DE19619891A9

DE19619891A9 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer Kupplung

Info

Publication number: DE19619891A9
Application number: DE1996119891
Authority: DE
Inventors: Adrian 53757 Sankt Augustin Chludek
Original assignee: GKN Viscodrive GmbH
Current assignee: GKN Viscodrive GmbH
Filing date: 1996-05-17
Anticipated expiration: 2016-05-18

Abstract

Kupplungsvorrichtung mit zwei koaxialen gegeneinander drehbaren Teilen, die eine Reibungskupplung aufweist, deren Reiblamellen abwechselnd mit dem einen und dem anderen der gegeneinander drehbaren Teile verbunden sind, und die eine Betätigungsvorrichtung für die Reibungskupplung aufweist, die eine in einem der gegeneinander drehbaren Teile ausgebildete Ringkammer umfaßt, in der eine hochviskose Flüssigkeit enthalten ist, und die einen in der Ringkammer angeordneten mit dem anderen der gegeneinander drehbaren Teile antreibend verbundenen Förderkörper umfaßt und die bei relativer Drehung der gegeneinander drehbaren Teile gegeneinander eine Druckerhöhung zur Beaufschlagung der Reibungskupplung bewirkt.

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Kupplungsvorrichtung mit zwei koaxialen gegeneinander drehbaren Teilen, die eine Reibungskupplung aufweist, deren Reiblamellen abwechselnd mit dem einen und dem anderen der gegeneinander drehbaren Teile verbunden sind, und die eine Betätigungsvorrichtung für die Reibungskupplung aufweist, die eine in einem der gegeneinander drehbaren Teile ausgebildete Ringkammer umfaßt, in der eine hochviskose Flüssigkeit enthalten ist, und die einen in der Ringkammer angeordneten mit dem anderen der gegeneinander drehbaren Teile antreibend verbundenen Förderkörper umfaßt und die bei relativer Drehung der gegeneinander drehbaren Teile gegeneinander eine Druckerhöhung zur Beaufschlagung der Reibungskupplung bewirkt.

Bei relativer Drehung zwischen den drehbaren Teilen der Kupplung wird infolge Scherung in der hochviskosen Flüssigkeit in der Ringkammer ein Druck aufgebaut, der die Reibungslamellen der Reibungskupplung axial beaufschlagt, so daß diese dazu tendieren, die Kupplung zu schließen.

Vorrichtungen der genannten Art werden in Antriebssträngen von Kraftfahrzeugen und Landmaschinen zur Erzeugung eines von der Drehzahldifferenz abhängigen Sperrmomentes zwischen zwei relativ zueinander rotierenden Teilen eingesetzt.

Die zwei relativ zueinander rotierenden Teile können hierbei Teile eines Differentialgetriebes sein bzw. mit solchen Teilen eines Differentialgetriebes verbunden sein, so daß durch Einsatz der Anordnung in einem Differentialgetriebe ein differenzdrehzahlabhängig sperrendes Sperrdifferential entsteht.

Eine Kupplungsvorrichtung der genannten Art ist beispielsweise aus der JP 7-17162 Y2 bekannt. Hierbei ist der Förderkörper drehfest mit dem einen der gegeneinander rotierenden Teile verbunden, während das andere der gegeneinander rotierenden Teile eine Ringkammer bildet, die von einem verschiebbaren Kolben begrenzt wird, der die Reibungskupplung beaufschlagt; mit zunehmender Differenzdrehzahl steigt der in der viskosen Flüssigkeit ausgeübte Druckaufbau, der in eine Verschiebung des Kolbens umgesetzt wird.

Eine Vorrichtung dieser Art ist weiterhin aus der DE 195 05 800.3 bekannt. Hierbei ist zur Begrenzung des in der Ringkammer erzeugten Druckes bereits eine druckabhängig öffnende Kurzschlußleitung zwischen der Ringkammer und dem Reservoir vorgesehen. Die druckabhängige Steuerung kann jedoch die Drehzahldifferenz nur mittelbar wiedergeben, wobei Störeinflüsse wie Temperatur der viskosen Flüssigkeit auftreten können. Die erforderlichen Kanäle für die Kurzschlußleitung verteuern die Vorrichtung.

Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine differenzdrehzahlfühlende Kupplung der genannten Art bereitzustellen, die Mittel zur Drehmomentbegrenzung aufweist, die vereinfacht sind und insbesondere keine zusätzlichen Gehäusebohrungen erfordern.

Eine erste Lösung besteht in einer Kupplung, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der Förderkörper mit dem ihn antreibenden der gegeneinander drehbaren Teile über Mittel zum Entkoppeln der Verbindung zur Begrenzung des zwisehen beiden übertragbaren Drehmoments verbunden ist.

Mit den hiermit vorgegebenen Mitteln ist es möglich, die Drehzahl des Förderkörpers bei steigender Relativdrehzahl von der Drehzahl des einen der gegeneinander drehbaren Teile gegenüber dem anderen der drehbaren Teile zu entkoppein, so daß die durch die relative Drehzahl zwischen Förderkörper und Ringkammer bestimmte Druckerzeugung begrenzt werden kann. Je nach konstruktiver Ausführung sind hierbei Begrenzungen auf einen Höchstwert ebenso möglich wie degressive Kurvenverläufe, die ab einer bestimmten Relativdrehzahl eine nicht mehr wesentlich steigende Druckerzeugung bewirken. Die entsprechende Druckerzeugung im Druckraum kann hierbei so eingestellt werden, insbesondere auch unter Berücksichtigung bestimmter mechanischer Vorspannungswerte, daß die Reibungskupplung nicht völlig schließt, sondern im Schlupfzustand bleibt. Als bevorzugte Mittel zum Entkoppeln sind beispielhaft Rutschkupplungen oder Klauenkupplungen zwischen dem einen der gegeneinander drehbaren Teile und dem Förderkörper vorzuschlagen, ebenso kann eine Viscokupplung mit wenigen Kupplungslamellen verwendet werden, weitere Ausbildungen sind in den Unteransprüchen genannt, auf die Bezug genommen wird.

Die Betätigungsvorrichtung für die Reibungskupplung selber ist in bevorzugter Ausgestaltung dadurch gekennzeichnet, daß in der Ringkammer ein gegenüber dieser begrenzt verdrehbarer Druckaufbau- und Steuerkörper angeordnet ist, der eine in Umfangsrichtung verlaufende von zwei Enden begrenzten Ringnut enthält, die von dem anliegenden Förderkörper abgeschlossen wird und mit diesem einen Scherkanal bildet, daß die Ringkammer von einem verschiebbaren Kolben begrenzt wird, daß in dem einen der gegeneinander drehbaren Teile ein Reservoir mit variablem Volumen ausgebildet ist, das mit der Ringkammer hydraulisch verbunden ist, und daß bei relativer Drehung der gegeneinander drehbaren Teile gegeneinander jeweils ein Ende des Scherkanals mit einem geringen Flüssigkeitsdruck mit dem Reservoir und das andere Ende des Scherkanals mit einem höheren Flüssigkeitsdruck mit dem vom verschiebbaren Kolben begrenzten Teil der Ringkammer verbunden ist.

Eine zweite Lösung besteht darin, daß in der Ringkammer Mittel zur Vergrößerung eines Scherkanals zwischen dem Förderkörper und einer Begrenzungswand des Scherkanals vorgesehen sind. Darüber wird anders als bei der erstgenannten Lösung von einer drehfesten Verbindung zwischen Förderkörper und dem entsprechenden der beiden gegeneinander drehbaren Teile ausgegangen. Die Mittel zur Vergrößerung des Scherspaltes, d. h. zur Erhöhung seiner Dicke haben hierbei die gleichen Wirkungen wie die zuvor diskutierten Mittel zum Entkoppeln, d. h. mit der Vergrößerung des Scherspaltes nimmt trotz steigender Relativdrehzahl der Druckaufbau im Scherkanal ab, bzw. wird begrenzt, so daß auch hier ab einer bestimmten Relativdrehzahl ein Höchstwert der Druckerzeugung erreicht wird oder der weitere Ausstieg der Druckerzeugung stark degressiv wird. Dementsprechend sind die auf die Reibungskupplung ausgeübten Druckkräfte begrenzt, so daß die Kupplung in einem Schlupfzustand gehalten werden kann. Als bevorzugte Mittel sind druckabhängig oder extern gesteuert nachgebende Wandungsteile in der Ringkammer angegeben. Bezüglich konkreter Ausbildungen wird auf die Unteransprüche Bezug genommen.

Die Betätigungsvorrichtung für die Reibungskupplung selber ist bevorzugte Ausgestaltung dadurch gekennzeichnete daß in der Ringkammer ein gegenüber dieser begrenzt verdrehbarer Druckaufbau- und Steuerkörper angeordnet ist, der eine in Umfangsrichtung verlaufende von zwei Enden begrenzten Ringnut enthält, die von dem anliegenden Förderkörper abgeschlossen wird und mit diesem einen Scherkanal bildet, daß die Ringkammer von einem verschiebbaren Kolben begrenzt wird, in dem einen der gegeneinander drehbaren Teile ein Reservoir mit variablem Volumen ausgebildet ist, das mit der Ringkammer hydraulisch verbunden ist, daß bei relativer Drehung der gegeneinander drehbaren Teile gegeneinander jeweils ein Ende des Scherkanals mit einem geringen Flüssigkeitsdruck mit dem Re-

servoir und das andere Ende des Scherkanals mit einem höheren Flüssigkeitsdruck mit dem vom verschiebbaren Kolben begrenzten Teil der Ringkammer verbunden ist, und daß in dem Scherkanal im Druckaufbau- und Steuerkörper ein elastisch nachgebendes Bodenteil ausgebildet ist. Bezüglich der Ausgestaltung des nachgebenden Bodenteils wird auf die Unteransprüche bezug genommen.

Eine dritte Lösung besteht darin, daß in der Ringkammer drehbewegliche Mittel zur Freigabe einer Kurzschlußverbindung zwischen einem Bereich hohen Druckes in der Ringkammer und einem Bereich niedrigen Druckes in der Ringkammer vorgesehen sind.

Diese Mittel sind vorzugsweise unmittelbar über die Flüssigkeitsscherung in der Ringkammer steuerbar, jedoch ist auch eine externe Ansteuerung denkbar. Auch hiermit kann sichergestellt werden, daß bei zunehmender Differenzdrehzahl zwischen den gegeneinander drehbaren Teilen der in der Druckkammer erzeugte Druck auf einen Höchstwert begrenzt wird oder einer degressiven Kennlinie folgend erzeugt wird. Als Ergebnis ist auch die Beaufschlagung der Reibungskupplung so zu begrenzen, daß dieser bei hohen Differenzdrehzahlen in einem Schlupfzustand gehalten werden kann.

Die Betätigungsvorrichtung ist bevorzugt dadurch gekennzeichnet, daß in der Ringkammer ein gegenüber dieser begrenzt verdrehbarer Druckaufbau- und Steuerkörper angeordnet ist, der eine in Umfangsrichtung verlaufende von zwei Enden begrenzten Ringnut enthält, die von dem anliegenden Förderkörper abgeschlossen wird und mit diesem einen Scherkanal bildet, daß die Ringkammer von einem verschiebbaren Kolben begrenzt wird, daß in dem einen der gegeneinander drehbaren Teile ein Reservoir mit variablem Volumen ausgebildet ist, das mit der Ringkammer hydraulisch verbunden ist, daß bei relativer Drehung der gegeneinander drehbaren Teile gegeneinander jeweils ein Ende des Scherkanals mit einem geringen Flüssigkeitsdruck mit dem Reservoir und das andere Ende des Scherkanals mit einem höheren Flüssigkeitsdruck mit dem vom verschiebbaren Kolben begrenzten Teil der Ringkammer verbunden ist, und daß der begrenzt verdrehbare Druckaufbau- und Steuerkörper zwischen zwei elastisch nachgiebigen Endanschlägen gehalten ist, die bei Überschreiten einer gegebenen Differenzdrehzahl zwischen den gegeneinander drehbaren Teile durch elastisches Nachgeben ein weiteres Verdrehen des Druckaufbau- und Steuerkörpers und damit ein Freigeben einer Kurzschußverbindung zwischen dem Ende des Scherkanals mit dem höheren Druck und dem Ende des Scherkanals mit dem niedrigeren Druck bewirken. Auf die Unteransprüche wird auch im Zusammenhang mit dieser Lösung bezug genommen.

Je nach gewünschtem Verlauf des von der Reibungskupplung erzeugten Sperrmomentes über der Differenzdrehzahl ist es möglich, die im Ringraum erzeugten Kräfte zu korrigieren. Hierzu ist es möglich, daß Federmittel vorgesehen sind, die sich an dem Gehäuse abstützen und die Lamellen auf der dem Kolben zugewandten Seite beaufschlagen, oder daß Federmittel vorgesehen sind, die sich an dem Gehäuse abstützen und den Kolben auf der den Lamellen zugewandten Seite beaufschlagen oder daß Federmittel vorgesehen sind, die vorgespannt zwischen dem Kolben und der Reibungskupplung angeordnet sind und diese stets mit einer Mindestkraft beaufschlagen.

Das Reservoir kann vom Rotationsgehäuse und einem mit diesen umlaufenden axial verschiebbaren federbelasteten Kolben oder einer federbelasteten Membran gebildet werden oder ein elastisches Ausgleichselement in einer Kammer, die das Reservoir bildet, umfassen. Die darin enthaltene hochviskose Flüssigkeit kann beispielsweise dilatantes Medium sein, d. h. ein solches, dessen Viskosität über der Scherrate zunimmt.

Auf den Wortlaut und Inhalt der Patentansprüche wird insgesamt Bezug genommen.

Zur Erklärung des Arbeitsprinzips und zur Erläuterung bevorzugter konstruktiver Ausführungsbeispiele wird nachfolgend auf die Zeichnungen bezug genommen.

Hierin zeigen

Fig. 1 einen Ausbruch aus zwei relativ zueinander beweglichen Platten zwischen denen in einer der Platten eine einen Scherkanal erzeugende Nut ausgebildet ist;

Fig. 2 eine gattungsgemäße Kupplung im Längshalbschnitt;

Fig. 3 eine erste Ausführung einer Pump- und Steuerscheibe mit einem Rotationskörper in Ansicht (a) und im Längsschnitt (b) als Einzelheit in einer ersten Position;

Fig. 4 die Pump- und Steuerscheibe und den Rotationskörper nach Fig. 3 in Ansicht (a) und in zwei Längsschnitten (b, c) in einer dritten Position;

Fig. 5 eine Pump- und Steuerscheibe als Einzelheit im Schnitt (a), in Vorderansicht (b) und in Rückansicht (c);

Fig. 6 eine erfindungsgemäße Kupplung mit einer Rutschkupplung an der Pump- und Steuerscheibe im Längsschnitt (a) und mit einer vergrößerten Einzelheit (b);

Fig. 7 eine erfindungsgemäße Kupplung in einer zweiten Ausführung mit einer druckbelasteten Klauenkupplung im Längsschnitt (a), mit einer vergrößerten Einzelheit (b) und mit einer Darstellung von zwei verschiedenen Zahnformen

Fig. 8 eine erfindungsgemäße Pump- und Steuerscheibe als Einzelheit in axialer Ansicht (a) mit einem Ausgleichskörper als Einzelheit (b) im vergrößerten Querschnitt durch den Scherkanal in einer ersten Ausführung (c) in einem vergrößerten Querschnitt durch den Scherkanal in einer zweiten Ausführung (d), in einem vergrößerten Zylinderschnitt durch den Längskanal in zwei Positionen des Verschlußkörpers (e);

Fig. 9 eine Förderscheibe mit zugeordneter Pump- und Steuerscheibe in einer ersten Förderposition (a) und in einer zweiten Kurzschlußposition (b);

Fig. 10 eine Förderscheibe mit zugeordneter Pump- und Steuerscheibe in einer ersten Förderposition (a) und in einer zweiten Kurzschlußposition (b).

Fig. 1 zeigt den Ausschnitt einer ersten Platte oder Scheibe 1 und einer zweiten Platte oder Scheibe 2, deren Stirnflächen 3, 4 aneinander anliegen. Die erste Platte 1 wird als fest angenommen; die zweite Platte 2 bewegt sich demgegenüber mit der Geschwindigkeit VR. In der Stirnfläche 3 der ersten Platte 1 ist eine im Querschnitt rechteckige Nut 5 mit seitlich begrenzenden Wänden 6, 7 ausgebildet. Nut 5 und Stirnfläche 3 bilden einen Scherkanal 8, der ein viskoses Medium aufnimmt. Das betrachtete Element des Scherkanals hat die Länge lsp und die Höhe bzw. Dicke s. Bei Bewegung der Platte 2 verhält sich das Medium in dem Scherkanal entsprechend dem angegebenen linearen Geschwindigkeitsprofil, das sich auf die feste Platte 1 bezieht. An den Oberflächen gelten jeweils Haftbedingungen sowohl für die Platte 1 wie für die Platte 2. Auf die Platte 2 bezogen sähe das Geschwindigkeitsprofil also reziprok aus. Auf die Platte 1 bezogen ergibt sich im Scherkanal aufgrund der Scherung ein Druck ρ und ein Mengenstrom Q.

Da die hier dargestellten Anwendungen nicht von relativen Linearbewegungen ausgehen, sondern von relativen Rotationsbewegungen wird die den Scherkanal bildende Nut vorzugsweise wie in einer der Fig. 2 bis 12 dargestellt umfangsgerichtet ausgebildet.

Die Fig. 2 ist eine Kupplungsanordnung 11 gezeigt die eine steuerbare Reibungskupplung 12 in Form einer Lamel-

lenkupplung und eine drehzahlfühlende Steueranordnung 13 umfaßt. Die Reibungskupplung umfaßt ein Gehäuse 14, in dem Außenlamellen 15 drehfest gehalten sind, sowie eine Nabe 16, auf der Innenlamellen 17 drehfest angeordnet sind. Die Reibungskupplung ist mittels eines Kolbens 19 beaufschlagbar. Dieser ist ein Teil der genannten Steueranordnung 13, die im Gehäuse 14 angeordnet ist und den axial verschiebbaren Kolben 19 und ein Rotationsgehäuse 20 umfaßt, die mit dem Gehäuse 14 umlaufen. Beide bilden einen Druckraum 21, in dem ein scheibenförmiger Rotationskörper 22 und ein scheibenförmiger Pump- und Steuerkörper 23 einhegen. Der Rotationskörper 22 ist drehfest mit der vorgenannten Nabe 16 verbunden, die angetrieben wird. Der Pump- und Steuerkörper 23 ist durch einen nicht dargestellten Drehanschlag, der in eine nicht dargestellte Umfangsnut im Rotationsgehäuse 20 eingreift, begrenzt gegenüber dem Rotationsgehäuse 20 verdrehbar. Ein im Kolben 19 einliegender O-Ring dient als Federmittel 35 und damit der dichten Anlage des Rotationskörpers 22 am Pump- und Steuerkörper 23.

Beim Drehrichtungswechsel des über die Nabe 16 über Verzahnungsmittel angetriebenen Rotationskörpers 22 nimmt dieser den Pump- und Steuerkörper 23 aus seiner einen durch Drehanschlag und Umfangsnut bestimmten Endposition in die andere durch Drehanschlag und Umfangsnut bestimmte Endposition. Im Rotationsgehäuse 20 ist weiterhin ein Reservoir 26 ausgebildet, das über einen axial verschiebbaren Ringkolben 27 begrenzt wird. Dieser stützt dich über Tellerfedern 28 am Gehäuse 20 ab, so daß das Reservoir 26 immer Volumenänderungen im Druckraum 21 ausgleicht. Im Rotationsgehäuse 20 ist ein axialer Verbindungskanal 30 erkennbar, der in der dargestellten Umfangslage mit einer Steueröffnung 31 in dem Pump- und Steuerkörper 23 in Uberdeckung steht. Die Steueröffnung 31 liegt an einem Ende eines Scherkanals 38, der durch eine umfangsbegrenzte Nut im Pump- und Steuerkörper 23 und die Oberfläche des Rotationskörpers 22 gebildet wird. Die sich relativ zueinander drehenden Teile sind jeweils durch Dichtungen gegeneinander abgedichtet. Der Spalt zwischen Rotationskörper 22 und Kolben 19 radial außerhalb des O-Rings 35 ist als Teil des Druckraums 21 zu betrachten. Schrauben 39, 40 dienen dem Befüllen bzw. Entlüften des Druckraumes und des Reservoirs. Tellerfedern 25 stützen sich am Gehäuse 14 ab und wirken auf den Kolben 19 als Gegenkraft zur Wirkung des Druckraumes ein.

In Fig. 3 sind als Einzelheit in Ansicht und im Axialschnitt ein Rotationsgehäuse 20 und ein Pump- und Steuerkörper 23 gezeigt. In Ansicht ist die umfangsgerichtete Nut 37 zu erkennen, die durch seitliche Wandungen 54, 55 begrenzt ist und an deren Enden Steueröffnungen 31 und 33 liegen. Die auch im Schnitt dargestellte Steueröffnung 33 befindet sich über dem Verbindungskanal 32 im Rotationsgehäuse. Die am anderen Ende liegende Steueröffnung 31 befindet sich in Uberdeckung mit einem im Schnitt nicht dargestellten radialen Verbindungskanal 43 im Rotationskörper. Mit gestrichelten Linien dargestellt ist die Position einer weiteren Durchgangsöffnung 30 im Rotationsgehäuse 20. Im Schnitt und in Ansicht ist mit gestrichelten Linien angedeutet der auf der Rückseite des Pump- und Steuerkörpers 23 befindliche Drehanschlag 41 und die umfangsbegrenzte Nut 42 dargestellt, die das Verdrehen des Pump- und Steuerkörpers 23 gegenüber dem Rotationsgehäuse 20 beschränken.

In Fig. 4 sind die gleichen Einzelheiten wie in Fig. 3 in Ansicht und zwei Schnitten dargestellt und mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Der Drehanschlag 41 nimmt jedoch die entgegengesetzte Endposition in der umfangsbegrenzten Nut 42 ein. Nunmehr ist die Steueröffnung 31 mit der zweiten Verbindungsöffnung 30 zum Reservoir in Uberdeckung, während die zweite Steueröffnung 33 mit dem Verbindungskanal 43 zum Druckraum in Verbindung steht. Der Druckaufbau findet nun an dem Ende der Nut 37 bei der Steueröffnung 33 statt. Mit gestrichelten Linien ist in Ansicht die Position des ersten Verbindungskanals 32 zum Reservoir gezeigt, die nunmehr keine Funktion hat.

In den Fig. 5a, 5b und 5c ist ein Pump- und Steuerkörper 23 der vorher bereits mehrfach beschriebenen Art als Einzelheit beschrieben, wobei die Steueröffnungen 31, 33 und die Nut 37 sowie der Drehanschlag als Einzelheiten erkennbar sind.

Auf der Rückseite ist ein Flächenbereich 51 erkennbar, in dem die Steueröffnungen 31, 33 liegen und der so ausgebildet ist, daß er abdichtend auf den Verbindungskanälen 30, 32, 43, 47 je nach Stellung aufliegen kann. Der Flächenbereich 51 ist in Umfangsrichtung so begrenzt, daß er stellungsabhängig die zuvor anhand von Fig. 8 erläuterte Drosselbohrung 49 wechselweise öffnen oder verschließen kann. Die übrige Oberfläche hat auf der Rückseite eine Mehrzahl von Ringrippen 53, um Reibung und Haftung gegenüber dem Gehäuse zu reduzieren. Eine der Fläche 51 gegenüberliegende Fläche 52 trägt den in der Höhe darüber nochmals hinausstehende Drehanschlag 41.

In Fig. 6 sind die gleichen Einzelheiten wie in Fig. 2 mit entsprechenden Bezugsziffern belegt. Anstelle der Schrauben sind Kugeln 39', 40' als Verschlußmittel verwendet. Der Rotationskörper 22 ist hierbei nicht unmittelbar mit der Nabe 16 drehfest gekoppelt, sondern nur zwischen zwei Mitnehmerscheiben 102,103 reibschlüssig eingespannt. Die Mitnehmerscheiben haben Innenverzahnungen 104, 105, die auf der Verzahnung 101 an der Nabe 16 sitzen. Die Mitnehmerscheibe 102 stützt sich an einem Absatz 106 der Nabe 16 axial ab, die Mitnehmerscheibe 103 wird von einer Tellerfeder 107 axial beaufschlagt, die sich an einem Sicherungsring 108 abstützt der in eine Nut 109 in der Nabe 16 eingesetzt ist. Es ist ersichtlich, daß auf diese Weise nur ein begrenztes Drehmoment zwischen der Nabe 16 und dem Rotationskörper 22 übertragen werden kann. Bei zunehmender Relativdrehzahl zwischen dem Rotationskörper 22 und dem Gehäuse 20 werden hierdurch die ausübbaren Scherkräfte zwischen dem Rotationskörper 22 und der Flüssigkeit im Scherkanal 38 begrenzt.

In Fig. 7 sind die gleichen Einzelheiten wie in Fig. 2 mit gleichen Bezugsziffern belegt. Anstelle der Schrauben sind Kugeln 39', 40' als Verschlußmittel verwandt. In der vergrößerten Einzelheit ist ebenfalls erkennbar, daß der Rotationskörper 22 nicht unmittelbar mit der Nabe 16 drehfest verbunden ist, vielmehr ist am Innenumfang des Rotationskörpers 22 eine Stirnverzahnung 111 angeordnet, die mit einer entsprechenden Stirnverzahnung 112 eines Ringkörpers 113 in Eingriff bringbar ist. Der Ringkörper 113 hat eine Innenverzahnung 114, die mit einer Außenverzahnung 101 des Nabenkörpers in drehfestem Eingriff ist. Der Rotationskörper 22 stützt sich an einer Schulter 106 des Nabenkörpers 16 axial ab, der Ringkörper 113 wird von einem ringförmigen, z. B. wellenförmigen, Federelement 115 axial beaufschlagt und stützt sich an einem Sicherungsring 108 ab, der in eine Ringnut 109 im Nabenkörper 16 eingreift. Wie in Fig. 12c erkennbar, sind die Stirnverzahnungen 111, 112 mit Schrägen versehen, die bei ansteigendem Drehmoment ein Auskuppeln gegen die Kraft des Federelements 115 bewirken (el), wobei die Zahnform so ist, daß ein Auskoppeln in beiden Richtungen erfolgen kann (c2) oder daß ein Auskoppeln nur in einer relativen Drehrichtung erfolgen kann (c3).

In Fig. 8 ist ein Pump- und Steuerkörper gezeigt, von dem in der Ansicht nach Fig. 8a eine Ringnut 37 erkennbar ist, an deren Ende zwei Steueröffnungen 31, 32 parallel zur Achse

verlaufend ausgebildet sind. In der Ringnut liegt eine in Fig. 8b als Einzelheit gezeigte Kolbenplatte 121 ein. Nähere Einzelheiten dieser Kolbenplatte 121 in verschiedenen Ausführungen sind In den Fig. 8c und 8d gezeigt die jeweils Schnitte gemäß der Schnittlinien BB darstellen, d. h. Querschnitte durch die Ringnut 37 und in der Fig. 8e, die jeweils Längsschnitte gemäß der Schnittlinie AA zeigen, wobei in jedem Fall zwei verschiedene Zustände gezeigt sind.

Die Kolbenplatte 121 kann gemäß Fig. 8c ein im Querschnitt U-förmiges elastisches Element sein, das sich bei zunehmendem Druck verformt (el) und dadurch den Querschnitt des Scherkanals 38 vergrößert. Auf diese Weise wird die Druckerzeugung begrenzt.

Bei geringerem Druck im Scherkanal 38 nimmt die Kolbenplatte 121' ihre natürliche U-förmige Querschnittsform an (c2), wodurch die wirksame Tiefe des Scherkanals reduziert wird und die Druckerzeugung erhöht wird.

In Fig. 8d ist die Kolbenplatte 121" ebenfalls aus elastischem Material dargestellt, umfaßt dabei jedoch einen starren Querschnittssteg und federnde Füße 122. Bei zunehmendem Druck im Scherkanal werden diese elastischen Füße 122 zusammengedrückt, so daß der Querschnitt des Scherkanals 38 zunimmt und die wirksame Druckerzeugung aufgrund größerer Scherkanaldicke nachläßt (dl). Bei geringerer relativer Drehzahl nimmt die Kolbenplatte 121d ihre natürliche Form an, wodurch der wirksame Querschnitt des Scherkanals 38 geringer wird und die Druckerzeugung aufgrund effektiverer Scherung bei gegebener Relativdrehzahl größer wird (d2).

In den Fig. 8e sind die gleichen Einzelheiten wie in Fig. 8d, jedoch im Längsschnitt, dargestellt. Fig. el zeigt die niedergedrückte Kolbenplatte 121", während Fig. e2 die Kolbenplatte 121" in ihrer natürlichen Form mit ausgefederten Füßen 122 zeigt.

In Fig. 9a und in Fig. 9b sind mit Fig. 3 übereinstimmende Einzelheiten mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet. In Fig. 9a befindet sich der Drehanschlag 41 in einer Endstellung in der umfangsbegrenzten Nut 42 zwischen zwei Endpositionen, die durch federnde Endanschläge 201, 202 gebildet werden. Hierdurch ist - die Steueröffnung 31 an dem einen Ende der Nut 37 mit dem Verbindungskanal 43 zum Druckraum verbunden, während die zweite Steueröffnung 33 über den Verbindungskanal 32 mit dem Reservoir verbunden ist.

Die federnden Endanschläge 201,202 können bis zu einer gewünscht Drehzahldifferenz zwischen den genannten gegeneinander drehbaren Teilen als im wesentlichen starr angenommen werden, d. h. die auf die Nut ausgeübten Reibungskräfte sind nicht geeignet, die Federkräfte zu überwinden, so daß eine genaue Korrelation zwischen den Enden der Nut und den Öffnungen 31, 33 wie gezeigt oder bei entgegengesetzter Drehrichtung den Öffnungen 30 und 31 besteht.

In Fig. 9b befindet sich der Drehanschlag 41 in einer geänderten Stellung, die durch Nachgeben des Drehanschlages 201 erreicht ist. Hierdurch ist nun über die Öffnung 31 im Pump- und Steuerkörper die Verbindung 33 vom Reservoir mit dem Verbindungskanal 43 zum Druckraum kurzgeschlossen. Gleichzeitig ist über die Verbindung zum Reservoir 33 das eine Ende der Nut über die Öffnung 31 mit dem anderen Ende der Nut auf Öffnung 32 kurzgeschlossen. Der Druckaufbau über die Nut bricht auf diese Weise zusammen, so daß bei der verschiedenen Differenzdrehzahl der Druckaufbau und damit das durch die Reibungskupplung übertragbare Drehmoment reduziert wird, bis der Endanschlag 201 wieder in die Stellung der Fig. 9a ausfedert.

In Fig. 10a und Fig. 10b sind mit den Fig. 9 übereinstimmende Einzelheiten mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Auch hierbei ist in Fig. 10a der Drehanschlag in der umfangsbegrenzten Nut 242 in einer Endstellung zwischen zwei frei erreichbaren Endpositionen, die durch die federnden Endanschläge 201, 202 gebildet werden, während in Fig. 10b eine über den die Endposition hinaus verdrehte Stellung bei federndem Nachgeben des Endanschlages 201 dargestellt ist. Zusätzlich zu den in Fig. 9 dargestellten Einzelheiten sind im Gehäuse zwei weitere Axialbohrungen 203, 204 vorgesehen, die ebenfalls eine Verbindung zum Reservoir herstellen, daneben sind in dem Pump- und Steuerkörper innerhalb der Ringnut 37 zwei weitere Bohrungen 205,206 vorgesehen. In den frei erreichbaren Endpositionen nach Fig. 10a, die ohne Kompression der Endanschläge 201, 202 durch freies Verdrehen des Pump- und Steuerkörpers erreicht werden können, treten die genannten Öffnungen nicht in Funktion. In der in Fig. 10b dargestellten Position ist der federnde Endanschlag 201 gegenüber der in Fig. 9b gezeigten Position um einen geringeren Betrag eingefedert. Die Kurzschlußfunktion im Bereich der beiden Enden der Nut, wie anhand von Fig. 9b erläutert, tritt noch nicht ein. Es wird jedoch eine Überdeckung der Öffnungen 203, 205 erreicht, die zweierlei bewirkt, der Bereich zwischen der Öffnung 33 und der Öffnung 203 ist beidendig mit dem Reservoir verbunden, so daß ein wirksamer Druckaufbau hier nicht stattfinden kann. Zwischen der Öffnung 203, die nunmehr als Ansaugöffnung aus dem Reservoir dient, und dem Kanal 43 zum Druckraum hingegen findet ein wirksamer Druckaufbau auf einer wesentlich reduzierten Kanallänge statt, so daß der Druckaufbau nicht völlig zusammenbricht, sondern auf einen Teilbetrag der Kanallänge reduziert wird. Dementsprechend wird der Druck und damit das durch die Reibungskupplung übertragbare Drehmoment auf einen vorgegebenen Wert begrenzt. Bei entgegengesetzter Drehrichtung und Verdrehung der Pump- und Steuerscheibe gegenüber dem Gehäuse kommen in gleicher Weise die Öffnungen 204, 206 zur Überdeckung. In beiden relativen Drehrichtungen wird über ein weiteres Einfedern des Endanschlages 201, 202 eine Situation erreicht, wie sie zuvor anhand von Fig. 9b beschrieben worden ist.

Claims

Patentansprüche

1. Kupplungsvorrichtung mit zwei koaxialen gegeneinander drehbaren Teilen, die eine Reibungskupplung (12) aufweist, deren Reiblamellen (15, 17) abwechselnd mit dem einen und dem anderen der gegeneinander drehbaren Teile verbunden sind, und die eine Betätigungsvorrichtung (13) für die Reibungskupplung (12) aufweist, die eine in einem der gegeneinander drehbaren Teile ausgebildete Ringkammer (21) umfaßt, in der eine hochviskose Flüssigkeit enthalten ist, und die einen in der Ringkammer angeordneten mit dem anderen der gegeneinander drehbaren Teile antreibend verbundenen Förderkörper (22) umfaßt und die bei relativer Drehung der gegeneinander drehbaren Teile gegeneinander eine Druckerhöhung zur Beaufschlagung der Reibungskupplung (12) bewirkt, da durch gekennzeichnet, daß der Förderkörper (22) mit dem ihn antreibenden der gegeneinander drehbaren Teile über Mittel zum Entkoppeln der drehfesten Verbindung zur Begrenzung des zwischen beiden übertragbaren Drehmoments verbunden ist.

2. Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Entkoppeln drehzahlabhängig oder druckabhängig selbsttätig ein- und auskoppelnd sind.

3. Kupplungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum

Entkoppeln extern steuerbar ein- und auskoppelnd sind.

4. Kupplungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Entkoppeln aus einer federbelasteten Klauenkupplung (111,112) mit sich ergänzenden Klauen am Förderkörper (22) und dem ihn antreibenden der Teile bestehen.

5. Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Klauenkupplung (111, 112) über Gleitschrägen an den Klauen verfügt, die ein selbsttätiges Auskoppeln in zumindest einer relativen Drehrichtung erleichtern.

6. Kupplungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Klauenkupplung (111, 112) über achsparallele Sperrflächen an den Klauen verfügt, die ein selbsttätiges Auskoppeln in einer relativen Drehrichtung verhindern.

7. Kupplungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Entkoppeln aus einer federbelasteten Rutschkupplung (102,103) bestehen.

8. Kupplungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß Federbelastungsmittel der Klauenkupplung (111,112) oder der Rutschkupplung (102, 103) drehzahlabhängig entlastbar sind.

9. Kupplungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Entkoppeln aus einer Viscokupplung bestehen, in der der Förderkörper eine geschleppte Lamelle bildet.

10. Kupplungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet,

daß in der Ringkammer (21) ein gegenüber dieser begrenzt verdrehbarer Druckaufbau- und Steuerkörper (23) angeordnet ist, der eine in Umfangsrichtung verlaufende von zwei Enden begrenzten Ringnut (37) enthält, die von dem anliegenden Förderkörper (22) abgeschlossen wird und mit diesem einen Scherkanal (38) bildet,

daß die Ringkammer (21) von einem verschiebbaren Kolben (19) begrenzt wird, daß in dem einen der gegeneinander drehbaren Teile ein Reservoir (26) mit variablem Volumen ausgebildet ist, das mit der Ringkammer (21) hydraulisch verbunden ist,

und daß bei relativer Drehung der gegeneinander drehbaren Teile gegeneinander jeweils ein Ende des Scherkanals (38) mit einem geringen Flüssigkeitsdruck mit dem Reservoir (26) und das andere Ende des Scherkanals (38) mit einem höheren Flüssigkeitsdruck mit dem vom verschiebbaren Kolben (19) begrenzten Teil der Ringkammer (21) verbunden ist.

11. Kupplungsvorrichtung mit zwei koaxialen gegeneinander drehbaren Teilen, die eine Reibungskupplung (12) aufweist, deren Reiblamellen (15, 17) abwechselnd mit dem einen und dem anderen der gegeneinander drehbaren Teile verbunden sind, und die eine Betätigungsvorrichtung (13) für die Reibungskupplung (12) aufweist, die eine in einem der gegeneinander drehbaren Teile ausgebildete Ringkammer (21) umfaßt, in der eine hochviskose Flüssigkeit enthalten ist, und die einen in der Ringkammer angeordneten mit dem anderen der gegeneinander drehbaren Teile antreibend verbundenen Förderkörper (22) umfaßt und die bei relativer Drehung der Teile gegeneinander eine Druckerhöhung zur Beaufschlagung der Reibungskupplung (12) bewirkt, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ringkammer (21) Mittel zur Vergrößerung eines Scherkanals (38) zwischen dem Förderkörper (22) und einer Begrenzungswand des Scherkanals (38) vorgesehen sind.

12. Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Vergrößerung des Scherkanals (38) drehzahlabhängig oder druckabhängig selbsttätig nachgebend ausgeführt sind.

13. Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Vergrößerung des Scherkanals (38) extern steuerbar sind.

14. Kupplungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Vergrößerung des Scherkanals (38) parallel zur Oberfläche des Förderkörpers (22) liegende axial verformbare oder verschiebbare Wandungsteile sind.

15. Kupplungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet,

daß die Ringkammer (21) von einem verschiebbaren Kolben (19) begrenzt wird,

daß in dem einen der gegeneinander drehbaren Teile ein Reservoir (26) mit variablem Volumen ausgebildet ist, das mit der Ringkammer (21) hydraulisch verbunden ist,

daß bei relativer Drehung der gegeneinander drehbaren Teile gegeneinander jeweils ein Ende des Scherkanals (38) mit einem geringen Flüssigkeitsdruck mit dem Reservoir (26) und das andere Ende des Scherkanals (38) mit einem höheren Flüssigkeitsdruck mit dem vom verschiebbaren Kolben (19) begrenzten Teil der Ringkammer (21) verbunden ist,

und daß in dem Scherkanal (38) im Druckaufbau- und Steuerkörper (32) ein elastisch nachgebendes Bodenteil (121) ausgebildet ist.

16. Kupplungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Bodenteil von einer flexiblen Lamelle (121c) mit C-förmigem Querschnitt gebildet wird.

17. Kupplungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Bodenteil von einer elastisch abgestützten Kolbenplatte (12Id) gebildet wird.

18. Kupplungsvorrichtung mit zwei koaxialen gegeneinander drehbaren Teilen, die eine Reibungskupplung (12) aufweist, deren Reiblamellen (15, 17) abwechselnd mit dem einen und dem anderen der gegeneinander drehbaren Teile verbunden sind, und die eine Betätigungsvorrichtung (13) für die Reibungskupplung (12) aufweist, die eine in einem der gegeneinander drehbaren Teile ausgebildete Ringkammer (21) umfaßt, in der eine hochviskose Flüssigkeit enthalten ist, und die einen in der Ringkammer angeordneten mit dem anderen der gegeneinander drehbaren Teile antreibend verbundenen Förderkörper (22) umfaßt und die bei relativer Drehung der gegeneinander drehbaren Teile gegeneinander jeweils eine Druckerhöhung zur Beaufschlagung der Reibungskupplung (12) bewirkt, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ringkammer (21) drehbewegliche Mittel zur Freigabe einer Kurzschlußverbindung zwischen einem Bereich hohen Druckes in der Ringkammer (21) und einem Bereich niedrigen Druckes in der Ringkammer (21) vorgesehen sind.

19. Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 18, dadurch

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gekennzeichnet, daß die drehbeweglichen Mittel zur Freigabe der Kurzschlußverbindung differenzdrehzahlabhängig unmittelbar über die Flüssigkeitsscherung steuerbar sind.

20. Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die drehbeweglichen Mittel zur Freigabe der Kurzschlußverbindung extern steuerbar sind.

21. Kupplungsvorrichtung nach einem der Ansprüche

18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ringkammer (21) ein gegenüber dieser begrenzt verdrehbarer Druckaufbau- und Steuerkörper (23) angeordnet ist, der eine in Umfangsrichtung verlaufende von zwei Enden begrenzten Ringnut (37) enthält, die von dem anliegenden Förderkörper (22) abgeschlossen wird und mit diesem einen Scherkanal (38) bildet, daß die Ringkammer (21) von einem verschiebbaren Kolben (19) begrenzt wird,
daß in dem einen der gegeneinander drehbaren Teile ein Reservoir (26) mit variablem Volumen ausgebildet ist, das mit der Ringkammer (21) hydraulisch verbunden ist,

und daß der begrenzt verdrehbare Druckaufbau- und Steuerkörper (23) zwischen zwei elastisch nachgiebigen Endanschlägen gehalten ist, die bei Überschreiten einer gegebenen Differenzdrehzahl zwischen den gegeneinander drehbaren Teile durch elastisches Nachgeben ein weiteres Verdrehen des Druckaufbau- und Steuerkörpers (23) und damit ein Freigeben einer Kurzschuß verbindung zwischen dem Ende des Scherkanals (38) mit dem höheren Druck und dem Ende des Scherkanal (38) mit dem niedrigeren Druck bewirken.

22. Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Endanschläge durch festabgestützte Druckfedern gebildet werden.

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