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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen Hydraulikkupplungen
zur Verwendung in Kraftfahrzeug-Antriebsanwendungen. Insbesondere enthält die Hydraulikkupplung
eine Hydraulikpumpe, eine Verteilerkupplung, die zwischen ein Paar
Drehelemente gekoppelt ist, und ein Fluidverteilungssystem, das
betätigbar
ist, um die Betätigung
der Verteilerkupplung zu steuern.
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Hydraulikkupplungen
werden in einer Reihe von Kraftfahrzeug-Antriebsanwendungen verwendet, um Schlupf
zu begrenzen und Antriebsdrehmoment zwischen einem Paar Drehelemente
zu übertragen. In
allen Radantriebsanwendungen wurden Hydraulikkupplungen dazu verwendet,
die Drehmomentübertragung
von einem angetriebenen Element auf ein nicht angetriebenes Element
in Abhängigkeit
der Drehzahldifferenzierung zwischen diesen automatisch zu steuern.
In Anwendungen mit begrenztem Schlupf, wie sie beispielsweise in
Verbindung mit einem Differential in einer Achsbaugruppe, einem
Permanent-Verteilergetriebe
oder einer Transaxle-Einheit verwendet werden, wurden Hydraulikkupplungen verwendet,
um Schlupf zu begrenzen und das zwischen den Drehelementen verteilte
Drehmoment vorzuspannen. Beispiele bekannter Hydraulikkupplungen,
die für
derartige Antriebsanwendungen verwendbar sind, sind Viskokupplungen,
Getriebe-Traktionseinheiten sowie passiv und elektronisch gesteuerte,
hydraulisch betätigte
Reibungskupplungen, die im Wesentlichen denen entsprechen, die in
den US-Patenten Nr. 5,148,900, 5,358,454, 5,649,459, 5,704,863 und
5,779,013 gezeigt und beschrieben sind.
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Auf
Grund steigender Verbrauchernachfrage nach Fahrzeugen mit Traktionskontrollsystemen, werden
derzeit Hydraulikkupplungen in einer Reihe von Antriebsanwendungen
verwendet. Es können
jedoch immer noch Verbesserungen an derartigen Hydraulikkupplungen
vorgenommen werden, die ihre Leistung verbessern und die Kosten
senken. Auf Grund dessen besteht ein Bedarf an der Entwicklung von
verbesserten Hydraulikkupplungen, die dem Stand der Technik überlegen
sind.
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Die
US-A-5 704 863 offenbart eine Hydraulikkupplung gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1. Diese Hydraulikkupplung enthält eine Kolbenkammer mit Auslassöffnungen.
Der Fluidfluss aus der Kolbenkammer durch die Auslassöffnungen
wird durch ein Ventil gesteuert. Das von der Kolbenkammer durch
die Auslassöffnung
ausgelassene Fluid wird zu einem Niederdruckteil einer Pumpe geleitet.
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Die
US-A-5 827 145 offenbart eine Hydraulikkupplung zur Verwendung in
einer Kraftfahrzeug-Antriebsvorrichtung, um ein erstes und ein zweites
Drehelement drehbar zu koppeln. Die Hydraulikkupplung enthält eine
Abdeckung, die eine Kupplungskammer und eine Versorgungskammer definiert.
Ein Fluidflussweg ist zwischen der Kolbenkammer und der Kupplungskammer
vorgesehen. Dieser Flussweg wird durch ein temperaturempfindliches
Ventil gesteuert. Wird das hydraulische Fluid erwärmt, so
schließt
das Ventil den Flussweg und verhindert einen Fluidfluss aus der
Kolbenkammer in die Kupplungskammer.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Dementsprechend
ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Hydraulikkupplung
zur Verwendung in Kraftfahrzeug-Antriebsanwendungen anzugeben, um
ein Paar Drehelemente drehbar zu koppeln, um die Drehzahldifferenzierung
zu begrenzen und Antriebsdrehmoment zwischen diesen zu übertragen,
wobei die Kupplung selbst bei hohen Temperaturen gut arbeitet. Diese
Aufgabe wird durch die Hydraulikkupplung nach Anspruch 1 gelöst.
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Gemäß dieser
Aufgabe enthält
die Hydraulikkupplung eine Mehrscheiben-Kupplungsanordnung, die ein Paar Drehelemente
wirkungsmäßig miteinander
verbindet, und eine Betätigeranordnung zum
Betätigen
der Kupplungsanordnung in Abhängigkeit
und als Funktion der Drehzahldifferenzierung zwischen den beiden
Drehelementen. Die Betätigeranordnung
enthält
eine Hydraulikpumpe, einen in einer Kolbenkammer angeordneten Kolben
und ein Fluidsteuersystem zum Steuern des der Kolbenkammer von der
Hydraulikpumpe zugeführten
Fluiddrucks, um die Kupplungseinrückkraft zu steuern, die durch
den Kolben auf die Kupplungsanordnung ausgeübt wird. Das Fluidsteuersystem
enthält
ein Überdruckventil,
das betätigbar
ist, um den Fluiddruck in der Kolbenkammer auf einen vorbestimmten
maximalen Druckwert zu begrenzen. Das Fluidsteuersystem enthält ferner
ein Wärmeabführventil,
das betätigbar
ist, um den Fluiddruck innerhalb der Kolbenkammer abzulassen, wenn
die Fluidtemperatur einen vorbestimmten maximalen Temperaturwert überschreitet.
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Als
ein weiteres Merkmal der Hydraulikkupplung ist das Überdruckventil
eine druckempfindliches Ventilelement, das so an dem Kolben montiert
ist, dass es sich aus einer ersten Position in eine zweite Position
bewegt, wenn der Fluiddruck in der Kolbenkammer den maximalen Druckwert überschreitet.
In seiner ersten Position blockiert das druckempfindliche Ventilelement
den Fluss durch eine Druckablassöffnung,
die sich durch den Kolben erstreckt. In seiner zweiten Position
erlaubt das druckempfindliche Ventilelement den Fluss durch die
Ablassöffnung,
um den Fluiddruck in der Kolbenkammer auf den maximalen Druckwert
zu begrenzen, wodurch das maximale Drehmoment, das durch die Kupplungsanordnung übertragen
wird, begrenzt wird.
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Als
ein weiteres Merkmal der Hydraulikkupplung ist das Wärmeabführventil
ein temperaturempfindliches Ventilelement, das so an dem Kolben
montiert ist, dass es sich aus einer Position in eine zweite Position
bewegt, wenn die Fluidtemperatur in der Kolbenkammer den maximalen
Temperaturwert überschreitet.
In seiner ersten Position blockiert das temperaturempfindliche Ventilelement
den Fluss durch eine Ablassöffnung,
die sich durch den Kolben erstreckt. In seiner zweiten Position
erlaubt das temperaturempfindliche Ventilelement den Fluss durch
die Ablassöffnung,
um die Kolbenkammer zu belüften und
die Kupplungsanordnung auszurücken.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Weitere
Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben
sich aus der folgenden detaillierten Beschreibung, den beiliegenden Ansprüchen und
den zugehörigen
Zeichnungen, die die gegenwärtig
beste Art und Weise zum Ausführen der
Erfindung darlegen. In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine
Schnittansicht einer Hydraulikkupplung gemäß der vorliegenden Erfindung,
die wirkungsmäßig zwischen
eine erste und eine zweite Drehwelle gekoppelt ist;
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2 eine
Seitenansicht des der Hydraulikkupplung zugeordneten Kolbengehäuses;
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3 eine
Seitenansicht der der Hydraulikkupplung zugeordneten Hydraulikpumpe;
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4 und 5 Ansichten
der abgewandten Seite des der Hydraulikkupplung zugeordneten Pumpengehäuses sind;
und
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6 und 7 Ansichten
der abgewandten Seite des der Hydraulikkupplung zugeordneten Kolbens
sind.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung ist auf eine hydromechanische Vorrichtung
zur Drehmomentübertragung
mit begrenztem Schlupf gerichtet, die nachfolgend als Hydraulikkupplung
bezeichnet wird. Antriebsanwendungen für die Hydraulikkupplung sind
beispielsweise, jedoch nicht ausschließlich, Achsdifferenziale mit
begrenztem Schlupf, Nebenantriebe und Reihenkupplung für Fahrzeuge
mit Allradantrieb, zuschaltbare Kupplungen und Sperrdifferenziale
in Verteilergetrieben von Fahrzeugen mit Allradantrieb, Sperrdifferenziale
in Transaxle-Einheiten sowie jegliche andere Antriebsvorrichtungen,
die betätigbar sind,
um Antriebsdrehmoment zu übertragen und/oder
Schlupf zwischen zwei Drehelementen zu begrenzen.
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Mit
Bezug auf 1 der Zeichnungen ist eine Hydraulikkupplung
gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung im Allgemeinen mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet. Wie
dargestellt, ist die Hydraulikkupplung 10 in einer Antriebsvorrichtung 12 angeordnet
und wirkungsmäßig zwischen
ein erstes Drehelement, das nachfolgend als erste Welle 14 bezeichnet
ist, und ein zweites Drehelement gekoppelt ist, das nachfolgend
als zweite Welle 16 bezeichnet ist. Die Wellen 14 und 16 sind
relativ zueinander drehbar, wobei die erste Welle 14 durch
Lager 18 für
eine Drehung relativ zu der zweiten Welle 16 gelagert ist.
Wie nachstehend ersichtlich wird, ist die Hydraulikkupplung 10 ausgebildet,
die Wellen 14 und 16 automatisch und progressiv
in Abhängigkeit
von Drehzahldifferenzen zwischen diesen zu koppeln.
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Wie
dargestellt, enthält
die Hydraulikkupplung 10 im Allgemeinen eine Betätigeranordnung 20, die
wirkungsmäßig angeordnet
ist, um eine Verteilerkupplung 22 zu betätigen, um
automatisch und progressiv Antriebsdrehmoment an die langsamere Drehwelle
in Abhängigkeit
von übermäßiger Drehzahldifferenzierung
zwischen diesen zu übertragen. Die
Betätigeranordnung 20 enthält eine
Hydraulikpumpe 24 und eine Kolbenanordnung 26,
während die
Verteilerkupplung 22 eine Mehrscheiben-Kupplungsanordnung
ist. Sowohl die Betätigeranordnung 20 als
auch die Verteilerkupplung 22 sind innerhalb einer Abdeckung 30 eingeschlossen.
Die Abdeckung 30 enthält
eine zylindrische äußere Trommel 32 sowie
eine erste 34 und eine zweite Abdeckplatte 36, die
an voneinander abgewandten Enden der äußeren Trommel 32 angebracht
(d.h. angeschweißt) sind.
Die erste Abdeckplatte 34 ist derart über eine Keilverbindung 38 an
der ersten Welle 14 befestigt, dass sich die Abdeckung 30 mit
der ersten Welle 14 dreht. Eine O-Ring-Dichtung 40 erlaubt
es der zweiten Abdeckplatte 36 der Abdeckung 30,
sich relativ zu der zweiten Welle 16 zu drehen, während sie
eine fluiddichte Dichtung zwischen diesen bildet. Somit ist eine
innere Trommelkammer zwischen der Abdeckung 30 und der
zweiten Welle 16 gebildet.
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Die
Verteilerkupplung 22 ist in der Trommelkammer angeordnet
und enthält
eine Kupplungsnabe 42, die über eine Keilverbindung 44 an
der zweiten Welle 16 befestigt ist, und ein Mehrscheiben-Kupplungspaket 46.
Das Kupplungspaket 46 enthält mehrere innere Kupplungsscheiben 48,
die drehfest mit der Kupplungsnabe 42 verbunden sind und
die abwechselnd mit mehreren äußeren Kupplungsscheiben 50 überlappen,
die drehfest mit der äußeren Trommel 32 verbunden
sind. Schmieröffnungen 52 und 54,
die durch die Kupplungsnabe 42 bzw. die äußere Trommel 32 gebildet
sind, sind dafür
vorgesehen, hydraulisches Fluid in einen Teil der Trommelkammer
zu leiten, der nachfolgend als Kupplungskammer 56 bezeichnet
ist, um das Kupplungspaket 46 zu schmieren und zu kühlen.
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Die
Kolbenanordnung 26 besteht aus einem Kolbengehäuse 58,
das über
eine Keilverbindung 60 drehbar an der äußeren Trommel 32 befestigt
ist, und einem Kolben 62, der in einer ringförmigen Kolbenkammer 64 angeordnet
ist, die in dem Kolbengehäuse 58 gebildet
ist. Der Kolben 62 weist ein Abdeckmaterial wie Gummi auf,
das mit diesem verbunden ist, um für einen abgedichteten Gleitkontakt
bezüglich
der inneren und äußeren Kantenfläche der
Kolbenkammer 64 zu sorgen. Somit ist der Kolben 62 für eine axiale
Gleitbewegung innerhalb der Kolbenkammer 64 gelagert, um
eine Druck-Kupplungseinrückkraft
auf das Kupplungspaket 46 auszuüben und dadurch Antriebsdrehmoment
von der zweiten Welle 16 (über die Kupplungsnabe 42)
an die erste Welle 14 (über
die Abdeckung 30) oder umgekehrt zu übertragen. Der Betrag des übertragenen
Antriebsdrehmoments ist insofern progressiv, als dass er proportional zu
der Größe der Kupplungseinrückkraft
ist, die von dem Kolben 62 auf das Kupplungspaket 46 ausgeübt wird,
die wiederum eine Funktion des Fluiddrucks in der Kolbenkammer 64 ist.
In dieser Hinsicht ist die Größe des Fluiddrucks,
der von der Hydraulikpumpe 24 an die Kolbenkammer 64 übertragen
wird, größtenteils
eine Funktion des Drehzahldifferenzials (d.h. „ΔRPM") zwischen der ersten Welle 14 und
der zweiten Welle 16.
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Mit
dem Kolbengehäuse 58 ist
eine Ventilanordnung verbunden, die betätigbar ist, um die Zufuhr von
Fluid unter Druck von der Hydraulikpumpe 24 in die Kolbenkammer 64 zu
steuern. Wie am besten aus 2 ersichtlich
ist, ist ein Paar Übertragungsöffnungen 66a und 66b durch
das Kolbengehäuse 58 gebildet
und erstreckt sich zwischen einem entsprechenden Pumpenauslassschlitz 68a und 68b und
einem Kolbeneinlassschlitz 70a und 70b und steht
mit diesen in Verbindung. Zusätzlich
ist ein Rückschlagventil 72 durch
Niete 74 in einer flachen Brückennut 76 montiert,
die mit beiden Kolbeneinlassschlitzen 70a und 70b in
Verbindung steht. Das Rückschlagventil 72 ist
vorzugsweise ein Membranventilelement, das relativ zu einem zentralen
Justiervorsprung 78 symmetrisch ist. Basierend auf der
Richtung relativer Drehung zwischen den Wellen 14 und 16 (was
zu einer entsprechend gerichteten Drehung der Hydraulikpumpe 24 in
eine erste Richtung führt)
biegt sich ein Anschlussende 80a des Rückschlagventils 72 auf Grund
der Pumpwirkung der Hydraulikpumpe 24 in eine „offene" Position von dem
Kolbengehäuse 58 und
seiner entsprechenden Übertragungsöffnung 66a weg,
um zu erlauben, dass hydraulisches Fluid aus dem entsprechenden
Pumpenauslassschlitz 68a in die Kolbenkammer 64 fließt. Gleichzeitig
ist das andere Anschlussende 80b des Rückschlagventils 72 in
einer „geschlossenen" Position relativ
zu dem Kolbengehäuse 58 gehalten,
um zu verhindern, dass hydraulisches Fluid aus der Kolbenkammer 64 durch die Übertragungsöffnung 66b in
den anderen Pumpenauslassschlitz 68b ausgelassen wird.
Während der
entgegengesetzt gerichteten relativen Drehung zwischen den Wellen 14 und 16 sind
die erwähnte
offene und geschlossene Position des Rückschlagventils 72 bezüglich der Übertragungsöffnungen 66a und 66b umgekehrt.
Mit Beendigung der Pumpwirkung werden beide Anschlussenden 80a und 80b des Rückschlagventils 72 vorgespannt,
damit sie in ihre jeweilige geschlossene Position zurückkehren,
um eine Fluidzufuhr in die Kolbenkammer 64 aufrecht zu halten.
Somit arbeitet das Rückschlagventil 72 als
ein normalerweise geschlossenes Rückschlagventil. Wahlweise können auch
separate Rückschlagventile in
Verbindung mit den Übertragungsöffnungen 66a und 66b verwendet
werden, falls gewünscht.
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Mit
Bezug auf 2 enthält das Kolbengehäuse 58 zudem
ein Paar Auslassöffnungen 82a und 82b,
die mit einem entsprechenden Pumpenauslassschlitz 68a und 68b und
einem abgeschrägten
Brückenschlitz 84 in
Verbindung stehen. Die dem Kolbengehäuse 58 zugeordnete
Ventilanordnung enthält ferner
ein Steuerventil 86, das durch Niete 88 innerhalb
des Brückenschlitzes 84 montiert
ist und betätigbar
ist, um den vorbestimmten minimalen Druck innerhalb der Kolbenkammer 64 festzulegen,
mit dem die Verteilerkupplung 22 zunächst betätigt wird. Das Steuerventil 86 ist
vorzugsweise ein bimetallisches Ventilelement, dessen beide Anschlussenden 90a und 90b normalerweise
in einer „offenen" Position von dem
Kolbengehäuse 58 versetzt
gehalten sind, um zu erlauben, dass hydraulisches Fluid durch eine der
Auslassöffnungen 82a und 82b in
die Kolbenkammer 64 fließt, während sie zudem erlauben, dass hydraulisches
Fluid aus der Kolbenkammer 64 durch die andere Auslassöffnung 82a und 82b in
einen Niederdruckteil der Hydraulikpumpe 24 fließt. Da das Steuerventil 86 ein
bimetallisches Ventilelement ist, bewirken die unterschiedlichen
Wärmeausdehnungskoeffizienten
seiner laminierten Ventilstreifen eine Bewegung der Anschlussenden
bei sich verändernder
Temperatur, um den Auslassfluss durch die Auslassöffnungen 82a und 82b unabhängig von durch
Temperaturschwankungen verursachte Veränderungen der Viskosität des hydraulischen
Fluids zu steuern. Sobald das Drehzahldifferenzial jedoch einen
vorbestimmten minimalen ΔRPM-Wert überschreitet,
bewirkt die Pumpwirkung der Hydraulikpumpe 24, dass das
Fluid in der Kolbenkammer 64 einen vorbestimmten minimalen
Druckwert überschreitet,
wodurch sich das Anschlussende des Steuerventils 86, das
den Fluss aus der Kolbenkammer 64 steuert, in seine „geschlossene" Position gegen den
Kolbengehäuse 66 bewegt,
um zu verhindern, dass Fluid durch die entsprechende Auslassöffnung fließt. Somit
tritt in der Kolbenkammer 64 ein erheblicher Druckanstieg
auf, der bewirkt, dass der Kolben 62 eine entsprechende
Kupplungseinrückkraft auf
das Kupplungspaket 46 ausübt und die Verteilerkupplung 22 betätigt. Es
ist ebenfalls ersichtlich, dass jedes Anschlussende 90a und 90b des
Steuerventils 86 einen kleinen Austrittsdurchgang oder
-schlitz 92 enthält,
der erlaubt, dass eine geringe Menge an Fluss aus der Kolbenkammer 64 tritt,
selbst wenn das Steuerventil 86 geschlossen ist. Dieser
kontinuierliche Austrittsfluss sorgt für einen allmählichen
Druckablass in der Kolbenkammer 64 nach Beendigung der
Kolbenwirkung, um die Verteilerkupplung 22 auszurücken. Wie
bereits erwähnt,
führt eine
entgegengesetze relative Drehung zwischen den Wellen 14 und 16 dazu,
dass die offene und die geschlossene Position der Anschlussenden 90a und 90b des
Steuerventils 86 vertauscht sind.
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Wie
bereits erwähnt,
ist die Hydraulikpumpe 24 betätigbar, um hydraulisches Fluid
durch Übertragungsöffnungen 66a und 66b in
die Kolbenkammer 64 zu pumpen, um die Verteilerkupplung 22 in
Abhängigkeit
der Größe der Differentialdrehung ΔRPM zwischen
den Wellen 14 und 16 zu betätigen. Die Hydraulikpumpe 24 ist
in der Abdeckung 30 installiert und enthält vorzugsweise
eine Rotorpumpenanordnung 94 mit innenverzahntem Rotor
und ein Pumpengehäuse 96.
Die Rotorpumpenanordnung 94 mit innenverzahntem Rotor ist
eine bidirektionale Anordnung, die einen Pumpenring 98,
der über
eine Keilverbindung 100 an der zweiten Welle 16 befestigt
ist, einen exzentrischen Ring 102, der über eine Keilverbindung 104 an
der äußeren Trommel 32 befestigt
ist, und einen Statorring 106 enthält, der wirkungsmäßig zwischen
diesen angeordnet ist. Der Pumpenring 98 hat mehrere Außenzähne 108,
die sich konzentrisch relativ zu der Welle 16 um eine gemeinsame
Drehachse drehen, die als Achslinie „X" bezeichnet ist. Der Statorring 106 enthält mehrere
Innennocken 110 und hat eine äußere Umfangskantenfläche 112,
die gelenkig für
eine Drehung innerhalb einer kreisrunden Innenbohrung 114 gelagert
ist, die in dem exzentrischen Ring 102 ausgebildet ist.
Die Innenbohrung 114 ist derart von der Drehachse „X" versetzt, dass durch
das Ineinandergreifen der Innennocken 110 des Statorrings 106 und
der Außenzähne 108 des Pumpenrings 98 eine
relative Drehung zwischen dem Pumpenring 98 und dem exzentrischen
Ring 102 eine exzentrische Drehung des Statorrings 106 bewirkt.
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Basierend
auf der Richtung relativer Drehung führt diese exzentrische Drehanordnung
zu einer Pumpwirkung, um Fluid von einem der Pumpeneinlassschlitze 116a und 116b,
die in dem Pumpengehäuse 96 ausgebildet
sind, zu einem entsprechenden Pumpenauslassschlitz 68a und 68b zu
leiten, die in dem Kolbengehäuse 58 ausgebildet
sind. Die Anzahl der Nocken 110 des Statorrings 106 ist
vorzugsweise um eins höher
als die Anzahl der Zähne 108, die
auf dem Pumpenring 98 vorgesehen sind.
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Die
Rotorpumpenanordnung 94 mit innenverzahntem Rotor ist wirkungsmäßig zwischen
dem Kolbengehäuse 58 und
dem Pumpengehäuse 96 installiert.
Wie dargestellt, ist die Außenumfangsfläche des
Pumpengehäuses 96 ebenfalls über eine
Keilverbindung 118 drehbar mit der äußeren Trommel 32 befestigt,
während
seine Innenumfangsfläche
gelenkig für
eine Drehung relativ zu der zweiten Welle 16 gelagert und
relativ zu dieser durch eine O-Ring-Dichtung 120 abgedichtet
ist. Das Pumpengehäuse 96 ist
so ausgebildet, dass es eine Reihe von Einlassöffnungen 122a und 122b enthält, die
in den Pumpeneinlassschlitzen 116a bzw. 116b ausgebildet
sind, um eine Fluidverbindung mit einer ringförmigen Versorgungskammer 124 herzustellen,
die auf einer Versorgungsseite der Rotorpumpenanordnung 94 mit
innenverzahntem Rotor angeordnet und zwischen dem Pumpengehäuse 96 und
der zweiten Abdeckplatte 36 definiert ist. Die Rückschlagventile 126a und 126b sind
durch Niete 128 in den entsprechenden Pumpeneinlassschlitzen 116a und 116b montiert,
um die Fluidzufuhr von der Versorgungskammer 124 durch
die Einlassöffnungen 122a und 122b in
die Pumpeneinlassschlitze 116a und 116b zu steuern.
Die Rückschlagventile 126a und 126b sind vorzugsweise
längliche
Membranventilelemente, die die Einlassöffnungen 122a und 122b überlagern
und die in Abhängigkeit
der Pumpwirkung der Rotorpumpenanordnung 94 mit innenverzahntem
Rotor auf Nieten 128 aus einer „geschlossenen" Position, in der
sie gegen das Pumpengehäuse 96 anliegen,
in eine „offene" Position bewegbar
sind, in der sie von dem Pumpengehäuse 96 versetzt sind.
Eine Drehung in eine erste Richtung veranlasst das Rückschlagventil 126a,
sich in seine offene Position zu bewegen, während das Rückschlagventil 126b in
seiner geschlossenen Position gehalten wird. Eine Drehung in die
entgegengesetzte Richtung bewirkt, dass sich die Rückschlagventile 126a und 126b umgekehrt
bewegen. Mit Beendigung der Pumpwirkung kehren die Rückschlagventile 126a und 126b in
ihre normal geschlossene Position zurück, um eine Versorgung der Pumpeneinlassschlitze 116a und 116b mit
Fluid beizubehalten.
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Ein
Einlassrückschlagventil 130 ist
auf einem gegabelten Randsegment 132 des Pumpengehäuses 96 montiert,
um zu ermöglichen,
dass Fluid aus einem in der zweiten Welle 16 ausgebildeten
Einlassdurchgang 134 in die Versorgungskammer 124 gezogen
wird. Das Rückschlagventil 130 ist
ein Ringelement mit einem Paar elastisch verformbarer „Entenschnabel"-Ventilsegmente 136,
in denen Einlassschlitze 138 ausgebildet sind. Die Pumpwirkung
der Hydraulikpumpe 24 veranlasst die Schlitze 138 sich zu öffnen und
so zu ermöglichen,
dass Fluid aus dem Einlassdurchgang 134 in die Versorgungskammer 124 gezogen
wird. Die Schlitze 138 sind normalerweise geschlossen,
um zu verhindern, dass Fluid aus der Versorgungskammer 124 in
den Einlassdurchgang 134 fließt. Daher ist das Rückschlagventil 130 für gewöhnlich geschlossen,
um eine Fluidzufuhr in die Versorgungskammer 124 beizubehalten.
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Gemäß 1 enthält die Antriebsvorrichtung 12 ferner
eine Versorgungspumpe 140, die betätigbar ist, um Fluid aus einem
Pumpensumpf, der innerhalb der Antriebsvorrichtung 12 vorgesehen
ist, durch ein Einlassrohr 142 zu ziehen und das Fluid
in einen Ablassbehälter 144 zu
pumpen. Insbesondere ist die Versorgungspumpe 140 eine
wellengetriebene Hydraulikpumpe wie eine zweite Rotorpumpenanordnung
mit innenverzahntem Rotor, die Fluid aus dem Ablassbehälter 144 in
einen in der zweiten Welle 16 gebildeten Flussweg zu pumpen,
um es dem Einlassdurchgang 134 und der Schmieröffnung 52 in
der Kupplungsnabe 42 zuzuführen. Gemäß der Darstellung enthält der Flussweg
eine radiale Ausbohrung 146, eine zentrale Längsausbohrung 148 und
eine radiale Ausbohrung 150. Ein Stecker 152 mit
einer Öffnung 154 ist
in der Ausbohrung 148 gehalten, um Fluid in den Einlassdurchgang 134 und
die radiale Ausbohrung 150 zu lenken. In einer optionalen
Ausgestaltung kann das Rückschlagventil 130 ein
Membranventilelement sein, dass zwischen einer offenen und einer
geschlossenen Position relativ zu einer durch die zweite Abdeckplatte 36 gebildeten
Einlassöffnung
bewegbar ist, um zu erlauben, dass Fluid bei den Anwendungen, in
denen die Versorgungspumpe 140 nicht zur Verfügung steht
und/oder nicht benötigt wird,
direkt aus dem Pumpensumpf innerhalb der Antriebsvorrichtung 12 in
die Versorgungskammer 124 gezogen wird.
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Eine
Ventilanordnung ist in Verbindung mit dem Kolben 62 vorgesehen,
um eine Druckentlastungsfunktion und eine Wärmeabführfunktion bereitzustellen.
Insbesondere wird die Druckentlastungsfunktion durch ein druckempfindliches
Ventil 150 bereitgestellt, das, wie in 6 gezeigt
ist, durch ein Niet 152 an einer Stirnfläche 156 des
Kolbens 62 montiert ist, um sich zwischen einer „geschlossenen" Position und einer „offenen" Position relativ
zu einer Abflussöffnung 154 zu
bewegen, die durch den Kolben 62 gebildet ist, und das
mit der Kolbenkammer 64 in Verbindung steht. Wenn der Fluiddruck
in der Kolbenkammer 64 unter einem vorbestimmten maximalen
Druckwert ist, befindet sich das druckempfindliche Ventil 150 in
seiner geschlossenen Position, um einen Fluss aus der Kolbenkammer 64 durch
die Abflussöffnung 154 in
die Kupplungskammer 56 zu blockieren. Übersteigt der Druck in der
Kolbenkammer 64 diesen vorbestimmten maximalen Wert jedoch,
so ist das druckempfindliche Ventil 150 gezwungen, sich aus
seiner geschlossenen Position in seine offene Position zu bewegen,
um einen Fluidfluss aus der Kolbenkammer 64 in die Kupplungskammer 56 zu
erlauben. Daher wird ein maximales Druckniveau festgesetzt und in
der Kolbenkammer 64 beibehalten, das wiederum ein maximales
Drehmomentniveau definiert, das durch die Hydraulikkupplung 10 zwischen
den Wellen 14 und 16 übertragen werden kann. Sobald
der Druck in der Kolbenkammer 64 unter das maximale Druckniveau
gesenkt worden ist, kehrt das druckempfindliche Ventil 150 in
seine geschlossene Position zurück,
um einen weiteren Auslass von Fluid aus der Kolbenkammer 64 zu
verhindern. Das druckempfindliche Ventil 150 ist vorzugsweise
eine Membranventilelement, bei dem ein erstes Ende durch Niete 152 an
der Stirnfläche 156 des Kolbens 62 befestigt
ist und ein zweites Ende über der
Abflussöffnung 154 liegt.
Das Ventilelement hat eine Federrate, die dazu geeignet ist, sein
zweites Ende der geschlossenen Position gegen die Stirnfläche 156 zu
halten, bis das maximale Druckniveau in der Kolbenkammer 64 erreicht
ist, was bewirkt, dass sich das zweite Ende in die offene Position
bewegt. Es ist ersichtlich, dass andere geeignete empfindliche Ventile
anstelle der gezeigten Membranventilanordnung verwendet werden können.
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Wie
bereits erwähnt,
enthält
die Hydraulikkupplung 10 eine Wärmeabführfunktion, die wirksam ist,
um den Fluiddruck in der Kolbenkammer 64 abzulassen, wenn
die Temperatur des Fluids einen vorbestimmten maximalen Temperaturwert übersteigt. Derartige
Hochtemperaturbedingungen können
beispielsweise während
der kontinuierlichen Betätigung der
Verteilerkupplung 22 über
einen langen Zeitraum hinweg auftreten. Wie in 7 dargestellt,
ist ein temperaturempfindliches Ventil 160 in der Kolbenkammer 64 angeordnet
und durch ein Niet 162 an einer Stirnfläche 164 des Kolbens 62 montiert,
um sich zwischen einer „geschlossenen" Position und einer „offenen" Position relativ
zu einer durch den Kolben 62 gebildeten Ablassöffnung 166 zu
bewegen. Das Ventil 160 ist vorzugsweise ein bimetallisches
Ventilelement, bei dem ein erstes Ende durch ein Niet 162 an
dem Kolben 62 befestigt ist und ein zweites Ende über der
Ablassöffnung 166 liegt.
Das bimetallische Ventilelement besteht aus zwei aneinander laminierte
metallischen Streifen, die unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten
haben. Daher wird das zweite Ende des bimetallischen Ventilelements
dazu veranlasst, sich aus seiner geschlossenen Position in seine
offene Position relativ zu der Ablassöffnung 166 zu bewegen,
wenn die Temperatur des Fluids in der Kolbenkammer 64 den
vorbestimmten maximalen Temperaturwert überschreitet. Wenn das bimetallische
Ventilelement in seiner offenen Position ist, bewirkt der Fluidfluss
aus der Kolbenkammer 64 durch die Ablassöffnung 166 in
die Kupplungskammer 56 eine erhebliche Reduzierung des
Fluiddrucks in der Kolbenkammer 64, wodurch die Verteilerkupplung 22 nicht
mehr betätigt
wird. Sobald das Fluid jedoch unter den maximalen Temperaturwert
abgekühlt
ist, kehrt das bimetallische Ventilelement wieder in seine geschlossene
Position zurück,
um die Verteilerkupplung 22 wieder einzurücken. Auch
hier kann irgendein geeignetes temperaturempfindliches Ventil anstelle
des offenbarten bimetallischen Ventils verwendet werden.
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Ausgehend
von dieser Offenbarung wird es einem Fachmann ersichtlich sein,
dass eine Hydraulikkupplung mit der Anordnung gemäß der vorliegenden
Erfindung in Kraftfahrzeug-Antriebsanwendungen verwendet werden
kann, um Schlupf zu begrenzen und Drehmoment zwischen zwei relativ
zueinander drehbaren Elementen zu übertragen. In dieser Hinsicht
soll die Antriebsvorrichtung 12 Achsdifferenziale, Transaxle-Differenziale,
Nebenantriebe und Reihenkupplungen für Fahrzeuge mit Allradantrieb, zuschaltbare
Verteilerkupplungen und dergleichen betreffen, ist aber nicht darauf
beschränkt.