DE102014116627B3 - Coupling arrangement and operating method - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Kupplungsanordnung (1) umfassend eine Flüssigkeitsreibungskupplung (6) und eine Reibscheibenkupplung (5) zum Übertragen eines Antriebsmomentes von einer antriebsmotorseitigen Primärseite (2) auf eine nebenaggregatseitige Sekundärseite (4), insbesondere in einem Kraftfahrzeug, wobei die Flüssigkeitsreibungskupplung (6) ein einen Betätigungsmechanismus sowie ein eine Scherfluidreservoir (13) fluidleitend mit einem Scherspalt (14) verbindende Steuerventilöffnung (19) aufweisendes Steuerventil (12) zur Variation eines Scherfluidstandes in dem Scherspalt (14) zum Einstellen eines Schlupfes aufweist und wobei die Reibscheibenkupplung (5) eine mittels eines elektromagnetischen Aktuators (8) relativ zu einem Reibpartner (17) verstellbare Reibscheibe (10) aufweist, und wobei die Flüssigkeitsreibungskupplung (6) durch Schließen der Reibscheibenkupplung (5) überbrückbar ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Reibscheibe (10) Bestandteil des Betätigungsmechanismus ist und das Steuerventil (12) durch Verstellen der Reibscheibe (10) relativ zu dem Reibpartner (17) betätigbar ist.The invention relates to a clutch arrangement (1) comprising a fluid friction clutch (6) and a friction disc clutch (5) for transmitting a drive torque from a drive motor side primary side (2) to a secondary side secondary side (4), in particular in a motor vehicle, wherein the fluid friction clutch (6). a control valve (12) having a control mechanism as well as a shear fluid reservoir (13) with a shear gap (14) connecting control valve (19) for varying a Scherfluidstandes in the shear gap (14) for setting a slip and wherein the friction disc clutch (5) a by means of an electromagnetic actuator (8) relative to a friction partner (17) adjustable friction disc (10), and wherein the fluid friction clutch (6) by closing the friction disc clutch (5) can be bridged. According to the invention it is provided that the friction disc (10) is part of the actuating mechanism and the control valve (12) by adjusting the friction disc (10) relative to the friction partner (17) is actuated.
Description
Die Erfindung betrifft eine Kupplungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, umfassend eine Flüssigkeitsreibungskupplung und eine Reibscheibenkupplung zum Übertragen eines Antriebsmomentes von einer antriebsmotorseitigen Primärseite auf eine nebenaggregatseitige Sekundärseite, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, wobei die Flüssigkeitsreibungskupplung ein einen Betätigungsmechanismus sowie eine, ein Scherfluidreservoir fluidleitend mit einem Scherspalt verbindende, Steuerventilöffnung aufweisendes Steuerventil zur Variation eines Scherfluidstandes in dem Scherspalt (der Flüssigkeitsreibungskupplung) zum Einstellen eines Schlupfes (der Flüssigkeitsreibungskupplung) aufweist und wobei die Reibscheibenkupplung eine mittels eines elektromagnetischen Aktuators relativ zu einem Reibpartner verstellbare Reibscheibe aufweist, und wobei die Flüssigkeitsreibungskupplung durch Schließen der Reibscheibenkupplung überbrückbar ist.The invention relates to a coupling arrangement according to the preamble of
Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Kupplungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 12, die eine Flüssigkeitsreibungskupplung und eine Reibscheibenkupplung zum Übertragen eines Antriebsdrehmomentes von einer antriebsmotorseitigen Primärseite auf eine nebenaggregatseitige Sekundärseite der Kupplungsanordnung umfasst, wobei die Flüssigkeitsreibungskupplung ein einen Betätigungsmechanismus sowie eine, ein Scherfluidreservoir fluidleitend mit einem Scherspalt verbindende, Steuerventilöffnung aufweisendes Steuerventil zur Variation eines Scherfluidstandes in dem Scherspalt zum Einstellen eines Schlupfes aufweist und wobei die Reibscheibenkupplung eine Reibscheibe aufweist, die relativ zu einem Reibpartner (insbesondere Rotor) mittels einer elektromagnetisch erzeugten Verstellkraft verstellt wird und wobei die Flüssigkeitskupplung durch Schließen der Reibscheibenkupplung überbrückt wird.Furthermore, the invention relates to a method for operating a clutch assembly according to the preamble of
Ferner betrifft die Erfindung einen Antriebsstrang gemäß Anspruch 15.Furthermore, the invention relates to a drive train according to
Zum Antreiben von Nebenaggregaten, wie Lüfterrädern in Kraftfahrzeugen werden in der Praxis häufig ein- oder mehrstufige Reibscheibenkupplungen eingesetzt. Solche, beispielsweise als elektromagnetisch betätigbare Kupplungen ausgebildete Reibscheibenkupplungen sind beispielsweise in der
Anstelle von Reibscheibenkupplungen ist es bekannt, zum Übertragen von Drehmomenten auf Nebenaggregaten in Kraftfahrzeugen sogenannte Flüssigkeitsreibungskupplungen, auch Viskokupplungen oder Viskositätskupplungen genannt, einzusetzen. Bei Viskokupplungen wird eine Drehzahl von einer Primärseite auf ein Scherfluid übertragen und von diesem dann auf eine Sekundärseite der Kupplung. Hinsichtlich eines möglichen Aufbaus von Flüssigkeitsreibungskupplungen wird auf die
Die meisten im kommerziellen Einsatz befindlichen Flüssigkeitsreibungskupplungen umfassen ein hydraulisches Steuerventil, mit dem der Schlupf der Flüssigkeitsreibungskupplung einstellbar ist. Bei einfachen Ausführungsvarianten wird der Öffnungsquerschnitt des Steuerventils über ein temperaturerfassendes Bimetallelement eingestellt.Most commercially available fluid friction clutches include a hydraulic control valve that can adjust the slip of the fluid friction clutch. In simple embodiments, the opening cross section of the control valve is adjusted via a temperature-detecting bimetallic element.
Daneben sind als Elektromagnetventil ausgebildete Steuerventile bekannt, die den Fluidstrom zwischen einem Scherfluidreservoir und dem Scherspalt und damit den Schlupf zwischen Primär- und Sekundärseite der Reibscheibenkupplung steuern. Grundsätzlich ist es bekannt, die hydraulischen Steuerventile als Proportionalventile auszubilden oder alternativ als getaktet betriebene Diskretventile, bei denen die Durchflussmenge abhängig von dem Verhältnis des geöffneten Zeitanteils im geschlossenen Zeitanteil des Ventilelementes ist. Im Gegensatz zur einstufigen Reibscheibenkupplungen haben Flüssigkeitsreibungskupplungen ein träges Ansprechverhalten und sind mit hohen Schlupfwerten behaftet.In addition, designed as a solenoid valve control valves are known which control the flow of fluid between a shearing fluid reservoir and the shear gap and thus the slip between the primary and secondary sides of the friction disc clutch. In principle, it is known to design the hydraulic control valves as proportional valves or, alternatively, as clocked discrete valves, in which the flow rate is dependent on the ratio of the open time component in the closed time component of the valve element. In contrast to the single-stage friction disc clutches, fluid friction clutches have a sluggish response and are subject to high slip values.
Von der Anmelderin sind zum Übertragen von Drehmomenten zwischen einem Antriebsmotor und einem Nebenaggregat Kupplungsanordnungen beschrieben worden, die aus einer Kombination einer Reibscheibenkupplung mit einer Flüssigkeitsreibungskupplung bestehen, wobei die Flüssigkeitsreibungskupplung zur Realisierung einer 1:1 Durchschaltung mittels der Reibscheibenkupplung überbrückbar ist. Derartige, beispielsweise in der
Aus der
Die bekannte Kupplungsanordnung hat sich bewährt, es bestehen jedoch Bestrebungen den Betätigungsmechanismus zum Betätigen des Steuerventils der Flüssigkeitsreibungskupplung zur Einstellung des Fluidstroms zwischen einem Reservoir und einem Scherspalt und damit des Reibscheibenkupplungsschlupfes zu vereinfachen.The known clutch arrangement has proved successful, but there are efforts to simplify the actuating mechanism for actuating the control valve of the fluid friction clutch for adjusting the fluid flow between a reservoir and a shear gap and thus the Reibscheibenkupplungsschlupfes.
Als weiterer Stand der Technik wird die
Die
Ausgehend von dem vorgenannten Stand der Technik liegt der Erfindung die daher die Aufgabe zugrunde, eine Kupplungsanordnung, umfassend eine Reibscheibenkupplung und eine von dieser für eine 1:1 Durchschaltung überbrückbare Flüssigkeitsreibungskupplung mit einem vereinfachten, vorzugsweise bauraumoptimierten Betätigungsmechanismus zum Betätigen des Steuerventils der Flüssigkeitsreibungskupplung der Kupplungsanordnung sowie ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Kupplungsanordnung anzugeben.Based on the aforementioned prior art, the invention is therefore based on the object, a clutch assembly comprising a friction disc clutch and a bridged by this for a 1: 1 switching fluid friction clutch with a simplified, preferably space-optimized actuating mechanism for actuating the control valve of the fluid friction clutch of the clutch assembly and to provide a method of operating such a coupling arrangement.
Diese Aufgabe wird hinsichtlich der Kupplungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, d. h. bei einer gattungsgemäßen Kupplungsanordnung dadurch, dass die Reibscheibe Bestandteil des Betätigungsmechanismus für das Steuerventil ist und das Steuerventil durch Verstellen der Reibscheibe relativ zu dem Reibpartner bzw. den Bauteilen der Primärseite der Kupplungsanordnung betätigbar ist. Mit anderen Worten, ist das Verstellen der Reibscheibe bei der erfindungsgemäßen Kupplungsanordnung ursächlich für eine Veränderung des freien Querschnitts des Steuerventils zur Einstellung des Scherfluidstroms zwischen einem Scherfluidreservoir und einem Scherspalt der Flüssigkeitsreibungskupplung. Noch anders ausgedrückt aktuiert die Reibscheibe das Steuerventil.This object is achieved with respect to the coupling arrangement with the features of
Hinsichtlich des Betriebsverfahrens wird die Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst, d. h. bei einem gattungsgemäßen Verfahren dadurch, dass die Reibscheibe Bestandteil des Betätigungsmechanismus ist und das Steuerventil der Flüssigkeitsreibungskupplung durch Verstellen der Reibscheibe relativ zu dem Reibpartner betätigt wird.With regard to the operating method, the object is achieved with the features of
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. In den Rahmen der Erfindung fallen sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei von in der Beschreibung, den Ansprüchen und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen.Advantageous developments of the invention are specified in the subclaims. All combinations of at least two features disclosed in the description, the claims and / or the figures fall within the scope of the invention.
Zur Vermeidung von Wiederholungen sollen vorrichtungsgemäß offenbarte Merkmale auch als verfahrensgemäß offenbart gelten und beanspruchbar sein. Ebenso sollen verfahrensgemäß offenbarte Merkmale als vorrichtungsgemäß offenbart gelten und beanspruchbar sein.In order to avoid repetition, features disclosed in accordance with the device should also be regarded as disclosed according to the method and be able to be claimed. Likewise, according to the method disclosed features should be considered as device disclosed and claimed claimable.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, den im Stand der Technik komplexen Betätigungsmechanismus zum Verändern der freien Querschnittsöffnung der Steuerventilöffnung zur Beeinflussung des Volumenstroms zwischen einem Scherfluidreservoir und einem Scherspalt der Flüssigkeitsreibungskupplung der Kupplungsanordnung dadurch zu vereinfachen, dass eine Reibscheibe der Reibscheibenkupplung Bestandteil dieses Betätigungsmechanismus ist, dergestalt, dass eine, bevorzugt axiale, Verstellung der Reibscheibe relativ zu ihrem Reibpartner eine Veränderung des freien Querschnitts einer Verbindungsöffnung (Steuerventilöffnung) des Scherfluidreservoirs zum Scherspalt bedingt und auf diese Weise der Schlupf der Flüssigkeitsreibungskupplung der Kupplungsanordnung variierbar ist. Mit anderen Worten ist eine Steuerventilbewegung zur Einstellung eines Scherfluidstroms zwischen einem Scherfluidraum und einem Scherspalt in eine ohnehin notwendige Hubbewegung der bevorzugt als Ankerscheibe ausgebildeten Reibscheibe der Reibscheibenkupplung integriert. Hierdurch wird der Betätigungsmechanismus insgesamt vereinfacht und es wird Bauraum sowie Gewicht im Vergleich zu bisherigen Lösungen eingespart. Gleichzeitig wird die Anzahl notwendiger Bauteile des Betätigungsmechanismus reduziert, insbesondere auf ein Minimum. Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht eine proportionale Beeinflussung des Scherfluidstroms in der Flüssigkeitsreibungskupplung zu einem an dem elektromagnetischen Aktuator zum Verstellen der einen Bestandteil des Betätigungsmechanismus für das Steuerventil bildenden Reibscheibe der Reibscheibenkupplung anliegenden Stroms. Dabei ist die Kupplungsanordnung bevorzugt derart ausgebildet, dass der Leerhubbereich der Reibscheibe, oder wie später noch erläutert werden wird zumindest eines Reibscheibenabschnittes, also der Verstellbereich vor Erreichen bzw. Anlage der Reibscheibe (Ankerscheibe) an dem Reibpartner zur Aktuierung des hydraulischen Steuerventils genutzt wird. Bei der erfindungsgemäßen Kupplungsanordnung kann somit auf besonders einfache und bauraum- sowie gewichtssparende Weise ein gemeinsamer elektromagnetischer Aktuator zum Verstellen der Reibscheibe der Reibscheibenkupplung und Betätigen des hydraulischen Steuerventils der Flüssigkeitsreibungskupplung genutzt werden.The invention is based on the idea to simplify the complex in the prior art actuating mechanism for changing the free cross-sectional opening of the control valve opening for influencing the flow between a Scherfluidreservoir and a shear gap of the fluid friction clutch of the clutch assembly in that a friction disc of the friction disc clutch is part of this actuating mechanism, such in that a, preferably axial, adjustment of the friction disc relative to its friction partner causes a change in the free cross section of a connecting opening (control valve opening) of the shearing fluid reservoir to the shear gap and in this way the slip of the fluid friction clutch of the clutch arrangement can be varied. In other words, a control valve movement for adjusting a shearing fluid flow between a shearing fluid space and a shearing gap is integrated into an already necessary lifting movement of the friction disk of the friction disk clutch, which is preferably designed as an armature disk. As a result, the actuating mechanism is simplified as a whole and it is space and weight saved compared to previous solutions. At the same time, the number of necessary components of the actuating mechanism is reduced, in particular to a minimum. The solution according to the invention enables a proportional influence of the shear fluid flow in the fluid friction clutch to a current applied to the electromagnetic actuator for adjusting the friction disc of the friction disc clutch which forms part of the actuating mechanism for the control valve. In this case, the clutch arrangement is preferably designed such that the Leerhubbereich the friction disc, or as will be explained later at least one Reibscheibenabschnittes, ie the adjustment used before reaching or conditioning the friction disc (armature disc) on the friction partner for actuation of the hydraulic control valve becomes. In the coupling arrangement according to the invention can thus be used in a particularly simple and space-saving and weight-saving manner, a common electromagnetic actuator for adjusting the friction disc of the friction disc clutch and actuation of the hydraulic control valve of the fluid friction clutch.
Auf die zuvor beschriebene Art und Weise gelingt es der Erfindung eine Kupplungsanordnung, bei der vorzugsweise eine Flüssigkeitsreibungskupplung sowie eine Reibscheibenkupplung, mit welcher die Flüssigkeitsreibungskupplung für eine 1:1 Durchschaltung eines Drehmomentes von einer Antriebswelle auf das Nebenaggregat überbrückbar ist, weiter auszubauen und die Anzahl notwendiger elektromagnetischer Aktuatoren auf ein Minimum, vorzugsweise einen einzigen elektromagnetischen Aktuator zu beschränken, bei gleichzeitiger Realisierung eines einfachen sowie bauraum- und gewichtssparenden Aufbaus. Bevorzugt sind dabei die Flüssigkeitsreibungskupplung und die Reibscheibenkupplung in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet. Weiter bevorzugt ist es, wenn die Reibscheibe der Reibscheibenkupplung von dem Scherfluid aus dem Scherfluidreservoir umströmt ist, wobei sich das Scherfluid bevorzugt auch zwischen der Reibscheibe und dem Reibpartner befindet.In the manner described above, the invention succeeds in a clutch assembly in which preferably a fluid friction clutch and a friction disc clutch, with which the fluid friction clutch for a 1: 1 switching torque from a drive shaft to the auxiliary unit can be bridged, further expand and the number of necessary Electromagnetic actuators to a minimum, preferably to restrict a single electromagnetic actuator, while implementing a simple and space-saving and weight-saving construction. Preferably, the fluid friction clutch and the friction disc clutch are arranged in a common housing. It is further preferred if the friction disk of the friction disk clutch flows around the shearing fluid from the shearing fluid reservoir, wherein the shearing fluid is preferably also located between the friction disk and the friction partner.
Bevorzugt handelt es sich bei dem mindestens einen über die Steuerventilöffnung mit Scherfluid aus dem Scherfluidreservoir zu versorgenden Scherspalt der Flüssigkeitsreibungskupplung um einen Scherspalt mit konstanter, d. h. nicht variabler Spaltbreite. Zusätzlich oder alternativ kann ein Scherspalt versorgt bzw. vorgesehen werden, dessen Spaltbereite einstellbar ist, insbesondere in dem dieser Scherspalt von der verstellbaren Reibscheibe der Reibscheibenkupplung der Kupplungsanordnung begrenzt ist.The at least one shear gap of the fluid friction clutch to be supplied with shearing fluid from the shearing fluid reservoir via the control valve opening is preferably a shear gap with a constant, d. H. non-variable gap width. Additionally or alternatively, a shear gap can be supplied or provided, the Spaltbereite is adjustable, in particular in which this shear gap is limited by the adjustable friction disc of the friction disc clutch of the clutch assembly.
In Weiterbildung der Erfindung ist mit Vorteil vorgesehen, dass die Integration der Reibscheibe oder eines Reibscheibenabschnitts, welche bzw. welcher bei einer Zuschaltung der Reibscheibenkupplung reibschlüssig mit einem Reibpartner zur Drehmomentübertragung zusammenwirkt dadurch zu realisieren, dass ein relativ zu der, bevorzugt axial von der Reibscheibe beabstandeten Steuerventilöffnung zur Einstellung von deren freiem Strömungsquerschnitt verstellbares Ventilelement des Betätigungsmechanismus an der Reibscheibe mittelbar, d. h. über mindestens ein weiteres Bauteil bzw. verstellbares Element oder unmittelbar fixiert oder durch eine entsprechende geometrische Ausbildung der Reibscheibe oder eines Reibscheibenabschnitts von dieser bzw. diesem gebildet ist, so dass eine Hubbewegung (axiale Verstellbewegung) der Reibscheibe unmittelbar eine Steuerventilbetätigung, d. h. eine Verstellbewegung des vorgenannten Ventilelementes relativ zur Steuerventilöffnung bewirkt. Im Falle der mittelbaren oder unmittelbaren Fixierung des Ventilelementes an der Reibscheibe bzw. dem Reibscheibenabschnitt kann dieses beispielsweise durch Schrauben, Nieten oder Schweißen festgelegt sein. Die Reibscheibe oder der Reibscheibenabschnitt ist dabei drehfest mit einem die Steuerventilöffnung aufweisenden Bauteil, insbesondere einer ein Scherfluidreservoir begrenzenden Reservoirwand verbunden, derart, dass die Reibscheibe zwar eine Hubbewegung relativ zu der Steuerventilöffnung jedoch keine Rotationsbewegung relativ zu dieser ausführen kann. Reibscheibe und Steuerventilöffnung können dabei je nach Ausgestaltung der Kupplungsanordnung alternativ gemeinsam primärseitig oder sekundärseitig angeordnet sein.In a further development of the invention is advantageously provided that the integration of the friction disc or a Reibscheibenabschnitts, which cooperates frictionally engaged in a connection of Reibscheibenkupplung with a friction partner for torque transmission in that a relative to, preferably axially spaced from the friction disc Control valve opening for adjusting their free flow cross-section adjustable valve element of the actuating mechanism on the friction disc indirectly, d. H. via at least one further component or adjustable element or directly fixed or formed by a corresponding geometric design of the friction disc or a Reibscheibenabschnitts of this or this, so that a lifting movement (axial adjustment movement) of the friction disc directly a control valve actuation, d. H. causes an adjusting movement of the aforementioned valve element relative to the control valve opening. In the case of direct or indirect fixing of the valve element to the friction disc or the friction disc section, this can be determined, for example, by screwing, riveting or welding. The friction disc or the friction disc portion is rotatably connected to a control valve opening having the component, in particular a shearing fluid reservoir bounding reservoir wall, such that the friction disc can perform a lifting movement relative to the control valve opening, however, no rotational movement relative thereto. Depending on the configuration of the clutch arrangement, friction disk and control valve opening can alternatively be arranged on the primary side or on the secondary side.
Zur Umsetzung einer im Wesentlichen axialen Hub- bzw. Verstellbewegung der Reibscheibe in eine Steuerventilbetätigung, insbesondere eine Relativverstellung eines Ventilelements zur Steuerventilöffnung hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Steuerventilöffnung in einem Reservoirwandabschnitt des Scherfluidreservoirs vorgesehen ist, welcher sich entweder parallel zu einer Drehachse der Kupplungsanordnung, insbesondere einer Drehachse einer Antriebswelle erstreckt oder unter einem vergleichsweise geringen Winkel zwischen 1° und 30° zu dieser Drehachse, wobei hieraus bevorzugt resultiert, dass eine Öffnungslängsachse bzw. Tiefenachse der Steuerventilöffnung senkrecht zur vorgenannten Drehachse oder unter einem Winkel zwischen 1° und 30° zu dieser verläuft. Aus vorgenannter Anordnung resultiert, dass auch die Bewegung eines Ventilelements relativ zur Steuerventilöffnung zumindest näherungsweise axial verläuft.To implement a substantially axial lifting or adjusting movement of the friction disc in a control valve operation, in particular a relative displacement of a valve member for control valve opening, it has been found to be advantageous if the control valve opening is provided in a reservoir wall portion of the shear fluid reservoir, which is either parallel to a rotational axis of Coupling arrangement, in particular a rotation axis of a drive shaft extends or at a comparatively small angle between 1 ° and 30 ° to this axis of rotation, which preferably results from an opening longitudinal axis or depth of the control valve opening perpendicular to the aforementioned axis of rotation or at an angle between 1 ° and 30 ° to this runs. As a result of the aforementioned arrangement, the movement of a valve element also extends at least approximately axially relative to the control valve opening.
Es sind jedoch auch andere Lösungen realisierbar, beispielsweise mit einer zumindest näherungsweise in radialer Richtung verlaufenden, die Steuerventilöffnung tragenden Reservoirwand.However, other solutions can also be implemented, for example with a reservoir wall extending at least approximately in the radial direction and supporting the control valve opening.
Von besonderem Vorteil ist eine Ausführungsform der Kupplungsanordnung, bei der eine mehrteilige Reibscheibe umfassend einen ersten und mindestens einen zweiten Reibscheibenabschnitt zum Einsatz kommt, wobei der erste und/oder der zweite Reibscheibenabschnitt bevorzugt als Ringscheibe ausgebildet sind/ist. Besonders zweckmäßig ist es dabei, die Reibscheibenabschnitte, vorzugsweise koaxial ineinander, d. h. in radialer Richtung benachbart anzuordnen. Im geschlossenen Zustand der Reibscheibenkupplung wirken der erste und der zweite Reibscheibenabschnitt mit einem gemeinsamen Reibpartner oder mit separaten Reibpartnern zusammen, übertragen jedenfalls jeweils ein Drehmoment von einer Seite der Kupplungsanordnung zu der anderen Seite der Kupplungsanordnung durch reibschlüssiges Zusammenwirken mit einem Reibpartner, um die Flüssigkeitsreibungskupplung zu überbrücken, d. h. schlupflos zu stellen.Of particular advantage is an embodiment of the clutch assembly in which a multi-part friction disc comprising a first and at least a second friction disc section is used, wherein the first and / or the second friction disc is preferably formed as an annular disc / is. It is particularly useful in this case, the Reibscheibenabschnitte, preferably coaxially with each other, ie adjacent to arrange in the radial direction. When the friction disc clutch is in the closed state, the first and the second friction disc sections cooperate with a common friction partner or with separate friction partners, in each case transferring torque from one side of the clutch arrangement to the other side of the clutch arrangement by frictional engagement with each other a friction partner, to bridge the fluid friction clutch, ie to set slip.
Eine der Reibscheibenabschnitte ist dabei Bestandteil des Betätigungsmechanismus für das Steuerventil, d. h. eine Hubbewegung dieses Reibscheibenabschnittes, vorzugsweise eines radial inneren Reibscheibenabschnittes bewirkt eine Veränderung des freien Strömungsquerschnittes einer Steuerventilöffnung, insbesondere dadurch, dass ein Ventilelement, insbesondere ein Ventilschieber an diesem Reibscheibenabschnitt mittelbar oder unmittelbar fixiert oder von dem Reibscheibenabschnitt gebildet ist. Bei einer derartigen Ausgestaltung der Kupplungsanordnung muss zum Einstellen des Schlupfes folglich nur einer von mehreren Reibscheibenabschnitten relativ zu mindestens einem anderen Reibscheibenabschnitt verstellt werden, wodurch die bewegte Masse geringer ist als bei einer alternativrealisierbaren Ausführungsform, bei der die gesamte Reibscheibe zum Betätigen des Steuerventils relativ zum Reibpartner verstellt werden muss. Hierdurch sind die Verstellkräfte bei der weiterbildungsgemäßen Ausgestaltung der Erfindung geringer. Bei Bedarf können dem ersten Reibscheibenabschnitt und dem zweiten Reibscheibenabschnitt separate elektromagnetische Aktuatoren zu deren Betätigung bzw. Verstellung zugeordnet sein, wobei der elektromagnetische Aktuator, der dem einen Bestandteil des Betätigungsmechanismus für das Steuerventil bildenden Reibscheibenabschnitt zugeordnete Aktuator gleichzeitig zur Betätigung des Steuerventils dient. Bevorzugt ist jedoch eine Anordnung, bei der dem ersten und dem zweiten Reibscheibenabschnitt, vorzugsweise sämtlichen, weiter bevorzugt ausschließlich zwei, Reibscheibenabschnitten der Kupplungsanordnung ein gemeinsamer, insbesondere ein einziger, elektromagnetischer Aktuator zugeordnet ist, mit dem sowohl die Reibscheibenabschnitte verstellbar als auch das Steuerventil betätigbar ist.One of the friction disc sections is part of the actuating mechanism for the control valve, d. H. a lifting movement of this friction disk section, preferably a radially inner friction disk section, effects a change in the free flow cross section of a control valve opening, in particular in that a valve element, in particular a valve slide, is directly or indirectly fixed to this friction disk section or is formed by the friction disk section. In such an embodiment of the clutch assembly must therefore be adjusted for adjusting the slip only one of a plurality Reibscheibenabschnitten relative to at least one other friction disc, whereby the moving mass is lower than in a alternativealisierbaren embodiment in which the entire friction disc for actuating the control valve relative to the friction partner must be adjusted. As a result, the adjusting forces are lower in the further development of the invention. If necessary, separate electromagnetic actuators may be associated with the actuation or adjustment of the first friction disc section and the second friction disc section, wherein the electromagnetic actuator simultaneously serves to actuate the control valve associated with the actuator part for the control valve forming friction disc section. However, an arrangement in which the first and the second Reibscheibenabschnitt, preferably all, more preferably only two Reibscheibenabschnitten the clutch assembly is assigned a common, in particular a single, electromagnetic actuator with which both the Reibscheibenabschnitte adjustable and the control valve is actuated ,
Im Hinblick auf die Dimensionierung der beiden Reibscheibenabschnitte gibt es unterschiedliche Möglichkeiten. Bevorzugt folgt die Trennung zwischen einem ersten und einem zweiten Reibscheibenabschnitt im Bereich eines mittleren Durchmessers bezogen auf eine Drehachse der Kupplungsanordnung, noch weiter bevorzugt im Bereich einer magnetischen Trennung.With regard to the dimensioning of the two friction disk sections, there are different possibilities. Preferably, the separation between a first and a second Reibscheibenabschnitt follows in the region of an average diameter with respect to a rotational axis of the clutch assembly, even more preferably in the region of a magnetic separation.
Als besonders vorteilhaft hat es sich herausgestellt, wenn zum Verstellen des ersten und des zweiten Reibscheibenabschnittes unterschiedlich große Federkräfte überwunden werden müssen, wobei es besonders zweckmäßig ist, wenn die zu überwindende Federkraft bei dem einen Bestandteil des Betätigungsmechanismus für das Steuerventil bildenden Reibscheibenabschnitt geringer ist als die Federkraft des anderen Reibscheibenabschnittes, der im Wesentlichen nur die Aufgabe einer 1:1 Durchschaltung hat. Die Realisierung bzw. Bereitstellung unterschiedlicher Federkräfte kann durch zwei separate Federn oder zwei unterschiedliche Federabschnitte einer gemeinsamen Feder realisiert werden, insbesondere durch die Wahl entsprechender Federsteifigkeiten. Wie erwähnt, sind die Federsteifigkeiten bzw. Federkräfte bevorzugt derart aufeinander abgestimmt, dass zuerst, d. h. schon bei geringeren effektiven elektrischen Spannungen ein radial innerer Reibscheibenabschnitt (Ankerscheibenabschnitt) anzieht und ein radial äußerer Reibscheibenabschnitt (Ankerscheibenabschnitt) bei einer größeren effektiven, zweiten elektrischen Spannung. In diesem Fall ist der radial innere Reibscheibenabschnitt Bestandteil des vorerwähnten Betätigungsmechanismus des Steuerventils, wobei vom Grundsatz her auch eine umgekehrte Anordnung realisierbar ist, d. h. bei der ein radial äußerer Reibscheibenabschnitt Bestandteil des Betätigungsmechanismus für das Steuerventil ist und entgegen einer geringeren Federkraft mittels eines elektromagnetischen Aktuators verstellbar ist als der dann innere zweite Reibscheibenabschnitt.To be particularly advantageous, it has been found that for adjusting the first and the second Reibscheibenabschnittes different sized spring forces must be overcome, and it is particularly useful if the spring force to be overcome in the one part of the actuating mechanism for the control valve forming friction disc is less than that Spring force of the other friction disc section, which has essentially only the task of a 1: 1 switching. The realization or provision of different spring forces can be realized by two separate springs or two different spring portions of a common spring, in particular by choosing appropriate spring stiffnesses. As mentioned, the spring stiffness or spring forces are preferably coordinated such that first, d. H. even at lower effective electrical voltages, a radially inner friction disc section (armature disc section) attracts and a radially outer friction disc section (armature disc section) at a larger effective second electrical voltage. In this case, the radially inner friction disc portion is part of the aforementioned actuating mechanism of the control valve, which in principle also a reverse arrangement can be realized, d. H. wherein a radially outer friction disc portion is part of the actuating mechanism for the control valve and against a smaller spring force by means of an electromagnetic actuator is adjustable than the then inner second friction disc section.
Für den Fall der Realisierung von zwei separaten Rückstellfedern ist es bevorzugt, eine dieser Federn unmittelbar drehfest mit einer Antriebswelle zu verbinden und die andere, vorzugsweise radial äußere, Feder an einer gleichzeitig den Scherspalt ausbildenden oder tragenden Scheibe, bevorzugt einer Primärscheibe, welche wiederum drehfest mit der Antriebswelle verbunden ist.In the case of the realization of two separate return springs, it is preferred to connect one of these springs directly rotatably connected to a drive shaft and the other, preferably radially outer, spring on a shear gap at the same time forming or supporting disc, preferably a primary pulley, which in turn rotatably with the drive shaft is connected.
Als besonders vorteilhaft hat sich eine Kaskadierung der mehrteiligen, d. h. mehrere zumindest abschnittsweise unabhängig voneinander verstellbare Reibscheibenabschnitte aufweisenden Reibscheibe herausgestellt. Die Kaskadierung wird dabei über einen Axialanschlag des einen Bestandteil des Betätigungsmechanismus für das Steuerventil bildenden Reibscheibenabschnittes an dem anderen Reibscheibenabschnitt erreicht, insbesondere eines radial inneren Reibscheibenabschnittes an einem radial äußeren Reibscheibenabschnitt, so dass der Reibscheibenabschnitt zur Betätigung des Steuerventils bis zum Anschlagen an dem Axialanschlag des anderen Reibscheibenabschnittes unabhängig von diesem verstellbar ist und dass dann insbesondere bei Anlegen einer entsprechend großen effektiven elektrischen Spannung beide Reibscheibenabschnittes gemeinsam auf den Reibpartner verstellt werden. Zur Realisierung dieses Axialanschlags überlappen die Reibscheibenabschnitte in radialer Richtung.Particularly advantageous is a cascading of the multipart, d. H. several exposed at least partially independently adjustable friction disc sections having friction disc. The cascading is achieved via an axial stop of one part of the operating mechanism for the control valve forming Reibscheibenabschnittes on the other Reibscheibenabschnittes, in particular a radially inner Reibscheibenabschnittes on a radially outer Reibscheibenabschnitt so that the Reibscheibenabschnitt for actuating the control valve to hit the axial stop of the other Reibscheibenabschnittes independently of this is adjustable and that then both Reibscheibenabschnittes are adjusted together on the friction partner in particular when applying a correspondingly large effective electrical voltage. To realize this Axialanschlags overlap the Reibscheibenabschnitte in the radial direction.
Die weiterbildungsgemäße Kaskadierung gewährleistet dabei, dass mit einer effektiven Spannung aus einem ersten Spannungsbereich der, vorzugsweise eine kleinere Reibfläche aufweisende Reibscheibenabschnitt, als Bestandteil des Betätigungsmechanismus für das Steuerventil betätigt wird und sich dieser nicht unmittelbar an dem Reibpartner (Rotor) anlegt, sondern an dem, insbesondere eine größere Reibfläche aufweisenden, bevorzugt radial äußeren, weiteren Reibscheibenabschnitt, welcher sich mit derselben Rotationsrelativgeschwindigkeit zum Reibpartner bewegt bzw. rotiert. Hierdurch wird vermieden, dass im Rahmen der Verstellung ausschließlich des einen Bestandteils des Betätigungsmechanismus bildenden Reibscheibenabschnittes am Reibpartner mangels Anlage an diesem keine Reibverlustleistung anfällt. Es wird lediglich das Steuerventil betätigt. Wird mit Hilfe einer zweiten, vorzugsweise größeren effektiven, elektrischen Spannung die Vollzuschaltung der Reibscheibenkupplung erreicht, so gelangen beide Reibscheibenabschnitte in Eingriff mit dem Reibpartner (Rotor) und tragen gemeinsam zur Drehmomentübertragung bei 1:1 Zuschaltung und Überbrückung der Flüssigkeitsreibungskupplung bei.In this case, the cascading according to further developments ensures that with an effective tension from a first area of tension, the friction disk section, which preferably has a smaller friction surface, forms part of the Actuating mechanism for the control valve is actuated and this does not apply directly to the friction partner (rotor), but at the, in particular a larger friction surface having, preferably radially outer, further friction disc section which moves with the same rotational relative speed to the friction partner or rotated. This avoids that in the context of the adjustment of only one part of the actuating mechanism forming Reibscheibenabschnittes at Reibpartner due to lack of investment in this no friction loss. Only the control valve is actuated. If full engagement of the friction disc clutch is achieved with the aid of a second, preferably larger effective, electrical voltage, then both friction disc sections engage with the friction partner (rotor) and together contribute to torque transmission in 1: 1 connection and bridging of the fluid friction clutch.
Vorerwähnte bevorzugte Betriebsweise betrifft eine stromlos geöffnete Reibscheibenkupplung. Bei Bedarf kann diese auch stromlos geschlossen realisiert werden, wobei dann die effektiven Spannungen bzw. Spannungsniveaus zum Betätigen des Steuerventils bzw. zur Realisierung einer 1:1 Durchschaltung entsprechend angepasst werden müssen.The aforementioned preferred mode of operation relates to a normally open friction disc clutch. If required, this can also be realized normally closed, in which case the effective voltages or voltage levels for actuating the control valve or for realizing a 1: 1 connection must be adjusted accordingly.
In vorstehenden Ausführungen bedeutet die Begrifflichkeit einer effektiven, elektrischen Spannung eine mittlere bzw. effektiv anliegende Spannung. Wird die Elektromagnetanordnung beispielsweise mit konstanten Gleichströmungen bestromt, so ist unter einer effektiven Spannung und in der Folge einer effektiven Stromstärke jeweils die konstante Spannung (nicht gepulste Spannung) zu verstehen. Wird die Elektromagnetanordnung beispielsweise mit einem PWM-Signal bestromt, so ist unter der effektiven Spannung die resultierende bzw. in einem bestimmten Zeitintervall, insbesondere einer Periode, mittlere elektrische Spannung zu verstehen.In the foregoing, the terminology of effective electrical voltage means average or effectively applied voltage. If the electromagnet arrangement is energized, for example, with constant direct currents, an effective voltage and, consequently, an effective current intensity are to be understood in each case as meaning the constant voltage (non-pulsed voltage). If the electromagnet arrangement is supplied, for example, with a PWM signal, then the effective voltage is to be understood as the resulting or, in a specific time interval, in particular a period, average electrical voltage.
Um einer mehrteiligen Reibscheibe ausreichend Bewegungsspiel für eine proportionale Betätigung des Steuerventils zu gewährleisten ist es bevorzugt, wenn der einen Bestandteil des Betätigungsmechanismus des Steuerventils bildende der Reibscheibenabschnitte bei unbestromtem elektromagnetischen Aktuator weiter von dem, vorzugsweise gemeinsamen Reibpartner für beide Reibscheibenabschnitte beabstandet ist als der weitere, vorzugsweise radial weiter äußere Reibscheibenabschnitt.In order to ensure a multi-part friction disc sufficient movement play for a proportional actuation of the control valve, it is preferred if the one part of the actuating mechanism of the control valve forming the Reibscheibenabschnitte with de-energized electromagnetic actuator further from the, preferably common friction partner for both Reibscheibenabschnitte spaced as the other, preferably radially further outer friction disc section.
Die Erfindung führt auch auf einen Antriebsstrang, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, mit einem primärseitigen Antriebsmotor, insbesondere einem Verbrennungsmotor und einem sekundärseitigen Nebenaggregat, insbesondere einem Lüfterrad, wobei der Antriebsstrang zum Übertragen eines Drehmomentes von dem Antriebsmotor, insbesondere von einer von dem Antriebsmotor angetriebenen Antriebswelle, auf das Nebenaggregat einer nach dem Konzept der Erfindung ausgebildete Kupplungsanordnung aufweist, bei der es sich wie eingangs erwähnt, vorzugsweise um eine ein gemeinsames Gehäuse aufweisende Kupplung handelt, jedenfalls um eine Kupplungsanordnung, die sowohl eine Flüssigkeitsreibungskupplung als auch eine Reibscheibenkupplung umfasst, wobei mit letzterer eine 1:1 Durchschaltung von der Antriebswelle auf das Nebenaggregat realisierbar sein sollte.The invention also leads to a drive train, in particular in a motor vehicle, having a primary-side drive motor, in particular an internal combustion engine and a secondary-side accessory, in particular a fan wheel, wherein the drive train for transmitting a torque from the drive motor, in particular from a drive shaft driven by the drive motor, on the accessory of a trained according to the concept of the invention clutch assembly, which is as mentioned above, preferably a common housing having a clutch, at least to a clutch assembly comprising both a fluid friction clutch and a friction disc clutch, with the latter a 1: 1 switching from the drive shaft to the auxiliary unit should be feasible.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments and from the drawings.
Diese zeigen in:These show in:
In den Figuren sind gleiche Elemente und Elemente mit der gleichen Funktion mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.In the figures, like elements and elements having the same function are denoted by the same reference numerals.
In
Die Kupplungsanordnung umfasst eine Steuereinheit
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst die Primärseite
Die gezeigte Kupplungsanordnung
In
Die in
Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel gemäß
Zu erkennen ist, dass der erste Reibscheibenabschnitt
Wird die Spulenanordnung
Der magnetische Fluss
Zu erkennen ist, dass dieser immer durch beide Reibscheibenabschnitte
Hier ist ausschnittsweise der erste Reibscheibenabschnitt
Aus Übersichtlichkeitsgründen ist in
In
In dem in
Bei Überschreiten einer Schwellspannung, die größer ist als eine Spannung aus einem ersten Spannungsbereich wird der zweite Reibscheibenabschnitt
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Kupplungsanordnungclutch assembly
- 22
- Primärseiteprimary
- 33
- Antriebswelledrive shaft
- 44
- Sekundärseitesecondary side
- 55
- Reibscheibenkupplungfriction disc clutch
- 66
- FlüssigkeitsreibungskupplungFluid friction clutch
- 77
- Steuereinheitcontrol unit
- 88th
- elektromagnetischer Aktuatorelectromagnetic actuator
- 99
- Spulenanordnungcoil assembly
- 1010
- Reibscheibefriction
- 10a10a
- erster Reibscheibenabschnittfirst friction disc section
- 10b10b
- zweiter Reibscheinabschnittsecond friction section
- 1111
- Drehachseaxis of rotation
- 1212
- Steuerventilcontrol valve
- 1313
- ScherfluidreservoirShear fluid reservoir
- 1414
- Scherspaltshear gap
- 1515
- Primärscheibeprimary disc
- 1616
- RückstellfederReturn spring
- 1717
- Reibpartner (Rotor)Friction partner (rotor)
- 1818
- Ventilelementvalve element
- 1919
- SteuerventilöffnungControl valve opening
- 2020
- erste Rückstellfederfirst return spring
- 2121
- zweite Rückstellfedersecond return spring
- 2222
- magnetischer Flussmagnetic river
- 2323
- magnetische Trennungmagnetic separation
- 2424
- Axialanschlagaxial stop
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-
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- 2014-11-13 DE DE102014116627.2A patent/DE102014116627B3/en not_active Expired - Fee Related
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