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Die Erfindung betrifft eine drehzahldifferenzabhängige hydraulische Kupplung, bestehend aus einem rotierenden Triebgehäuse, einer in diesem angeordneten hydrostatischen Verdrängungsmaschine, einer Abtriebswelle und einer Reibungskupplung zur Verbindung der Abtriebswelle mit dem Triebgehäuse, wobei die Verdrängungsmaschine bei Auftreten einer Differenzdrehzahl zwischen dem Triebgehäuse und der Abtriebswelle in einer Druckkammer einen Druck aufbaut, der eine Beaufschlagung der Reibungskupplung bewirkt, wobei die Verdrängungsmaschine über mindestens einen ersten Kanal mit der Druckkammer und über mindestens einen zweiten Kanal mit einem Raum in Verbindung steht.
Derartige Kupplungen finden in verschiedenen Konstellationen im Antriebsstrang von Kraftfahrzeugen Verwendung, zur direkten Übertragung eines Drehmomentes oder zur Sperrung eines verbundenen Differentialgetriebes für den Antrieb der Räder einer Achse oder für die Verteilung des Antriebsmomentes zwischen zwei Achsen. Die hydrostatische Verdrängungsmaschine besteht beispielsweise aus einem Innenrotor und aus
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einem Aussenrotor, genauso können aber auch hydrostatische Verdrän- gungsmaschinen anderer Bauart verwendet werden. In jedem Falle führen bei Drehzahldifferenz zwei Teile (beispielsweise Antriebsgehäuse und Ausgangswelle) eine Relativbewegung aus und erzeugen so einen den Kolben der Reibungskupplung beaufschlagenden Druck.
Um diesen Druck und damit den Schlupf der Kupplung zu steuern, sind Ventile vorgesehen, die gehäusefest sind und deren Aktuator aussen am Gehäuse angebracht ist. Nachteilig ist daran vor allem, dass zur Verbindung mit der Verdrängungsmaschine Drehdurchführungen und lange Kanäle nötig sind, und dass der Aktuator die Kupplung sperrig im Einbau macht und im Gelände leicht beschädigt wird. Ausserdem sind die Ventile empfindlich und erfordern ein Ölfilter im Fluidkreislauf, da deren Regelgüte durch Verunreinigungen beeinträchtigt wird, und die Aktuatoren sind sehr aufwendig. Dazu kommt noch, dass sowohl in der Verdrängungsmaschine als auch in den Drehdurchführungen erhebliche Leckagen auftreten, die den voll eingekuppelten Betrieb erschweren.
Eine derartige Kupplung ist beispielsweise in der WO 01/27487 Al beschrieben. Bei dieser wird das Arbeitsfluid aus einem Sumpf angesaugt und in diesen wieder entlassen, über ein kompliziertes von einem Schrittmotor betätigtes Ventil, und dann über eine Drehdurchführung der Verdrängungsmaschine zugeführt. Zwar ist es aus dem AT GM 5220 bekannt, ein mitrotierendes Ventil in einer der Wellen vorzusehen, die erwähnten Nachteile werden dadurch aber nicht behoben.
Andererseits sind Kupplungen bekannt, in denen ein magnetorheologisches oder elektrorheologisches Fluid (beide Begriffe werden hier und im folgenden fälschlich aber der Kürze Willen unter magnetorheologisch
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subsumiert) als Arbeitsmittel dient. Es wird dort aber als Schermedium zwischen berührungslosen Kupplungslamellen verwendet, dessen Scherwiderstand durch Variation der magnetischen Feldstärke gesteuert ist. Die damit übertragbaren Drehmomente sind aber im Verhältnis zur erforderlichen elektrischen Leistung und zum Bauraum klein. Auch sind magnetorheologische oder elektrorheologische Ventile an sich bekannt, etwa aus der DE 19820569 Al.
Daher ist es das Ziel der Erfindung, bei einer gattungsgemässen Kupplung die obigen Nachteile zu beheben ; sie soll ohne funktionelle Zugeständnisse eine schnelle und einfachere Steuerung erlauben und Leckagen minimieren, bei insgesamt minimalem Bauvolumen.
Erfindungsgemäss wird das dadurch erreicht, dass das in der hydrostatischen Verdrängungsmaschine unter Druck gesetzte Fluidum eine magnetorheologische Flüssigkeit, und mindestens ein Ventil ein magnetorheologisches Ventil mit einer Magnetspule ist. Das Fluid wird hier somit als Druckfluid verwendet, seine magnetorheologische Eigenschaft wird nur in den Ventilen genutzt, die dadurch wesentlich einfacher und einfacher zu steuern sind, und viel weniger Bauraum in Anspruch nehmen.
Weil die kurzen Leitungen immer gefüllt sind, und weil weder Massenträgheiten noch Spiele zu überwinden sind, schnelles Ansprechen auf die Steuersignale. Auch der Stromverbrauch ist sehr gering, weil das Magnetfeld nur den kleinen Ventilquerschnitt durchsetzen muss. Insgesamt vermindert sich dadurch auch das Bauvolumen der ganzen Kupplung erheblich.
In Weiterverfolgung des Erfindungsgedankens besteht die Möglichkeit, den Raum mit einer federbelasteten Wand zu versehen und so einen
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Ausgleichsraum zu schaffen (Anspruch 2), der Volumsänderungen durch
Temperaturänderungen ausgleicht. So braucht für das Arbeitsfluid kein
Sumpf im ortsfesten Gehäuse mehr vorgesehen zu werden, wodurch es noch kleiner wird. Vorzugsweise sind das mindestens ein Ventil, die
Kanäle und der Ausgleichsraum am bzw. im Treibgehäuse ausgebildet und rotieren mit diesem (Anspruch 3). Dadurch werden die Kanäle we- sentlich kürzer und die Leckagen minimiert.
Vorzugsweise sind zwei zweite Kanäle vorgesehen, in deren jedem ein magnetorheologisches Ventil vorgesehen ist (Anspruch 4). Damit ist die
Kupplung in beiden Fahrtrichtungen wirksam. Wenn zusätzlich noch im ersten Kanal ein magnetorheologisches Ventil vorgesehen ist (Anspruch
5), kann der Druckraum stromaufwärts der Verdrängungsmaschine abge- schlossen und die Kupplung so einige Zeit ohne Druckerzeugung im Eingriff gehalten werden. Dadurch kann die Kupplung auch bei Geradeausfahrt ohne nennenswerten Schlupf, wenn also mangels Drehzahldifferenz zwischen den beiden Wellen die Pumpe nicht fördert, in Eingriff gehalten werden.
Um ein sicheres und schnelles Öffnen der Kupplung und ein möglichst kleines Grundmoment (Schleifmoment bei ausgerückter Kupplung) sicherzustellen, auch nach langem Betrieb im voll eingerückten Zustand, ist die im Druckraum vorgesehene, dem hydraulischen Beaufschlagungsdruck entgegenwirkende zweite Feder stärker als die erste Feder (Anspruch 6). Bei längerem Betrieb mit Schlupf wird Arbeitsfluid umgepumpt und erwärmt sich so und dehnt sich folglich aus, was zu einer Kompression und damit zu einem Anstieg der Kraft der ersten Feder führt. Auch dann muss die zweite Feder noch stärker sein als die erste, um schnelles Öffnen sicherzustellen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist in Achsrichtung auf einer Seite der Verdrängungsmaschine der Druckraum und auf deren anderer Seite der mindestens eine erste Kanal mit dem magnetorheologischen Ventil angeordnet (Anspruch 7). Dadurch sind die Kanäle besonders kurz, ist der Stromzufuhrweg kürzer und der Zusammenbau erleichtert. In deren Weiterbildung ist bei einer Kupplung bei der das Triebgehäuse sich auf der Antriebsseite in einer Triebwelle fortsetzt, der mindestens eine erste Kanal ein Rohr, das das Triebgehäuse mit dem in der Triebwelle ausgebildeten Ausgleichsraum verbindet, wobei das Rohr Teil des magnetorheologischen Ventiles ist (Anspruch 8).
So ist das ausserhalb des Triebgehäuses liegende Rohr für die Steuerung besonders leicht zugänglich und das in der Fertigung aufwendige Bohren von Kanälen eingespart Das magnetorheologische Ventil kann im Rahmen der Erfindung sehr verschieden gestaltet sein. In zwei besonders guten Ausführungsformen besteht es entweder aus einem zylindrischen Kanalteil, der von einer Magnetspule mit einem ihn umhüllenden Eisenkern umgeben ist, wobei sich die magnetischen Feldlinien über das Fluid im Kanalteil schliessen (Anspruch 9) ;
oder das magnetorheologische Ventil besteht aus einem Kanalteil mit radialer Durchströmung und einer Magnetspule mit einem ihn umhüllenden Eisenkern, wobei der Kanalteil mit radialer Durchströmung vom Eisenkern begrenzt werden, und wobei sich die magnetischen Feldlinien über das Fluid im Kanalteil mit radialer Durchströmung schlie- ssen (Anspruch 10). Im ersten Fall verlaufen die Feldlinien in Strömungsrichtung, im zweiten zur Strömungsrichtung. In beiden wird auf minimalem Bauraum maximale Sperrwirkung erzielt.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Abbildungen beschrieben und erläutert. Es stellen dar :
Fig. l : ein Schema einer erfindungsgemässen Kupplung,
Fig. 2 : dieselbe, in einem anderen Betriebszustand,
Fig. 3 : eine Variante zur Fig. 1,
Fig. 4 : einen Längsschnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform,
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In Fig. 1 ist eine hydrostatische Verdrängungsmaschine nur angedeutet und mit l bezeichnet. Von ihr führt mindestens ein erster Kanal 2 über ein Rückschlagventil 3 zu einer Druckkammer 4 einer allgemein mit 10 bezeichneten Reibungskupplung. Weiters führt von der Maschine 1 mindestens ein zweiter Kanal 6 durch ein magnetorheostatisches Ventil 8 zu einem Ausgleichsraum 7. Um die Maschine 1 in beiden Richtungen betreiben zu können, wobei Druckseite und Saugseite der Maschine 1 Platz tauschen, sind die Kanäle verdoppelt. Es gibt somit einen weiteren ersten Kanal 2'und einen weiteren zweiten Kanaal 6'mit einem weiteren magnetorheostatischen Ventil 8'. Die beiden zweiten Kanäle 6, 6' führen beide in den Ausgleichsraum 7 und sind so auch miteinander verbunden, was mit der Leitung 9 angedeutet ist.
Auch das Rückschlagventil wäre zu verdoppeln, doch ist es hier als ein einziges in beiden Richtungen wirkendes Rückschlagventil ausgebildet.
Von der Lamellenkupplung 10 ist nur ein Triebgehäuse 11 und eine Abtriebswelle 12 angedeutet, zwischen denen Aussenlamellen 13 und Innenlamellen 14 ein Drehmoment übertragen, wenn sie von dem Kolben 15 zusammengepresst werden. Das geschieht, wenn der Druck in der Druckkammer 4 die Kraft einer ersten Feder 16 überwindend den Kolben 15 im
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Bild nach rechts bewegt. Der Ausgleichsraum 7 seinerseits enthält einen Kolben 18, der bei Ausdehnung des Arbeitsfluids gegen die Kraft einer Feder 17 nach links bewegt wird. Das Arbeitsfluid ist eine magnetorheologische Flüssigkeit ; das ist eine Flüssigkeit, die entweder selbst unter der Einwirkung eines Magnetfeldes oder eines elektrostatischen Feldes ihre Viskosität erhöht, oder diesen Effekt zeigende Teilchen in Suspension enthält.
In Fig. 1 sind die beiden magnetorheologischen Ventile 8, 8' nicht bestromt, sodass die zweiten Kanäle 6, 6' offen sind und die bei Auftreten einer Drehzahldifferenz fördernde Maschine 1 das Fluid durch die Kanäle 6, 9, 6' im Kreis fördert, sodass sich in den ersten Kanälen 2, 2' kein Druck aufbaut, der eine Kraft auf den Kolben auswirken könnte.
Fig. 2 zeigt das selbe Schema in einem anderen Betriebszustand : Das magnetorheologische Ventil 8 ist hier bestromt, sodass der Kanal 6 auf der Druckseite der Maschine 1 gesperrt ist. Dadurch wird in Kanal 2 ein Druck aufgebaut, der durch das geöffnete Rückschlagventil 3 hindurch in der Druckkammer 4 auf den Kolben 15 wirkt und so die Kupplung 10 schliesst. Die Förderrichtung der Maschine 1 ist mit einem Pfeil angedeutet. Fördert die Maschine in der entgegengesetzten Richtung, so wird das magnetorheologische Ventil 8'im Kanal 6'bestromt. Wenn sich bei längerem Betrieb in diesem Zustand das Fluidum erwärmt, bewegt sich der Kolben 18 im Ausgleichsraum 7 wegen der Wärmeausdehnung gegen die Kraft der Feder 17 in die Stellung 18'.
In Fig. 3 ist in der vorgehend beschriebenen Anlage ein weiteres magnetorheostatisches Ventil 19 hinzugefügt, welches die Verbindung zwischen der Druckkammer 4 und den ersten Kanälen 2, 2" behindert bzw. sperrt.
Wird dieses Ventil 19 bei eingerückter Kupplung 10 - die Druckkammer 4 steht unter Druck - geschlossen, so wird der Druck gehalten bzw. kann er
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nur langsam absinken. Das ist erwünscht, wenn die Maschine 1 nicht fördert und die Kupplung 10 trotzdem eingerückt bleiben soll. Wird entweder das magnetorheologische Ventil 19 oder in einem anderen Betriebszustand eines der beiden magnetorheologischen Ventile 8, 8' geöffnet, so soll die Kupplung möglichst schnell und zuverlässig öffnen. Dem dient die zweite Feder 16 in der Druckkammer 4. Dass das mit dem magnetorheologischen Fluid gefüllte Leitungssystem keine Luft enthält bedeutet, dass die aus der Druckkammer verdrängte Menge vom Ausgleichsraum 7 aufgenommen werden muss, der aber auch unter dem von der ersten Feder
17 bestimmten Druck steht.
Dieser kann aber noch durch den Temperaturanstieg des Fluids weiter vergrössert sein, sodass die zweite Feder 17 weiter zusammengedrückt ist und entsprechend ihrer Kennlinie einen höheren Druck entfaltet. Daher muss die Kraft der Feder 16 signifikant grösser als die Kraft der Feder 17 bei einem thermisch bedingt höheren Druck sein.
In Fig. 4 tragen die aus dem Vorhergehenden bekannten Teile wieder die selben Bezugszeichen. Das fahrzeugfeste, also nicht rotierende Gehäuse ist mit 20 bezeichnet. In ihm sind in Lagern 21 an seinem vorderen und hinteren Ende die ersten rotierenden Teile gelagert. Dies sind die Primärwelle oder Triebwelle 22 mit Flansch 23, an diese anschliessend das Triebgehäuse 11, welches aus einem Pumpengehäuseteil 24 mit einem Pumpengehäusedeckel 25 und aus einem Kupplungsteil 26 und schliesslich aus einem Abschlussteil 28 besteht, der seinerseits im rechten Lager 21 gelagert ist. Der Kupplungsteil 26 hat innen Kuppelzähne 27 für die Aussenlamellen 13.
Im Inneren dieses ersten rotierenden Teiles befindet sich ein zweiter rotierender Teil, der gebildet wird von einer Sekundär- oder Ausgangs-
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welle 12 am anderen Ende des Gehäuses 1, an dessen Ende über Kuppelzähne 30 die Kupplungsnabe 31 drehfest angebracht ist, auf deren äusseren Kuppelzähnen 32 die Innenlamellen 14 drehfest, aber axial verschiebbar geführt sind. Weiters hat die Kupplungsnabe 31 im gezeigten Ausführungsbeispiel Mitnehmer 33, die einen Pumpeninnenteil 34, auf dem der Innenrotor 35 der hydrostatischen Verdrängungsmaschine 1 sitzt, antreibt.
Der Pumpengehäusedeckel 25 enthält auf der der Pumpe angewandten Seite einen Kolben 15, der die Druckkammer abschliesst und auf die La- mellen 13, 14 wirkt.
An den Pumpengehäuseteil 24 sind auf der der Pumpe 1 abgewandten Seite magnetorheologische Ventile 8, 8' befestigt, hier von aussen angeschraubt. Sie sind durchsetzt von einem Rohr 40, das von der Pumpe 1, ein Knie bildend zur Triebwelle 22 führt, welche den Ausgleichsraum 7 enthält. Dieser reicht hier in das Innere des Pumpeninnenteiles 34 hinein, in welchem der Kolben 18 und die Feder 17 untergebracht sind, die den Ausgleichsraum beaufschlagen. Eine Ausgleichsbohrung 36 stellt die Beweglichkeit des Kolbens 18 sicher. An dem Ende des Gehäuse 1 auf der Seite des Flansches 23 ist ein Ring 41 mit Schleifkontakten oder dergleichen vorgesehen, der die Leitungsverbindung vom stationären Gehäuse 1 zu den ersten rotierenden Teilen und zu den magnetorheologischen Ventilen 8, 8' erstellt. Die entsprechenden Leitungen sind im geschnittenen Teil der Triebwelle 22 angedeutet.
Fig. 5 zeigt das magnetorheologische Ventil 8. Es besteht aus dem an den Pumpengehäuseteil 24 angeschraubten Gehäuse 50 mit einem Deckel 51, welche eine Magnetspule 52 aufnehmen. Die Gehäuseteile 50, 51 und die Magnetspule 52 sind von dem Rohr 40 durchsetzt, welches hier einen zylindrischen Kanalteil 53 bildet. Wird die Magnetspule 52 bestromt, so
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erzeugt sie ein Magnetfeld, dessen Feldlinien 54 angedeutet sind. Es ist zu erkennen, dass diese sich über dem zylindrischen Kanalteil 53 schliessen.
Das in der Zone 55 des zylindrischen Kanalteiles 53 wirkende Magnetfeld führt zu einer erheblichen Erhöhung der Viskosität des Fluides, sodass sich dort im Extremfall (die Stärke des Magnetfeldes ist ja von aussen steuerbar) ein Pfropfen bildet. Eine Dichtung 56 zwischen dem Rohr 40 und dem Gehäuse 50 ist auch vorgesehen.
In Fig. 6 ist das magnetorheologische Ventil 8'in einer Variante dargestellt. Auch hier ist wieder ein Gehäuse 60 mit Deckel 61 an den Pumpengehäuseteil 24 angeschraubt und enthält eine Magnetspule 62. Weiters ist hier am inneren Ende des Rohres 40 ein Kernstück 63 angebracht. Es
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Magnetfeld ausbildet. Zum Unterschied von Fig. 5 begrenzt das an seinem Ende verschlossene Rohr 40'Kanäle 64 mit radialer Strömung und daran anschliessend Kanäle 65 mit axialer Strömung. Über diese vorzugsweise über den Umfang des Rohres verteilten Kanäle schliessen sich die Feldlinien, sodass hier bei Bestromung der Magnetspule 62 in beiden Kanälen eine Erhöhung der Viskosität des magnetorheologischen Fluides auftritt.
Auch hier bildet sich im Extremfall in der aus den Kanälen 64 und 65 bestehenden Region 67 ein Pfropfen.
Die eben beschriebenen magnetorheologischen Ventile sind bevorzugte Ausführungsformen, sie könnten im Rahmen der Erfindung auch erheblich anders ausgebildet sein. Ebenso kann im Rahmen der Erfindung Anordnung und Bauweise der Kanäle, der Kupplung und der hydrostatischen Verdrängungsmaschine, auch deren Anordnung zueinander, in
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mannigfaltiger Weise variiert werden. In allen Fällen treten die weiter oben gepriesenen Vorteile auf.
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The invention relates to a speed-dependent hydraulic clutch, consisting of a rotating drive housing, a hydrostatic displacement machine arranged in it, an output shaft and a friction clutch for connecting the output shaft to the drive housing, the displacement machine when a differential speed occurs between the drive housing and the output shaft in a pressure chamber builds up a pressure which acts on the friction clutch, the displacement machine being connected to the pressure chamber via at least a first channel and to a space via at least a second channel.
Clutches of this type are used in various constellations in the drive train of motor vehicles, for the direct transmission of a torque or for locking a connected differential gear for driving the wheels of one axle or for distributing the drive torque between two axles. The hydrostatic displacement machine consists, for example, of an inner rotor and
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an external rotor, but hydrostatic displacement machines of other types can also be used. In any case, in the event of a speed difference, two parts (for example drive housing and output shaft) execute a relative movement and thus generate a pressure that acts on the piston of the friction clutch.
In order to control this pressure and thus the slip of the clutch, valves are provided which are fixed to the housing and whose actuator is attached to the outside of the housing. The main disadvantage of this is that rotating unions and long channels are required for connection to the displacement machine, and that the actuator makes the coupling bulky in installation and is easily damaged in the field. In addition, the valves are sensitive and require an oil filter in the fluid circuit, since their control quality is impaired by impurities, and the actuators are very expensive. In addition, there are considerable leaks both in the displacement machine and in the rotary unions, which complicate the fully engaged operation.
Such a coupling is described for example in WO 01/27487 A1. In this case, the working fluid is sucked out of a sump and released into it again, via a complicated valve actuated by a stepper motor, and then fed to the displacement machine via a rotary union. Although it is known from the AT GM 5220 to provide a co-rotating valve in one of the shafts, the disadvantages mentioned are not eliminated by this.
On the other hand, couplings are known in which a magnetorheological or electrorheological fluid (both terms are erroneously used here and in the following but, for brevity, under magnetorheological
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subsumed) serves as work equipment. However, it is used there as a shear medium between contactless clutch plates, the shear resistance of which is controlled by varying the magnetic field strength. The torques that can be transmitted are small in relation to the required electrical power and the installation space. Magnetorheological or electrorheological valves are also known per se, for example from DE 19820569 A1.
It is therefore the aim of the invention to eliminate the above disadvantages in a generic clutch; without functional concessions, it should allow quick and easy control and minimize leakages, with a minimal overall volume.
This is achieved according to the invention in that the fluid pressurized in the hydrostatic displacement machine is a magnetorheological fluid and at least one valve is a magnetorheological valve with a magnet coil. The fluid is thus used here as a pressure fluid, its magnetorheological property is only used in the valves, which are therefore much simpler and easier to control, and take up much less space.
Because the short lines are always filled, and because there is no inertia or games to overcome, quick response to the control signals. The power consumption is also very low because the magnetic field only has to penetrate the small valve cross section. Overall, this also significantly reduces the overall volume of the clutch.
In pursuit of the inventive concept, there is the possibility of providing the room with a spring-loaded wall and thus one
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To create compensation space (claim 2), the volume changes through
Compensates for temperature changes. So no need for the working fluid
Swamp to be provided in the fixed housing more, which makes it even smaller. This is preferably at least one valve
Channels and the compensation chamber formed on or in the drive housing and rotate with it (claim 3). This significantly reduces the channels and minimizes leakages.
Preferably, two second channels are provided, in each of which a magnetorheological valve is provided (claim 4). So that's it
Coupling effective in both directions. If a magnetorheological valve is additionally provided in the first channel (claim
5), the pressure chamber upstream of the displacement machine can be closed off and the clutch can thus be kept in engagement for some time without generating pressure. As a result, the clutch can be kept in engagement even when driving straight ahead without any significant slip, that is to say if the pump is not delivering due to a lack of speed difference between the two shafts.
In order to ensure a safe and quick opening of the clutch and a base torque that is as small as possible (grinding torque when the clutch is disengaged), even after long operation in the fully engaged state, the second spring in the pressure chamber, which counteracts the hydraulic pressure, is stronger than the first spring (claim 6 ). During longer operation with slip, working fluid is pumped around and thus heats up and consequently expands, which leads to compression and thus to an increase in the force of the first spring. Even then, the second spring must be even stronger than the first to ensure quick opening.
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In a preferred embodiment, the pressure chamber is arranged in the axial direction on one side of the displacement machine and the at least one first channel with the magnetorheological valve is arranged on the other side thereof (claim 7). This means that the channels are particularly short, the power supply path is shorter and assembly is easier. In a further development, in a coupling in which the drive housing is continued on the drive side in a drive shaft, the at least one first channel is a tube which connects the drive housing to the compensation space formed in the drive shaft, the tube being part of the magnetorheological valve 8th).
The tube located outside the drive housing is particularly easy to access for the control and the drilling of channels, which is complex to manufacture, is saved. The magnetorheological valve can be designed very differently within the scope of the invention. In two particularly good embodiments, it consists either of a cylindrical channel part, which is surrounded by a magnetic coil with an iron core enveloping it, the magnetic field lines closing via the fluid in the channel part (claim 9);
or the magnetorheological valve consists of a channel part with radial flow and a magnetic coil with an iron core enveloping it, the channel part with radial flow being delimited by the iron core, and the magnetic field lines closing over the fluid in the channel part with radial flow (claim 10). In the first case, the field lines run in the direction of flow, in the second to the direction of flow. In both, maximum locking effect is achieved in a minimal space.
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The invention is described and explained below with the aid of figures. They represent:
1: a diagram of a coupling according to the invention,
2: the same, in a different operating state,
3: a variant of FIG. 1,
4: a longitudinal section through a preferred embodiment,
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In Fig. 1, a hydrostatic displacement machine is only indicated and designated by 1. From it at least a first channel 2 leads via a check valve 3 to a pressure chamber 4 of a friction clutch, generally designated 10. Furthermore, at least one second channel 6 leads from the machine 1 through a magnetorheostatic valve 8 to an equalization chamber 7. In order to be able to operate the machine 1 in both directions, the pressure side and suction side of the machine 1 exchanging space, the channels are doubled. There is therefore a further first channel 2 ′ and a further second channel 6 ′ with a further magnetorheostatic valve 8 ′. The two second channels 6, 6 'both lead into the compensation space 7 and are thus also connected to one another, which is indicated by the line 9.
The check valve would also have to be doubled, but here it is designed as a single check valve acting in both directions.
Of the multi-plate clutch 10, only one drive housing 11 and one output shaft 12 are indicated, between which outer plates 13 and inner plates 14 transmit a torque when they are pressed together by the piston 15. This happens when the pressure in the pressure chamber 4 overcomes the force of a first spring 16 in the piston 15
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Image moved to the right. The compensation chamber 7 in turn contains a piston 18 which is moved to the left when the working fluid expands against the force of a spring 17. The working fluid is a magnetorheological fluid; this is a liquid that either increases its viscosity even under the influence of a magnetic field or an electrostatic field, or contains particles that show this effect in suspension.
1, the two magnetorheological valves 8, 8 'are not supplied with current, so that the second channels 6, 6' are open and the machine 1 which conveys when a speed difference occurs conveys the fluid through the channels 6, 9, 6 'in a circle, so that no pressure builds up in the first channels 2, 2 ', which could have an effect on the piston.
2 shows the same diagram in a different operating state: the magnetorheological valve 8 is energized here, so that the channel 6 on the pressure side of the machine 1 is blocked. As a result, a pressure is built up in channel 2, which acts on the piston 15 through the opened check valve 3 in the pressure chamber 4 and thus closes the clutch 10. The conveying direction of the machine 1 is indicated by an arrow. If the machine feeds in the opposite direction, the magnetorheological valve 8 'in the channel 6' is energized. If the fluid heats up in this state during prolonged operation, the piston 18 moves into the compensation chamber 7 because of the thermal expansion against the force of the spring 17 in the position 18 '.
In Fig. 3, a further magnetorheostatic valve 19 is added in the system described above, which impedes or blocks the connection between the pressure chamber 4 and the first channels 2, 2 ".
If this valve 19 is closed with the clutch 10 engaged - the pressure chamber 4 is under pressure - the pressure is held or can be
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sink slowly. This is desirable if the machine 1 is not conveying and the clutch 10 is to remain engaged anyway. If either the magnetorheological valve 19 or in another operating state one of the two magnetorheological valves 8, 8 'is opened, the clutch should open as quickly and reliably as possible. The second spring 16 in the pressure chamber 4 serves this purpose. The fact that the line system filled with the magnetorheological fluid does not contain any air means that the amount displaced from the pressure chamber must be absorbed by the compensation chamber 7, but also below that of the first spring
17 certain pressure is available.
However, this can be further increased by the temperature rise of the fluid, so that the second spring 17 is compressed further and develops a higher pressure in accordance with its characteristic curve. Therefore, the force of the spring 16 must be significantly greater than the force of the spring 17 at a thermally higher pressure.
In Fig. 4, the parts known from the foregoing again have the same reference numerals. The vehicle-fixed, that is to say non-rotating housing is designated by 20. The first rotating parts are supported in bearings 21 at its front and rear ends. These are the primary shaft or drive shaft 22 with flange 23, followed by the drive housing 11, which consists of a pump housing part 24 with a pump housing cover 25 and a coupling part 26 and finally a closing part 28, which in turn is mounted in the right bearing 21. The clutch part 26 has clutch teeth 27 on the inside for the outer plates 13.
Inside this first rotating part there is a second rotating part which is formed by a secondary or output
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shaft 12 at the other end of the housing 1, at the end of which the coupling hub 31 is rotatably attached via coupling teeth 30, on the outer coupling teeth 32 the inner plates 14 are rotatably but axially displaceably guided. Furthermore, in the exemplary embodiment shown, the coupling hub 31 has drivers 33, which drive an inner pump part 34, on which the inner rotor 35 of the hydrostatic displacement machine 1 is seated.
The pump housing cover 25 contains, on the side facing the pump, a piston 15 which closes off the pressure chamber and acts on the fins 13, 14.
Magnetorheological valves 8, 8 'are fastened to the pump housing part 24 on the side facing away from the pump 1, here screwed on from the outside. They are penetrated by a tube 40, which leads from the pump 1, forming a knee, to the drive shaft 22, which contains the compensation space 7. This extends into the interior of the pump inner part 34, in which the piston 18 and the spring 17 are accommodated, which act on the compensation space. A compensating bore 36 ensures the mobility of the piston 18. At the end of the housing 1 on the side of the flange 23, a ring 41 with sliding contacts or the like is provided, which creates the line connection from the stationary housing 1 to the first rotating parts and to the magnetorheological valves 8, 8 '. The corresponding lines are indicated in the cut part of the drive shaft 22.
FIG. 5 shows the magnetorheological valve 8. It consists of the housing 50 screwed onto the pump housing part 24 with a cover 51, which receive a magnet coil 52. The housing parts 50, 51 and the magnetic coil 52 are penetrated by the tube 40, which here forms a cylindrical channel part 53. If the solenoid 52 is energized, so
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it generates a magnetic field, the field lines 54 of which are indicated. It can be seen that these close over the cylindrical channel part 53.
The magnetic field acting in the zone 55 of the cylindrical channel part 53 leads to a considerable increase in the viscosity of the fluid, so that in extreme cases (the strength of the magnetic field can be controlled from the outside) a plug is formed. A seal 56 between the tube 40 and the housing 50 is also provided.
A variant of the magnetorheological valve 8 ′ is shown in FIG. 6. Here, too, a housing 60 with a lid 61 is screwed onto the pump housing part 24 and contains a magnetic coil 62. Furthermore, a core piece 63 is attached to the inner end of the tube 40. It
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Magnetic field forms. In contrast to FIG. 5, the tube 40 ′ closed at its end delimits channels 64 with radial flow and then channels 65 with axial flow. The field lines close via these channels, which are preferably distributed over the circumference of the tube, so that when the magnet coil 62 is energized, an increase in the viscosity of the magnetorheological fluid occurs in both channels.
Here, too, in extreme cases, a plug forms in region 67 consisting of channels 64 and 65.
The magnetorheological valves just described are preferred embodiments, they could also be designed significantly differently within the scope of the invention. Likewise, within the scope of the invention, the arrangement and construction of the channels, the coupling and the hydrostatic displacement machine, including their arrangement with respect to one another, can be in
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can be varied in many ways. In all cases, the advantages praised above occur.