DE2803975A1

DE2803975A1 - Fluidkupplung

Info

Publication number: DE2803975A1
Application number: DE19782803975
Authority: DE
Inventors: Kenneth Robert Streeter
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 1977-02-02
Filing date: 1978-01-30
Publication date: 1978-08-03
Also published as: IT1091817B; FR2379727A1; JPS5397168A; IT7819264A0; GB1592842A; US4116317A; DE2803975C2

Description

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72-MAR-19

EATON CORPORATION 100 Erieview Plaza, Cleveland, Ohio 44114, V.St.A.

Fluidkupplung

Die Erfindung betrifft drehmomentübertragende Fluidkupplungen und insbesondere Kupplungen, bei denen eine interne Ventilanordnung vorgesehen ist, um die Fluidkupplung in Abhängigkeit von der Stellung der Ventilanordnung in eingerücktem oder ausgerücktem Zustand halten zu können.

Bekannte Fluidkupplungen dieser Art (US-PSen 3 055 473, 3 174 6OO und 3 339 689) weisen ein abtriebsseitiges Kupplungsorgan, eine damit unter Bildung einer Fluidkammer zusammenwirkende Abdeckung, eine die Fluidkammer in eine Arbeitskammer und eine Speieherkammer unterteilende Ventilplatte und ein antriebsseitiges Kupplungsorgan auf, das innerhalb der Arbeitskammer sitzt und mit Bezug auf das abtriebsseitige Kupplungsorgan drehbar ist. Das antriebsseitige und das abtriebsseitige Kupplungsorgan bilden einen Scherraum, wobei eine Drehung des antriebsseitigen Kupplungsorgans bewirkt, daß in dem Scherraum befindliches viskoses Fluid eine viskose Mitnahmekraft auf das abtriebsseitige Kupplungsorgan ausübt, wodurch letzte-

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res in Drehung versetzt wird. Die Ventilplatte bildet eine Füllöffnung. Eine Ventilanordnung steuert den Fluidstrom von der Speicherkammer über die Füllöffnung in die Arbeitskammer. Typischerweise arbeitet die Ventilanordnung temperaturabhängig, so daß unterhalb einer bestimmten Au-· ßentemperatur die Ventilanordnung schließt, der größte Teil des viskosen Fluids aus der Arbeitskammer in die Speicherkammer übergeht und die Fluidkupplung als "ausgerückt" zu betrachten ist. Über der vorbestimmten Temperatur öffnet sich die Ventilanordnung allmählich. Viskoses Fluid kann von der Speicherkammer in die Arbeitskammer übergehen und den Scherraum füllen, so daß die Kupplung "eingerückt" wird.

Konventionelle Fluidkupplungen der vorliegend betrachteten Art wurden mit einem verhältnismäßig kleinen Spiel zwischen dem Außenumfang des antriebsseitigen Kupplungsorgans und dem Innenumfang des abtriebsseitigen Kupplungsorgans ausgebildet, teils weil das viskose Fluid zwischen diesen benachbarten Flächen als Fluidlager wirkt, und teils um die verfügbare Scheroberfläche und das Drehmomentübertragungsvermögen zu maximieren. Obwohl die vorliegende Erfindung bei Fluidkupplungen verschiedenster Ausführungsform angewendet werden kann, eignet sie sich insbesondere für Fluidkupplungen, bei denen der Aüßenumfang des antriebsseitigen Kupplungsorgans und der Innenumfang des abtriebsseitigen Kupplungsorgans einander mit

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geringem Abstand gegenüberstehen. Ferner ist vorzugsweise irgendeine Art von Ventilanordnung vorgesehen, um den Fluidstrom in die Arbeitskammer zu steuern bzw. zu regeln, so daß die Kupplung entweder im eingerückten oder im ausgerückten Zustand betrieben werden kann.

Konventionelle Fluidkupplungen sind mit "vollem Außendurchmesser" ausgebildet; darunter soll verstanden werden, daß der Außenumfang des antriebsseitigen Kupplungsorgans zylindrisch ist und über die gesamte axiale Abmessung des Außenumfangs einen maximalen Durchmesser hat. Ein antriebsseitiges Kupplungsorgan mit vollem Außendurchmesser sorgt bei eingerückter Fluidkupplung für eine maximale Drehmomentübertragung. Wenn die Kupplung jedoch ausgerückt ist, ergeben sich bei Verwendung eines antriebsseitigen Kupplungsorgans mit vollem Außendurchmesser verschiedene Probleme. Zu diesen Problemen gehört der sogenannte Kaltstart, zu dem es kommt, nachdem die Kupplung eine gewisse Zeitdauer außer Betrieb war und Fluid, aus der Speicherkammer in die Arbeitskammer geleckt ist, so daß die Kupplung arbeitet, als wenn sie eingerückt wäre, obwohl sie ausgerückt sein soll. Beim Hochlaufen der Kupplung in diesem Zustand vergehen typischerweise mehrere Minuten, bis hinreichend Fluid aus der Arbeitskammer zurück in die Speicherkammer gebracht ist, um die Drehzahl des abtriebsseitigen Kupplungsorgans auf den Normalwert für den ausgerückten Zustand abzusenken. Während dieser Zeit-

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spanne ist das Arbeiten der Kupplung normalerweise nicht erwünscht, beispielsweise wenn die Kupplung den Lüfter des Kühlers einer Kraftfahrzeugmaschine antreibt und beim anfänglichen Starten der Kraftfahrzeugmaschine keine Kühlung benötigt wird. Dadurch, daß die Kupplung für eine Zeitspanne von mehreren Minuten eingerückt bleibt, und zwar typischerweise bis Drehzahlen von reichlich über 1OOO U/min erreicht sind, kommt es zu einer störenden Geräuschentwicklung, insbesondere wenn man die Maschine bei hoher Leerlaufdrehzahl warmlaufen läßt.

Ein damit verbundenes Problem ist die Abtriebsdrehzahl der Kupplung im ausgerückten Zustand. Eine relativ höhere Abtriebsdrehzahl im ausgerückten Zustand bewirkt eine relativ höhere Energieaufnahme durch die Kupplung und den zugeordneten Kühllüfter, ohne daß daraus Nutzen gezogen wird. Schließlich tritt bei derartigen Fluidkupplungen ■ in der Regel das Problem einer Überbeschleunigung auf. Zu Überbeschleunigungen kommt es, wenn die Antriebsdrehzahl ausgehend von einem niedrigen Wert ansteigt und die Abtriebsdrehzahl kurzzeitig Werte erreicht, die erheblich über der Normaldrehzahl im ausgerückten Zustand liegen, , bevor die Drehzahl wieder auf den Normalwert absinkt.

In dem Bemühen, die mit antriebsseitigen Kupplungsorganen mit vollem Außendurchmesser verbundenen Probleme auszuräumen, wurde ein antriebsseitiges Kupplungsorgan mit

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abgestuftem Außendurchmesser entwickelt (US-PS 3 613 847). Es wurde auch eine Kupplung auf den Markt gebracht, die ein antriebsseitiges Kupplungsorgan mit abgestuftem Außendurchmesser hat, bei der jedoch die Abstufung benachbart der Vorderseite des antriebsseitigen Kupplungsorgans und nicht benachbart der Rückseite wie im Falle des genannten Patents liegt. Ein antriebsseitiges Kupplungsorgan mit abgestuftem Außendurchmesser vermeidet zwar gewisse Mangel der Ausbildung mit vollem Außendurchmesser; sein Einsatz bringt jedoch gewisse zusätzliche Probleme mit sich. Die Abstufung (typischerweise 1,3 mm breit und 1,3 mn hoch), kann bei normaler Handhabung während des Herstellungsprozesses leicht beschädigt werden oder erfordert umgekehrt während der Fertigung eine Sonderbehandlung, damit Beschädigungen vermieden werden. Wenn es erwünscht ist, die Betriebseigenschaften im ausgerückten Zustand weiter zu verbessern (d.h. die Kaltstartdauer zu verringern, den Drehzahlwert im ausgerückten Zustand herabzusetzen und Überbeschleunigungen zu verkleinern), muß ferner die Höhe der Abstufung gesteigert werden (d. h. der Durchmesser des antriebsseitigen Kupplungsorgans benachbart der Abstufung muß verkleinert werden). Eine vergrößerte Höhe der Abstufung bedingt jedoch eine weitere Schwächung des Außenumfangs des antriebsseitigen Kupplungsorgans j das Kupplungsorgan ist während der Fertigung besonders empfindlich, oder das Handhabungsverfahren muß geändert werden, um Beschädigungen auszuschließen.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Fluidkupplung zu schaffen, bei der das antriebsseitige Kupplungsorgan so ausgestaltet ist, daß die mit der Anwendung eines antriebsseitigen Kupplungsorgans mit vollem Außendurchmesser verbundenen Probleme ausgeräumt werden, ohne daß die Nachteile in Kauf genommen zu werden brauchen, die mit einem antriebsseitigen Kupplungsorgan mit abgestuftem Außendurchmesser verbunden sind. Es soll eine Fluidkupplung erhalten werden, bei der das antriebsseitige Kupplungsorgan so ausgestaltet ist, daß die Kennwerte für den ausgerückten Arbeitszustand gegenüber den Kennwerten für den eingerückten Arbeitszustand unabhängig von und ohne Beeinträchtigung der Festigkeit und/oder der Starrheit des Umfangsteils des antriebsseitigen Kupplungsorgans geändert werden können. Die Arbeitskennwerte für den ausgerückten Zustand sollen bei einer Fluidkupplung verbessert werden, die ein antriebsseitiges Kupplungsorgan aufweist, das mehrere Radialkanäle bildet.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine verbesserte Fluidkupplung, die ein erstes drehbares Organ, eine zusammen mit dem ersten Organ eine Fluidkammer bildende Abdeckung, eine die Fluidkammer in eine Arbeitskammer und eine Speicherkammer unterteilende Ventilplatte \ und ein zweites drehbares Organ aufweist, das in der Arbeitskammer sitzt. Das zweite Organ hat zu der Drehachse im wesentlichen senkrecht verlaufende erste und zweite

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Wandflächen, die zwischen sich eine Wandstärke T begrenzen. Die zweite Wandfläche und eine benachbarte Oberfläche des ersten Organs begrenzen einen Scherraum. Der Ventilplatte ist eine Ventilanordnung zugeordnet, die den Fluidstrom von der Speicherkammer in die Arbeitskammer steuert. Der Ventilanordnung ist eine temperaturempfindliche Einrichtung zugeordnet, mittels deren das Arbeiten der Ventilanordnung in Abhängigkeit von Änderungen eines vorbestimmten Temperaturzustandes beeinflußbar ist. Das zweite Organ hat eine im wesentlichen ringförmige Außenfläche, während das erste Organ eine im wesentlichen ringförmige Innenfläche aufweist. Die Außenfläche hat einen der ersten Wandfläche benachbarten ersten Flächenteil, der im wesentlichen zylindrisch ist, in geringem Abstand von der Innenfläche liegt und sich in Axialrichtung über einen Abstand von weniger als ungefähr T/3 erstreckt. Die Außenfläche ist ferner mit einem an den ersten Flächenteil anschließenden und sich in Richtung auf die zweite Wandfläche erstreckenden zweiten Flächenteil versehen, der im wesentlichen kegelstumpfförmig ist und zusammen mit der Drehachse einen eingeschlossenen Winkel zwischen ungefähr 15° und ungefähr 45° bildet.

Die erfindungsgemäß ausgebildete Fluidkupplung hat im ausgerückten Zustand eine niedrigere Abtriebsdrehzahl. Die Ausrückdauer während eines Kaltstarts ist verkürzt. Diese Vorteile werden erzielt, ohne daß der Außenumfang

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des antriebsseitigen Kupplungsorgans geschwächt wird.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand einer bevorzugten Ausführungsform näher erläutert. In den beiliegenden Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 einen axialen Querschnitt einer typischen Fluidkupplung, für die sich die erfindungsgemäße Ausbildung eignet,.

Fig 2 in größerem Maßstab eine Teilansicht ähnlich Fig. 1, jedoch in einer anderen Ebene,

Fig. 3 eine Draufsicht auf das antriebsseitige

Kupplungsorgan entlang der Linie 3-3 der · Fig. 2, im gleichen Maßstab wie Fig. 2,

Fig. 4 in noch größerem Maßstab eine Teilansicht nur des antriebsseitigen Kupplungsorgans und der Ventilplatte in einer anderen Ebene als die Schnitte nach den Fig. 1 und 2,

Fig. 5 eine graphische Darstellung der Lüfterdrehzahl in Abhängigkeit von der Zeit für einen Kaltstart und

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Fig. 6 eine graphische Darstellung der Lüfterdrehzahl in Abhängigkeit von der Äntriebsdrehzahl, die die Probleme einer Überbeschleunigung und der Lüfterdrehzahl im ausgerückten Zustand erkennen läßt.

Fig. 1 zeigt die bevorzugte Ausführungsform einer Fluidkupplung, die in der erfindungsgemäßen Weise ausgebildet werden kann. Die Fluidkupplung weist ein antriebsseitiges Kupplungsorgan 11 und ein abtriebsseitiges Kupplungsorgan 13 auf. Vorliegend ist die Fluidkupplung als Antrieb für ein Zusatzgerät einer Kraftfahrzeugmaschine veranschaulicht, und zwar speziell als Antrieb für den Lüfter des Kühlers. Es versteht sich jedoch, daß die Erfindung nicht auf eine spezielle Kupplungsausbildung oder -anwendung beschränkt ist.

Die Fluidkupplung weist eine Antriebswelle 15 auf, auf der das antriebsseitige Kupplungsorgan 11 sitzt und die beispielsweise über einen Flansch 17 angetrieben wird, der bei der vorliegenden Ausführungsform mit einem Wasserpumpenflansch (nicht dargestellt) verschraubt sein kann. Zwischen den Enden der Antriebswelle 15 befindet sich edn Abschnitt 19 mit verringertem Durchmesser, auf dem der innere Laufring eines Kugellagers 21 abgestützt ist, das in einer Mitteloffnung des abtriebsseitigen Kupplungsorgans 13 sitzt.

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Das antriebsseitige Kupplungsorgan 11 hat die Form einer Scheibe mit einer Nabe 23, die auf dem vorderen Ende der Welle 15 abgestützt ist. Die Nabe 23 ist mit einer durchgehenden Öffnung versehen, in die ein geriefter Teil 25 der Welle 15 mit. Festsitz eingreift. Die Nabe 23 wird auf die Welle 15 gepreßt, bis sie an der Stirnseite des inneren Lauf ringes des Lagers 21 anliegt. Das abtriebsseitige (in Fig. 1 links liegende) Ende der Welle 15 wird dann aufgeweitet, um das antriebsseitige Kupplungsorgan 11 auf der Welle festzulegen, so daß eine Drehung der Welle 15 zu einer Drehung des antriebsseitigen Kupplungsorgans 11 führt.

Das abtriebsseitige Kupplungsorgan 13 wirkt mit einer Abdeckung 27 zusammen. Zwischen beiden wird eine Fluidkammer ausgebildet, die mittels einer Ventilplatte 29 in eine Arbeitskammer 31 und eine Speicherkammer 33 unterteilt wird. An der Abdeckung 27 ist ein Ventilschaft 35 drehbar abgestützt,an dessen innenliegendem (in Fig. 1 rechten) Ende ein Ventilarm 37 angebracht ist, dessen Ausbildung und Arbeitsweise an sich bekannt ist (US-PS 3 055 473). Die Abdeckung 27 weist einen Deckel 39 auf, der bei der veranschaulichten Ausführungsform von einem einteiligen Metallstanzteil gebildet wird. Mit der Außenfläche des Deckels 39 ist ein Bügel 41 verbunden, beispielsweise verschweißt, der das äußere Ende 43 einer Bimetallspirale 45 abstützt, deren inneres Ende 47 in einen Schlitz eingreift,

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der im äußeren Ende des Ventilschafts 35 ausgebildet ist.

Die Erfindung ist nicht auf eine bestimmte Ausbildung der Ventilanordnung beschränkt, mittels deren der Fluidstrom von der Speicherkammer 33 in die Arbeitskammer 31 gesteuert wird. Auch eine Einschränkung auf eine spezielle Art einer der Steuerung der Ventilanordnung dienenden temperaturempfindlichen Einrichtung ist nicht gegeben. Es ist lediglich notwendig, daß die Ventilanordnung in Abhängigkeit von einem vorbestimmten Zustand gesteuert wird, um die Kupplung zu veranlassen, entweder in den eingerückten oder in den ausgerückten Zustand überzugehen.

Aus den Fig. 2, 3 und 4 ist in Verbindung mit Fig. 1 zu entnehmen, daß die gestanzte Ventilplatte 29 einen Abstreiferabschnitt 51 aufweist, der beim Stanzen der Ventilplatte 29 hergestellt oder von einem Teil gebildet werden kann, das im Anschluß an den Stanzvorgang mit der Ventilplatte verschweißt wird. Der (am besten in Fig. 2 zu erkennende) Abstreiferabschnitt 51 arbeitet in bekannter Weise derart, daß benachbart der Hinterkante des Abstreiferabschnittes 51 ein Bereich erhöhten Fluiddruckes ausgebildet wird, weil das antriebsseitige Kupplungsorgan 11 und das in der Arbeitskammer 31 befindliche Fluid mit höherer Drehzahl als das abtriebsseitige Kupplungsorgan 13 rotieren. Benachbart der Hinterkante des Abstreiferabschnittes 51 weist die Ventilplatte 29 eine Auslaßöffnung

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53 auf, so daß der erhöhte Fluiddruck innerhalb der Arbeitskammer 31 einen Fluidstrom durch die Auslaßöffnung 53 hindurch in die Speicherkammer 33 bewirkt- Fluid wird aus der Arbeitskammer 31 in der vorstehend- erläuterten Weise in die Speicherkammer 33 unabhängig davon überführt, ob die Fluidkupplung ein- oder ausgerückt ist.

Wie insbesondere aus Fig. 2 hervorgeht, bildet das antriebsseitige Kupplungsorgan 11 eine benachbart der Ventilplatte 29 liegende vordere Wandfläche 61 und eine hintere Wandfläche 63- Das abtriebsseitige Kupplungsorgan 13 hat eine ringförmige Innenfläche 65, die die Arbeitskammer 31 begrenzt. Das abtriebsseitige Kupplungsorgan 13 ist ferner mit einer Wandfläche 67 versehen, die in geringem Abstand von der hinteren Wandfläche 63 liegt, wobei die Wandflächen 67 und 63 einen Scherraum begrenzen- Entsprechend der bevorzugten Ausführungsform bilden die Wandflächen 63 und 67 zusammen eine Mehrzahl von konzentrischen, in Umfangsrichtung verlaufenden, ineinandergreifenden Stegen und Nuten, um die verfügbare Scherfläche und das Drehmomentübertragungsvermögen der Kupplung in bekannter Weise zu maximieren.

Benachbart der vorderen Wandfläche 61 ist das antriebsseitige Kupplungsorgan 11 mit einem im wesentlichen zylindrischen Flächenteil 71 ausgestattet, an den sich ein in Richtung auf die hintere Wandfläche 63 verlaufender kegel-

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stumpfförmiger Flächenteil 73 anschließt.

Aus Fig. 4 ist zu erkennen, daß die vordere und die hintere Wandfläche 61, 63 zwischen sich eine Wandstärke T begrenzen und der zylindrische Flächenteil 71 eine Breite (oder axiale Abmessung) C hat. Bei der Untersuchung von Prototypen ergab sich, daß die Abmessung C kleiner als ungefähr 1/3 der Dicke T sein sollte, um die oben ausführlich diskutierten Nachteile der konventionellen Ausführung mit vollem Außendurchmesser zu vermeiden (vergleiche auch die graphischen Darstellungen in den Fig. 5 und 6). Vorzugsweise sollte die Abmessung C zwischen ungefähr 1/5 T und 1/4 T liegen, wobei der Kleinstwert im Hinblick auf die Fluidlagerwirkung zwischen dem Flächenteil 71 und der Innenfläche 65 von Wichtigkeit ist.

Der kegelstumpfförmige Flächenteil 73 bildet mit der Drehachse der Kupplung einen eingeschlossenen Winkel, der in Fig. 4 der bequemeren Darstellung halber als der. Winkel X mit Bezug auf den Flächenteil 71 unter der Annahme dargestellt ist, daß der Flächenteil 71 und die Drehachse im wesentlichen parallel verlaufen. Erfindungsgemäß kann der von dem Flächenteil 73 bestimmte eingeschlossene Winkel derart eingestellt oder variiert werden, daß ein optimaler Ausgleich hinsichtlich der Betriebseigenschaften im ausgerückten und im eingerückten Zustand erzielt wird. Um die erfindungsgemäßen Vorteile zu verwirklichen, sollte

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der Winkel X zwischen 15 und 45° betragen. Bei einem Winkel X von 15° wird bereits eine gewisse Verbesserung der Betriebseigenschaften im ausgerückten Zustand "erreicht. Beispielsweise ist die Abtriebsdrehzahl im ausgerückten Zustand relativ niedriger; die Zeitdauer, die bei einem Kartstart vergeht, bis die Arbeitskammer geleert bzw. die Kupplung ausgerückt ist, wird verkürzt; die Überbeschleunigung wird verkleinert. Gleichzeitig kommt es nur zu einer sehr geringfügigen Beeinflussung der Betriebseigenschaften im eingerückten Zustand; beispielsweise·wird die Drehzahl bei maximal eingerücktem Zustand nur sehr geringfügig verkleinert. Vergrößert man nunmehr den Winkel X auf 45°, kommt es zu einer wesentlichen weiteren Verbesserung des Betriebsverhaltens im ausgerückten Zustand; gleichzeitig ist jedoch eine merkliche Beeinträchtigung der Betriebseigenschaften im eingerückten Zustand zu erwarten, und zwar möglicherweise in solchem Umfang, daß dies störend wird. Erfindungsgemäß sollte daher der Winkel X vorzugsweise zwischen ungefähr 25° und ungefähr liegen. Bei einer praktischen Ausführungsform erwies sich ein Winkel X von 32° als besonders günstig.

Während in den Fig..1, 2 und 4 der kegelstumpfförmige Flächenteil 73 als linear dargestellt ist, kann die Fläche auch etwas von einer linearen Ausbildung abweichen. Beispielsweise kann der Flächenteil 73 abgewinkelt sein, d.h. zwei Flächenteile umfassen, die jeweils unterschiedliche

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eingeschlossene Winkel mit der Drehachse bilden. Der Flächenteil 73 kann im Querschnitt auch leicht gekrümmt sein. Wesentlich ist, daß der Flächenteil 73 insgesamt Kegelstumpfform hat. Entsprechend einer abgewandelten Ausführungsform kann das antriebsseitige Kupplungsorgan 11 in konventioneller Weise mit vollem Außendurchmesser ausgebildet sein, während die benachbarte ringförmige Innenfläche 65 einen zylindrischen Abschnitt und einen kegelstumpf förmigen Abschnitt hat, so daß der Freiraum zwischen den Umfangsbereichen von antriebsseitigem Kupplungsorgan 11 und abtriebsseitigem Kupplungsorgan 13 eine Form, erhält, die äquivalent derjenigen ist, die in Fig. 2 in Verbindung mit der bevorzugten Ausführungsform dargestellt ist.

Wie insbesondere aus Fig. 3 in Verbindung mit Fig. 2 hervorgeht, bildet das antriebsseitige Kupplungsorgan 11 eine Mehrzahl von radial verlaufenden Kanälen 75, von denen jeder im Querschnitt im wesentlichen V-förmig ist. Es ist bekannt, das antriebsseitige Kupplungsorgan mit derartigen radial verlaufenden Kanälen auszustatten, um Fluid aus dem Bereich der Stege und Nuten herauszutreiben. Es war jedoch üblich, die Kanäle radial innerhalb vom Außenumfang des antriebsseitigen Kupplungsorgans enden zu lassen. Die Entleerung des Fluids aus dem Kanal erfolgt dann typischerweise über eine durch das antriebsseitige Kupplungsorgan hindurchreichende Öffnung, beispielsweise die Öffnung 77, die für eine Verbindung zwischen dem Kanal 75 und der vor-

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deren Wandfläche 61 sorgt. Erfindungsgemäß erfolgt das Austreiben von Fluid aus dem Bereich der Stege und Nuten nicht nur über die Öffnung 77, sondern zusätzlich
dadurch, daß die Kanäle 75 so weit verlängert werden, daß sie den kegelstumpfförmigen Flächenteil 73 schneiden. Dadurch wird der Druckaufbau innerhalb des Kanals 75 minimal gehalten. Das Schneiden der Kanäle 75 und des Flächenteils 73 sowie die darauf zurückzuführende rasche Entleerung des Fluids aus dem Bereich der Stege und Nuten dürfte teilweise für die verminderte Zeitdauer bis zum Ausrücken beim Kaltstart sowie für das verringerte Überschwingen beim Beschleunigen verantwortlich sein.

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Claims

PATENTANWALT DlPL-ING. GERHARD SCHWAN

ELFENSTRASSE 32 · D-8000 MÜNCHEN "83

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Ansprüche

f 1.yFluidkupplung, gekennzeichnet durch

(α) ein erstes drehbares Organ;

(b) eine zusammen mit dem ersten Organ eine Fluidkammer bildende Abdeckung;

(c) eine Ventilplatte, die die Fluidkammer in eine Arbeitskammer und eine Speicherkammer unterteilt;

(d) ein in der Arbeitskammer sitzendes und gegenüber dem ersten Organ drehbares zweites Organ, das zu der Drehachse der beiden Organe im wesentlichen senkrechte erste und zweite Wandflächen aufweist und eine Dicke T zwischen diesen Wandflächen hat, wobei die zweite Wandfläche des zweiten Organs ge meinsam mit einer benachbarten Oberfläche des ersten Organs einen Scherraum begrenzt;

(e) eine der Ventilplatte zugeordnete Ventilanordnung zum Steuern des Fluidstromes zwischen der Spei-

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Olt/WllOl» · KABEL: EUCTlUCFATfNT MÜNCHEN

cherkammer und der Arbeitskammer, sowie eine der Ventilanordnung zugeordnete temperaturempfindliche Einrichtung, mittels deren die Ventilanordnung in Abhängigkeit von Änderungen eines vorbestimmten Temperaturzustandes betätigbar ist;

(f) wobei das zweite Organ eine im wesentlichen ringförmige Außenfläche und das erste Organ eine im wesentlichen ringförmige Innenfläche aufweisen; und

(g) wobei die Außenfläche einen der ersten Wandfläche benachbart liegenden ersten Flächenteil hat, der im wesentlichen zylindrisch ist, in geringem Abstand von der ringförmigen Innenfläche liegt und sich in Axialrichtung über einen Abstand von weniger als ungefähr T/3 erstreckt, und wobei die Außenfläche ferner mit einem an den ersten Flächenteil anschließenden und sich in Richtung auf die zweite Wandfläche erstreckenden zweiten Flächenteil versehen ist, der im wesentlichen kegelstumpfförmig ist und zusammen mit der Drehachse einen eingeschlossenen Winkel zwischen ungefähr 15° und ungefähr 45° bildet.
2. Fluidkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der eingeschlossene Winkel ungefähr 25° bis ungefähr 35° beträgt.

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3. Fluidkupplung nach Anspruch T₁ dadurch gekennzeichnet, daß der erste Flächenteil sich in Axialrichtung über einen Abstand erstreckt, der gleich oder größer als ungefähr T/5 und gleich oder kleiner als ungefähr- T/4 ist.
4. Fluidkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Wandfläche des zweiten Organs und die benachbarte Oberfläche des ersten Organs gemeinsam mehrere konzentrische, in Umfangsrichtung verlaufende, ineinandergreifende Stege und Nuten bilden, die zwischen sich den Scherraum begrenzen.
5. Fluidkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Innenfläche des ersten Organs von dem ersten Flächenteil des zweiten Organs einen Abstand von ungefähr O,25 bis ungefähr O,76 mm hat.
6. Fluidkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Wandfläche des zweiten Organs mehrere radial verlaufende Kanäle aufweist, von denen jeder den zweiten Flächenteil schneidet, um Fluid aus. dem Scherraum austreten zu lassen, wenn die Ventilanordnung in einer Stellung steht, die einen Fluidstrom von der Speicherkammer zur Arbeitskammer verhindert.
7. Fluidkupplung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilplatte in geringem Abstand von der ersten

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Wandfläche liegt, eine benachbart der ringförmigen Innenfläche angeordnete Austrittsöffnung bildet und eine Abstreiferanordnung aufweist, die mit Bezug auf die Austrittsöffnung derart angeordnet ist, daß innerhalb der Arbeitskammer im Bereich der Austrittsöffnung ein Bereich erhöhten Fluiddruckes ausgebildet wird.
8. Fluidkupplung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, da8 das zweite Organ mehrere Öffnungen hat, von denen jede für eine Verbindung zwischen einem der radial verlaufenden Kanäle und der ersten Wandfläche des zweiten Organs sorgt, um den Austritt von Fluid aus den Kanälen zu erlauben, wenn die Ventilanordnung in einer Stellung steht, die einen Fluidstrom von der Speicherkamraer zur Arbeitskammer verhindert.
9- Fluidkupplung, gekennzeichnet durch

(a) ein drehbares abtriebsseitiges Kupplungsorgan;

(b) eine zusammen mit dem abtriebsseitigen Kupplungsorgan eine Fluidkammer bildende Abdeckung;

(c) eine Ventilplatte, die eine Fluidkammer in eine Arbeitskammer und eine Speicherkammer unterteilt;

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(d) ein in der Arbeitskammer sitzendes und gegenüber dem abtriebsseitigen Kupplungsorgan drehbares antriebsseitiges Kupplungsorgan, das zu der Drehachse der Kupplungsorgane im wesentlichen senkrechte vordere und hintere Wandflächen aufweist und eine Dicke T zwischen diesen Wandflächen hat, wobei die hintere Wandfläche des antriebsseitigen Kupplungsorgans gemeinsam mit einer benachbarten Oberfläche des abtriebsseitigen Kupplungsorgans eine Mehrzahl von konzentrischen, in Umfangsrichtung verlaufenden, ineinandergreifenden Stegen und Nuten bildet, die zwischen sich einen Scherraum begrenzen ;

(e) eine der Ventilplatte zugeordnete Ventilanordnung zum Steuern des Fluidstromes von der Speicherkammer zu der Arbeitskammer, sowie eine der Ventilanordnung zugeordnete temperaturempfindliche Einrichtung, mittels deren die Ventilanordnung in Abhängigkeit von Änderungen der außerhalb der Fluidkupplung herrschenden Umgebungstemperatur betätigbar ist;

(f) wobei das antriebsseitige Kupplungsorgan eine im wesentlichen ringförmige Außenfläche und das abtriebsseitige Kupplungsorgan eine im wesentlichen ringförmige Innenfläche aufweisen; und

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(g) wobei die Außenfläche einen der vorderen Wandfläche benachbarten ersten Flächenteil hat, der im wesentlichen zylindrisch ist, in geringem Abstand von der ringförmigen Innenfläche liegt und eine axiale Breite von ungefähr T/5 bis ungefähr T/3 hat, und wobei die Außenfläche des antriebsseitigen Kupplungsorgans ferner mit einem an den ersten Flächenteil anschließenden und sich in Richtung auf die hintere Wandfläche erstreckenden zweiten Flächenteil versehen ist, der im wesentlichen kegelstumpfförmig ist und zusammen mit der Drehachse einen eingeschlossenen Winkel zwischen ungefähr 25 und ungefähr 35° bildet.
10. Fluidkupplung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückseite des antriebsseitigen Kupplungsorgans mehrere radial verlaufende Kanäle bildet, von denen jeder den zweiten Flächenteil schneidet, um Fluid aus dem Scherraum austreten zu lassen, wenn die Ventilanordnung in einer Stellung steht, die einen Fluidstrom von der Speicherkammer zur Arbeitskammer verhindert.
11. Fluidkupplung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilplatte in geringem Abstand von der Stirnseite des antriebsseitigen Kupplungsorgans liegt, eine benachbart der ringförmigen Innenfläche

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angeordnete Austrittsöffnung bildet und eine Abstrei— feranordnung aufweist, die mit Bezug auf die Austrittsöffnung derart angeordnet ist, daß innerhalb der Arbeitskammer im Bereich der Austrittsöffnung ein Bereich erhöhten Fluiddruckes ausgebildet wird.

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