DE19619891C2

DE19619891C2 - Vorrichtung zur Steuerung einer Kupplung

Info

Publication number: DE19619891C2
Application number: DE19619891A
Authority: DE
Inventors: Adrian Chludek
Original assignee: GKN Viscodrive GmbH
Current assignee: GKN Viscodrive GmbH
Priority date: 1996-05-17
Filing date: 1996-05-17
Publication date: 2001-07-26
Anticipated expiration: 2016-05-18
Also published as: DE19619891A1; GB2313169A; JPH1047392A; JP3474395B2; US6161667A; US6068099A; GB2313169B; US5979624A; GB9709906D0

Description

Die Erfindung betrifft eine Kupplungsvorrichtung mit zwei ko axialen gegeneinander drehbaren Teilen, die eine Reibungskupp lung aufweist, deren Reiblamellen abwechselnd mit dem einen und dem anderen der gegeneinander drehbaren Teile verbunden sind, und die eine Betätigungsvorrichtung für die Reibungskupplung aufweist, die eine in einem der gegeneinander drehbaren Teile ausgebildete Ringkammer umfaßt, in der eine hochviskose Flüssig keit enthalten ist, und die einen in der Ringkammer angeordneten mit dem anderen der gegeneinander drehbaren Teile antreibend verbundenen Rotationskörper umfaßt und die bei relativer Drehung der gegeneinander drehbaren Teile gegeneinander eine Druckerhö hung in der hochviskosen Flüssigkeit in der Ringkammer zur Be aufschlagung der Reibungskupplung bewirkt.

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

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

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

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

Eine Vorrichtung dieser Art ist weiterhin aus der DE 195 05 800 A1 bekannt. Hierbei ist zur Begrenzung des in der Ringkammer erzeugten Druckes bereits eine druckabhängig öffnende Kurzschlußleitung zwischen der Ringkammer und dem Reservoir vorgesehen. Die druckabhängige Steuerung kann jedoch die Dreh zahldifferenz nur mittelbar wiedergeben, wobei Störeinflüsse wie Temperatur der viskosen Flüssigkeit auftreten können. Die er forderlichen Kanäle für die Kurzschlußleitung verteuern die Vorrichtung.

Aus der DE 44 24 255 A1 ist eine Kupplungsvorrichtung der ge nannten Art bekannt, bei der ein mehrteilig aufgebauter Rota tionskörper als Förderkörper über Verzahnungsmittel drehfest mit einer Nabe verbunden ist. Hieraus ergibt sich eine direkte Ab hängigkeit der Förderrate von der Relativgeschwindigkeit zwi schen Nabe und Gehäuse.

In der DE 43 43 307 A1 ist eine Kupplungsvorrichtung der gat tungsgemäßen Art beschrieben, bei der ein zwischen zwei Positio nen mittels Flüssigkeitsscherung verdrehbarer Pump- und Steuer körper in einer ersten Drehrichtung an einem ersten festen End anschlag einen maximalen Druckaufbau zuläßt und in der anderen der Drehrichtungen an einem zweiten festen Endanschlag eine Kurzschlußverbindung freigibt. Hiermit ist eine unterschiedliche Charakteristik im Druckaufbau für die beiden möglichen entgegen gesetzten relativen Drehrichtungen offenbart.

In der DE 43 27 519 A1 ist eine gattungsgemäße Kupplungsvor richtung offenbart, bei der fliehkraftgesteuerte oder extern gesteuerte Mittel zur Freigabe einer Kurzschlußverbindung vor gesehen sind, die fliehkraftgesteuert oder willkürlich ange steuert verstellbar sind.

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

Eine erste Lösung besteht in einer Kupplung, die dadurch gekenn zeichnet ist, daß der Rotationskörper mit dem ihn antreibenden der gegeneinander drehbaren Teile über Mittel zum mechanischen Entkoppeln der antreibenden Verbindung verbunden ist.

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

Die Betätigungsvorrichtung für die Reibungskupplung selber ist in bevorzugter Ausgestaltung dadurch gekennzeichnet, daß in der Ringkammer ein gegenüber dieser begrenzt verdrehbarer Ringnut körper angeordnet ist, der eine in Umfangsrichtung verlaufende von zwei Enden begrenzten Ringnut enthält, die von dem anliegen den Rotationskörper abgeschlossen wird und mit diesem einen Scherkanal bildet, daß die Ringkammer von einem verschiebbaren Kolben begrenzt wird, daß in dem einen der gegeneinander dreh baren Teile ein Reservoir mit variablem Volumen ausgebildet ist, das mit der Ringkammer hydraulisch verbunden ist, und daß bei relativer Drehung der gegeneinander drehbaren Teile gegenein ander jeweils ein Ende des Scherkanals mit einem geringen Flüs sigkeitsdruck mit dem Reservoir und das andere Ende des Scher kanals mit einem höheren Flüssigkeitsdruck mit dem vom verschiebbaren Kolben begrenzten Teil der Ringkammer verbunden ist.

Eine zweite Lösung besteht darin, daß in der Ringkammer Mittel zur Vergrößerung eines den Ort der Druckerhöhung bildenden Scherkanals zwischen dem Rotationskörper und einer Begrenzungs wand des Scherkanals vorgesehen sind. Darüber wird anders als bei der erstgenannten Lösung von einer drehfesten Verbindung zwischen Rotationskörper und dem entsprechenden der beiden ge geneinander drehbaren Teile ausgegangen. Die Mittel zur Ver größerung des Scherspaltes, d. h. zur Erhöhung seiner Dicke haben hierbei die gleichen Wirkungen wie die zuvor diskutierten Mittel zum Entkoppeln, d. h. mit der Vergrößerung des Scher spaltes nimmt trotz steigender Relativdrehzahl der Druckaufbau im Scherkanal ab, bzw. wird begrenzt, so daß auch hier ab einer bestimmten Relativdrehzahl ein Höchstwert der Druckerzeugung erreicht wird oder der weitere Anstieg der Druckerzeugung stark degressiv wird. Dementsprechend sind die auf die Reibungskupp lung ausgeübten Druckkräfte begrenzt, so daß die Kupplung in einem Schlupfzustand gehalten werden kann. Als bevorzugte Mittel sind druckabhängig oder extern gesteuert nachgebende Wandungs teile in der Ringkammer angegeben. Bezüglich konkreter Ausbil dungen wird auf die Unteransprüche Bezug genommen.

Die Betätigungsvorrichtung für die Reibungskupplung selber ist in bevorzugter Ausgestaltung dadurch gekennzeichnet, daß in der Ringkammer ein gegenüber dieser begrenzt verdrehbarer Ringnut körper angeordnet ist, der eine in Umfangsrichtung verlaufende von zwei Enden begrenzten Ringnut enthält, die von dem anliegen den Rotationskörper abgeschlossen wird und mit diesem einen Scherkanal bildet, daß die Ringkammer von einem verschiebbaren Kolben begrenzt wird, daß in dem einen der gegeneinander dreh baren Teile ein Reservoir mit variablem Volumen ausgebildet ist, das mit der Ringkammer hydraulisch verbunden ist, daß bei rela tiver Drehung der gegeneinander drehbaren Teile gegeneinander jeweils ein Ende des Scherkanals mit einem geringen Flüssig keitsdruck mit dem Reservoir und das andere Ende des Scherkanals mit einem höheren Flüssigkeitsdruck mit dem vom verschiebbaren Kolben begrenzten Teil der Ringkammer verbunden ist, und daß der Ringnut im Ringnutkörper ein elastisch nachgebendes Bodenteil ausgebildet ist. Bezüglich der Ausgestaltung des nachgebenden Bodenteils wird auf die Unteransprüche bezug genommen.

Eine dritte Lösung, bei der in der Ringkammer drehbewegliche Mittel zur Freigabe einer Kurzschlußverbindung zwischen einem Bereich hohen Druckes in der Ringkammer und einem Bereich nied rigen Druckes in der Ringkammer vorgesehen sind, besteht darin, daß die drehbeweglichen Mittel zwei durch Flüssigkeitsscherung erreichbare Endpositionen haben, in denen jeweils eine mit der Differenzdrehzahl zunehmende Druckerhöhung erfolgt, und in zwei über die Endpositionen hinaus verdrehte Stellungen bringbar sind, in denen jeweils die Freigabe der Kurzschlußverbindung erfolgt.

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

Die Betätigungsvorrichtung ist bevorzugt dadurch gekennzeichnet, daß in der Ringkammer ein gegenüber dieser begrenzt verdrehbarer Ringnutkörper angeordnet ist, der eine in Umfangsrichtung ver laufende von zwei Enden begrenzten Ringnut enthält, die von dem anliegenden Rotationskörper abgeschlossen wird und mit diesem einen Scherkanal bildet, daß die Ringkammer von einem ver schiebbaren Kolben begrenzt wird, daß in dem einen der gegenein ander drehbaren Teile ein Reservoir mit variablem Volumen ausge bildet ist, das mit der Ringkammer hydraulisch verbunden ist, daß bei relativer Drehung der gegeneinander drehbaren Teile gegeneinander jeweils ein Ende des Scherkanals mit einem gerin gen Flüssigkeitsdruck mit dem Reservoir und das andere Ende des Scherkanals mit einem höheren Flüssigkeitsdruck mit dem vom verschiebbaren Kolben begrenzten Teil der Ringkammer verbunden ist, und daß der begrenzt verdrehbare Ringnutkörper zwischen zwei elastisch nachgiebigen Endanschlägen gehalten ist, die bei Überschreiten einer gegebenen Differenzdrehzahl zwischen den gegeneinander drehbaren Teile durch elastisches Nachgeben ein weiteres Verdrehen des Ringnutkörpers und damit ein Freigeben einer Kurzschußverbindung zwischen dem Ende des Scherkanals mit dem höheren Druck und dem Ende des Scherkanals mit dem niedri geren Druck bewirken. Auf die Unteransprüche wird auch im Zu sammenhang mit dieser Lösung bezug genommen.

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

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

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

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

Hierin zeigen

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

Fig. 2 eine gattungsgemäße Kupplung im Längshalbschnitt;

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

Fig. 4 den Ringnutkörper und den Rotationskörper nach Fig. 3 in Ansicht (a) und in zwei Längsschnitten (b, c) in einer zweiten Position;

Fig. 5 den Ringnutkörper nach den Fig. 3 und 4 als Ein zelheit im Schnitt (a), in Vorderansicht (b) und in Rückansicht (c);

Fig. 6 eine erfindungsgemäße Kupplung mit einer Rutschkupp lung am Rotationskörper im Längsschnitt (a) und mit einer vergrößerten Einzelheit (b);

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

Fig. 8 einen erfindungsgemäßen Ringnutkörper als Einzelheit in axialer Ansicht (a) mit einem Ausgleichskörper als Einzelheit (b) im vergrößerten Querschnitt durch den Scherkanal in einer ersten Ausführung (c), in einem vergrößerten Querschnitt durch den Scherkanal in einer zweiten Auführung (d), in einem vergrößerten Zylinder schnitt durch den Längskanal in zwei Positionen des Verschlußkörpers (e);

Fig. 9 einen erfindungsgemäßen Rotationskörper mit zugeordne tem Ringnutkörper in einer ersten (Förder-)Position (a) und in einer zweiten (Kurzschluß-)Position (b);

Fig. 10 eine Förderscheibe mit zugeordneter Pump- und Steuer scheibe
in einer ersten (Förder-)Position (a) und in einer zweiten (Kurzschluß-)Position (b);

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

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

Die Fig. 2 ist eine Kupplungsanordnung 11 gezeigt, die eine steuerbare Reibungskupplung 12 in Form einer Lamellenkupplung und eine drehzahlfühlende Steueranordnung 13 umfaßt. Die Rei bungskupplung umfaßt ein Gehäuse 14, in dem Außenlamellen 15 drehfest gehalten sind, sowie eine Nabe 16, auf der Innenlamel len 17 drehfest angeordnet sind. Die Reibungskupplung ist mit tels eines Kolbens 19 beaufschlagbar. Dieser ist ein Teil der genannten Steueranordnung 13, die im Gehäuse 14 angeordnet ist und den axial verschiebbaren Kolben 19 und ein Rotationsgehäuse 20 umfaßt, die mit dem Gehäuse 14 umlaufen. Beide bilden einen Druckraum 21, in dem ein scheibenförmiger Rotationskörper 22 und ein scheibenförmiger Ringnutkörper 23 einliegen. Der Rotations körper 22 ist drehfest mit der vorgenannten Nabe 16 verbunden, die angetrieben wird. Der Ringnutkörper 23 ist durch einen nicht dargestellten Drehanschlag, der in eine nicht dargestellte Um fangsnut im Rotationsgehäuse 20 eingreift, begrenzt gegenüber dem Rotationsgehäuse 20 verdrehbar. Ein im Kolben 19 einliegen der O-Ring dient als Federmittel 35 und damit der dichten Anlage des Rotationskörpers 22 am Ringnutkörper 23.

Beim Drehrichtungswechsel des über die Nabe 16 über Verzahnungs mittel angetriebenen Rotationskörpers 22 nimmt dieser den Ring nutkörper 23 aus seiner einen durch Drehanschlag und Umfangsnut bestimmten Endposition in die andere durch Drehanschlag und Umfangsnut bestimmte Endposition. Im Rotationsgehäuse 20 ist weiterhin ein Reservoir 26 ausgebildet, das über einen axial verschiebbaren Ringkolben 27 begrenzt wird. Dieser stützt sich über Tellerfedern 28 am Gehäuse 20 ab, so daß das Reservoir 26 immer Volumenänderungen im Druckraum 21 ausgleicht. Im Rota tionsgehäuse 20 ist ein axialer Verbindungskanal 30 erkennbar, der in der dargestellten Umfangslage mit einer Steueröffnung 31 in dem Ringnutkörper 23 in Überdeckung steht. Die Steueröffnung 31 liegt an einem Ende eines Scherkanals 38, der durch eine umfangsbegrenzte Nut 37 im Ringnutkörper 23 und die Oberfläche des Rotationskörpers 22 gebildet wird. Die sich relativ zuein ander drehenden Teile sind jeweils durch Dichtungen gegenein ander abgedichtet. Der Spalt zwischen Rotationskörper 22 und Kolben 19 radial außerhalb des O-Rings 35 ist als Teil des Druckraums 21 zu betrachten. Schrauben 39, 40 dienen dem Befül len bzw. Entlüften des Druckraumes und des Reservoirs. Tel lerfedern 25 stützen sich am Gehäuse 14 ab und wirken auf den Kolben 19 als Gegenkraft zur Wirkung des Druckraumes ein.

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

In Fig. 4 sind die gleichen Einzelheiten wie in Fig. 3 in Ansicht und zwei Schnitten dargestellt und mit gleichen Bezugs ziffern bezeichnet. Der Drehanschlag 41 nimmt jedoch die ent gegengesetzte Endposition in der umfangsbegrenzten Nut 42 ein. Nunmehr ist die Steueröffnung 31 mit dem zweiten Verbindungs kanal 30 zum Reservoir in Überdeckung, während die zweite Steu eröffnung 33 mit dem Verbindungskanal 43 zum Druckraum in Ver bindung steht. Der Druckaufbau findet nun an dem Ende der Nut 37 bei der Steueröffnung 33 statt. Mit gestrichelten Linien ist in Ansicht die Position des ersten Verbindungskanals 32 zum Reser voir gezeigt, die nunmehr keine Funktion hat.

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

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

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

In Fig. 7 sind die gleichen Einzelheiten wie in Fig. 2 mit gleichen Bezugsziffern belegt. Anstelle der Schrauben sind Ku geln 39', 40' als Verschlußmittel verwandt. In der vergrößerten Einzelheit ist ebenfalls erkennbar, daß der Rotationskörper 22 nicht unmittelbar mit der Nabe 16 drehfest verbunden ist, viel mehr ist am Innenumfang des Rotationskörpers 22 eine Klauen verzahnung 111 angeordnet, die mit einer entsprechenden Klauen verzahnung 112 eines Ringkörpers 113 in Eingriff bringbar ist. Der Ringkörper 113 hat eine Innenverzahnung 114, die mit einer Außenverzahnung 101 des Nabenkörpers in drehfestem Eingriff ist. Der Rotationskörper 22 stützt sich an einer Schulter 106 des Nabenkörpers 16 axial ab, der Ringkörper 113 wird von einem ringförmigen, z. B. wellenförmigen, Federelement 115 axial be aufschlagt und stützt sich an einem Sicherungsring 108 ab, der in eine Ringnut 109 im Nabenkörper 16 eingreift. Wie in Fig. 7c erkennbar, sind die Klauenverzahnungen 111, 112 mit Schrägen 117, 118 bzw. mit Sperrflächen 119, 120 versehen, die bei an steigendem Drehmoment ein Auskuppeln gegen die Kraft des Feder elements 115 bewirken (c1), wobei die Klauenform so ist, daß ein Auskoppeln in beiden Richtungen erfolgen kann (c2) oder daß ein Auskoppeln nur in einer relativen Drehrichtung erfolgen kann (c3).

In Fig. 8 ist ein Ringnutkörper 23 gezeigt, von dem in der Ansicht nach Fig. 8a eine Ringnut 37 erkennbar ist, an deren Ende zwei Steueröffnungen 31, 33 parallel zur Achse verlaufend ausgebildet sind. In der Ringnut 37 liegt eine in Fig. 8b als Einzelheit gezeigte Kolbenplatte 121 ein. Nähere Einzelheiten dieser Kolbenplatte 121 in verschiedenen Ausführungen sind in den Fig. 8c und 8d gezeigt, die jeweils Schnitte gemäß der Schnittlinien BB darstellen, d. h. Querschnitte durch die Ring nut 37 und in der Fig. 8e, die jeweils Längsschnitte gemäß der Schnittlinie AA zeigen, wobei in jedem Fall zwei verschiedene Zustände gezeigt sind.

Die Kolbenplatte 121 kann gemäß Fig. 8c ein im Querschnitt U- förmiges elastisches Element sein, das sich bei zunehmendem Druck verformt (c1) und dadurch den Querschnitt des Scherkanals 38 vergrößert. Auf diese Weise wird die Druckerzeugung begrenzt.

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

In Fig. 8d ist die Kolbenplatte 121" ebenfalls aus elastischem Material, dargestellt, umfaßt dabei jedoch einen starren Quer schnittssteg und federnde Füße 122. Bei zunehmendem Druck im Scherkanal werden diese elastischen Füße 122 zusammengedrückt, so daß der Querschnitt des Scherkanals 38 zunimmt und die wirk same Druckerzeugung aufgrund größerer Scherkanaldicke nachläßt (d1). Bei geringerer relativer Drehzahl nimmt die Kolbenplatte 121d ihre natürliche Form an, wodurch der wirksame Querschnitt des Scherkanals 38 geringer wird und die Druckerzeugung aufgrund effektiverer Scherung bei gegebener Relativdrehzahl größer wird (d2).

In den Fig. 8e sind die gleichen Einzelheiten wie in Fig. 8d, jedoch im Längsschnitt, dargestellt. Figur e1 zeigt die niedergedrückte Kolbenplatte 121", während Figur e2 die Kolben platte 121" in ihrer natürlichen Form mit ausgefederten Füßen 122 zeigt.

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

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

In Fig. 9b befindet sich der Drehanschlag 41 in einer geänder ten Stellung, die durch Nachgeben des Drehanschlages 201 er reicht ist. Hierdurch ist nun über die Steueröffnung 31 im Ring nutkörper 23 der Verbindungskanal 32 vom Reservoir mit dem Ver bindungskanal 43 zum Druckraum kurzgeschlossen. Gleichzeitig ist über den Verbindungskanal 32 zum Reservoir das eine Ende der Ringnut 37 über die Steueröffnung 31 mit dem anderen Ende der Ringnut 37 über die Steueröffnung 33 kurzgeschlossen. Der Druck aufbau über die Nut bricht auf diese Weise zusammen, so daß bei der verschiedenen Differenzdrehzahl der Druckaufbau und damit das durch die Reibungskupplung übertragbahre Drehmoment redu ziert wird, bis der Endanschlag 201 wieder in die Stellung der Fig. 9a ausfedert.

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

Claims

1. Kupplungsvorrichtung mit zwei koaxialen gegeneinander dreh baren Teilen (14, 16), die eine Reibungskupplung (12) auf weist, deren Reiblamellen (15, 17) abwechselnd mit dem einen und dem anderen der gegeneinander drehbaren Teile verbunden sind, und die eine Betätigungsvorrichtung (13) für die Reibungskupplung (12) aufweist, die eine in einem der gegeneinander drehbaren Teile (14, 16) ausgebildete Ringkammer (21) umfaßt, in der eine hochviskose Flüssigkeit enthalten ist, und die einen in der Ringkammer (21) an geordneten mit dem anderen der gegeneinander drehbaren Teile (14, 16) antreibend verbundenen Rotationskörper (22) umfaßt, und die bei relativer Drehung der gegeneinander dreh baren Teile (14, 16) gegeneinander eine Druckerhöhung in der hochviskosen Flüssigkeit in der Ringkammer (21) zur Beaufschlagung der Reibungskupplung (12) bewirkt, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotationskörper (22) mit dem ihn antreibenden der gegeneinander drehbaren Teile (14, 16) über Mittel zum mechanischen Entkoppeln der antreibenden Verbindung verbun den ist.

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

3. Kupplungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Entkoppeln extern steuerbar ein- und auskoppelnd sind.

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

5. Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Klauenkupplung über Gleitschrägen (117, 118) an den Klauen (111, 112) verfügt, die ein selbsttätiges Auskoppeln in zumindest einer relativen Drehrichtung erleichtern.

6. Kupplungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Klauenkupplung über achsparallele Sperrflächen (119, 120) an den Klauen (111, 112) verfügt, die ein selbsttätiges Auskoppeln in einer relativen Drehrichtung verhindern.

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

8. Kupplungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß Federbelastungsmittel (107, 115) der Klauenkupplung (111, 112) oder der Rutschkupplung (102, 103) drehzahl abhängig entlastbar sind.

9. Kupplungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Entkoppeln aus einer Viscokupplung mit zumindestens einer antreibbaren Lamelle und einer geschleppten Lamelle bestehen, in der die antreibende La melle mit dem entsprechenden der gegeneinander drehbaren Teile verbunden ist und der Rotationskörper die geschleppte Lamelle bildet.

10. Kupplungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet,
daß in der Ringkammer (21) ein gegenüber dieser begrenzt verdrehbarer Ringnutkörper (23) angeordnet ist, der eine in Umfangsrichtung verlaufende von zwei Enden begrenzten Ring nut (37) enthält, die von dem anliegenden Rotationskörper (22) abgeschlossen wird und mit diesem einen Scherkanal (38) bildet,
daß die Ringkammer (21) von einem verschiebbaren Kolben (19) begrenzt wird,
daß in dem einen der gegeneinander drehbaren Teile (14, 16) ein Reservoir (26) mit variablem Volumen ausgebildet ist, das mit der Ringkammer (21) hydraulisch verbunden ist,
und daß bei relativer Drehung der gegeneinander drehbaren Teile gegeneinander jeweils ein Ende des Scherkanals (38) mit einem geringen Flüssigkeitsdruck mit dem Reservoir (26) und das andere Ende des Scherkanals (38) mit einem höheren Flüssigkeitsdruck mit dem vom verschiebbaren Kolben (19) begrenzten Teil der Ringkammer (21) verbunden ist.

11. Kupplungsvorrichtung mit zwei koaxialen gegeneinander dreh baren Teilen (14, 16), die eine Reibungskupplung (12) auf weist, deren Reiblamellen (15, 17) abwechselnd mit dem einen und dem anderen der gegeneinander drehbaren Teile (14, 16) verbunden sind, und die eine Betätigungsvorrich tung (13) für die Reibungskupplung (12) aufweist, die eine in einem der gegeneinander drehbaren Teile (14, 16) ausge bildete Ringkammer (21) umfaßt, in der eine hochviskose Flüssigkeit enthalten ist, und die einen in der Ringkammer (21) angeordneten mit dem anderen der gegeneinander dreh baren Teile (14, 16) antreibend verbundenen Rotationskörper (22) umfaßt und die bei relativer Drehung der Teile (14, 16) gegeneinander eine Druckerhöhung in der hochviskosen Flüssigkeit in der Ringkammer (21) zur Beaufschlagung der Reibungskupplung (12) bewirkt, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ringkammer (21) Mittel (121, 121', 121") zur Vergrößerung eines den Ort der Druckerhöhung bildenden Scherkanals (38) zwi schen dem Rotationskörper (22) und einer Begrenzungswand des Scherkanals (38) vorgesehen sind.

12. Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (121, 121', 121") zur Vergrößerung des Scherkanals (38) dreh zahlabhängig oder druckabhängig selbsttätig nachgebend ausgeführt sind.

13. Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (121, 121', 121") zur Vergrößerung des Scherkanals (38) extern steuerbar sind.

14. Kupplungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (121, 121', 121") zur Vergrößerung des Scherkanals (38) pa rallel zur Oberfläche des Rotationskörpers (22) liegende axial verformbare oder verschiebbare Wandungsteile sind.

15. Kupplungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet,
daß in der Ringkammer (21) ein gegenüber dieser begrenzt verdrehbarer Ringnutkörper (23) angeordnet ist, der eine in Umfangsrichtung verlaufende von zwei Enden begrenzten Ring nut (37) enthält, die von dem anliegenden Rotationskörper (22) abgeschlossen wird und mit diesem einen Scherkanal (38) bildet,
daß die Ringkammer (21) von einem verschiebbaren Kolben (19) begrenzt wird,
daß in dem einen der gegeneinander drehbaren Teile (14, 16) ein Reservoir (26) mit variablem Volumen ausgebildet ist, das mit der Ringkammer (21) hydraulisch verbunden ist,
daß bei relativer Drehung der gegeneinander drehbaren Teile (14, 16) gegeneinander jeweils ein Ende des Scherkanals (38) mit einem geringen Flüssigkeitsdruck mit dem Reservoir (26) und das andere Ende des Scherkanals (38) mit einem höheren Flüssigkeitsdruck mit dem vom verschiebbaren Kolben (19) begrenzten Teil der Ringkammer (21) verbunden ist,
und daß in der Ringnut (37) im Ringnutkörper (32) ein ela stisch nachgebendes Bodenteil (121) ausgebildet ist.

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

17. Kupplungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Bodenteil von einer elastisch abgestützten Kolben platte (121") gebildet wird.

18. Kupplungsvorrichtung mit zwei koaxialen gegeneinander dreh baren Teilen (14, 16), die eine Reibungskupplung (12) auf weist, deren Reiblamellen (15, 17) abwechselnd mit dem einen und dem anderen der gegeneinander drehbaren Teile (14, 16) verbunden sind, und die eine Betätigungsvorrich tung (13) für die Reibungskupplung (12) aufweist, die eine in einem der gegeneinander drehbaren Teile (14, 16) ausge bildete Ringkammer (21) umfaßt, in der eine hochviskose Flüssigkeit enthalten ist, und die einen in der Ringkammer (21) angeordneten mit dem anderen der gegeneinander drehbaren Teile (14, 16) antreibend verbundenen Rotationskörper (22) umfaßt und die bei relativer Drehung der gegeneinander drehbaren Teile gegeneinander jeweils eine Druckerhöhung in der hochviskosen Flüssigkeit in der Ringkammer (21) zur Beaufschlagung der Reibungskupplung (12) bewirkt, wobei in der Ringkammer (21) drehbewegliche Mittel zur Freigabe einer Kurzschlußverbindung zwischen einem Bereich hohen Druckes in der Ringkammer (21) und einem Bereich niedrigen Druckes in der Ringkammer (21) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die drehbeweglichen Mittel zwei durch Flüssigkeits scherung erreichbare Endpositionen haben, in denen jeweils eine mit der Differenzdrehzahl zunehmende Druckerhöhung erfolgt, und in zwei über die Endpositionen hinaus ver drehte Stellungen bringbar sind, in denen jeweils die Frei gabe der Kurzschlußverbindung (31, 32; 30, 31, 33, 43) erfolgt.

19. Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Freigabe der Kurzschlußverbindung (31, 32; 30, 31, 33, 43) bei erhöhter Differenzdrehzahl unmittelbar über die Flüssigkeitsscherung erfolgt.

20. Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Freigabe der Kurzschlußverbindung (31, 32; 30, 31, 33, 43) extern gesteuert erfolgt.

21. Kupplungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet,
daß in der Ringkammer (21) ein gegenüber dieser begrenzt verdrehbarer Ringnutkörper (23) angeordnet ist, der eine in Umfangsrichtung verlaufende von zwei Enden begrenzten Ring nut (37) enthält, die von dem anliegenden Rotationskörper (22) abgeschlossen wird und mit diesem einen Scherkanal (38) bildet, daß die Ringkammer (21) von einem ver schiebbaren Kolben (19) begrenzt wird,
daß in dem einen der gegeneinander drehbaren Teile (14, 16) ein Reservoir (26) mit variablem Volumen ausgebildet ist, das mit der Ringkammer (21) hydraulisch verbunden ist,
daß bei relativer Drehung der gegeneinander drehbaren Teile (14, 16) gegeneinander jeweils ein Ende des Scherkanals (38) mit einem geringen Flüssigkeitsdruck mit dem Reservoir (26) und das andere Ende des Scherkanals (38) mit einem höheren Flüssigkeitsdruck mit dem vom verschiebbaren Kolben (19) begrenzten Teil der Ringkammer (21) verbunden ist,
und daß der begrenzt verdrehbare Ringnutkörper (23) zwi schen zwei elastisch nachgiebigen Endanschlägen (201, 202) gehalten ist, die bei Überschreiten einer gegebenen Diffe renzdrehzahl zwischen den gegeneinander drehbaren Teile durch elastisches Nachgeben ein weiteres Verdrehen des Ringnutkörpers (23) und damit ein Freigeben einer Kurz schlußverbindung zwischen dem Ende des Scherkanals (38) mit dem höheren Druck und dem Ende des Scherkanal (38) mit dem niedrigeren Druck bewirken.

22. Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Endanschläge durch festabgestützte Druckfedern (201, 202) gebildet werden.