DE60000704T2 - Entleerventil für eine hydrostatische Kupplung - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein einen Entleerungsmechanismus für eine hydraulische Kraftübertragungskupplung, die für Vierradantriebe für Kraftfahrzeuge verwendet wird, insbesondere einen Entleerungsmechanismus für eine hydraulische Kraftübertragungskupplung, der sowohl als temperaturgesteuerter Mechanismus zum Umschalten auf Zweiradantrieb als auch als Drehmomentbegrenzer dient.
• Eine solche hydraulische Kraftübertragungskupplung für Vierradantriebe für Kraftfahrzeuge ist aus den US-Patentschriften 5 706 658 und 5 983 635 (veröffentlicht am 16.11.99) bekannt.
• Fig. 1A zeigt einen beispielhaften Entleerungsmechanismus für eine hydraulische Kraftübertragungskupplung, wie sie derzeit von den Anmeldern der vorliegenden Erfindung auf Grundlage dieser US-Patente entwickelt wird. In der hydraulischen Kraftübertragungskupplung ist ein Rotor vorgesehen, um ein Drehmoment als Funktion der Drehzahldifferenz zwischen einer Antriebswelle und einer Abtriebswelle zu übertragen, wobei der Rotor mit einem Ventilblock 101 versehen ist, der sich zusammen mit dem Rotor dreht. Der Rotor ist mit einer mit Hinterrädern gekoppelten Hauptwelle verbunden und dreht sich somit mit dieser mit. Im Ventilblock 101 ist ein Aufnahmeloch 102 gebildet, in dem ein Entleerungseinsatz 105 sitzt, der ein Entleerungsloch 104, an dem aus einer Hochdruckkammer 103 hydrostatischer Druck abgelassen wird, aufweist. Im Entleerungseinsatz 105 ist ein Entleerungsstift 106 zum Öffnen und Schließen des Entleerungslochs 104 verschiebbar angeordnet. Im Ventilblock 101 ist ein fixierter Stift 107 eingepasst, der das Verschieben des Entleerungsstifts 106 einschränkt. Im Aufnahmeloch 102 des Ventilblocks 101 ist eine Niederdruckkammer 108 gebildet. In der Niederdruckkammer 108 ist ein Wärmeschalter 111 vorgesehen, der durch Rückstellfedern 109 und 110 so belastet ist, dass er gegen den Entleerungsstift 106 drückt, um das Entleerungsloch 104 zu blockieren. Der Wärmeschalter 111 ist mit einem Kopfstift 112 versehen, der bei Erreichen einer vorgegebenen Temperatur ausgefahren wird. Wenn die vorgegebene Temperatur nicht erreicht ist, drückt der Wärmeschalter 111 den Entleerungsstift 106 mithilfe der Rückstellfedern 109 und 110 nach links, wie in Fig. 1A gezeigt, um das Entleerungsloch 104 zu blockieren. Dabei stößt der Kopfstift 112 des Wärmeschalters 111 nicht am fixierten Stift 107 an, sondern es verbleibt zwischen diesen ein winziger Spalt. Wenn die vorgegebene Temperatur erreicht ist, wird der Kopfstift 112 des Wärmeschalters 111 nach links ausgefahren, und stößt am fixierten Stift 107 an, wie in Fig. 1B gezeigt, wobei der Wärmeschalter 111 durch die resultierende Reaktionskraft gegen die Vorbelastungskräfte der Rückstellfedern 109 und 110 nach rechts zurückgefahren wird. Beim Zurückfahren des Wärmeschalters 111 wird der Entleerungsstift 106 losgelassen, so dass er durch den in der Hochdruckkammer 103 herrschenden hohen Druck nach rechts geschoben und das Entleerungsloch 104 geöffnet wird. Infolgedessen fließt Öl aus der Hochdruckkammer 103 durch das Entleerungsloch 104 und eine Entleerungskammer 114 in eine Entleerungsleitung 115, wie durch den Pfeil dargestellt.
• D. h. wenn der Entleerungsstift 106 aus dem Zustand von Fig. 2A, in dem das Entleerungsloch 104 vom Entleerungsstift 106 blockiert wird, zum Öffnen des Entleerungslochs 104 zurückgefahren wird, wie in Fig. 2B gezeigt, fließt Öl aus der Hochdruckkammer 103 durch das Entleerungsloch 104 in die Entleerungskammer 114 und wird dann über die Entleerungsleitung 115 in die Niederdruckkammer abgelassen, wie durch den Pfeil dargestellt. Ein weiteres Verschieben des Entleerungsstifts 106 wird dadurch verhindert, dass der Boden einer im Entleerungsstift 106 gebildeten Aussparung 113 am fixierten Stift 107 anstößt, wie in Fig. 2B gezeigt.
• Fig. 3 zeigt Drehmomentkennlinien, wobei sich die Kennlinie A ergibt, wenn die Öltemperatur unter einem vorgegebenen Niveau liegt und somit der Entleerungsstift 106 nicht betätigt wird, und das Drehmoment T zum Quadrat der Drehzahldifferenz proportional ist. Dagegen ergibt sich nach Überschreiten der vorgegebenen Temperatur und Betätigung des Entleerungsstifts 106 die Drehmomentkennlinie B, wobei das Drehmoment T mit der Vergrößerung der Drehzahldifferenz N zunimmt, da die Entleerungsfähigkeit aufgrund des kleineren Durchmessers des Entleerungslochs 104 unzureichend ist.
• Bei einem solchen herkömmlichen Entleerungsmechanismus für eine hydraulische Kraftübertragungskupplung hat das Entleerungsloch einen kleinen Durchmesser, was ein Einstellen des hydrostatischen Drucks auf ein höheres Niveau ermöglicht, aber leicht zu einer unzureichenden Entleerungsfähigkeit führt, selbst wenn der Entleerungsstift nach Überschreiten der vorgegebenen Temperatur betätigt ist. Dadurch nimmt das Drehmoment mit der Vergrößerung der Drehzahldifferenz weiterhin zu. Außerdem kann dieser Entleerungsmechanismus nicht als Drehmomentbegrenzer füngieren, da das Drehmoment aufgrund der unzureichenden Entleerungsfähigkeit mit der Drehzahldifferenz steigt.
• Mit der vorliegenden Erfindung wird ein Entleerungsmechanismus für eine hydraulische Kraftübertragungskupplung geschaffen, der das Problem der unzureichenden Entleerungsfähigkeit verringert, ein vorgegebenes Drehmoment nach dessen Erreichen aufrechterhält und als Mechanismus zum temperaturgesteuerten Umschalten auf Zweiradantrieb sowie als Drehmomentbegrenzer dient.
• Die vorliegende Erfindung betrifft einen Entleerungsmechanismus für eine hydraulische Kraftübertragungskupplung, die so ausgebildet ist, dass sie sich zwischen einer Antriebswelle und einer Abtriebswelle, die in Bezug aufeinander drehbar sind, anordnen lässt, um ein Drehmoment als Funktion der Drehzahldifferenz zwischen Antriebs- und Abtriebswelle zu übertragen. Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst der Entleerungsmechanismus
• - einen Begrenzungseinsatz, der in einem Ventilblock angebracht ist und ein Verbindungsloch, an dem Öl aus einer ersten Hochdruckkammer eingeleitet wird, aufweist,
• - einen Wärmeschalter, der in einer im Ventilblock gebildeten Niederdruckkammer so angeordnet ist, dass gegen ihn eine Rückstellfeder drückt, wobei dieser Wärmeschalter einen Kopfstift aufweist, der ausgefahren wird, wenn eine vorgegebene Temperatur erreicht ist,
• - einen im Ventilblock eingesetzten fixierten Stift, der so angeordnet ist, dass der Kopfstift des Wärmeschalters, gegen den die Rückstellfeder drückt, an diesem Stift anstoßen kann, wobei der fixierte Stift bewirkt, dass der Wärmeschalter gegen die Rückstellfeder zurückgefahren wird, wenn der Kopfstift bei der vorgegebenen Temperatur ausgefahren wird,
• - einen im Begrenzungseinsatz verschiebbar angeordneten Begrenzungsstift, gegen den, solange die vorgegebene Temperatur nicht erreicht ist, der Wärmeschalter drückt, um das Verbindungsloch zu schließen, wobei dieser Begrenzungsstift bei Erreichen der vorgegebenen Temperatur infolge der durch das Zurückfahren des Wärmeschalters herbeigeführten Beseitigung der Druckkraft das Verbindungsloch öffnet und bei Erreichen eines vorgege benen Drehmoments infolge des in der ersten Hochdruckkammer herrschenden hohen Drucks das Verbindungsloch Öffnet,
• - einen auf den Begrenzungseinsatz folgenden Entleerungseinsatz, der im Ventilblock angeordnet ist und ein Entleerungsloch aufweist, durch das hindurch aus einer zweiten Hochdruckkammer Öl geleitet wird, sowie
• - einen Entleerungsstift, der im Entleerungseinsatz dergestalt verschiebbar angeordnet ist, dass gegen ihn eine Entleerungsfeder drückt, wobei dieser Entleerungsstift die erste Hochdruckkammer aufweist, in die Öl aus der zweiten Hochdruckkammer geleitet wird und die sich zum Verbindungsloch hin öffnet, und das Entleerungsloch mittels einer Druckkraft des Begrenzungsstifts schließt, bis eine vorgegebene Temperatur erreicht ist, wobei der Entleerungsstift als Reaktion auf das Zurückfahren des Begrenzungsstifts, das bei Erreichen der vorgegebenen Temperatur herbeigeführt wird, das Entleerungsloch schnell öffnet und bei Erreichen eines vorgegebenen Drehmoments in der Zeit, in der die vorgegebene Temperatur noch nicht erreicht ist, das Entleerungsloch öffnet und gleichzeitig sein Gleichgewicht einstellt, um das vorgegebene Drehmoment aufrechtzuerhalten.
• Der Entleerungsstift umfasst eine Öffnung, über die die erste Hochdruckkammer, die sich im Innern des Entleerungsstifts befindet, mit der sich außerhalb befindenden Niederdruckseite verbunden wird. Er fungiert außerdem als Drehmomentbegrenzer, indem er die Differenz zwischen der mit der zweiten Hochdruckkammer des Entleerungsstifts assoziierten Druckaufnahmefläche und der mit der ersten Hochdruckkammer assoziierten Druckaufnahmefläche reduziert, wenn eine vorgegebene Temperatur noch nicht erreicht ist und somit der Wärmeschalter nicht aktiviert ist. Das Verhältnis der mit der ersten Hochdruckkammer assoziierten Druckaufnahmefläche des Entleerungsstifts zur mit der zweiten Hochdruckkammer assoziierten Druckaufnahmefläche beträgt z. B. 1,1 oder weniger.
• Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Entleerungsmechanismus nach Anspruch 1 geschaffen, wobei die hydraulische Kraftübertragungskupplung umfasst
• - ein Gehäuse, das mit der Antriebswelle verbunden ist und eine auf seiner Innenseite gebildete Nockenfläche aufweist,
• - einen Rotor, der mit der Abtriebswelle verbunden und im Gehäuse drehbar angeordnet ist, wobei dieser Rotor mehrere sich axial erstreckende Kolbenkammern aufweist,
• - mehrere Kolben, die unter einer Vorbelastungskraft der Rückstellfeder in jeweils einer der Kolbenkammern hin- und herbewegbar angeordnet sind, wobei diese Kolben bei den Relativdrehungen von Antriebs- und Abtriebswelle von der Nockenfläche betätigt werden, sowie
• - ein Auslassloch, das im Rotor gebildet ist und sich zu den Kolbenkammern hin öffnet, wobei der Ventilblock so mit dem Rotor verbunden ist, dass Öl, das durch die Betätigung der Kolben abgelassen wird, aufgrund des Strömungswiderstands beim Hindurchströmen durch eine im Ventilblock vorgesehene Öffnung in den Kolben eine Reaktionskraft herbeifuhrt, womit zwischen dem Gehäuse und dem Rotor ein Drehmoment übertragen wird.
• Mit dem auf diese Weise konstruierten Entleerungsmechanismus der vorliegenden Erfindung wird verhindert, dass nach Erreichen der vorgegebenen Temperatur das Drehmoment aufgrund unzureichender Entleerungsfähigkeit mit der Vergrößerung der Drehzahldifferenz zunimmt, wodurch das Drehmoment zuverlässig eliminiert wird.
• Wenn die vorgegebene Temperatur noch nicht erreicht ist, kann überdies der Entleerungsstift selbst, auf Grundlage des hydrostatischen Gleichgewichts, auf einen Drehmomentanstieg reagieren, wodurch das Drehmoment auf einem bestimmten Niveau gehalten wird. Dadurch können der temperaturgesteuerte Mechanismus zum Umschalten von Vierradantrieb auf Zweiradantrieb und der Mechanismus zum Begrenzen des Drehmoments gemeinsam gebildet werden. Infolgedessen ist es möglich, eine anomale Erwärmung der Kupplung zu verhindern und das Gewicht des gesamten Getriebezugs zu verringern, da die Kupplung in der Lage ist, bei abruptem Start o. Ä. das Drehmoment zu begrenzen. Darüber hinaus lässt sich dadurch, dass im Entleerungsstift die Öffnung gebildet ist, über die die zweite Hochdruckkammer und die erste Hochdruckkammer auf der Niederdruckseite in Verbindung gelangen, die Konstruktion des Öffnungsmechanismus vereinfachen.
• Die obigen und weitere Aufgaben, Aspekte, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen deutlicher hervor aus der folgenden detaillierten Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen.
• Fig. 1A und 1B zeigen Schnittansichten eines Entleerungsmechanismus, der derzeit von den Anmeldern der vorliegenden Erfindung entwickelt wird,
• Fig. 2A und 2B zeigen Schnittansichten eines Entleerungsstifts,
• Fig. 3 zeigt eine graphische Wiedergabe der Drehmomentcharakteristik von Fig. 1A und 1B,
• Fig. 4 zeigt eine Schnittansicht einer hydraulischen Kraftübertragungskupplung mit einem erfindungsgemäßen Entleerungsmechanismus,
• Fig. 5A und 5B zeigen Schnittansichten einer Ausführung des erfindungsgemäßen Entleerungsmechanismus,
• Fig. 6 zeigt einen Schnitt entlang Linie VI-VI von Fig. 5A und 5B und
• Fig. 7 zeigt eine graphische Wiedergabe der Drehmomentcharakteristik von Fig. 5A und 5B.
• Fig. 4 zeigt eine Schnittansicht einer hydraulischen Kraftübertragungskupplung mit einem erfindungsgemäßen Entleerungsmechanismus. Mit einer Antriebswelle (nicht gezeigt) für die Vorderräder ist ein Gegenflansch 1 verbunden. Im Gegenflansch 1 ist ein Nockenaufnahmeschaft 2 eingesetzt für Keilwellenverbindung. Der Nockenaumahmeschaft 2 weist an der Außenseite ein vorderes Lager 3 auf, mit dem er auf einem Differenzialgehäuse 4 gelagert ist. Zwischen dem Differentialgehäuse 4 und dem Gegenflansch 1 sind ein Abdichtelement 5 und eine Abdeckung 6 vorgesehen, die ein Eindringen von Fremdkörpern und ein Ausströmen von Getriebeöl verhindern. An der linken Seite des Nockenaufhahmeschafts 2 ist an einer Schweißstelle 7 ein Gehäuse 8 befestigt. Auf der Innenseite des Nockenaufhahmeschafts 2 ist eine Nockenfläche 9 mit zwei oder mehr erhabenen Abschnitten vorgesehen. Im Nockenaufnahmeschaft 2 sind Stopfen 10 und 11 eingesetzt, an denen Öl in die Kupplung eingespritzt oder aus dieser abgelassen werden kann. Ein Rotor 12 ist im Gehäuse 8 drehbar angebracht und mit einer Hauptwelle 13 verbunden, so dass er sich mit dieser mitdreht. Ein Antriebsritzel 14 eines hinteren Differenzials ist von rechts in die Hauptwelle 13 eingepasst, so dass das Antriebsdrehmoment über das hintere Differenzial auf die Hinterräder übertragen wird. Im Rotor 12 sind mehrere axial ausgerichtete Kolbenkammem 15 gebildet, die jeweils einen durch eine Rückstellfeder 17 verschiebbaren Kolben 16 aufnehmen. An der Kopfseite des Kolbens 16 ist eine Einlassleitung 18 gebildet, die mit einer Niederdruckkammer 19 in Verbindung steht. Die Einlassleitung 18 öffnet sich über ein Verbindungsloch 20, das durch einen kugelförmigen Einwegventilkörper 21 geöffnet oder geschlossen wird, zur Kolbenkammer 15 hin. In der Kolbenkammer 15 ist ein Ventilsitz 22 für den Einwegventilkörper 21 gebildet. Am abgestuften Abschnitt des Ventilsitzes 22 ist ein Rückschlageinsatz 23 angeordnet. Zwischen dem Rückschlageinsatz 23 und dem Einwegventilkörper 21 ist eine nicht gezeigte Rückschlagfeder angeordnet, die dazu dient, den Einwegventilkörper 21 in Position zu bringen. Die Rückstellfeder 17 sitzt zwischen dem Rückschlageinsatz 23 und dem Boden des Rotors 12. Im Rotor 12 ist ein Auslassloch 24 gebildet, das sich zur Kolbenkammer 15 hin öffnet. Im Auslassloch 24 ist ein kugelförmiger Einwegventilkörper 25 angeordnet. Im Auslassloch 24 ist ein Ventilsitz 26 für den Einwegventilkörper 25 gebildet.
• Auf den Rotor 12 folgt ein Ventilblock 27, der eine Hochdruckkammer 28 aufweist, die mit dem Auslassloch 24 des Rotors 12 in Verbindung steht. In die Hochdruckkammer 28 hinein ragt ein Einschränkungselement 29, das den Einwegventilkörper 25 an einer vorgegebenen Stelle positioniert. Der Ventilblock 27 ist mit einem Öffnungselement 31 versehen, das eine zur Hochdruckkammer 28 führende Öffnung 30 aufweist. Der Ventilblock 27 und der Rotor 12 sind durch einen Stift 32 in Bezug aufeinander positioniert und durch eine Schraube 33 fest miteinander verbunden. Wenn sich der Kolben 16 in Einlassstellung befindet, ist das Einwegventil 21 am Kopf des Kolbens 16 offen, so dass Öl über die Niederdruckkammer 19, die Einlassleitung 18 und das Verbindungsloch 20 in die Kolbenkammer 15 fließen kann. Dabei ist das Einwegventil 25 am Auslassloch 24 des Rotors 12 geschlossen, so dass kein Öl aus der Hochdruckkammer 28 zurückfließen kann. Wenn sich dagegen der Kolben 16 in Auslassstellung befindet, ist das Einwegventil 25 offen, so dass das sich in der Kolbenkammer 15 befindende Öl über das Auslassloch 24 und die Hochdruckkammer 28 in das im Ventilblock 27 vorgesehene Öffnungselement 31 fließen kann. Dabei ist das Einwegventil 21 geschlossen, um zu verhindern, dass Öl über das Verbindungsloch 20 und die Einlassleitung 18 in die Niederdruckkammer 19 austritt. Auf den Ventilblock 27 folgt ein Lagerkäfig 34. Der Lagerkäfig 34 ist in das Gehäuse 8 eingepasst und durch einen Sprengring 35 positioniert. Der Lagerkäfig 34 dreht sich mit dem Gehäuse 8 mit. Im Lagerkäfig 34 ist ein Durchgangsloch 36 gebildet, das mit der Niederdruckkammer 19 in Verbindung steht. Zwischen dem Lagerkäfig 34 und dem Ventilblock 27 sowie zwischen dem Lagerkäfig 34 und der Hauptwelle 13 sind Nadellager 37 bzw. 38 angeordnet. Zwischen dem Lagerkäfig 34 und der Hauptwelle 13 ist außerdem eine Öldichtung 39 angebracht, die ein Ausfließen von Öl verhindert. Außerhalb des Lagerkäfigs 34 ist ein Speicherkolben 40 zum Ausgleich der thermischen Expansion und Kontraktion des Öls verschiebbar angebracht, wobei der Speicherkolben 40 eine Speicherkammer 41 begrenzt, die mit der Niederdruckkammer 19 über das im Lagerkäfig 34 gebildete Durchgangsloch 36 in Verbindung steht. Zwischen dem Speicherkolben 40 und dem Gehäuse 8 sowie zwischen dem Speicherkolben 40 und dem Lagerkäfig 34 sind O-Ringe 42 bzw. 43 angeordnet. Zwischen einer Speicherhalterung 44 und dem Boden des Speicherkolbens 40 sind Rückstellfedern 45 und 46 angeordnet. Die Verlängerung des Lagerkäfigs 34 weist an der Außenseite ein Ringkugellager 47 auf, mit dem der Lagerkäfig 34 im Differenzialgehäuse 4 gelagert ist. In der linken Öffnung der Hauptwelle 13 sind eine Schmierrille 48 und ein Dichtungselement 49 vorgesehen.
• Fig. 5A und 5B zeigen Schnittansichten einer erfindungsgemäßen Ausrührung eines Entleerungsmechanismus, wie er im Ventilblock von Fig. 4 vorgesehen ist, wobei in Fig. 5A der Zustand vor Inbetriebnahme und in Fig. 5B der Zustand nach Inbetriebnahme dargestellt ist. Der Ventilblock 27 ist mit dem Rotor 12 gekoppelt und dreht sich mit diesem mit. Der Ventilblock 27 umfasst ein Aufnahmeloch 50, an dem ein Gewindeabschnitt 51 zur Aufnahme eines Schalterstöpsels 52 gebildet ist. Am Ventilblock 27 ist am oberen Ende (in Fig. 4 am rechten Ende) ein Sitz 53 für das Nadellager 37 gebildet. Ein fixierter Stift 54 ragt vom Sitz 53 durch das Aufnahmeloch 50 hindurch und wird vom Nadellager 37 festgehalten, so dass er nicht verschoben werden kann. Im Aufnahmeloch 50 sitzt ein Begrenzungseinsatz 55 aus Metall. Der Begrenzungseinsatz 55 hat ein im Wesentlichen napfförmiges Profil, das sich nach hinten (nach rechts) öffnet. Im Begrenzungseinsatz 55 ist ein Verbindungsloch 56 gebildet, das mit der Hochdruckseite in Verbindung steht. Das Verbindungsloch 56 hat einen kleinen Durchmesser, so dass ein hoher Druck eingestellt werden kann. Im Begrenzungseinsatz 55 ist ein Begrenzungsstift 60 zum Öffnen und Schließen des Verbindungslochs 56 eingesetzt, wobei der Begrenzungsstift 60 einen Vorsprung 61 zum Öffnen und Schließen des Verbindungslochs 56 aufweist. Der Vorsprung 61 hat die Form eines Konus mit einem im Wesentlichen dreieckigen Profil, wobei die kegelförmige Fläche des Vorsprungs 61 am offenen Ende des Verbindungslochs 56 anstößt. Der Begrenzungsstift 60 ist am vom Vorsprung 61 abgewandten Ende offen und hat eine Aussparung 63, wie in Fig. 6, bei der es sich um einen Schnitt entlang Linie VI-VI von Fig. 5A handelt, gezeigt. Der fixierte Stift 54 sitzt so in der Aussparung 63 des Begrenzungsstifts 60, dass die Aussparung 63, wenn der Begrenzungsstift 60 zum Öffnen des Verbindungslochs 56 verschoben wird, am fixierten Stift 54 anstößt, wodurch der Begrenzungsstift 60 angehalten wird.
• Im Folgenden wird wieder auf Fig. 5A Bezug genommen. Ein im Begrenzungseinsatz 55 gebildetes Auslassloch 57 führt zu einer Entleerungskammer 64 des Begrenzungseinsatzes 55, die den Begrenzungsstift 60 aufnimmt, wobei das Auslassloch 57 mit einer im Ventilblock 27 gebildeten Entleerungsleitung 65 in Verbindung steht. Das Öl fließt durch das Verbindungsloch 56, die Entleerungskammer 64 und das Auslassloch 57 in die Entleerungsleitung 65, wonach es in eine Niederdruckkammer geleitet wird. Am Schalterstöpsel 52 ist rechts eine Niederdruckkammer 66 gebildet, in der ein Wärmeschalter 67 verschiebbar angeordnet ist.
• Der Wärmeschalter 67 weist am hinteren Teil auf der Außenseite eine Schulter 68 auf. Zwischen der Schulter 68 und dem Schalterstöpsel 52 ist eine Rückstellfeder 69 angeordnet. Zwischen dem Boden des Wärmeschalters 67 und dem Schalterstöpsel 52 ist eine Rückstellfeder 70 angeordnet. Die Rückstellfedern 69 und 70 belasten den Wärmeschalter 67 dergestalt, dass er den Begrenzungsstift 60 nach links drückt, wodurch das Verbindungsloch 56 blockiert wird. Der Wärmeschalter 67 weist einen Kopfstift 71 auf, der an seinem vorderen Ende dergestalt mittig angeordnet ist, dass vor Inbetriebnahme innerhalb einer vorgegebenen Temperatur zwischen dem Kopfstift 71 und dem fixierten Stift 54 ein winziger Spalt gebildet wird. Wenn eine vorgegebene Temperatur erreicht ist, wird der Kopfstift 71 ausgefahren, so dass er am fixierten Stift 54 anstößt, wodurch der Wärmeschalter 67 gegen die Rückstellfedern 69 und 70 nach rechts gedrückt wird, woraufhin der Druck von der Hochdruckseite bewirkt, dass der Begrenzungsstift 60 nach rechts verschoben und somit das Verbindungsloch 56 geöffnet wird. Wenn ein vorgegebenes Drehmoment überschritten wird, wird außerdem der Begrenzungsstift 60 durch einen hohen Druck am Verbindungsloch 56 gegen die Rückstellfedern 69 und 70 nach rechts verschoben, wodurch das Verbindungsloch 56 allmählich geöffnet wird.
• Am Boden des im Ventilblock 27 gebildeten Aufnahmelochs 50 ist ein sich an den Begrenzungseinsatz 55 anschließender Entleerungseinsatz 72 angeordnet. Am vorderen Ende des Entleerungseinsatzes 72 ist ein Entleerungsloch 73 gebildet. Im Entleerungseinsatz 72 ist ein Entleerungsstift 75, gegen den eine Entleerungsfeder 74 drückt, verschiebbar angeordnet. Im Innern des Entleerungsstifts 75 ist eine erste Hochdruckkammer 76 gebildet, die über das Verbindungsloch 56 zur Entleerungskammer 64 des Begrenzungseinsatzes 55 und über ein am vorderen Ende gebildetes Durchgangsloch 77 zu einer im Ventilblock 27 gebildeten zweiten Hochdruckkammer 78 führt. Die Entleerungsfeder 74 ist in der ersten Hochdruckkammer 76 angeordnet, wobei eines ihrer Enden an der Innenwand des Durchgangslochs 77 des Entleerungsstifts 75 und ihr anderes Ende am Begrenzungseinsatz 55 anliegt. Zwischen dem Entleerungsstift 75 und dem Entleerungseinsatz 72 ist eine Öldichtung 79 angeordnet. Im Entleerungsstift 75 ist eine Öffnung 80 gebildet. Über die Öffnung 80 kann eine zwischen dem Entleerungseinsatz 72 und dem Entleerungsstift 75 gebildete Entleerungskammer 81 mit der ersten Hochdruckkammer 76 des Entleerungsstifts 75 in Verbindung gelangen. Wenn Öl durch die Öffnung 80 fließt, entsteht ein Strömungswiderstand, durch den die Kolben eine Reaktionskraft erzeugen, aufgrund derer zwischen dem Gehäuse und dem Rotor ein Drehmoment übertragen wird.
• Die Entleerungskammer 81 führt zu einer Entleerungsleitung 82, so dass das Öl, nachdem es in die Entleerungskammer 81 geflossen ist, über die Entleerungsleitung 82 in die Niederdruckkammer geleitet wird.
• Wenn das Öl eine vorgegebene Temperatur erreicht, wird der Kopfstift 71 des Wärmeschalters 67 ausgefahren, so dass der Wärmeschalter 67 aufgrund des Anschlags am fixierten Stift 54 nach rechts bewegt und somit der Begrenzungsstift 60 losgelassen wird, wie in Fig. 5B gezeigt. Dies bewirkt, dass sich der Begrenzungsstift 60 gegen die Rückstellfedern 69 und 70 bewegt und das Verbindungsloch 56 geöffnet wird. Dabei sinkt der hydrostatische Druck in der ersten Hochdruckkammer 76 des Entleerungsstifts 75 auf null, so dass der Entleerungsstift 75 durch den hydrostatischen Druck in der zweiten Hochdruckkammer 78, der größer ist als die Kraft der Entleerungsfeder 74, nach rechts bewegt und somit das Entleerungsloch 73 zum Ablassen des Öls geöffnet wird.
• Wenn dagegen der Wärmeschalter 67 inaktiv ist und ein vorgegebenes Drehmoment erreicht wird, dann überschreitet der hydrostatische Druck der ersten Hochdruckkammer 76 die Kraft der Rückstellfedern 69 und 70, so dass der Begrenzungsstift 60 das Verbindungsloch 56 zur Druckregulierung öffnet. Infolgedessen kann das Gleichgewicht zwischen dem hydrostatischen Druck in der zweiten Hochdruckkammer 78 und der kombinierten Kraft des hydrostatischen Drucks in der ersten Hochdruckkammer 76 und der Entleerungsfeder 74 variieren, so dass der Entleerungsstift 75 selbst durch den hydrostatischen Druck all mählich ins Gleichgewicht gebracht wird, um das Entleerungsloch 73 zu öffnen und somit das Öl aus der zweiten Hochdruckkammer 78 zur Druckregulierung abzulassen. Die zweite Hochdruckkammer 78 führt über drei Hochdruckleitungen 83, 84 und 85 zu einer Hochdrucköffnung 86. Wie mit Pfeilen D dargestellt, fließt das Öl aus der Hochdrucköffnung 86 durch die Hochdruckleitungen 83, 84 und 85 in die zweite Hochdruckkammer 78.
• Im Folgenden wird die Arbeitsweise beschrieben. Im Normalzustand, in dem die Temperatur am Wärmeschalter 67 ein vorgegebenes Niveau nicht erreicht, wirkt der hydrostatische Druck an der Hochdrucköffnung 86 über die Hochdruckleitungen 83, 84 und 85 an der zweiten Hochdruckkammer 78, wie mit den Pfeilen D dargestellt. Das Öl fließt von der zweiten Hochdruckkammer 78 über das Durchgangsloch 77 des Entleerungsstifts 75 in die erste Hochdruckkammer 76 und dann zum Verbindungsloch 56, wo es auf den Begrenzungsstift 60 einwirkt. Daher herrscht in der ersten Hochdruckkammer 76 und der zweiten Hochdruckkammer 78 der gleiche hydrostatische Druck. Die Rückstellfedern 69 und 70 belasten mittels des Wärmeschalters 67 den Begrenzungsstift 60, wobei die Kraft der Rückstellfedern 69 und 70 größer ist als der hydrostatische Druck in der ersten Hochdruckkammer 76, so dass der Begrenzungsstift 60 das Verbindungsloch 56 blockiert. Der Entleerungsstift 75 wird durch die Entleerungsfeder 74 und die hydrostatische Reaktionskraft der ersten Hochdruckkammer 76 nach links gedrückt, wodurch das Entleerungsloch 73 blockiert wird. Somit kann sich der hydrostatische Druck dort nicht fortpflanzen. Im Gegenteil, nachdem der hydrostatische Druck in die erste Hochdruckkammer 76 eingedrungen ist, gelangt er über die Öffnung 80, die Entleerungskammer 81 und die Entleerungsleitung 82 in die Niederdruckkammer, wie mit dem Pfeil C angegeben. In Fig. 7 ist die Drehmomentkennlinie E im Normalzustand gezeigt, bei dem ein Drehmoment T erreicht wird, das zum Quadrat der Drehzahldifferenz N proportional ist. Wenn die Temperatur am Wärmeschalter 67 ein vorgegebenes Niveau erreicht, wird der Kopfstift 71 des Wärmeschalters 67 nach links ausgefahren und stößt am fixierten Stift 54 an, wie in Fig. 5B gezeigt, wobei die resultierende Reaktionskraft den Wärmeschalter 67 gegen die Rückstellfedern 69 und 70 nach rechts zurückfährt. Dadurch wirkt auf den Begrenzungsstift 60 nicht mehr die Druckkraft ein, so dass er zwangsweise entlastet wird. Wenn das Verbindungsloch 56 infolge des Zurückfahrens des Begrenzungsstifts 60 offen ist, gelangt der hydrostatische Druck von der Entleerungskammer 64 über die Entleerungsleitung 71 in die Niederdruckkammer 66, wodurch der hydrostatische Druck in der ersten Hochdruckkam mer 76 des Entleerungsstifts 75 schnell auf null sinkt. Infolgedessen wird der Entleerungsstift 75 durch den hydrostatischen Druck in der zweiten Hochdruckkammer 78, der größer ist als die Kraft der Entleerungsfeder 74, nach rechts bewegt und somit das Entleerungsloch 73 zum Ablassen des Öls geöffnet. Zu diesem Zeitpunkt liegt die Drehmomentkennlinie im Wesentlichen bei null, wie in Fig. 7 durch die Linie F wiedergegeben. Selbst wenn die vorgegebene Temperatur erreicht ist, wie in Fig. 3 durch die Kennlinie B dargestellt, nimmt somit das Drehmoment T aufgrund der nicht ausreichenden Entleerungsfähigkeit nicht entsprechend der Vergrößerung der Drehzahldifferenz N zu.
• Wenn vor Aktivierung des Wärmeschalters 67 ein vorgegebenes Drehmoment erreicht wird, übersteigt der hydrostatische Druck in der ersten Hochdruckkammer 76, der auf den Begrenzungsstift 60 einwirkt, die Kraft der Rückstellfedern 69 und 70, so dass der Begrenzungsstift 60 das Verbindungsloch 56 öffnet, um den Druck zu regulieren und ein Gleichgewicht zu finden. Dabei variiert das Gleichgewicht zwischen dem hydrostatischen Druck in der zweiten Hochdruckkammer 78 und der kombinierten Kräfte des hydrostatischen Drucks in der ersten Hochdruckkammer 76 und der Entleerungsfeder 74. In diesem Fall überwindet der hydrostatische Druck in der zweiten Hochdruckkammer 78 die kombinierten Kräfte des hydrostatischen Drucks und der Entleerungsfeder 74, so dass der Entleerungsstift 75 das Entleerungsloch 73 allmählich öffnet. Auf diese Weise findet der Entleerungsstift 75 selbst allmählich ein hydrostatisches Gleichgewicht, während er das Öl ablässt. Dabei behält die Drehmomentkennlinie einen konstanten Wert, wenn ein vorgegebenes Drehmoment T1 überschritten wird, wie in Fig. 7 durch die Linie G wiedergegeben. Auf diese Weise kann der Entleerungsstift 75 selbst durch hydrostatisches Gleichgewicht arbeiten und ein bestimmtes Drehmoment T aufrechterhalten. Außerdem fungiert er nicht nur als temperaturgesteuerter Mechanismus zum Umschalten von Vierradantrieb auf Zweiradantrieb sondern auch als Drehmomentbegrenzer.
• Es ist zu bemerken, dass die vorliegende Erfindung sich nicht auf die obige Ausführung beschränkt und jegliche geeignete Varianten umfasst, solange diese deren Ziele und Vorteile nicht schmalem und im Rahmen der beigefügten Ansprüche liegen. Es ist nicht beabsichtigt, die vorliegende Erfindung durch die für die obige Ausführung angegebenen numerischen Werte einzuschränken.

Claims (5)

1. Entleerungsmechanismus für eine hydraulische Kraftübertragungskupplung, die so ausgebildet ist, dass sie sich zwischen einer Antriebswelle und einer Abtriebswelle, die in Bezug aufeinander drehbar sind, anordnen lässt, um ein Drehmoment als Funktion der Drehzahldifferenz zwischen Antriebs- und Abtriebswelle zu übertragen,

gekennzeichnet durch

- einen Begrenzungseinsatz (55), der in einem Ventilblock (27) angebracht ist und ein Verbindungsloch (56), an dem Öl aus einer ersten Hochdruckkammer (76) eingeleitet wird, aufweist,

- einen Wärmeschalter (67), der in einer im Ventilblock (27) gebildeten Niederdruckkammer so angeordnet ist, dass gegen ihn eine Rückstellfeder (69, 70) drückt, wobei dieser Wärmeschalter (67) einen Kopfstift (71) aufweist, der ausgefahren wird, wenn eine vorgegebene Temperatur erreicht ist,

- einen im Ventilblock (27) eingesetzten fixierten Stift (54), der so angeordnet ist, dass der Kopfstift (71) des Wärmeschalters (67), gegen den die Rückstellfeder (69, 70) drückt, an diesem Stift (54) anstoßen kann, wobei der fixierte Stift (54) bewirkt, dass der Wärmeschalter (67) gegen die Rückstellfeder (69, 70) zurückgefahren wird, wenn der Kopfstift (71) bei der vorgegebenen Temperatur ausgefahren wird,

- einen im Begrenzungseinsatz (55) verschiebbar angeordneten Begrenzungsstift (60), gegen den, solange die vorgegebene Temperatur nicht erreicht ist, der Wärmeschalter (67) drückt, um das Verbindungsloch (56) zu schließen, wobei dieser Begrenzungsstift (60) bei Erreichen der vorgegebenen Temperatur infolge der durch das Zurückfahren des Wärmeschalters (67) herbeigeführten Beseitigung der Druckkraft das Verbindungsloch (56) öffnet und bei Erreichen eines vorgegebenen Drehmoments infolge des in der ersten Hochdruckkammer (76) herrschenden hohen Drucks das Verbindungsloch (56) öffnet,

- einen auf den Begrenzungseinsatz (55) folgenden Entleerungseinsatz (72), der im Ventilblock (27) angeordnet ist und ein Entleerungsloch (73) aufweist, durch das hindurch aus einer zweiten Hochdruckkammer (78) Öl geleitet wird,

- einen Entleerungsstift (75), der im Entleerungseinsatz (72) dergestalt verschiebbar angeordnet ist, dass gegen ihn eine Entleerungsfeder (74) drückt, wobei dieser Entleerungsstift (75) die erste Hochdruckkammer (76) aufweist, in die Öl aus der zweiten Hochdruckkammer (78) geleitet wird und die sich zum Verbindungsloch (56) hin öffnet, und das Entleerungsloch (73) mittels einer Druckkraft des Begrenzungsstifts (60) schließt, bis eine vorgegebene Temperatur erreicht ist, wobei der Entleerungsstifts (75) als Reaktion auf das Zurückfahren des Begrenzungsstifts (60), das bei Erreichen der vorgegebenen Temperatur herbeigeführt wird, das Entleerungsloch (73) schnell öffnet und bei Erreichen eines vorgegebenen Drehmoments in der Zeit, in der die vorgegebene Temperatur noch nicht erreicht ist, das Entleerungsloch (73) öffnet und gleichzeitig sein Gleichgewicht einstellt, um das vorgegebene Drehmoment aufrechtzuerhalten.

2. Entleerungsmechanismus nach Anspruch 1, bei dem der Entleerungsstift eine Öffnung umfasst, über die die erste Hochdruckkammer, die sich im Innern des Entleerungsstifts befindet, mit der sich außerhalb befindenden Niederdruckseite verbunden wird.

3. Entleerungsmechanismus nach Anspruch 1, der außerdem als Drehmomentbegrenzer fungiert, indem er die Differenz zwischen der mit der zweiten Hochdruckkammer des Entleerungsstifts assoziierten Druckaufnahmefläche und der mit der ersten Hochdruckkammer assoziierten Druckaufnahmefläche reduziert, wenn eine vorgegebene Temperatur noch nicht erreicht ist und somit der Wärmeschalter nicht aktiviert ist.

4. Entleerungsmechanismus nach Anspruch 3, bei dem das Verhältnis der mit der ersten Hochdruckkammer assoziierten Druckaufnahmefläche des Entleerungsstifts zur mit der zweiten Hochdruckkammer assoziierten Druckaufnahmefläche 1.1 oder weniger beträgt.

5. Hydraulische Kraftübertragungskupplung mit einem Entleerungsmechanismus nach Anspruch 1, mit

- einem Gehäuse, das mit der Antriebswelle verbunden ist und eine auf seiner Innenseite gebildete Nockenfläche aufweist,

- einem Rotor, der mit der Abtriebswelle verbunden und im Gehäuse drehbar angeordnet ist, wobei dieser Rotor mehrere sich axial erstreckende Kolbenkammern aufweist,

- mehrere Kolben, die unter einer Vorbelastungskraft der Rückstellfeder in jeweils einer der Kolbenkammern hin- und herbewegbar angeordnet sind, wobei diese Kolben bei den Relativdrehungen von Antriebs- und Abtriebswelle von der Nockenfläche betätigt werden, sowie

- einem Auslassloch, das im Rotor gebildet ist und sich zu den Kolbenkammern hin öffnet, wobei der Ventilblock so mit dem Rotor verbunden ist, dass Öl, das durch die Betätigung der Kolben abgelassen wird, aufgrund des Strömungswiderstands beim Hindurchströmen durch eine im Ventilblock vorgesehene Öffnung in den Kolben eine Reaktionskraft herbeiführt, womit zwischen dem Gehäuse und dem Rotor ein Drehmoment übertragen wird.