DE19849487C2 - Fluid friction clutch - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Flüssigkeitsreibungskupplung gemäß dem Ober begriff von Patentanspruch 1.The present invention relates to a fluid friction clutch according to the Ober Concept of claim 1.
Aus der DE 89 08 359 U1 ist eine Flüssigkeitsreibungskupplung bekannt, bei welcher die jenige Übertragungsanordnung, welche eine Staupumpe trägt oder bildet, durch eine e lektromagnetische Bremse und eine zugeordnete Reibfläche abgebremst werden kann, so daß durch Erhöhung der Drehzahldifferenz zwischen den beiden Übertragungsanordnun gen die Pumpeffizienz der Staudruckpumpe erhöht werden kann und somit der Flüssig keitsarbeitsbereich schneller entleert werden kann. Zwischen dem Flüssigkeitsarbeitsbe reich und dem Flüssigkeitsspeicherbereich ist eine permanent offene Öffnung vorhanden, wobei der Öffnungsquerschnitt derart bemessen sein muß, daß er einerseits einen ausrei chend raschen Eintritt von Flüssigkeit in den Flüssigkeitsarbeitsbereich ermöglicht, anderer seits jedoch auch bei Abbremsen der vorangehend genannten Übertragungsanordnung das Nachströmen von Flüssigkeit in derartigem Ausmaß verhindert, daß eine rasche Ent leerung des Flüssigkeitsarbeitsbereichs erhalten wird. Es muß somit hinsichtlich beider Be triebszustände, also dem Kopplungszustand und dem Zustand, in dem entkoppelt werden soll, ein Kompromiß geschlossen werden.From DE 89 08 359 U1 a fluid friction clutch is known, in which the that transmission arrangement, which carries or forms a dam pump, by an e electromagnetic brake and an associated friction surface can be braked, so that by increasing the speed difference between the two transmission arrangements The pumping efficiency of the dynamic pressure pump and thus the liquid can be increased work area can be emptied faster. Between the liquid workbench rich and the liquid storage area has a permanently open opening, the opening cross-section must be dimensioned such that it is sufficient on the one hand allowing rapid entry of fluid into the fluid work area, others on the other hand, however, when braking the aforementioned transmission arrangement the flow of liquid to such an extent prevents rapid ent emptying of the liquid work area is obtained. It must therefore be with respect to both Be drive states, i.e. the coupling state and the state in which are decoupled a compromise should be made.
Die DE 89 08 357 U1 schlägt darüber hinausgehend vor, zusätzlich zu der elektromagneti schen Bremsanordnung, durch welche vermittels Abbremsung einer der Übertragungsan ordnungen die Pumpeffizienz der Staudruckpumpe erhöht werden kann, eine zweite e lektromagnetische Anordnung vorzusehen, durch welche ein Ventil geöffnet beziehungsweise geschlossen werden kann, das den Strömungsweg zwischen dem Flüssigkeitsspei cherbereich und dem Flüssigkeitsarbeitsbereich unterbrechen beziehungsweise freigeben kann. Die beiden elektromagnetischen Anordnungen sind separat anzusteuern, um bei spielsweise bei Ansteuerung der zur Bremskrafterzeugung dienenden elektromagneti schen Anordnung im Sinne der Erzeugung einer derartigen Bremskraft und gleichzeitigem Ansteuern der dem Ventil zugeordneten elektromagnetischen Anordnung im Sinne des Schließens des Ventils, eine schellstmögliche Entleerung des Flüssigkeitsarbeitsbereichs zu erhalten, da einerseits ein rasches Abpumpen erreicht wird und andererseits das Nach strömen von Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsspeicherbereich verhindert wird.DE 89 08 357 U1 also proposes, in addition to the electromagnetic rule brake arrangement by means of which one of the transmission an orders the pumping efficiency of the dynamic pressure pump can be increased, a second e provide electromagnetic arrangement through which a valve is opened or can be concluded that the flow path between the liquid reservoir Interrupt or release the area and the liquid work area can. The two electromagnetic arrangements are to be controlled separately in order to for example when the electromagneti used to generate braking force is activated arrangement in the sense of generating such a braking force and at the same time Control of the electromagnetic arrangement assigned to the valve in the sense of Closing the valve, to drain the liquid work area as quickly as possible get, because on the one hand rapid pumping is achieved and on the other hand the after flow of liquid from the liquid storage area is prevented.
Diese bekannte Flüssigkeitsreibungskupplung erfordert jedoch den Einsatz und die An steuerung verschiedener elektromagnetischer Anordnungen.However, this known fluid friction clutch requires the use and the control of various electromagnetic arrangements.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Flüssigkeitsreibungskupplung vor zusehen, welche bei einfachem Aufbau einen raschen Übergang von einem Drehmo mentübertragungskopplungszustand zu einem Zustand, in welchem die Drehmoment übertragungsverbindung zumindest zum Teil unterbrochen ist, erreichbar ist.It is the object of the present invention to provide a fluid friction clutch watch, which with a simple structure a quick transition from a torque ment transmission coupling state to a state in which the torque transmission connection is at least partially interrupted, can be reached.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch die Merkmale des Patentanspruchs 1.According to the invention this object is achieved by the features of Claim 1.
Die Lösung sieht eine einzige elektromagnetische Stellanordnung vor, welche gleichzeitig die Funktion der Betätigungsanordnung und die Funktion der Aktivierungsanordnung ausführt und wobei die Aktivierungsanordnung eine Wirbelstromeinheit zur Erzeugung einer Bremskraft umfaßt und die Bremskraft zu einer Erhöhung einer Drehzahldifferenz zwischen der ersten Übertragungsanordnung und der zweiten Übertragungsanordnung führt und dadurch die Förderleistung der Pumpenanordnung eingestellt werden kann.The solution provides for a single electromagnetic actuating arrangement, which works simultaneously the function of the actuation arrangement and the function of the activation arrangement executes and wherein the activation arrangement an eddy current unit for generation includes a braking force and the braking force to increase a speed difference between the first transmission arrangement and the second transmission arrangement leads and thereby the delivery rate of the pump assembly can be adjusted.
Bei der erfindungsgemäßen Flüssigkeitsreibungskupplung kann somit der Aufbau deutlich vereinfacht werden, mit der Folge von Kosteneinsparungen, der Senkung der Fehleranfäl ligkeit und einer deutlich einfacheren Ansteuerung zur Aufhebung beziehungsweise zum Herstellen der Drehmomentübertragungskopplung. In the case of the fluid friction clutch according to the invention, the structure can thus be clearly seen be simplified, with the result of cost savings, the reduction of errors and a much easier control for lifting or for Establish the torque transmission coupling.
Durch die Wirbelstromeinheit kann ohne gegenseitiges körperliches Angreifen eine Bremskraft erzeugt werden, mit der Folge der Vermeidung von Reibkräften und dadurch induziertem Verschleiß.The eddy current unit allows one without physical attack Braking force are generated, with the result of avoiding frictional forces and thereby induced wear.
Zur maximalen Ausnutzung des magnetischen Feldes der Elektromagnetanordnung und zur Erzielung einer hohen Bremskraft und Ventilbetätigungskraft wird vorgeschlagen, daß die Wirbelstromeinheit im wesentlichen topfartig und aus Metall ausgebildet ist und die Elektromagnetanordnung wenigstens bereichsweise umgibt.For maximum utilization of the magnetic field of the electromagnet arrangement and to achieve a high braking force and valve actuation force, it is proposed that the eddy current unit is essentially pot-shaped and made of metal and the Surrounds the electromagnet arrangement at least in regions.
Es ist günstig, die Elektromagnetanordnung bezüglich einer Drehachse (A) im wesentli chen feststehend und die Wirbelstromeinheit bewegbar mit der zweiten Übertragungsan ordnung anzuordnen.It is favorable to the solenoid arrangement with respect to an axis of rotation (A) in essence Chen fixed and the eddy current unit movable with the second transmission order to order.
Insbesondere hinsichtlich der bei der erfindungsgemäßen Flüssigkeitsreibungskupplung vorzusehenden Doppelfunktion der Stellanordnung ist es vorteilhaft, wenn die Elektro magnetanordnung eine Klauenpolanordnung umfaßt.In particular with regard to the fluid friction clutch according to the invention provided double function of the actuator assembly, it is advantageous if the electrical magnet arrangement comprises a claw pole arrangement.
Ferner wird hinsichtlich eines möglichst einfachen Aufbaus vorgeschlagen, daß die Pum penanordnung eine Staudruckpumpenanordnung umfaßt.Furthermore, with regard to the simplest possible structure, it is proposed that the pump includes a dynamic pressure pump arrangement.
In diesem Falle kann die Erhöhung der Drehzahldifferenz in einfacher Weise durch Ab bremsen derjenigen Übertragungsanordnung von erster und zweiter Übertragungsanord nung erfolgen, an welcher die Staudruckpumpenanordnung vorgesehen ist.In this case, the increase in the speed difference can easily be done by Ab brake the transmission arrangement of the first and second transmission arrangement voltage take place on which the dynamic pressure pump arrangement is provided.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiligenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausgestaltungsformen detailliert beschrieben. Es zeigt:The present invention will hereinafter be described with reference to the accompanying drawings described in detail using preferred embodiments. It shows:
Fig. 1 eine schematische Skizze, welche das Funktionsprinzip einer erfindungsgemäßen Flüssigkeitsreibungskupplung darstellt; Figure 1 is a schematic sketch illustrating the principle of operation of a fluid friction clutch according to the invention.
Fig. 2 eine Längsschnittansicht einer ersten Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen Flüssigkeitsreibungskupplung; Fig. 2 is a longitudinal sectional view of a first embodiment of the fluid friction clutch according to the invention;
Fig. 3 eine Explosionsansicht der bei der Flüssigkeitsreibungskupplung in Fig. 2 eingesetz ten elektromagnetischen Stellanordnung; und Fig. 3 is an exploded view of the electromagnetic actuator used in the fluid friction clutch in Fig. 2; and
Fig. 4 eine der Fig. 2 entsprechende Ansicht einer alternativen Ausgestaltungsart der er findungsgemäßen Flüssigkeitsreibungskupplung. Fig. 4 is a view corresponding to FIG. 2 of an alternative embodiment of the inventive fluid friction clutch.
Die Fig. 1 zeigt schematisch den Aufbau der erfindungsgemäßen Flüssigkeitsreibungs kupplung 10. Diese umfaßt einen mit einer Antriebswelle über einen Antriebsflansch 12 und eine Welle 14 drehfest verbundenen oder verbindbaren Läufer 18, der in seinem radi al äußeren Bereich 16 in einem Flüssigkeitsarbeitsbereich oder einer Arbeitskammer 20 angeordnet ist, die in einem Gehäuse 22 vorgesehen ist. Beispielsweise kann bei Einsatz der erfindungsgemäßen Flüssigkeitsreibungskupplung 10 zum Antreiben oder Ankoppeln eines Ventilators das Gehäuse 22 einen Kühllüfter 24 oder dergleichen tragen. Im Gehäu se 22 ist eine Flüssigkeitsleitung 26 vorgesehen, über welche Flüssigkeit aus der Arbeits kammer 20 in einen Flüssigkeitsspeicherbereich oder eine Speicherkammer 28 geleitet werden kann. Im Bereich der Leitung 26 ist eine Pumpenanordnung 30 vorgesehen, wel che beispielsweise als an sich bekannte Staudruckpumpe ausgebildet ist. Ferner ist im Strömungsweg 34 zwischen der Speicherkammer 28 und der Arbeitskammer 20 ein all gemein mit 32 bezeichnetes Ventil vorgesehen, durch welches die Flüssigkeitsverbindung zwischen der Speicherkammer 28 und der Arbeitskammer 20 wahlweise hergestellt be ziehungsweise unterbrochen werden kann. Fig. 1 shows schematically the structure of the fluid friction clutch 10 according to the invention. This includes a with a drive shaft via a drive flange 12 and a shaft 14 rotatably connected or connectable rotor 18 , which is arranged in its radi al outer region 16 in a liquid working area or a working chamber 20 which is provided in a housing 22 . For example, in use, the fluid friction clutch 10 of the invention for driving or coupling a fan housing 22 carry a cooling fan 24 or the like. In the housing 22 , a liquid line 26 is provided, via which liquid can be passed from the working chamber 20 into a liquid storage area or a storage chamber 28 . In the area of the line 26 , a pump arrangement 30 is provided, which is designed, for example, as a dynamic pressure pump known per se. Further, an all common with 32 designated valve provided between the storage chamber 28 and the working chamber 20 in the flow path 34 through which be 20 produced, optionally, the fluid communication between the storage chamber 28 and the working chamber can be relationship be interrupted.
Es ist ferner eine elektromagnetische Stellanordnung 36 vorgesehen, mit einem ersten Anordnungsbereich 38, nämlich einem Elektromagneten 38, welcher an einer Komponen te 40, beispielsweise einem Fahrzeugrahmen oder einem Motorblock oder dergleichen festgehalten ist, und einem zweiten Anordnungsbereich 42, 44, der im vorliegenden Falle mit einem ersten Abschnitt 42 zur Wechselwirkung zwischen dem Elektromagneten 38 und dem Gehäuse 22 dient und einem zweiten Abschnitt zur Wechselwirkung zwischen dem Elektromagneten 38 und dem Ventil 32 dient. Wie nachfolgend mit Bezug auf die Fig. 2 bis 4 detailliert beschrieben, wird durch das durch den Elektromagneten 38, d. h. den ersten Bereich 38, erzeugte Magnetfeld gleichzeitig eine Wechselwirkung mit den Abschnitten 42, 44 erzeugt, so daß durch Ansteuerung dieser einzigen elektromagneti schen Stellanordnung 36 sowohl die Fördereffizienz der Pumpe 30 als auch der Schließ- oder Öffnungszustand des Ventils 32 geschaltet oder eingestellt werden kann. Daraus ergibt sich der Vorteil, daß bei deutlich einfacherem Aufbau ein einfacherer Ansteuervor gang erhalten wird und daß darüber hinaus die Fehleranfälligkeit des Gesamtsystems ge senkt wird.There is also an electromagnetic actuator arrangement 36 , with a first arrangement area 38 , namely an electromagnet 38 , which is attached to a component 40 , for example a vehicle frame or an engine block or the like, and a second arrangement area 42 , 44 , which in the present case with a first section 42 serves for interaction between the electromagnet 38 and the housing 22 and a second section serves for interaction between the electromagnet 38 and the valve 32 . As described in detail below with reference to FIGS. 2 to 4, the magnetic field generated by the electromagnet 38 , ie the first region 38 , simultaneously generates an interaction with the sections 42 , 44 , so that by actuating this single electromagnetic actuator arrangement 36 both the delivery efficiency of the pump 30 and the closing or opening state of the valve 32 can be switched or set. This has the advantage that a simpler control process is obtained with a significantly simpler structure and that the susceptibility to errors of the overall system is also reduced.
Eine konkrete Ausgestaltungsform einer erfindungsgemäßen Flüssigkeitsreibungskupp lung 10 ist in Fig. 2 gezeigt. Man erkennt dort den Antriebsflansch 12, welcher über die Welle 14 den Läufer 18 antreibt, welcher hier eine von zwei Übertragungsanordnungen bildet. Das Gehäuse 22 bildet eine weitere der Übertragungsanordnungen und ist bezüg lich der ersten Übertragungsanordnung, d. h. dem Läufer 18, der Welle 14 und dem An triebsflansch 12, über eine Lageranordnung 50 frei drehbar gelagert. Im radial äußeren Bereich bildet das Gehäuse 22 eine Arbeitskammer 20, in der das Gehäuse 22 und der Läufer 18 sich mit jeweiligen rippenförmigen Oberflächen zur Erhöhung der Gesamtober fläche gegenüberliegen. Radial außen ist im Bereich der Arbeitskammer 20 am Gehäuse 22 ein Stauelement 52 der Staudruckpumpe 30 vorgesehen, welches bei Relativdrehung zwischen Läufer 18 und Gehäuse 22 das im Bereich der Arbeitskammer 20 vorhandene Flüssigkeit, das durch Fliehkrafteinwirkung nach radial außen gezogen wird, in eine Öff nung 54 im Gehäuse 22 fördert, von wo aus die Flüssigkeit über die Leitungsverbindung 26 in die Speicherkammer 28 strömen kann. Die Speicherkammer 28 und der radial innere Bereich 56 der Arbeitskammer 20 sind durch eine Trennwand 58, beispielsweise ein Blech teil oder dergleichen, voneinander getrennt. In der Trennwand 58 ist eine Öffnung 60 vorgesehen, welche dem Strömungsweg 34 der Fig. 1 entspricht und durch ein in Rich tung der in Fig. 2 erkennbaren Öffnungsstellung vorgespanntes Ventilelement 62 ver schließbar ist. Beispielsweise kann das Ventilelement 62 durch eine Ventilfeder 62 gebildet sein, die in ihrem inneren Bereich am Gehäuse festgelegt ist und durch Formgebung in die Öffnungsstellung vorgespannt ist.A specific embodiment of a liquid friction clutch 10 according to the invention is shown in FIG. 2. The drive flange 12 can be seen there, which drives the rotor 18 via the shaft 14 , which forms one of two transmission arrangements here. The housing 22 forms a further one of the transmission arrangements and is bezüg Lich the first transmission arrangement, ie the rotor 18 , the shaft 14 and the drive flange 12 , on a bearing arrangement 50 freely rotatable. In the radially outer region, the housing 22 forms a working chamber 20 in which the housing 22 and the rotor 18 face each other with respective rib-shaped surfaces to increase the overall upper surface. Radially outside in the area of the working chamber 20 on the housing 22, a baffle element 52 of the dynamic pressure pump 30 is provided, which, in the case of relative rotation between the rotor 18 and the housing 22, the liquid present in the area of the working chamber 20 , which is pulled radially outward by centrifugal force, into an opening 54 in the housing 22 promotes from where the liquid can flow via the line connection 26 into the storage chamber 28 . The storage chamber 28 and the radially inner region 56 of the working chamber 20 are separated from one another by a partition 58 , for example a sheet metal part or the like. In the partition wall 58 , an opening 60 is provided which corresponds to the flow path 34 of FIG. 1 and can be closed by a valve element 62 biased in the direction of the opening position shown in FIG. 2. For example, the valve element 62 can be formed by a valve spring 62 which is fixed to the housing in its inner region and is biased into the open position by shaping.
Mit der Ventilfeder 62 ist ein Betätigungsstößel 64 derart verbunden, daß bei Verlagerung des Stößels 64 in der Fig. 2 nach rechts die Ventilfeder 62 in eine die Öffnung 60 ab schließende Stellung gebracht wird. Das heißt, durch Verlagerung des Stößels 64 von links nach rechts beziehungsweise von rechts nach links in Fig. 2 kann das dem Ventil 32 der Fig. 1 zuzuordnende Ventilelement 62 in seine Öffnungs- beziehungsweise Schließstellung gebracht werden.With the valve spring 62 , an actuating plunger 64 is connected such that when the plunger 64 is displaced in FIG. 2 to the right, the valve spring 62 is brought into a position from which the opening 60 closes. That is, by moving the tappet 64 from left to right or from right to left in FIG. 2, the valve element 62 to be assigned to the valve 32 of FIG. 1 can be brought into its open or closed position.
Mit dem Stößel 64, welcher eine Öffnung 66 im Gehäuse 22 im wesentlichen parallel zur Kupplungsdrehachse A in abgedichteter Weise durchsetzt, ist eine topfartige Struktur 68 im wesentlichen fest verbunden, welche in der Ausgestaltungsform gemäß Fig. 2 den zweiten Anordnungsbereich 42, 44 der elektromagnetischen Stellanordnung 36 bildet. Wie man in der Explosionsansicht der Fig. 3 erkennt, sind mit der topfartigen Struktur 68 insgesamt drei derartige Stößel 64 mit gleichem Umfangsabstand zueinander verbunden, was bedeutet, daß in entsprechender Weise drei zugeordnete Ventilfedern 62 geöffnet und geschlossen werden können. Durch die drei jeweilige Öffnungen 66 im Gehäuse 22 durchsetzenden Stößel wird gleichzeitig eine Linearführung für die topfartige Struktur 68 geschaffen, welche überdies auf diese Art und Weise auch bezüglich des Gehäuses 22 drehfest gehalten ist.With the tappet 64 , which penetrates an opening 66 in the housing 22 in a sealed manner substantially parallel to the coupling axis of rotation A, a pot-like structure 68 is essentially firmly connected, which in the embodiment according to FIG. 2 shows the second arrangement area 42 , 44 of the electromagnetic actuating arrangement 36 forms. As can be seen in the exploded view of FIG. 3, a total of three such plungers 64 are connected to the pot-like structure 68 with the same circumferential distance from one another, which means that three associated valve springs 62 can be opened and closed in a corresponding manner. A linear guide for the pot-like structure 68 is created at the same time by the tappets passing through the respective openings 66 in the housing 22 , and this is also held in a rotationally fixed manner with respect to the housing 22 in this way.
Der erste Anordnungsbereich 38, d. h. der Elektromagnet 38, umfaßt, wie in Fig. 3 er kennbar, eine Spule 70, die in zwei Klauenpolanordnungen 72, 74 eingefaßt ist. Das heißt, jede der Klauenpolanordnungen 72, 74 weist eine Mehrzahl von in Umfangsrich tung verteilt angeordneten axial abgebogenen Lappen oder Klauen 76, 78 auf, die bei axialem Zusammenfügen der beiden Anordnungen 72, 74 zwischen einander eingreifen, so daß in Umfangsrichtung sich jeweils die Lappen 76, 78 abwechseln. Radial innen ist die Spule 70 auf einem Joch 80 gehalten, und ferner ist die Klauenanordnung 74 mit einem feststehenden oder festlegbaren Bauteil 40 verbunden. Bei der in Fig. 2 erkennbaren axial zusammengefügten Positionierung der einzelnen Komponenten der Klauenpol- Elektromagnetstellanordnung 36 wird bei Stromzufuhr zur Spule 70 in Umfangsrichtung zwischen aufeinanderfolgenden Klauen oder Lappen 76, 78 jeweils ein Magnetfeld er zeugt, da die Lappen 76 und 78 zueinander eine inverse Polarität aufweisen. Es sei noch erwähnt, daß mit dem Joch 80 der erste Anordnungsbereich 38 über ein Lager 82 auf dem Antriebsflansch 12 gelagert ist beziehungsweise diesen Antriebsflansch 12 um die Drehachse A drehbar lagert. The first arrangement area 38 , ie the electromagnet 38 , comprises, as can be seen in FIG. 3, a coil 70 which is enclosed in two claw-pole arrangements 72 , 74 . That is, each of the claw pole assemblies 72 , 74 has a plurality of axially bent tabs or claws 76 , 78 distributed in the circumferential direction, which engage when the two assemblies 72 , 74 are joined axially, so that the tabs are circumferential Alternate 76 , 78 . The coil 70 is held radially on the inside on a yoke 80 , and furthermore the claw arrangement 74 is connected to a fixed or fixable component 40 . In the axially joined positioning of the individual components of the claw-pole electromagnetic actuating arrangement 36 , which can be seen in FIG. 2, a magnetic field is generated in the circumferential direction between successive claws or tabs 76 , 78 when the current is supplied to the coil 70 , since the tabs 76 and 78 have an inverse polarity to one another exhibit. It should also be mentioned that the yoke 80 supports the first arrangement area 38 via a bearing 82 on the drive flange 12 or supports this drive flange 12 so that it can rotate about the axis of rotation A.
Wie man in Fig. 2 erkennt, umgibt die topfartige Struktur 68 den ersten Anordnungsbe reich 38, d. h. den Elektromagneten 38, radial außen mit einem zylindrischen Wandung sabschnitt 84 wenigstens bereichsweise und liegt mit einem Boden 86 der topfartigen Struktur dem Elektromagneten 38 axial gegenüber.As can be seen in Fig. 2, the pot-like structure 68 surrounds the first Anordnungsbe area 38 , ie the electromagnet 38 , radially outside with a cylindrical wall section 84 at least in regions and lies axially opposite the electromagnet 38 with a bottom 86 of the pot-like structure.
Eine Stromzufuhr zur Spule 70 hat somit einerseits zur Folge, daß aufgrund elektromagne tischer Wechselwirkung die topfartige Struktur 68 axial angezogen wird, und zwar so weit bis die einzelnen, an der Trennwand 58 aufliegenden Ventilfedern 62 der Ventilan ordnung 32 eine Weiterbewegung der Stößel 64 und somit der topfartigen Struktur 68 verhindern. Dies ist ein Verlagerungszustand, in welchem immer noch ein geringer Zwi schenraum von z. B. 0,2 mm zwischen dem Boden 86 der topfartigen Struktur 68 und dem Elektromagneten 38, d. h. dem ersten Anordnungsbereich 38, besteht.A current supply to the coil 70 thus has on the one hand the result that the pot-like structure 68 is axially attracted due to electromagnetic interaction, to the extent that the individual valve springs 62 resting on the partition wall 58 of the valve arrangement 32 cause further movement of the plunger 64 and thus prevent the pot-like structure 68 . This is a relocation state, in which still a small inter mediate space of z. B. 0.2 mm between the bottom 86 of the pot-like structure 68 and the electromagnet 38 , that is, the first arrangement area 38 .
Zum zweiten hat die Bestromung der Spule 70 zur Folge, daß insbesondere in dem zylind rischen Wandungsbereich 84 durch das in Umfangsrichtung sich erstreckende und alter nierend gepolte Magnetfeld zwischen den einzelnen Klauen 76, 78 Wirbelströme erzeugt werden, welche wiederum ein Gegen-Magnetfeld induzieren, das durch Wechselwirkung mit dem durch die Klauen 76, 78 erzeugten Magnetfeld einen Wirbelstrombremseffekt erzeugt.Second, the energization of the coil 70 has the result that eddy currents are generated between the individual claws 76 , 78 in particular in the cylindrical wall area 84 by the circumferentially extending and alternatingly polarized magnetic field, which in turn induce a counter-magnetic field, which creates an eddy current braking effect by interaction with the magnetic field generated by the claws 76 , 78 .
Man erkennt also, daß bei Bestromung der Spule 70 gleichzeitig zwei Effekte erzielt wer den. Zum einen kann durch Erzeugung einer axial anziehenden Kraft die topfartige Struk tur 68 axial verschoben werden und dabei die Ventilanordnung 32 in eine Schließstellung gebracht werden, in welcher das Strömen von Flüssigkeit aus der Speicherkammer 28 in die Arbeitskammer 56, 20 unterbunden wird. Zum anderen führt der angesprochene Wir belstromeffekt dazu, daß das Gehäuse 22 und somit die durch die Stauelemente 52 ge bildete Staudruckpumpenanordnung 30 abgebremst werden. Hat sich beispielsweise vo rangehend die Kupplung 10 in einem Drehmomentübertragungszustand befunden, in welchem aufgrund der Scherwirkung des in der Arbeitskammer 20 vorhandenen Flüssig keits eine Drehmomentübertragungskopplung zwischen den beiden Übertragungs anordnungen 22, 18 vorhanden war, so wird durch Schließen der Öffnungen 60 und zwangsweises Abbremsen des Gehäuses 20 zum einen das Nachströmen von Flüssigkeit in die Arbeitskammer 20 unterbunden und zum anderen aufgrund der dann erhöhten Drehzahldifferenz zwischen Gehäuse 22 und Läufer 18 die Förderleistung der Staudruck pumpe 30 erhöht, mit der Folge, daß sehr schnell die Arbeitskammer 20 entleert wird und der Drehmomentkopplungszustand zwischen den beiden Übertragungsanordnungen 18, 22d. h. dem Läufer 18 und dem Gehäuse 22, aufgehoben wird.It can thus be seen that when the coil 70 is energized, two effects are achieved at the same time. On the one hand, the pot-like structure 68 can be axially displaced by generating an axially attractive force, thereby bringing the valve arrangement 32 into a closed position in which the flow of liquid from the storage chamber 28 into the working chamber 56 , 20 is prevented. On the other hand, the mentioned We belstromeffekt that the housing 22 and thus the ge formed by the baffle elements 52 back pressure pump assembly 30 are braked. For example, the clutch 10 has been in a torque transmission state in which a torque transmission coupling between the two transmission assemblies 22 , 18 was present due to the shear effect of the liquid present in the working chamber 20 , so closing the openings 60 and forcibly braking the Housing 20 on the one hand prevents the afterflow of liquid into the working chamber 20 and, on the other hand, due to the then increased speed difference between the housing 22 and rotor 18, the delivery capacity of the dynamic pressure pump 30 increases, with the result that the working chamber 20 is emptied very quickly and the torque coupling state between the two transmission arrangements 18 , 22 d. H. the rotor 18 and the housing 22 is lifted.
Soll dieser Zustand aufgehoben werden und wieder eine Drehmomentüber tragungsverbindung hergestellt werden, so wird die Bestromung der Spule 70 beendet, mit der Folge, daß durch die Vorspannung der einzelnen Ventilfedern 62 der Ventilanorn dung 32 die Stößel 64 und somit auch die topfartige Struktur 68 in der Darstellung der Fig. 2 nach links, d. h. vom ersten Anordnungsbereich 38 der Stellanordnung 36 weg ver schoben wird und gleichzeitig aufgrund des Fehlens des Magnetfelds zwischen den ein zelnen Klauen 76, 78 der Klauenpolanordnungen 72, 74 der Wirbelstrombremseffekt aufgehoben wird. Es wird dann die Flüssigkeit von der Speicherkammer 28 über die Öff nungen 60 in die Arbeitskammer 20 eintreten und sehr rasch zur Wiederherstellung des Drehmomentkopplungszustands führen.If this state is to be lifted and a torque transmission connection is established again, the energization of the coil 70 is ended, with the result that the plunger 64 and thus the pot-like structure 68 in the by the bias of the individual valve springs 62 of Ventilanorn extension 32 representation of FIG. 2 to the left, that is from the first assembly area 38 of actuator assembly 36 away pushed ver is and is released at the same time due to the absence of the magnetic field between an individual claws 76, 78 of the Klauenpolanordnungen 72, 74 of the eddy current braking effect. It will then enter the liquid from the storage chamber 28 through the openings 60 in the working chamber 20 and very quickly lead to the restoration of the torque coupling state.
Durch die erfindungsgemäße Flüssigkeitsreibungskupplung 10 kann durch den Einsatz einer einzigen anzusteuernden Stellanordnung die sehr rasche Entleerung der Arbeits kammer 20 der Flüssigkeitsreibungskupplung 10 erhalten werden. Aufgrund der durch die Stellanordnung 36 übernommenen Doppelfunktion kann die Anzahl an Bauteilen ge senkt werden, es kann die Fehleranfälligkeit gemindert werden, und aufgrund des Einsat zes des Wirbelstrombremseffekts kann das reibungsfreie Abbremsen des Gehäuses 22, d. h. derjenigen Übertragungsanordnung 22 erhalten werden, welche die Staudruckpum pe 30 oder wesentliche Komponenten derselben trägt.Due to the fluid friction clutch 10 according to the invention, the very rapid emptying of the working chamber 20 of the fluid friction clutch 10 can be obtained by using a single actuating arrangement to be controlled. Due to the dual function taken over by the actuating arrangement 36 , the number of components can be reduced, the susceptibility to errors can be reduced, and due to the use of the eddy current braking effect, the frictionless braking of the housing 22 , ie the transmission arrangement 22 , can be obtained which pe the dynamic pressure pump 30 or essential components of the same.
Eine Abwandlung der erfindungsgemäßen Flüssigkeitsreibungskupplung ist in Fig. 4 ge zeigt. Komponenten, welche vorangehend beschriebenen Komponenten hinsichtlich Auf bau und Funktion entsprechen, sind mit dem gleichen Bezugszeichen unter Hinzufügung eines Anhangs "a" bezeichnet. Im folgenden wird lediglich auf die baulichen und funkti onellen Unterschiede zur Ausgestaltungsform gemäß Fig. 2 eingegangen. A modification of the fluid friction clutch according to the invention is shown in Fig. 4 ge. Components which correspond to the components described above in terms of construction and function are identified by the same reference numerals with the addition of an appendix "a". In the following, only the structural and functional differences to the embodiment according to FIG. 2 will be discussed.
Ein wesentlicher Unterschied ist, daß bei der Ausgestaltungsform gemäß Fig. 4 die topfar tige Struktur 68a in zwei Bereiche aufgeteilt ist. Dies ist einmal der im wesentlichen zylind rische Wandungsbereich 84, welcher entsprechend Fig. 1 den Abschnitt 42 bildet, und der Bodenbereich 86a, welcher entsprechend Fig. 1 den Abschnitt 44 bildet. Der zylindrische Wandlungsbereich 84a ist mit dem Gehäuse 22a beispielsweise durch Umbördeln, Verkei len, Verschweißen oder integrale Ausbildung drehfest verbunden und liegt, so wie in der Ausgestaltungsform gemäß Fig. 2, den einzelnen Klauen 76a, 78a der Klauenpolanord nungen 70a, 72a radial außen gegenüber. Die Bodenwandung 86a, welche in diesem Falle ringartig ausgebildet ist, ist in der dargestellten Ausgestaltungsform nunmehr mit einem einzigen Stößel 64a fest verbunden, der wiederum die Öffnung 66a im Gehäuse 22a durchsetzt und bezüglich dieser durch einen Faltenbalg 90a abgedichtet ist, welcher ferner mit einem über die Öffnung 66a hinaus stehenden Abschnitt 92a einen Aufsitzbe reich für die Bodenwandung 86a bildet. Mit dem Stößel 64a ist über ein Schraubenele ment 96a ein federelastisch vorgespanntes Ventilelement, beispielsweise wiederum eine Ventilfeder 62a, verbunden, so daß bei Verlagerung des Bodens 86a der topfartigen Struktur 68a in der Darstellung der Fig. 4 und im oberen Bereich derselben nach rechts die Ventilanordnung 32a in einen geschlossenen Zustand gebracht werden kann, mit der vo rangehend beschriebenen Folge.A major difference is that in the embodiment shown in FIG. 4, the pot-like structure 68 a is divided into two areas. This is the essentially cylindrical wall area 84 , which forms the section 42 according to FIG. 1, and the bottom area 86 a, which forms the section 44 according to FIG. 1. The cylindrical conversion region 84 a is rotatably connected to the housing 22 a, for example by flanging, screwing, welding or integral training and, as in the embodiment according to FIG. 2, the individual claws 76 a, 78 a of the claw pole arrangements 70 a , 72 a radially outside opposite. The bottom wall 86 a, which is ring-shaped in this case, is now firmly connected in the illustrated embodiment with a single plunger 64 a, which in turn passes through the opening 66 a in the housing 22 a and is sealed with respect to this by a bellows 90 a, which also forms a Aufsitzbe rich for the bottom wall 86 a with a section 92 a beyond the opening 66 a. With the plunger 64 a element a a resiliently preloaded valve element, for example in turn a valve spring 62 a, is connected via a screw element 96 a, so that when the bottom 86 a is displaced the pot-like structure 68 a in the illustration of FIG. 4 and in the upper region same to the right, the valve assembly 32 a can be brought into a closed state, with the sequence described above.
Man erkennt im unteren Teil der Fig. 4, daß in diesem Ausgestaltungsbeispiel die Boden wandung 86a nicht axial bewegbar ist, sondern bezüglich der Drehachse A verschwenk bar ist. Dabei ist die Ausgestaltung derart, daß im betätigten Zustand, d. h. im bestromten Zustand der Spule 70a, der Boden 86a im wesentlichen orthogonal zur Drehachse A steht.It can be seen in the lower part of Fig. 4 that in this embodiment example, the bottom wall 86 a is not axially movable, but is pivotable with respect to the axis of rotation A. The configuration is such that in the actuated state, ie in the energized state of the coil 70 a, the bottom 86 a is substantially orthogonal to the axis of rotation A.
Es sei darauf verwiesen, daß eine derartige schwenkbare Lagerung ebenso bei der Ausges taltungsform gemäß den Fig. 2 und 3 mit einer integralen topfartigen Struktur 68 möglich ist, wobei auch dann darauf zu achten ist, daß im bestromten Zustand der Spule 70 zwi schen dem zylindrischen Wandlungsberich 84 und den einzelnen Klauen 76, 78 in Um fangsrichtung überall näherungsweise der gleiche Abstand geschaffen ist, so daß hier ü ber den Umfang verteilt eine gleichförmige Wirbelstrombremswirkung erzeugt werden kann. It should be pointed out that such a pivotable mounting is also possible in the embodiment according to FIGS . 2 and 3 with an integral pot-like structure 68 , it also being necessary to ensure that in the energized state of the coil 70 between the cylindrical Conversion area 84 and the individual claws 76 , 78 in the circumferential direction approximately the same distance is created everywhere, so that here a uniform eddy current braking effect can be generated distributed over the circumference.
Bei der Ausgestaltungsform gemäß Fig. 4, in welcher die topfartige Struktur 68a in zwei Teile untergliedert ist, können diese hinsichtlich Form- und Materialauswahl an die auftre tenden Anforderungen speziell angepaßt werden. So kann beispielsweise der ringartige Boden 86a, welcher durch Magnetkraft anzuziehen ist, aus hierfür besonders geeignetem Material, insbesondere ferritischem Material, aufgebaut sein. Der zylindrische Wandlungs bereich 84a kann aus einem Material hergestellt werden, in dem vor allem Wirbelstromef fekte verstärkt auftreten, dies ist beispielsweise aluminiumhaltiges Material oder ebenfalls ferritisches Material.Is divided into two parts in the embodiment according to Fig. 4, in which the pot-like structure 68 a, this can shape and material selection of the applicable requirements occurring defects are specifically adapted respect. For example, the ring-like bottom 86 a, which can be attracted by magnetic force, can be constructed from a material that is particularly suitable for this purpose, in particular ferritic material. The cylindrical conversion region 84 a can be made of a material in which eddy current effects occur in particular, this is, for example, aluminum-containing material or also ferritic material.
Ferner kann bei allen dargestellten Ausgestaltungsformen die Stärke der Drehmoment übertragungskopplung zwischen dem Läufer und dem Gehäuse durch eine impulsartige Bestromung der Spule, beispielsweise mit impulsbreitenmodulierter Signalcharakteristik, eingestellt werden. Das heißt, je nach Tastverhältnis läßt sich ein Verhältnis zwischen Öf fen- und Schließzustand der Ventilanordnung einstellen und ein Bremseffekt einstellen, der dazu führt, daß zwischen dem Läufer und dem Gehäuse zwangsweise ein bestimmter Schlupf beibehalten wird. Im vollständig unbestromten Zustand, in dem die freie Zirkulati on der Flüssigkeit in der Flüssigkeitsreibungskupplung im wesentlichen nicht beeinträchtigt ist, ist die maximale Drehmomentkopplung vorhanden, und im vollständig bestromten Zustand, in welchem eine Flüssigkeitsverbindung zwischen Speicherkammer und Arbeits kammer 20 nicht vorhanden ist, ist eine im wesentlichen vollständige Entkopplung von Läufer und Gehäuse vorgesehen.Furthermore, the strength of the torque transmission coupling between the rotor and the housing can be set by a pulsed current supply to the coil, for example with pulse-width-modulated signal characteristics, in all of the illustrated embodiments. That is, depending on the duty cycle, a ratio between the open and closed state of the valve arrangement can be set and a braking effect can be set, which leads to the fact that a certain slip is forcibly maintained between the rotor and the housing. In the completely deenergized state, in which the free circulation of the fluid in the fluid friction clutch is essentially not impaired, the maximum torque coupling is present, and in the fully energized state, in which a fluid connection between the storage chamber and the working chamber 20 is not present, one is essentially complete decoupling of the rotor and housing is provided.
Claims (6)
eine erste Übertragungsanordnung (18; 18a),
eine zweite Übertragungsanordnung (22; 22a), welche bezüglich der ersten Übertragungsanordnung (18; 18a) um eine Drehachse (A) drehbar ist,
einen Flüssigkeitsarbeitsbereich(20; 20a), in welchem die Oberflächen der ers ten Übertragungsanordnung (18; 18a) und der zweiten Übertragungsanord nung (22; 22a) einander gegenüberliegen und in welchem durch zwischen die sen Oberflächen anordenbare Flüssigkeit wahlweise eine Drehmomentübertra gungskopplung zwischen der ersten Übertragungsanordnung (18; 18a) und der zweiten Übertragungsanordnung (22; 22a) herstellbar ist,
einen Flüssigkeitsspeicherbereich (28; 28a) zur Aufnahme von Flüssigkeit,
eine Ventilanordnung (32; 32a), welche durch eine Betätigungsanordnung (38, 44; 38a, 44a) zur wahlweisen Herstellung und Unterbrechung einer Flüssig keitströmungsverbindung zwischen dem Flüssigkeitsspeicherbereich (28; 28a) und dem Flüssigkeitsarbeitsbereich (20; 20a) betätigbar ist, um den Eintritt von Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsspeicherbereich (28; 28a) in den Flüssigkeitsar beitsbereich (20; 20a) zu ermöglichen oder zu unterbinden,
eine durch eine Aktivierungsanordnung (38, 42; 38a, 42a) in ihrer Förderleis tung einstellbare Pumpenanordnung (30; 30a) zum Pumpen von Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsarbeitsbereich (20; 20a) in den Flüssigkeitsspeicherbereich (28; 28a),
gekennzeichnet durch,
eine einzige elektromagnetische Stellanordnung (36; 36a), welche gleichzeitig die Funktion der Betätigungsanordnung (38, 44; 38a, 44a) und die Funktion der Aktivierungsanordnung (38, 42; 38a, 42a) vorsieht und die Aktivierungsanordnung (38, 42; 38a, 42a) eine Wirbelstromeinheit (68; 84a) umfasst, wobei die elektromagneti sche Stellanordnung (36; 36a) dazu ausgebildet ist, bei Unterbrechen der Flüssig keitsströmungsverbindung zwischen dem Flüssigkeitsspeicherbereich (28; 28a) und dem Flüssigkeitsarbeitsbereich (20; 20a) durch Schließen der Ventilanordnung (32; 32a) gleichzeitig mittels der Wirbelstromeinheit (68; 84a) eine Bremskraft zu einer Erhöhung einer Drehzahldifferenz zwischen der ersten Übertragungsanordnung (18, 18a) und der zweiten Übertragungsanordnung (22, 22a) bereitzustellen und da durch die Förderleistung der Pumpenanordnung (30; 30a) zu erhöhen.1. A fluid friction clutch comprising:
a first transmission arrangement ( 18 ; 18 a),
a second transmission arrangement ( 22 ; 22 a) which can be rotated about an axis of rotation (A) with respect to the first transmission arrangement ( 18 ; 18 a),
a liquid working area ( 20 ; 20 a), in which the surfaces of the first transmission arrangement ( 18 ; 18 a) and the second transmission arrangement ( 22 ; 22 a) face each other and in which a torque transmission coupling can optionally be arranged between these surfaces can be produced between the first transmission arrangement ( 18 ; 18 a) and the second transmission arrangement ( 22 ; 22 a),
a liquid storage area ( 28 ; 28 a) for receiving liquid,
a valve arrangement ( 32 ; 32 a), which by an actuating arrangement ( 38 , 44 ; 38 a, 44 a) for the optional establishment and interruption of a liquid flow connection between the liquid storage area ( 28 ; 28 a) and the liquid working area ( 20 ; 20 a) can be actuated in order to enable or prevent the entry of liquid from the liquid storage area ( 28 ; 28 a) into the liquid work area ( 20 ; 20 a),
a pump arrangement ( 30 ; 30 a) adjustable in its delivery capacity by an activation arrangement ( 38 , 42 ; 38 a, 42 a) for pumping liquid from the liquid working area ( 20 ; 20 a) into the liquid storage area ( 28 ; 28 a),
characterized by
a single electromagnetic actuating arrangement ( 36 ; 36 a), which simultaneously provides the function of the actuating arrangement ( 38 , 44 ; 38 a, 44 a) and the function of the activation arrangement ( 38 , 42 ; 38 a, 42 a) and the activation arrangement ( 38 , 42 ; 38 a, 42 a) comprises an eddy current unit ( 68 ; 84 a), the electromagnetic control arrangement ( 36 ; 36 a) being designed to interrupt the liquid flow connection between the liquid storage area ( 28 ; 28 a) and the Liquid working area ( 20 ; 20 a) by closing the valve arrangement ( 32 ; 32 a) simultaneously by means of the eddy current unit ( 68 ; 84 a) a braking force to increase a speed difference between the first transmission arrangement ( 18 , 18 a) and the second transmission arrangement ( 22 , 22 a) to be provided and there to be increased by the delivery capacity of the pump arrangement ( 30 ; 30 a).
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