Die Rotationspumpe 12 weist ein erstes Schaufelrad 12.1 auf, das integral mit dem Pumpenrad 1 ausgebildet ist, und zwar vorliegend auf der in Axialrichtung entgegengesetzten Seite des Pumpenrads 1 wie die Beschaufelung im Arbeitsraum 10, und ein zweites Schaufelrad beziehungsweise einen neben dem ersten Schaufelrad angeordneten Kanal 12.2. Dabei kann das erste Schaufelrad 12.1 der Rotationspumpe 12 und/oder das zweite Schaufelrad der Rotationspumpe 12 auch nur sehr wenige oder nur eine einzige Schaufel aufweisen, beziehungsweise einen Kanal in Umfangsrichtung mit einer oder mehreren Unterbrechungen ausbilden.In the return channel 8th is also a rotary pump 12 arranged, which has a flow-promoting effect on the working fluid in the return channel 8th in the direction of the workroom 10 to the next room 6 exercises. The rotary pump 12 has a first paddle wheel 12.1 on, which is integral with the impeller 1 is formed, in the present case on the axially opposite side of the impeller 1 like the blading in the workroom 10 , and a second paddle wheel or a channel disposed adjacent to the first paddle wheel 12.2 , In this case, the first paddle wheel 12.1 the rotary pump 12 and / or the second impeller of the rotary pump 12 have only a very few or only a single blade, or form a channel in the circumferential direction with one or more interruptions.

Das zweite Schaufelrad beziehungsweise der Kanal 12.2 der Rotationspumpe 12 ist integral mit dem Gehäuse 3 ausgeführt und läuft somit mit der Drehzahl des Turbinenrads 2 um, da das Gehäuse 3 teilweise vom Turbinenrad 2 ausgebildet wird beziehungsweise an diesem angeschlossen ist. Das erste Schaufelrad 12.1 und das zweite Schaufelrad der Rotationspumpe 12 sind derart axial gegenüberstehend angeordnet, dass sie einen torusförmigen Pumpenarbeitsraum ausbilden. Die Rotationspumpe 12 in der gezeigten Form wird auch als Seitenkanalpumpe bezeichnet, wobei man dann in der Regel von einem Schaufelrad und einem zugeordneten (Seiten-)Kanal, hier mit 12.2 bezeichnet, der sonst üblicherweise in einem stehenden Bauteil angeordnet ist, spricht.The second impeller or the channel 12.2 the rotary pump 12 is integral with the housing 3 executed and thus runs at the speed of the turbine wheel 2 around, because the case 3 partly from the turbine wheel 2 is formed or connected to this. The first paddle wheel 12.1 and the second impeller of the rotary pump 12 are arranged axially opposite each other so as to form a toroidal pump working space. The rotary pump 12 in the form shown is also referred to as a side channel pump, which then usually by a paddle wheel and an associated (side) channel, here with 12.2 referred to, which is otherwise usually arranged in a stationary component speaks.

Im Rücklaufkanal 8 ist ferner der Kolben 7.1 eines Regelventils 7, das in Form eines Magnetventils ausgeführt ist, angeordnet. Der Kolben 7.1 kann durch Bestromung eines Spulenkörpers 7.2 entgegen der Kraft einer Feder 11, hier einer Tellerfeder, in Axialrichtung der hydrodynamischen Kupplung verschoben werden, so dass er den Strömungsquerschnitt im Rücklaufkanal 8 mehr oder minder freigibt. Je weiter der Kolben 7.1 entgegen der Kraft der Feder 11 aufgrund einer auf ihn aufgebrachten Magnetkraft verschoben wird, desto größer ist der Strömungsquerschnitt im Rücklaufkanal 8, über welchen das Arbeitsmedium aus dem Arbeitsraum 10 in den Nebenraum 6 strömen kann.In the return channel 8th is also the piston 7.1 a control valve 7 , which is designed in the form of a solenoid valve arranged. The piston 7.1 can by energizing a bobbin 7.2 against the force of a spring 11 , here a diaphragm spring, are displaced in the axial direction of the hydrodynamic coupling, so that it has the flow cross-section in the return channel 8th releases more or less. The further the piston 7.1 against the force of the spring 11 is shifted due to a magnetic force applied to it, the larger the flow cross-section in the return channel 8th over which the working medium from the working space 10 in the next room 6 can flow.

Die Ausführung der 4 entspricht prinzipiell jener der 3. Bei dieser Ausführung ist jedoch der Nebenraum 6 axial neben dem Arbeitsraum 10 positioniert, und das erste (12.1) und das zweite Schaufelrad beziehungsweise der Kanal 12.2 der Rotationspumpe 12 (Seitenkanalpumpe) stehen sich in Radialrichtung derart gegenüber, dass sie einen torusförmigen Pumpenarbeitsraum ausbilden. Ferner wird der Kolben 7.1 entgegen der Kraft einer Feder 11, die als Druckfeder ausgeführt ist, verschoben, um den Strömungsquerschnitt im Rücklaufkanal 8 zu vergrößern.The execution of 4 corresponds in principle to that of 3 , In this embodiment, however, is the side room 6 axially next to the workspace 10 positioned, and the first ( 12.1 ) and the second impeller or the channel 12.2 the rotary pump 12 (Side channel pump) face each other in the radial direction such that they form a toroidal pump working space. Further, the piston 7.1 against the force of a spring 11 , which is designed as a compression spring, moved to the flow cross-section in the return channel 8th to enlarge.

Bei beiden Ausführungen, der Ausführung gemäß der 3 und der Ausführung gemäß der 4, stehen das beziehungsweise die Lager, mit welchen das Turbinenrad 2 gegenüber dem Pumpenrad 1 beziehungsweise gegenüber der Antriebswelle 4 gelagert ist, in einer strömungsleitenden Verbindung mit dem Arbeitsraum 10 beziehungsweise dem Nebenraum 6, so dass die Lager vom Arbeitsmedium umspült werden, um diese zu kühlen und/oder zu schmieren.In both versions, the execution according to the 3 and the execution according to the 4 , are the or the bearing, with which the turbine wheel 2 opposite the impeller 1 or with respect to the drive shaft 4 is stored, in a flow-conducting connection with the working space 10 or the next room 6 so that the bearings are washed by the working fluid to cool and / or lubricate it.

Gemäß der Ausführung der 3 verläuft der Zulaufkanal 9 in etwa oder vollständig in Tangentialrichtung des äußeren Umfangs des Arbeitsraums 10, und zwar von radial innen nach radial außen. Gemäß der 4 verläuft der Zulaufkanal 9 hingegen in Axialrichtung der hydrodynamischen Kupplung senkrecht oder im wesentlichen senkrecht zu dem äußeren Umfang (beides mal im Axialschnitt gesehen) des Arbeitsraums 10.According to the execution of 3 runs the inlet channel 9 approximately or completely in the tangential direction of the outer circumference of the working space 10 , from radially inward to radially outward. According to the 4 runs the inlet channel 9 in contrast, in the axial direction of the hydrodynamic coupling perpendicular or substantially perpendicular to the outer periphery (both times in axial section) of the working space 10 ,

Bei der Ausführungsform gemäß der 5 ist im Rücklaufkanal 8 eine Zahnradpumpe angeordnet, umfassend ein Ritzel 15, das mit einer Außenverzahnung 16 auf dem Pumpenrad 1 kämmt. Entweder ist ein einziges Ritzel 15 vorgesehen, oder es sind, wie angedeutet, mehrere Ritzel 15, insbesondere gleichmäßig über dem Außenumfang des Pumpenrads 1 verteilt angeordnet, vorgesehen.In the embodiment according to the 5 is in the return channel 8th a gear pump arranged, comprising a pinion 15 that with an external toothing 16 on the impeller 1 combs. Either is a single pinion 15 provided, or there are, as indicated, several pinions 15 , in particular evenly over the outer circumference of the impeller 1 distributed, provided.

Das Ritzel 15 gleitet an einer inneren Oberfläche des Gehäuses 3 entlang und bildet mit dem Gehäuse 3 einen Pumpspalt aus, durch welchen es das Arbeitsmedium aus dem Arbeitsraum 10 in den Rücklaufkanal 8 hinein beziehungsweise innerhalb von diesem und aus diesem in den Nebenraum 6 fördert.The pinion 15 slides on an inner surface of the housing 3 along and forms with the housing 3 a pumping gap through which it is the working medium from the working space 10 in the return channel 8th inside or inside of this and from this into the next room 6 promotes.

Gemäß der in der 6 gezeigten Ausführung ist an der Stelle der Zahnradpumpe der 5 eine Flügelzellenpumpe vorgesehen, umfassend eine Vielzahl von Flügelelementen 17 als „Flügel" der Flügelzellenpumpe, die im Pumpenrad 1 eingesetzt sind. Bei der gezeigten Ausführungsform sind die Flügelelemente 17 in radiale Richtung verschiebbar von außen in das Pumpenrad 1 eingesteckt, so dass sie sich beim Umlaufen des Pumpenrads 1 radial nach außen bis gegen das Gehäuse 3 verschieben können und eine Dichtstelle mit dem Gehäuse 3 ausbilden. Über dem Umfang des Pumpenrads 1 ist wenigstens ein Flügelelement, vorteilhaft jedoch eine Vielzahl von Flügelelementen 17, insbesondere gleichmäßig verteilt, vorgesehen.According to the in the 6 shown Ausfüh tion is at the point of the gear pump of 5 a vane pump is provided, comprising a plurality of wing elements 17 as a "wing" of the vane pump, in the impeller 1 are used. In the embodiment shown, the wing elements 17 displaceable in the radial direction from the outside into the impeller 1 plugged in, so that they are circulating the impeller 1 radially outward until against the housing 3 can move and a sealing point with the housing 3 form. Above the circumference of the impeller 1 is at least one wing element, but advantageously a plurality of wing elements 17 , in particular evenly distributed, provided.

In der untersten Darstellung in der 6 sind anstelle der scheibenförmigen Flügelelemente 17 Rollen von außen im Pumpenrad 1 eingesetzt, welche entsprechend dem Flügelelement 17 eine Abdichtung mit dem Gehäuse 3 ausbilden, wenn das Pumpenrad 1 umläuft. In der gezeigten Ausführungsform sind die Rollen jeweils paarweise eingesetzt, wobei sich nur eine der beiden Rollen radial nach außen bewegt und innen am Gehäuse 3 abwälzt. In der Regel wird über dem Umfang des Pumpenrads 1, wie auch bei den Flügelelementen 17, eine Vielzahl von solchen Rollen beziehungsweise Rollenpaaren vorgesehen, um über dem Umfang mehrere Dichtstellen auszubilden.In the lowest representation in the 6 are instead of the disk-shaped wing elements 17 Rollers from the outside in the impeller 1 used, which according to the wing element 17 a seal with the housing 3 train when the impeller 1 circulates. In the embodiment shown, the rollers are each used in pairs, with only one of the two rollers moves radially outward and inside the housing 3 rolls. In general, over the circumference of the impeller 1 as well as the wing elements 17 , a plurality of such rollers or roller pairs provided to form a plurality of sealing points over the circumference.

Selbstverständlich ist es auch möglich, anstelle der gezeigten Rollenpaare einzelne Rollen über dem Umfang verteilt oder auch nur eine einzige Rolle vorzusehen.Of course it is it also possible instead of the pairs of rollers shown individual roles above the Scope distributed or even provide a single role.

Bei den gezeigten Rollenpaaren wälzt eine der beiden Rollen nicht nur innen am Gehäuse 3, sondern auch an der anderen Rolle ab, so dass eine Abstützung in Tangentialrichtung der sich radial nach außen verlagernden Rolle erreicht wird. Die andere Rolle des Rollenpaares wird durch dieses Abwälzen radial innen gehalten und tritt nicht in Kontakt mit dem Gehäuse 3.In the pairs of rollers shown one of the two rollers rolls not only inside the housing 3 , But also on the other role, so that a support in the tangential direction of the radially outwardly displacing roller is achieved. The other role of the pair of rollers is held radially inwardly by this rolling and does not come into contact with the housing 3 ,

Gemäß der 7 ist ein Schöpfrohr 14 im Rücklaufkanal 8 angeordnet, das über ein Planetengetriebe in einer Triebverbindung mit dem Pumpenrad 1 beziehungsweise Turbinenrad 2 steht. Bei der gezeigten Ausführungsform bildet das Schöpfrohr 14 beziehungsweise ein an diesem angeschlossenes Bauteil das Hohlrad 18 des Planetengetriebes aus. Der Planetenträger 19 wird durch das Turbinenrad 2 beziehungsweise ein an dem Turbinenrad 2 angeschlossenes Gehäuse 3 ausgebildet und trägt einen oder mehrere Planetenräder 20. Das Sonnenrad 21 wird durch das Pumpenrad 1 beziehungsweise eine auf dem Pumpenrad 1 vorgesehene Außenverzahnung gebildet.According to the 7 is a scoop 14 in the return channel 8th arranged, via a planetary gear in a drive connection with the impeller 1 or turbine wheel 2 stands. In the embodiment shown, the scoop tube forms 14 or a component connected to this, the ring gear 18 of the planetary gear. The planet carrier 19 gets through the turbine wheel 2 or one on the turbine wheel 2 connected housing 3 trained and carries one or more planet wheels 20 , The sun wheel 21 gets through the impeller 1 or one on the impeller 1 provided external teeth formed.

Somit wird bei Schlupf zwischen dem Pumpenrad 1 und dem Turbinenrad 2 das Schöpfrohr noch langsamer als das Turbinenrad 2 und das Gehäuse 3 (die Sekundärseite) umlaufen und dadurch die Differenzdrehzahl zwischen dem Schöpfrohr 14 beziehungsweise dessen Mündung und dem Pumpenrad 1 entsprechend größer als die „normale" Differenzdrehzahl zwischen Pumpenrad 1 und Turbinenrad 2, und bei 100% Schlupf läuft das Schöpfrohr 14 beziehungsweise dessen Mündung entgegen der Drehrichtung des Pumpenrads 1 um, wodurch mehr Arbeitsmedium aus dem Rücklaufkanal 8 in das Schöpfrohr 14 einströmt, im Vergleich zu einer Ausführungsform, bei welcher das Schöpfrohr mit der Drehzahl des Pumpenrads oder des Turbinenrads umläuft.Thus, when there is slippage between the impeller 1 and the turbine wheel 2 the scoop still slower than the turbine wheel 2 and the case 3 (the secondary side) and thereby the differential speed between the scoop 14 or its mouth and the impeller 1 correspondingly larger than the "normal" differential speed between impeller 1 and turbine wheel 2 , and at 100% slip the scoop runs 14 or its mouth counter to the direction of rotation of the impeller 1 around, creating more working fluid from the return channel 8th in the scoop 14 inflow, as compared to an embodiment in which the scoop rotates at the speed of the impeller or the turbine wheel.

Gemäß der 8 läuft das Schöpfrohr 14 mit der Drehzahl des Turbinenrads 2 beziehungsweise des Gehäuses 3 um. Um trotzdem eine vergrößerte Förderung von Arbeitsmedium aus dem Rücklaufkanal 8, in welchem das Schöpfrohr 14 wiederum mündet, in das Schöpfrohr 14 hinein zu erreichen, ist eine Fördereinrichtung im Bereich der Mündung des Schöpfrohrs 14 vorgesehen, welche Arbeitsmedium aus dem Rücklaufkanal 8 in die Mündung des Schöpfrohrs 14 fördert. Vorliegend umfasst die Fördereinrichtung ein Schaufelrad 22 oder besteht aus diesem, welches bei Schlupf zwischen dem Pumpenrad 1 und dem Turbinenrad 2 mit höherer Drehzahl als das Pumpenrad 1, insbesondere über derselben Drehachse, umläuft und somit die Differenzdrehzahl zwischen dem Schöpfrohr 14 beziehungsweise dessen Mündung und dem Gehäuse 3 entsprechend erhöht, wobei letzteres dem Arbeitsmedium im Rücklaufkanal 8 seine Umfangsgeschwindigkeit aufprägt. Durch das Schaufelrad 22 wird daher im Vergleich zu einer Ausführung ohne Fördereinrichtung der Eintrag von Arbeitsmedium in das Schöpfrohr 14 erhöht. Das Schaufelrad 22 wird bei der gezeigten Ausführungsform als Sonnenrad 21 eines Planetengetriebes angetrieben. Das Pumpenrad 1 bildet den Planetenträger 19 aus, umfassend ein oder mehrere Planetenräder 20. Das Hohlrad 18 wird vom Turbinenrad 2 beziehungsweise dem Gehäuse 3 gebildet.According to the 8th the scoop is running 14 with the speed of the turbine wheel 2 or of the housing 3 around. Nevertheless, an enlarged promotion of working fluid from the return channel 8th in which the scoop 14 in turn opens into the scoop 14 to reach into it is a conveyor in the area of the mouth of the scoop 14 provided, which working fluid from the return channel 8th into the mouth of the scoop 14 promotes. In the present case, the conveyor comprises a paddle wheel 22 or consists of this, which in case of slippage between the impeller 1 and the turbine wheel 2 at higher speed than the impeller 1 , in particular on the same axis of rotation, rotates and thus the differential speed between the scoop 14 or its mouth and the housing 3 increased accordingly, the latter the working fluid in the return channel 8th imprints its peripheral speed. Through the paddle wheel 22 is therefore compared to a version without conveyor the entry of working fluid in the scoop 14 elevated. The paddle wheel 22 is in the embodiment shown as a sun gear 21 driven by a planetary gear. The impeller 1 forms the planet carrier 19 comprising one or more planetary gears 20 , The ring gear 18 gets off the turbine wheel 2 or the housing 3 educated.

In der 9 ist eine erfindungsgemäße Ausführungsform mit einem Gleitelement 13 im Rücklaufkanal 8 dargestellt, das innen im Gehäuse 3 drehfest montiert ist und außen über dem Außenumfang des Pumpenrads 1 entlanggleitet. Das Arbeitsmedium im Rücklaufkanal strömt durch den Dichtspalt beziehungsweise die Stelle mit dem engsten Strömungsquerschnitt zwischen dem Gleitelement 13 und dem Pumpenrad 1. In Strömungsrichtung gesehen strömt es zunächst durch einen vergleichsweise spitzeren Winkel (bezogen auf den gezeigten Axialschnitt durch die hydrodynamische Kupplung) zwischen der radial innenliegenden Oberfläche des Gleitelementes 13 und der radial außenliegenden Oberfläche des Pumpenrads 1 bis zu der Dichtstelle, durch diese hindurch und anschließend durch einen vergleichsweise stumpferen Winkel zwischen der radial innenliegenden Oberfläche des Gleitelementes 13 und der radial außenliegenden Oberfläche des Pumpenrads 1.In the 9 is an embodiment of the invention with a sliding element 13 in the return channel 8th shown inside the case 3 is rotatably mounted and outside on the outer circumference of the impeller 1 slides. The working medium in the return channel flows through the sealing gap or the point with the narrowest flow cross section between the sliding element 13 and the impeller 1 , Seen in the flow direction, it initially flows through a comparatively more acute angle (relative to the axial section shown by the hydrodynamic coupling) between the radially inner surface of the sliding element 13 and the radially outer surface of the impeller 1 up to the sealing point, through this by and then by a comparatively blunt angle between the radially inner surface of the sliding element 13 and the radially outer surface of the impeller 1 ,

Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel verläuft die äußere Oberfläche des Pumpenrads 1 im Bereich des Gleitelementes 13 auf einem konstanten Durchmesser, das heißt in dem Axialschnitt linear und parallel zur Drehachse der hydrodynamischen Kupplung.In the embodiment shown, the outer surface of the impeller runs 1 in the area of the sliding element 13 on a constant diameter, ie in the axial section linear and parallel to the axis of rotation of the hydrodynamic coupling.

Durch die Wahl der verschiedenen Winkel auf der Anströmseite des Gleitelementes 13 und der Abströmseite des Gleitelementes 13 wird eine Förderung von Arbeitsmedium vom spitzeren Winkel zum stumpferen Winkel erreicht.By choosing the different angles on the upstream side of the sliding element 13 and the downstream side of the sliding element 13 a promotion of working medium is achieved from the acute angle to the obtuse angle.

Um diese Förderwirkung zu unterstützen, kann das Dichtelement 13 in Umfangsrichtung der hydrodynamischen Kupplung mäanderförmig oder sinusförmig verlaufen, und/oder es können drehrichtungsabhängige Fördernuten beziehungsweise eine Förderverrippung in der Nähe der „Abdichtung" zwischen dem Gleitelement 13 und dem Pumpenrad 1 vorgesehen sein, beispielsweise in Form einer spiralförmig umlaufenden Nut außen auf dem Pumpenrad 1 und/oder innen auf dem Gleitelement 13.To support this conveying effect, the sealing element 13 in the circumferential direction of the hydrodynamic coupling meandering or sinusoidal, and / or there may be direction of rotation-dependent conveying grooves or a conveyor ribbing in the vicinity of the "seal" between the sliding element 13 and the impeller 1 be provided, for example in the form of a spirally encircling groove outside on the impeller 1 and / or inside on the slider 13 ,

Bei den in den 5 bis 9 gezeigten Ausführungsformen ist das Regelventil 7 als regelbares Wegeventil mit zwei Stellungen und drei Anschlüssen ausgeführt. In einer ersten Stellung strömt Arbeitsmedium aus dem Rücklaufkanal 8 und dem Nebenraum 6 in das Regelventil 7 ein und von dort gemeinsam aus dem Regelventil 7 aus und in den Arbeitsraum 10. In einer zweiten Stellung strömt Arbeitsmedium aus dem Rücklaufkanal 8 in den Nebenraum 6. Der Anschluss des als Wegeventil ausgebildeten Regelventils 7 zum Arbeitsraum 10 ist versperrt. Bei dieser Ausführungsform ist es somit möglich, dass der Nebenraum 6 einen einzigen Anschluss aufweist, der sowohl zum Zuführen von Arbeitsmedium in den Nebenraum 6 in einer ersten Stellung des Regelventils 7 als auch zum Abführen von Arbeitsmedium aus dem Nebenraum 6 und in den Arbeitsraum 10 bei einer zweiten Stellung des Regelventils 7 dient.In the in the 5 to 9 The embodiment shown is the control valve 7 designed as an adjustable directional control valve with two positions and three connections. In a first position working fluid flows from the return channel 8th and the adjoining room 6 in the control valve 7 one and from there together from the control valve 7 out and into the workroom 10 , In a second position working fluid flows from the return channel 8th in the next room 6 , The connection of the control valve designed as a directional control valve 7 to the workroom 10 is locked. In this embodiment, it is thus possible that the side room 6 a single port, which is used both for supplying working fluid into the side room 6 in a first position of the control valve 7 as well as for discharging working medium from the next room 6 and in the workroom 10 at a second position of the control valve 7 serves.

Selbstverständlich ist es auch möglich, das in den 5 bis 9 gezeigte Ventil als nicht regelbares Wegeventil auszuführen, und den Füllungsgrad des Arbeitsraumes 10 über die Zeitdauer zu regeln, mit welcher das Ventil 7 in jeder seiner beiden Stellungen – die Stellung, innerhalb von welcher Arbeitsmedium aus dem Nebenraum in den Arbeitsraum gefördert wird, und die Stellung, in welcher Arbeitsmedium ausschließlich aus dem Arbeitsraum in den Nebenraum gefördert wird – verbleibt. Die erfindungsgemäße Veränderung des Strömungsquerschnittes findet demnach zwischen einer ersten Stellung mit verschlossenem Querschnitt und einer zweiten Stellung mit vollständig geöffnetem Querschnitt und über die Zeitdauer der jeweiligen Position statt.Of course it is also possible in the 5 to 9 Run valve shown as non-adjustable directional control valve, and the degree of filling of the working space 10 to regulate over the period of time with which the valve 7 in each of its two positions - the position within which working medium is conveyed from the adjoining room into the working space, and the position in which working medium is conveyed exclusively from the working space into the adjoining room - remains. The change of the flow cross section according to the invention accordingly takes place between a first position with a closed cross section and a second position with a completely open cross section and over the time duration of the respective position.

Claims

Hydrodynamic coupling 1.1 with a rotatable impeller ( 1 ) and a rotatable turbine wheel ( 2 ), which are arranged axially opposite one another in such a way that they form a toroidal working space which can be filled with a working medium (FIG. 10 ) train; 1.2 with a housing ( 3 ), which the work space ( 10 ) encloses; 1.3 at the workroom ( 10 ) are a feed channel ( 9 ) for supplying working medium into the working space ( 10 ) and a return channel ( 8th ) for removing working medium from the working space ( 10 ) connected; 1.4 inside the case ( 3 ) and / or on the housing ( 3 ) is an adjoining room ( 6 ), which via the inlet channel ( 9 ) and the return channel ( 8th ) working medium-conducting with the working space ( 10 ), so that working medium in a circulating flow from the next room ( 6 ) via the inlet channel ( 9 ) in the working space ( 10 ) and from the workspace ( 10 ) via the return channel ( 8th ) in the next room ( 6 ) is eligible; 1.5 the flow cross-section for the working medium in the inlet channel ( 9 ) and / or in the return channel ( 8th ) is selectively changeable; characterized by the following features: 1.6 in the return channel ( 8th ) and / or in the inlet channel ( 9 ) is a working fluid flow promoting - rotating positive displacement pump, at least partially by the impeller ( 1 ) or the turbine wheel ( 2 ) or driven by this, or - one through the housing ( 3 ) and one of the following components - the impeller ( 1 ), the turbine wheel ( 2 ), one with the impeller ( 1 ) or turbine wheel ( 2 ) revolving wheel - formed side channel pump comprising a bladed wheel ( 12.1 ) and one in the housing ( 3 ) formed in the circumferential direction over the axis of rotation extending side channel ( 12.2 ) next to the bladed wheel ( 12.1 ).

Hydrodynamic coupling according to claim 1, characterized in that the side channel pump has a toroidal working space defined by the bladed wheel ( 12.1 ) and the side channel ( 12.2 ), the side channel ( 12.2 ) is provided in the circumferential direction in particular with one, in particular a single interruption, which has an inlet opening for into the side channel ( 12.2 ) incoming working fluid from an outlet port for from the side channel ( 12.2 ) separates the working fluid, the bladed wheel ( 12.1 ) a pump pen of the working medium from the inlet opening to the outlet opening and out of this causes.

Hydrodynamic coupling according to claim 1, characterized in that the rotating positive displacement pump is designed as a gear pump, in particular comprising a pinion ( 15 ), which has an outer toothing ( 16 ) on the impeller ( 1 ) combs.

Hydrodynamic coupling according to claim 1, characterized in that the rotating displacement pump is designed as a vane pump, in particular comprising a on the outer diameter of the impeller ( 1 ) inserted, in particular in the radial direction displaceable element ( 17 ), which when circulating the impeller ( 1 ) in the housing ( 3 ) from the inside sealing on the housing ( 3 ) slides along or when performing the element as a roller or ball from the inside sealing the housing ( 3 ) rolls.

Hydrodynamic coupling 5.1 with a rotatable impeller ( 1 ) and a rotatable turbine wheel ( 2 ), which are arranged axially opposite one another in such a way that they form a toroidal working space which can be filled with a working medium (FIG. 10 ) train; 5.2 with a housing ( 3 ), which the work space ( 10 ) encloses; 5.3 at the workroom ( 10 ) are a feed channel ( 9 ) for supplying working medium into the working space ( 10 ) and a return channel ( 8th ) for removing working medium from the working space ( 10 ) connected; 5.4 inside the case ( 3 ) and / or on the housing ( 3 ) is an adjoining room ( 6 ), which via the inlet channel ( 9 ) and the return channel ( 8th ) working medium-conducting with the working space ( 10 ), so that working medium in a circulating flow from the next room ( 6 ) via the inlet channel ( 9 ) in the working space ( 10 ) and from the workspace ( 10 ) via the return channel ( 8th ) in the next room ( 6 ) is eligible; 5.5 the flow cross section for the working medium in the inlet channel ( 9 ) and / or in the return channel ( 8th ) is selectively changeable; characterized by the following features: 5.6 in the return channel ( 8th ) and / or inlet channel ( 9 ) is a sliding element ( 13 ) arranged in the circumferential direction over the axis of rotation of the hydrodynamic coupling together with the impeller ( 1 ), the turbine wheel ( 2 ) and / or the housing ( 3 ) and simultaneously slides along an opposing component in order to form a sealing gap with this component, wherein the sealing gap, in an axial section through the hydrodynamic coupling in the flow direction of the working medium through the return channel ( 8th ) and / or inlet channel ( 9 ), initially tapered to a minimum flow area and then conically expanded, and the angle of the conical extension is greater than the angle of the conical taper.

Hydrodynamic coupling according to claim 5, characterized in that the sliding element ( 13 ) inside the housing ( 3 ) and with the speed of the housing ( 3 ) and that the sliding element ( 13 ) with the outer circumference of the impeller ( 1 ), in particular an axially parallel portion of the impeller ( 1 ), forms the sealing gap.

Hydrodynamic coupling 7.1 with a rotatable impeller ( 1 ) and a rotatable turbine wheel ( 2 ), which are arranged axially opposite one another in such a way that they form a toroidal working space which can be filled with a working medium (FIG. 10 ) train; 7.2 with a housing ( 3 ), which the work space ( 10 ) encloses; 7.3 at the workroom ( 10 ) are a feed channel ( 9 ) for supplying working medium into the working space ( 10 ) and a return channel ( 8th ) for removing working medium from the working space ( 10 ) connected; 7.4 inside the case ( 3 ) and / or on the housing ( 3 ) is an adjoining room ( 6 ), which via the inlet channel ( 9 ) and the return channel ( 8th ) working medium-conducting with the working space ( 10 ), so that working medium in a circulating flow from the next room ( 6 ) via the inlet channel ( 9 ) in the working space ( 10 ) and from the workspace ( 10 ) via the return channel ( 8th ) in the next room ( 6 ) is eligible; 7.5 the flow cross section for the working medium in the inlet channel ( 9 ) and / or in the return channel ( 8th ) is selectively changeable; characterized by the following features: 7.6 in the return channel ( 8th ) and / or inlet channel ( 9 ) is the mouth of a rotating over the axis of rotation of the hydrodynamic coupling scoop ( 14 ) arranged to be working medium from the return channel ( 8th ) and / or the inlet channel ( 9 ) by means of a dynamic pressure and in the direction of the secondary space ( 6 ) and / or work space ( 10 ), wherein - the scoop tube ( 14 ) via a gear ratio with the impeller ( 1 ) and / or turbine wheel ( 2 ), so that when there is a slip between the impeller ( 1 ) and the turbine wheel ( 2 ) at a lower speed than the impeller ( 1 ) and the turbine wheel ( 2 ) rotates, and / or - one via a gear ratio with the impeller ( 1 ) and / or turbine wheel ( 2 ) connected conveying device for the working medium in the region of the mouth of the scoop tube ( 14 ) is provided, which promotes the working fluid in a circumferential direction of the hydrodynamic coupling in the scoop mouth during operation.

Hydrodynamic coupling according to claim 7, characterized in that the scoop tube ( 14 ) with the speed of the turbine wheel ( 2 ) and the conveyor rotates a paddle wheel ( 22 ), which via a planetary gear in a drive connection with the impeller ( 1 ), wherein the impeller ( 1 ), in particular the planet carrier ( 19 ) of the planetary gear and the paddle wheel ( 22 ) the sun wheel ( 21 ) of the planetary gear train.

Hydrodynamic coupling according to claim 7, characterized in that the scoop tube ( 14 ) via a planetary gear in a drive connection with the impeller ( 1 ) and / or the turbine wheel ( 2 ), wherein the impeller ( 1 ) in particular the sun gear ( 21 ) of the planetary gear, the turbine wheel ( 2 ) the planet carrier ( 19 ) and the scoop ( 14 ) the ring gear ( 18 ) of the planetary gear train.

Hydrodynamic coupling according to one of claims 1 to 9, characterized in that in the inlet channel ( 9 ) and / or in the return channel ( 8th ) a control valve ( 7 ), in particular in the form of a solenoid valve is arranged.

Hydrodynamic coupling according to one of claims 1 or 10, characterized in that the secondary space ( 6 ) partially or completely radially within the working space ( 10 ) is positioned.

Hydrodynamic coupling according to one of claims 1 or 11, characterized in that the secondary space ( 6 ) partially or completely axially outside the working space ( 10 ) is arranged.

Hydrodynamic coupling according to one of claims 10 to 12, characterized in that the control valve ( 7 ) a displaceable in the axial direction and / or radial direction of the hydrodynamic coupling piston ( 7.1 ), which by a magnetic force from a bobbin ( 7.2 ) against the force of a spring ( 11 ), in particular compression spring or leaf spring, is displaceable to the flow cross-section of the return channel ( 8th ) or the feed channel ( 9 ) to change.

Hydrodynamic coupling according to one of claims 1 to 13, characterized in that the turbine wheel ( 2 ) rotatably on the housing ( 3 ) or is integral with it and the impeller ( 1 ) together with the housing ( 3 ) encloses.

Hydrodynamic coupling according to one of claims 1 to 14, characterized in that the inlet channel ( 9 ) in the region of the radial center between the inner radius of the working space ( 10 ) and the outer radius of the working space ( 10 ), or in the region between the inner radius and the radial center.

Hydrodynamic coupling according to one of claims 1 to 15, characterized in that the return channel ( 8th ) at the outer radius or in the region of the outer radius of the working space ( 10 ) in the workroom ( 10 ), and in particular in a separating gap between the impeller ( 1 ) and the turbine wheel ( 2 ).

Hydrodynamic coupling according to one of claims 1 to 16, characterized in that a plurality of inlet channels ( 9 ) and / or return channels ( 8th ) is provided.