CN101189445B - 流体摩擦式离合器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种流体摩擦式离合器，具有一个壳体(10，18)并具有一个离合器片(32)，该离合器片安排为相对于该壳体(10，18)可旋转并且在旋转意义上固定地安排在一根轴(34)的一端上，该轴安装在该壳体内中心处，该轴(34)在其另一端处支撑由该离合器驱动的一个主动元件，其中，能够由离合器流体加压的一个工作室(30)形成于该壳体(10，18)与该离合器片(32)之间，它具有形成在该壳体(10，18)中的用于该离合器流体的一个储液室(20)、并具有从所述储液室(20)通向该工作室(30)的一条供应管道(22)，还具有用于使该离合器流体从该工作室(30)返回到该储液室(20)中的一个反向泵送系统，其中，在该供应管道(22)中安排了用于控制供应到该工作室(30)中的离合器流体的一个阀门安排。为了能够在所有条件下以一种可靠的方式维持一个预定标称旋转速度，根据本发明提出将该壳体(10、18)连接于一个驱动元件(12)，安排成可相对于一个静止的离合器部分(16)旋转并形成该离合器的初级侧，其中，当该从动壳体(10、18)旋转时，从该储液室(20)流出的离合器流体穿过从该储液室大体径向朝外延伸的该供应管道(22)进入该工作室(30)中，并且在于该壳体(10、18)与该离合器片(32)的外缘之间形成有一个径向间隙，并且还在于该反向泵送系统包括用于该离合器流体的一个刮擦元件(38)，该刮擦元件被安排在该静止的离合器部分(16)的该离合器片(32)背对该工作室(30)的一侧上，该刮擦元件(38)具有与该储液室(20)流体流体相通的一个管道(40)。

Description

流体摩擦式离合器
本发明涉及一种流体摩擦式离合器，该流体摩擦式离合器具有一个壳体和一个离合器片，该离合器片安排成相对于该壳体可旋转并且在旋转意义上固定地安排在一根轴的一端上，该轴安装在该壳体内中心处，并且该轴在其另一端处支撑由该离合器驱动的一个主动元件，其中，能够由离合器流体加压的一个工作室形成于该壳体与该离合器片之间，它具有形成在该壳体中的用于该离合器流体的一个储液室、并具有从所述储液室通向该工作室的一条供应管道，还具有用于使该离合器流体从该工作室返回到该储液室中的一个反向泵送系统，其中，在该供应管道中安排了用于控制供应到该工作室中的离合器流体的一个阀门安排。
在所述类型的一种离合器中，扭矩传递是取决于在该工作室中的离合器流体的量。如果该工作室中存在小量流体，那么初级与次级侧之间的滑动程度相对较大，该滑动随着工作室的不断充满而减小。该主动部件的旋转速度相应地变化。为了确保该次级侧的一个恒定的旋转速度，也就是说为了确保该次级侧的一个稳定的工作点，不管初级侧的旋转速度如何，流进和流出该工作室的离合器流体的相对体积流量必须始终相等。因此，用于该离合器流体的泵系统的设计对该离合器的工作稳定性具有决定性的影响。
在从US-6,026,943获知的在序言中详细说明的一种离合器的情况中，一个刮擦元件被安排在工作室中初级侧与次级侧之间，该刮擦元件是一个动压力泵的一部分。进入该工作室中的离合器流体的供应是通过安排在供应管线中的一个阀门来控制。一旦离合器流体流进该工作室中，该次级侧就被驱动，因此该初级与次级侧之间的相对速度降低。这样的结果是该刮擦元件处的动压力降低，并且该泵的有效性下降。这时在该次级侧主动元件上的外部影响的一个反馈可能导致该次级侧的旋转速度增加或降低(取决于影响的类型)，而该初级侧的旋转速度不变，其结果是该相对速度以及该刮擦元件处的动压力相地被改变。在所述已知离合器中，这造成偏离该工作点，并且扭矩的传递不稳定。
以此为出发点，本发明的目的在于提供在序言中详细说明的类型的一种流体摩擦式离合器，通过该离合器，在所有情况下都能够以一种稳定的形式维持一个预定的标称旋转速度。
为实现所述目标，提出了在权利要求1中限定的特征的组合。由从属权利要求中可以得出本发明的有利的实施方案和改进。
根据本发明，所提供的方案为，该壳体连接于一个驱动元件，设置成相对于一个静止的离合器部分可旋转并且形成该离合器的初级侧，其中，当从动壳体旋转时，离合器流体从储液室穿过从该储液室大体径向向外延伸的供应管道进入工作室中，在该壳体与该离合器片的外缘之间形成有一个径向间隙，并且该反向泵送系统包括一个用于该离合器流体的刮擦元件，该刮擦元件被安排在该离合器片背对该工作室一侧处的静止的离合器部分上，该刮擦元件具有与该储液室流体连通的一个管道。所述措施的结果是它实现了该动压力以及因此在将该离合器流体泵送返回时的泵功率不受该初级与次级侧的相对速度的影响。因此，在所有情况下，离合器接合的程度都是稳定的，并且不偏离一个标称值。
该壳体方便地具有轴向且径向地接合在该离合器片上的一个盖。这有助于该离合器的组装并且允许在维护和修理过程中进入其中。
在本发明的一个优选实施方案中，该刮擦元件在其径向外部区域中具有用于该离合器流体的一个汇聚边缘或壁，与该储液室流体相通的管道开放于此处。
用于该壳体的驱动元件有利地实施为与该壳体连接的(优选地螺旋连接)的一个带轮。
该盖与该离合器片通过一个间隔彼此相对的径向外部区域有利地具有彼此相互啮合的外形，并且该工作室大体由该盖和该离合器的的外形区域所限定。这形成了用于该离合器流体的一个曲折的或锯齿形的流道，其结果是扩大了该工作室的有效面积并且获得了改善的扭矩传递。为了控制进入该工作室中的离合器流体的量，安排在供应管道中的该阀门安排有利地包括一个电磁比例阀。所述阀门可具有一个阀门体，它可通过安排在该静止的离合器部分上的一个轴向同心环状线圈而致动。
在本发明的另一实施方案中，该静止的离合器部分具有一个凸缘以及从所述凸缘轴向延伸的一个空心圆柱形部分，其中，支撑该离合器片和该主动元件的轴延伸穿过该空心圆柱形部分并优选地通过至少一个滚动轴承可旋转地安装在该空心圆柱形部分之中。另外，该壳体方便地具有一个中心通道开口，该空心圆柱形部分穿过其中而延伸，并且该壳体可旋转地安装在该空心圆柱形部分上，优选地也是通过至少一个滚动轴承。
该主动元件可实施为一个冷却风扇的扇轮、一个水泵轮、一个油泵轮、一个发电机转子或一个压缩机转子。
对根据本发明的该离合器的优选使用发生在一个发动机的一个辅助单元中，优选地在一个内燃机的辅助单元中，具体地用在一个冷却扇、一个发电机、一个水泵、一个油泵、一个空调压缩机或类似单元中。
下面根据示意性地示出在附图中的一个示例性实施方案来更详细地说明本发明，附图中：
图1示出了一个流体摩擦式离合器的一个局部截面的侧视图；
图2以一个局部截面的平面视图的方式示出了根据图1的离合器；以及
图3示出了用于离合器流体的一个刮擦元件，该刮擦元件设置在该离合器片的后侧上。
图1和图2中展示的离合器包含具有一个壳体本体10和一个壳体盖18的一个壳体。该壳体本体10支撑通过一条多楔带(未示出)驱动的一个驱动盘12。该壳体通过一个轴承14可旋转地安排在一个固定离合器零件16上，该零件例如被固定在一个发动机气缸体上。该盖18径向且局部轴向地啮合在该壳体本体10上并固定于(例如螺旋在)其上。用于离合器流体(例如硅油)的一个储液室20也位于该壳体中。该储液室连接于径向通向外部的一条供应管道22，其中有可能通过一个阀门体24而改变通向该供应管道的通道横截面。该阀门体24是一个电磁阀安排的部分并且通过一个环状线圈26来致动，该环状线圈安排在该静止的离合器部分16上并同心地围绕该静止的离合器部分16的一个空心圆柱形部分44。该供应管道22进一步延伸，起初沿轴向延伸，接着沿径向朝内穿过盖18，在这里所述供应管道22经由一个供应开口28打开而进入工作区30。该工作区30在一方面由盖18的设置有一个锯齿形外形的一个径向外部区域形成，而在另一方面由设置为与该盖18的所述径向外部区域相对且具有一个互补外形的一个离合器片32的一个区域形成。该离合器片32固定在一根轴34上且通过两个轴承(其中仅示出一个轴承36)可旋转地安装在该静止的离合器部分16的一个中心开口中。一个主动元件(未示出更多细节)固定于该轴34的自由端，该主动元件可能例如是一个水或油泵轮。
该离合器片32的外缘与盖18之间保留有离合器流体能够从中通过的一个间隙。该离合器片32的后侧处设置有一个刮擦元件38，该刮擦元件被安排在该静止的离合器部分上并且流经该间隙的离合器流体汇聚在其上。该刮擦元件38具有一条径向延伸的管道40，该管道与该储液室20流体相通并且离合器流体经由该管道返回到储液室中。
图3示出了该刮擦元件38面向该离合器片32一侧的一个透视图。该刮擦元件具有一个大致呈板状的设计，它具有用于该静止的离合器部分16的空心圆柱形部分44(图1和图2)的一个通道开口42。该刮擦元件38径向延伸至盖18但是并未压靠在后者上，从而使得盖18和壳体本体10能够相对于该刮擦元件38一起自由旋转。该刮擦元件18具有离开其外缘的一个连结板46，该连结板与离合器片32以及盖18的内壁一起形成用于该离合器流体的一条管道。所述管道的进液开口由一个斜面48扩大，而该连结板46在管道端部处形成一个汇聚边缘50。位于此处的一个进液开口42通向管道40，该管道延伸穿过该刮擦元件的内部，该管道40在其另一端开放进入储液室20中。
在该离合器的运行中，该壳体10、18通过驱动盘被置于旋转状态中。一个离心力作用在处于该储液室中的离合器流体上，当该阀门本体24处于一个相应的打开位置中时，离心力将该流体推入供应管道22中。该流体流经盖18中的管道并经由供应开口28进入该工作室30中。剪切力作用在该流体上，该剪切力驱动该离合器片32，其结果是固定在该公共轴34上的主动元件也被置于旋转状态中。由于一个离心力还作用在该工作室中的流体上，因此所述流体通过离合器片32与盖18之间的径向间隙流向该离合器片32的后侧，这里所述流体汇聚在该刮擦元件38的管道处并通过其管道返回到储液室20中。该流体回路由此闭合。
由于该刮擦元件38相对于该离合器片32处于一个静止位置中，随着该离合器片32的旋转速度的增大，在该刮擦元件38处的动压力增大，且因此其抽送功率增大。借助于相应的设计，该刮擦元件38基本上还能够以一种浮动的方式安装在该壳体10、18中并在其中旋转。为了产生根据本发明的作用，在所有情况下都很关键的是，该刮擦元件38与该离合器片32之间存在相当大的旋转速度差值，该旋转速度差值确保随着该离合器片32的旋转速度的增加而增大的动压力。
所产生的与该离合器片的旋转速度成比例的动压力因此是对系统具有一个稳定作用的一个调节变量。如果该主动元件的旋转速度方面的变化是通过进入该工作室20中的离合器流体的供应量的变化而启动，例如由于通过阀门降低供应量而产生的旋转速度的降低，那么仍然以相对高的速度旋转的该离合器片32在该刮擦元件38处传递一个高的动压力，并且因此在该储液室20中产生的一个高的流体返回流量，从而在该工作室30中的流体的量迅速下降，并且传递到该离合器片的驱动力相应下降。因此，该离合器能够对各种启动快速作出反应。
总之，应该注意以下方面：本发明涉及一种流体摩擦式离合器，它具有一个壳体10，18并具有一个离合器片32，该离合器片安排成相对于该壳体10可旋转并且在旋转意义上固定地安排在一根轴34的一端上，该轴安装在该壳体内中心处，并且该轴34在其另一端处支撑由该离合器驱动的一个主动元件，其中，能够由离合器流体加压的一个工作室30形成于该壳体10，18与该离合器片32之间，它具有形成在该壳体10，18中的用于该离合器流体的一个储液室20、并具有从所述储液室20通向该工作室30的一条供应管道22，还具有用于使该离合器流体从该工作室30返回到该储液室20中的一个反向泵送系统，其中，在该供应管道22中安排了用于控制供应到该工作室30中的离合器流体的一个阀门安排。为了能够在所有条件下以一种可靠的方式维持一个预定标称旋转速度，根据本发明提出将该壳体10、18连接于一个驱动元件12，安排成可相对于一个静止的离合器部分16旋转并形成该离合器的初级侧，其中，当该从动壳体10、18旋转时，从该储液室20流出的离合器流体穿过从该储液室大体径向朝外延伸的供应管道22进入该工作室30中，在该壳体10、18与该离合器片32的外缘之间形成有一个径向间隙，并且该反向泵送系统包括用于该离合器流体一个刮擦元件38，该刮擦元件被安排在该静止的离合器部分16的位于该离合器片32背向该工作室30的一侧上，该刮擦元件38具有与该储液室20流体流体相通的一根管道40。

Claims (19)

1.一种流体摩擦式离合器，具有一个壳体(10，18)并具有一个离合器片(32)，该离合器片安排为相对于该壳体(10，18)可旋转并且在旋转意义上固定地安排在一根轴(34)的一端上，该轴安装在该壳体内中心处，该轴(34)在其另一端处支撑由该离合器驱动的一个主动元件，其中，能够由离合器流体加压的一个工作室(30)形成于该壳体(10，18)与该离合器片(32)之间，所述的离合器具有形成在该壳体(10，18)中的用于该离合器流体的一个储液室(20)、并具有从所述储液室(20)通向该工作室(30)的一条供应管道(22)，还具有用于使该离合器流体从该工作室(30)返回到该储液室(20)中的一个反向泵送系统，其中，在该供应管道(22)中安排了用于控制供应到该工作室(30)中的离合器流体的一个阀门装置，其特征在于，该壳体(10、18)连接于一个驱动元件(12)，安排成可相对于一个静止的离合器部分(16)旋转并形成该离合器的初级侧，其中，当该壳体(10、18)旋转时，从该储液室(20)流出的离合器流体穿过从该储液室大体径向朝外延伸的该供应管道(22)进入该工作室(30)中，并且在于该壳体(10、18)与该离合器片(32)的外缘之间形成有一个径向间隙，并且还在于该反向泵送系统包括用于该离合器流体的一个刮擦元件(38)，该刮擦元件被安排在该静止的离合器部分(16)的该离合器片(32)背对该工作室(30)的一侧上，该刮擦元件(38)具有与该储液室(20)流体相通的一个管道(40)。
2.权利要求1所述的离合器，其特征在于，该壳体具有一个壳体本体(10)以及一个盖(18)，该盖轴向并径向啮合在该离合器片(32)上。
3.权利要求1或2所述的离合器，其特征在于，该刮擦元件(38)在其径向外部区域中具有用于该离合器流体的一个汇聚边缘或壁(46)，与该储液室(20)流体相通的管道(40)在该汇聚边缘或壁处开放。
4.权利要求1或2所述的离合器，其特征在于，用于该壳体(10、18)的该驱动元件实施为一个带轮(12)。
5.权利要求4所述的离合器，其特征在于，该带轮(12)连接于该壳体(10、18)。
6.权利要求4所述的离合器，其特征在于，该带轮(12)螺旋连接该壳体(10、18)。
7.权利要求2所述的离合器，其特征在于，该盖(18)与该离合器片(32)的通过一个间隔彼此相对的径向外部区域具有彼此相互啮合的外形。
8.权利要求7所述的离合器，其特征在于，该工作室(30)大体由该盖(18)的成型区域和该离合器(32)的成型区域所限定。
9.权利要求1或2所述的离合器，其特征在于，安排在该供应管道(22)中的该阀门装置包括一个电磁比例阀(24)。
10.权利要求9所述的离合器，其特征在于，该阀门装置具有一个阀门本体(24)，该阀门本体可通过安排在该静止的离合器部分(16)上的一个轴向同心环状线圈(26)进行致动。
11.权利要求1或2所述的离合器，其特征在于，该静止的离合器部分(16)具有一个凸缘以及从所述凸缘轴向延伸的一个空心圆柱形部分(44)。
12.权利要求11所述的离合器，其特征在于，支撑该离合器片(32)和该主动元件的该轴(34)延伸穿过该空心圆柱形部分(44)并可旋转地安装在后者之中。
13.权利要求11所述的离合器，其特征在于，支撑该离合器片(32)和该主动元件的该轴(34)延伸穿过该空心圆柱形部分(44)并通过至少一个滚动轴承(36)可旋转地安装在后者之中。
14.权利要求11所述的离合器，其特征在于，该壳体(10)具有一个中心通道开口，从中延伸穿过该空心圆柱形部分(44)，并且在于该壳体可旋转地安装在该空心圆柱形部分上。
15.权利要求11所述的离合器，其特征在于，该壳体(10)具有一个中心通道开口，从中延伸穿过该空心圆柱形部分(44)，并且在于通过至少一个滚动轴承(14)该壳体可旋转地安装在该空心圆柱形部分上。
16.权利要求1或2所述的离合器，其特征在于，该主动元件实施为一个冷却风扇的扇轮、一个水泵轮、一个油泵轮、一个发电机转子或一个压缩机转子。
17.权利要求1至16之一所述的离合器在一个发动机的一个辅助单元中的用途。
18.权利要求17所述的用途，所述发动机是内燃机。
19.权利要求17或18所述的用途，所述发动机的辅助单元是冷却扇、发电机、水泵、油泵、空调压缩机。
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