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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine hydraulische Kraftübertragungsverbindung
zur Verwendung in Vierradantriebs-Kraftfahrzeugen für die Verteilung
von Antriebskräften
zwischen Vorder- und Hinterrädern,
und insbesondere eine hydraulische Kraftübertragungsverbindung, die
zum Unterdrücken
möglicher
plötzlicher
Drehmomentschwankungen beim Wechseln von Drehmomentübertragungskennlinien
mittels eines Zentrifugal-Drehmomentveränderungsmechanismus ausgebildet
ist.
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2. Beschreibung des Standes
der Technik
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Eine
solche herkömmliche
hydraulische Kraftübertragungsverbindung
ist aus den US-Patenten
Nr. 5,706,658 und 5,983,635 bekannt.
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Diese
hydraulische Kraftübertragungsverbindung
weist ein Gehäuse,
das mit einer einer Eingangs- und einer Ausgangswelle verbunden
ist, die zu relativen Drehungen in der Lage sind, und das eine an
seiner Innenseitenfläche
ausgebildete Nockenfläche
besitzt; einen Rotor, der mit der anderen der Eingangs- und der
Ausgangswelle verbunden ist und drehbar in dem Gehäuse aufgenommen
ist, wobei der Rotor mehrere axial verlaufende Kolbenkammern besitzt;
mehrere Kolben, die jeweils in jeder der mehreren Kolbenkammern
unter einer Vorspannkraft von Rückstellfedern
hin und her bewegbar aufgenommen sind, wobei die mehreren Kolben
durch die Nockenfläche
bei den Relativdrehungen der Eingangs- und der Ausgangswelle betätigt werden;
ein Ausgabeloch, das in dem Rotor ausgebildet ist und zu den mehreren
Kolbenkammern führt;
und eine Öffnung
mit einer Hochdruckkammer, die zu dem Ausgabeloch führt, wobei
die Öffnung
einen Strömungswiderstand
unter der Wirkung der Strömung
eines durch Betätigungen
der mehreren Kolben ausgegebenen Öls erzeugt, auf.
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Bei
der hydraulischen Kraftübertragungsverbindung,
die derzeit durch die Erfinder entwickelt wird, ist ein Ventilblock
mit dem Rotor für
Drehungen zusammen damit verbunden und mit einem Zentrifugal-Drehmomentveränderungsmechanismus
versehen. Der Zentrifugal-Drehmomentveränderungsmechanismus hat ein
Gewicht, das, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit ein vorbestimmtes
Niveau übersteigt,
durch eine Zentrifugalkraft um einen Gewichtsgelenkpunkt schwenkt,
um ein Überdruckloch zu öffnen, das
bis dahin durch ein Rückschlagventil blockiert
gewesen ist, wodurch eine Freigabe des Hochdrucköls erreicht wird. Es wird so
zu einer niedrigeren Drehmomentübertragungskennlinie
als der Drehmomentübertragungskennlinie,
die für
die Dauer benutzt wird, in welcher das Überdruckloch geschlossen ist,
gewechselt, um dadurch einen Anstieg der Temperatur der Verbindung
durch die erhöhte Fahrzeuggeschwindigkeit
zu verhindern.
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Bezug
nehmend auf 1 ist beispielhaft ein Zentrifugal-Drehmomentveränderungsmechanismus
mit einem Ventilblock 101 gezeigt, der ein zu einer Hochdruckkammer
führendes Überdruckloch 102 enthält. Wenn
die Fahrzeuggeschwindigkeit V eine vorbestimmte Fahrzeuggeschwindigkeit
Vt übersteigt,
wie in 3 zu sehen ist, kann ein Gewicht durch eine Zentrifugalkraft
schwenken, sodass ein Element 104 zum Aufnehmen einer Sperrkugel 103 in
die Richtung eines Pfeils E verschoben wird, was die Sperrkugel 103 das Überdruckloch 102 öffnen lässt. Zu
diesem Zeitpunkt wird Öl
durch das Überdruckloch 102 freigegeben,
wie durch einen Pfeil F angedeutet. In dem Bereich des Strömungskanals tritt
eine große
Veränderung
auf, wenn das Überdruckloch 102 durch
die Sperrkugel 103 geöffnet wird,
und, wie durch einen Pfeil J1 von 3 angedeutet,
die Drehmomentübertragungskennlinie
wird von einer ersten Drehmomentübertragungskennlinie H
zu einer niedrigeren zweiten Drehmomentübertragungskennlinie I gewechselt,
was in einer großen Drehmomentreduktionsrate
resultiert. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V unter die vorbestimmte Fahrzeuggeschwindigkeit
Vt fällt
und das Gewicht nach dem Wechseln auf die zweite Drehmomentübertragungskennlinie
I in seine Ausgangsstellung zurückkehrt,
wird das die Sperrkugel 103 aufnehmende Element 104 in
die Richtung eines Pfeils G verschoben, wie in 2 zu
sehen ist, was die Sperrkugel 103 das Überdruckloch 102 blockieren
lässt.
Die Drehmomentübertragungskennlinie
wird bei diesem Umschalten, wie durch einen Pfeil J2 von 3 angedeutet,
von der zweiten Drehmomentübertragungskennlinie
I zu der anfänglichen
ersten Dreh momentübertragungskennlinie
H gewechselt, was in einer großen
Drehmomenterhöhungsrate
resultiert.
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Im
Fall einer solchen hydraulischen Kraftübertragungsverbindung verändert sich
jedoch die Strömungskanalfläche in einem
großen
Ausmaß, wenn
das Überdruckloch
durch die Sperrkugel geöffnet
oder geschlossen wird, mit dem Ergebnis, dass die Drehmomentübertragungskennlinien
wahrscheinlich durch die Schwankung der Strömungsrate beeinflusst werden
und die Drehmomentübertragungskennlinien
in einer kurzen Zeitdauer variieren können, was das Fahrzeugverhalten
negativ beeinflusst. Außerdem
wird das Umschalten der Drehmomentübertragungskennlinien unter
Verwendung der vorbestimmten Fahrzeuggeschwindigkeit Vt als Referenzwert
beeinflusst, und daher kann, falls die Fahrzeuggeschwindigkeit in
der Nähe
der Fahrzeuggeschwindigkeit Vt ist, dann trotz des Fahrens bei einer
festen Geschwindigkeit eine leichte Schwankung ein Wechseln der
Drehmomentübertragungskennlinien
veranlassen, was ebenfalls das Fahrzeugverhalten beeinträchtigt.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung sieht eine hydraulische Kraftübertragungsverbindung
vor, die die Drehmomentveränderungsrate
beim Wechseln von Drehmomentübertragungskennlinien
reduzieren kann, ein häufiges
Wechseln der Drehmomentübertragungskennlinien
beim Fahren mit einer sich nicht verändernden Geschwindigkeit verhindern
kann und Einflüsse
auf das Fahrzeugverhalten mindern kann.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine hydraulische Kraftübertragungsverbindung
vorgesehen, die ausgebildet ist, um zwischen einer Eingangswelle
und einer Ausgangswelle, die relativ zueinander drehbar sind, gesetzt
zu werden, um ein Drehmoment als Funktion der Drehzahldifferenz
zwischen der Eingangs- und der Ausgangswelle zu übertragen, wobei die hydraulische Kraftübertragungsverbindung
aufweist: ein Gehäuse, das
mit einer der Eingangs- und der Ausgangswelle verbunden ist und
eine an seiner Innenseitenfläche ausgebildete
Nockenfläche
besitzt; einen Rotor, der mit der anderen der Eingangs- und der
Ausgangswelle verbunden ist und drehbar in dem Gehäuse aufgenommen
ist, wobei der Rotor mehrere axial verlaufende Kolbenkammern besitzt;
mehrere Kolben, die jeweils in jeder der mehreren Kolbenkammern
unter einer Vorspannkraft von Rückstellfedern hin
und her bewegbar aufgenommen sind, wobei die mehreren Kolben durch
die Nockenfläche
bei den Relativdrehungen der Eingangs- und der Ausgangswelle betätigt werden;
eine Öffnung,
die in einem mit dem Rotor verbundenen Ventilblock ausgebildet ist,
zum Erzeugen eines Strömungswiderstandes
unter der Wirkung eines Stroms von durch Betätigungen der mehreren Kolben
ausgegebenem Öl;
und einen Drehmomentveränderungsmechanismus,
der in dem Ventilblock vorgesehen ist und ein Gewicht besitzt, das
durch eine Zentrifugalkraft geschwenkt wird, um eine Sperrkugel
bewegen zu lassen, um ein Überdruckloch
für die
Entlastung des hydraulischen Drucks zu öffnen, wodurch eine erste Drehmomentübertragungskennlinie
auf eine zweite Drehmomentübertragungskennlinie
niedriger als die erste gewechselt wird.
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Eine
solche hydraulische Kraftübertragungsverbindung
der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der
Drehmomentveränderungsmechanismus
ein Aufnahmeloch zum Aufnehmen der Sperrkugel darin enthält, wobei
das Überdruckloch
im Boden des Aufnahmelochs ausgebildet ist, wobei das Aufnahmeloch
so konstruiert ist, dass die Fläche
des Strömungskanals
zwischen dem Aufnahmeloch und der Sperrkugel als Funktion des Verschiebungsmaßes der
Sperrkugel nach dem Öffnen des Überdrucklochs
linear größer wird,
woraufhin die Fläche
des Strömungskanals
einen nicht-variierenden Wert hält.
Hierdurch erhält
man eine Hysteresekennlinie, in welcher, wenn eine vorbestimmte
ersten Fahrzeuggeschwindigkeit erreicht wird, das Gewicht schwenkt,
um die Sperrkugel zum Öffnen
des Überdrucklochs
bewegen zu lassen, wodurch ein Wechseln von der ersten Drehmomentübertragungskennlinie
auf die zweite Drehmomentübertragungskennlinie
niedriger als die erste bewirkt wird, und in welcher, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit
von der ersten Fahrzeuggeschwindigkeit auf die zweite Fahrzeuggeschwindigkeit
niedriger als die erste fällt,
das Gewicht zu seiner Ausgangsstellung zurückkehrt, um die Sperrkugel
das Überdruckloch
schließen
zu lassen, wodurch ein Wechseln von der zweiten Drehmomentübertragungskennlinie
zu der ersten Drehmomentübertragungskennlinie
bewirkt wird.
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Das
Aufnahmeloch kann im Schnitt mit mehreren Stufen von einer Öffnung des Überdrucklochs zu
einer Öffnung
des Aufnahmelochs zum Beispiel trichterförmig aufgeweitet sein. Das
Aufnahmeloch kann im Schnitt einen trichterförmig auf geweiteten Abschnitt
mit mehreren Stufen von der Öffnung
des Überdrucklochs
zu der Öffnung
des Aufnahmelochs haben, wobei das Aufnahmeloch weiter einen geradlinigen
Abschnitt angrenzend an den trichterförmig aufgeweiteten Abschnitt
in der Richtung der trichterförmigen
Aufweitung aufweist.
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Gemäß der so
aufgebauten hydraulischen Kraftübertragungsverbindung
der vorliegenden Erfindung wird relativ zu dem Verschiebungsmaß der Sperrkugel,
das durch das in dem Drehmomentveränderungsmechanismus vorgesehene
Gewicht induziert wird, eine mäßigere Veränderung
der Fläche des
Strömungskanals
erreicht, wodurch die Veränderung
der Drehmomentübertragungskennlinie
relativ zur Änderung
der Strömungsrate
mäßiger gemacht wird.
Dies resultiert in einer reduzierten Drehmomentveränderungsrate
beim Wechseln der Drehmomentübertragungskennlinien,
was zu stabilisierteren Fahrzeugverhalten beiträgt. Aufgrund des Vorsehens der
Hysteresekennlinie, in welcher die Umschaltgeschwindigkeit von der
ersten Drehmomentübertragungskennlinie
zu der zweiten Drehmomentübertragungskennlinie
von der Umschaltgeschwindigkeit von der zweiten Drehmomentübertragungskennlinie zu
der ersten Drehmomentübertragungskennlinie verschieden
ist, kann ein häufiges
Wechseln der Drehmomentübertragungskennlinien
beim Fahren mit niedriger Geschwindigkeit verhindert werden, um die
Einflüsse
auf das Fahrzeugverhalten zu verringern.
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Obige
sowie weitere Aufgaben, Aspekte, Merkmale und Vorteile der vorliegenden
Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung in
Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen besser verständlich.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine erläuternde
Darstellung des offenen Entlastungszustandes eines Drehmomentveränderungsmechanismus,
der in einer Verbindung vorgesehen ist, die derzeit durch die Erfinder
entwickelt wird;
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2 ist
eine erläuternde
Darstellung des geschlossenen Entlastungszustands von 1;
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3 ist
eine graphische Darstellung von Drehmomentübertragungskennlinien relativ
zu Fahrzeuggeschwindigkeiten von 1 und 2;
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4 ist
eine Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung;
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5 ist
eine Perspektivansicht eines Ventilblocks;
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6 ist
eine Explosionsdarstellung des Ventilblocks;
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7 ist
eine vergrößerte Schnittansicht
eines Zentrifugal-Drehmomentveränderungsmechanismus;
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8 ist
eine erläuternde
Darstellung des offenen Entlastungszustandes von 7;
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9 ist
eine erläuternde
Darstellung des geschlossenen Entlastungszustandes von 7;
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10 ist
eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen dem Verschiebungsmaß einer Sperrkugel
von 7 und der Fläche
des Fluidkanals;
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11 ist
eine erläuternde
Darstellung des Hauptteils des Drehmomentveränderungsmechanismus von 1 und 2;
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12 ist
eine erläuternde
Darstellung des Hauptteils des Drehmomentveränderungsmechanismus gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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13 ist
eine erläuternde
Darstellung der auf die Sperrkugel wirkenden Strömungsgeschwindigkeit; und
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14 ist
eine graphische Darstellung der Drehmomentübertragungskennlinien relativ
zu den Fahrzeuggeschwindigkeiten des Drehmomentveränderungsmechanismus
der vorliegenden Erfindung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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4 ist
eine Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels
einer hydraulischen Kraftübertragungsverbindung
gemäß der vorliegenden
Erfindung. Ein Gegenflansch 1 ist mit einer Gelenkwelle verbunden,
die zu einer Vorderrad-Antriebswelle gehört. Ein Nockengehäuseschaft 2 ist
in den Gegenflansch 1 zur Keilwellenverbindung eingesetzt.
Der Nockengehäuseschaft 2 hat
an seinem Außenumfang
ein vorderes Lager 3, durch welches der Nockengehäuseschaft 2 an
einem Differentialgetriebegehäuse 4 gehalten
ist. Zwischen dem Differentialgetriebegehäuse 4 und dem Gegenflansch 1 sind
ein Dichtungselement 5 und eine Abdeckung 6 vorgesehen,
die gemeinsam das Eintreten von Fremdstoffen und das Ausströmen von
Differentialgetriebeöl
verhindern. Ein Gehäuse 8 ist
an einer Schweißstelle 7 am
rechten Ende des Nockengehäuseschaftes 2 befestigt.
An seiner Innenseitenfläche
ist der Nockengehäuseschaft 2 mit
einer Nockenfläche 9 mit
zwei oder mehr erhabenen Abschnitten versehen. Der Nockengehäuseschaft 2 dient
durch diese Nockenfläche 9 als
ein Nocken. Stöpsel 10 und 11 sind
in den Nockengehäuseschaft 2 eingesetzt,
um Öl in
das Innere der Verbindung eingespritzt oder daraus ausgegeben werden
zu lassen. Ein Rotor 12 ist drehbar in dem Gehäuse 8 aufgenommen
und steht mit einer Hauptwelle 13 zur integralen Drehung
damit in Eingriff. Ein zu einem hinteren Differentialgetriebe gehörendes Ausgleichskegelzahnrad 14 ist
fest in das Innere der Hauptwelle 13 eingesetzt, sodass
sich die Hauptwelle 13 gemeinsam mit dem Ausgleichskegelzahnrad 14 dreht.
Der Rotor 12 ist mit mehreren axial verlaufenden Kolbenkammern 15 ausgebildet,
von denen jede einen Kolben 16 beinhaltet, der mittels
einer Rückstellfeder 17 verschiebbar
ist. Ein Ansaugkanal 18 ist in dem Kolben 16 an
seiner Kopfseite, die mit einer Niederdruckkammer 19 in
Verbindung steht, ausgebildet. Der Ansaugkanal 18 öffnet sich
zur Kolbenkammer 15 mittels eines Verbindungslochs 20, das
durch einen Einwege-Ventilblock 21 zum Ansaugen in der
Form einer Kugel geöffnet
oder geschlossen wird. Das Innere der Kolbenkammer 15 ist
mit einem Ventilsitz 22 ausgebildet, auf dem der Einwege-Ventilblock 21 sitzt.
Ein Sperrstopfen 23 ist an dem gestuften Abschnitt des
Ventilsitzes 22 angeordnet. Zwischen dem Sperrstopfen 23 und
dem Einwege-Ventilblock 21 ist eine nicht dargestellte
Sperrfeder angeordnet, die dazu dient, auf den Einwege-Ventilblock 21 zur
Positionierung zu drücken.
Die Rückstellfeder 17 befindet
sich zwischen dem Sperrstopfen 23 und der Unterseite des
Rotors 12. Ein Ausgabeloch 24 ist in dem Rotor 12 so
ausgebildet, dass es zu der Kolbenkammer 15 offen ist.
Ein Einwege-Ventilblock 25 zur Ausgabe in der Form einer Kugel
ist in dem Ausgabeloch 24 angeordnet. Das Ausgabeloch 24 ist
mit einem Ventilsitz 26 ausgebildet, auf dem der Einwege-Ventilblock 25 sitzt.
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Dem
Rotor 12 folgt ein Ventilblock 27, der mit einer
Hochdruckkammer 28 versehen ist, die mit dem Ausgabeloch 24 des
Rotors 12 in Verbindung steht. Ein Drosselelement 29 ragt
in die Hochdruckkammer 28 des Ventilblocks 27 zur
Positionierung des Einwege-Ventilblocks 25 an einer vorbestimmten
Stelle. Der Ventilblock 27 ist mit einem Öffnungselement 31 mit
einer Öffnung,
die zu der Hochdruckkammer 28 öffnet, versehen. Der Ventilblock 27 und
der Rotor 12 sind relativ zueinander durch einen Stift 32 positioniert
und durch eine Schraube 33 fest miteinander befestigt.
Wenn sich der Kolben 16 in seinem Ansaughub befindet, wird
der Einwege-Ventilblock 21 zum Ansaugen am Kopf des Kolbens 16 geöffnet, was
das Öl
durch die Niederdruckkammer 19, den Ansaugkanal 18 und
das Verbindungsloch 20 in die Kolbenkammer 15 strömen lässt. Zu
diesem Zeitpunkt ist der Einwege-Ventilblock 25 zur Ausgabe
am Ausgabeloch 24 des Rotors 12 geschlossen, was
einen Rückstrom
des Öls
aus der Hochdruckkammer 28 vereint. Wenn sich dagegen der
Kolben 16 in seinem Ausgabehub befindet, wird der Einwege-Ventilblock
auf der Ausgabeseite geöffnet,
was das Öl
in der Kolbenkammer 15 durch das Ausgabeloch 24 und
die Hochdruckkammer 28 in die Öffnung 30 strömen lässt. Zu
diesem Zeitpunkt ist der Einwege-Ventilblock 21 zum Ansaugen
geschlossen, um ein Austreten von Öl durch das Verbindungsloch 20 und
den Ansaugkanal 18 in die Niederdruckkammer 19 zu verhindern.
Der Lagerkäfig 34 ist
fest in das Gehäuse 8 eingepasst
und durch einen Sprengring positioniert. Der Lagerkäfig 34 ist
mit einem Durchgangsloch 36 ausgebildet, das mit der Niederdruckkammer 19 in
Verbindung steht. Nadellager 37 und 38 sind zwischen
den Lagerkäfig 34 und
den Ventilblock 27 bzw. zwischen den Lagerkäfig 34 und
die Hauptwelle 13 gesetzt. Ein Dichtring 39 ist
ebenfalls zwischen dem Lagerkäfig 34 und
der Hauptwelle 13 zur Verhinderung eines Ausströmens von Öl vorgesehen.
Außerhalb
des Lagerkäfigs 34 ist
verschiebbar ein Speicherkolben 40 zum Absorbieren einer
thermischen Expansion und Kontraktion des Öls vorgesehen, wobei der Speicherkolben 40 eine
Speicherkammer 41 definiert, die mit der Niederdruckkammer 19 mittels des
Durchgangslochs 36 in dem Lagerkäfig 34 in Verbindung
steht. O-Ringe 42 und 43 sind zwischen den Speicherkolben 40 und
das Gehäuse 8 bzw.
zwischen den Speicherkolben 40 und den Lagerkäfig 34 gesetzt.
Rückstellfedern 45 und 46 sind
zwischen einem Speicherkäfig 44 und
der Unterseite des Speicherkolbens 40 angeordnet. Der verlängerte Abschnitt
des Lagerkäfigs 34 hat
an seinem Außenumfang
ein hinteres Lager 47, durch das der Lagerkäfig 34 durch
das Differentialgetriebegehäuse 4 gehalten ist.
Eine Schmiermittelnut 48 und ein Dichtungselement 49 sind
in der linken Öffnung
der Hauptwelle 13 vorgesehen.
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5 ist
eine Perspektivansicht des Ventilblocks 27 von 4.
Der Ventilblock 27 ist mit dem Rotor 12 zur gemeinsamen
Drehung damit verbunden. Der Ventilblock 27 ist mit einem
Paar Zentrifugal-Drehmomentveränderungsmechanismen
versehen, die allgemein mit 50 bzw. 51 bezeichnet
sind. Der Außenumfang
des Ventilblocks 27 ist mit einem Paar Aufnahmevertiefungen 52 und 53 ausgebildet, die
Gewichte 54 bzw. 55 in einer schwenkbaren Weise
aufnehmen. Die Gewichte 54 und 55 können um Gewichtsgelenkpunkte 56 und 57 durch
eine Zentrifugalkraft nach außen
schwenken, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit einen vorbestimmten
Wert übersteigt.
Gegenüber
den Gewichtsgelenkpunkten 56 und 57 der Gewichte 54 und 55 in
den Aufnahmevertiefungen sind Rückstellfedern 58 und 59 zwischen
die Gewichte und den Ventilblock 27 gesetzt. Insbesondere
sind, wie dies aus der Explosionsdarstellung von 6 klar
ist, die Gewichte 54 und 55 mit drei Federaufnahmelöchern 60 bzw. 61 zum
Aufnehmen der Federn 58 bzw. 59 versehen. Die
Federaufnahmelöcher 60 und 61 nehmen
die einen Enden von drei Rückstellfedern 58 und 59 auf,
wobei deren andere Enden durch Halter 62 bzw. 63 gehalten
sind, die an dem Ventilblock 27 vorgesehen sind.
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7 ist
eine vergrößerte Schnittansicht
des Zentrifugal-Drehmomentveränderungsmechanismus 50 von 5.
Die Aufnahmevertiefung 52 ist im Außenumfang des Ventilblocks 27 so
ausgebildet, dass sie das Gewicht 54 schwenkbar um den
Gewichtsgelenkpunkt 56 aufnimmt. An dem dem Gewichtsgelenkpunkt 56 abgewandten
Ende ist das Gewicht 54 mit den Federaufnahmelöchern 60 zum
Aufnehmen der einen Enden der Rückstellfedern 58 ausgebildet.
Die anderen Enden der Rückstellfedern 58 sind
durch den am Ventilblock 27 vorgesehenen Halter 62 gehalten,
sodass die Rückstellfedern 58 das Gewicht 54 nach
innen drücken
können.
Ein Stifteinsetzloch 64 ist innerhalb des Gewichts 54 ausgebildet,
wobei ein Stift 66 sich darin in Presspassung befindet.
Der Stift 66 ist in einer solchen Weise presseingepasst,
dass er in einen in dem Gewicht 54 ausgebildeten vertieften
Abschnitt vorsteht. Das Stifteinsetzloch 64 ist mit einem
Durchgangsloch 69 ausgebildet, das sich zur Außenseite
des Gewichts 54 öffnet.
Der Ventilblock 27 ist mit einer Hochdruckkammer 71 und
einem Überdruckloch 72 in
Verbindung mit der Hochdruckkammer 71 ausgebildet. Der
Ventilblock 27 ist weiter mit einem Aufnahmeloch 74,
das der Aufnahme einer Sperrkugel 73 dient und mit dem Überdruckloch 72 in
Verbindung steht, ausgebildet. Die Sperrkugel 73 wird durch
den Stift 66 gedrückt, der
in das Gewicht 54 pressgepasst ist, auf welchen die Rückstellfeder 58 drückt, um
dadurch das Überdruckventil 72 zu
sperren. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit einmal einen vorbestimmten
Wert überschreitet,
schwenkt das Gewicht 54 um den Gewichtsgelenkpunkt 56 durch
einen Zentrifugalkraft gegen die Vorspannkraft der Rückstellfeder 58 nach außen, was
den Stift 66 von der Sperrkugel 73 lösen lässt. Dies
beseitigt die auf die Sperrkugel 73 drückende Kraft, sodass die Sperrkugel 73 das Überdruckloch 72 durch
den hydraulischen Druck von der Hochdruckkammer 71 öffnen kann,
woraufhin der hydraulische Druck in der Hochdruckkammer 71 in
den vertieften Abschnitt 68 zur Freigabe zur Niederdruckseite
eindringt. Die Drehmomentübertragungskennlinie
wird so auf eine niedrigere Drehmomentübertragungskennlinie gewechselt,
wodurch verhindert wird, dass die Temperatur der Verbindung mit
der erhöhten Fahrzeuggeschwindigkeit
höher wird.
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8 zeigt
den offenen Entlastungszustand des Überdruckabschnitts der Zentrifugal-Drehmomentveränderungsmechanismen 50 und 51,
und 9 zeigt den geschlossenen Entlastungszustand desselben.
Das zu der Hochdruckkammer 71 führende Überdruckloch 72 ist
in dem Ventilblock 27 ausgebildet. Das zu dem Überdruckventil 72 führende Aufnahmeloch 74 ist
ebenfalls in dem Ventilblock 27 zum Aufnehmen der Sperrkugel 73 ausgebildet.
Das Aufnahmeloch 74 enthält einen ersten trichterförmig aufgeweiteten
Stufenabschnitt 75 angrenzend an die Öffnung des Überdrucklochs 72,
einen zweiten trichterförmig
aufgeweiteten Stufenabschnitt 76 angrenzend an den ersten
trichterförmig
aufgeweiteten Abschnitt 75 und einen geraden Abschnitt 77 angrenzend
an den zweiten trichterförmig
aufgeweiteten Stufenabschnitt 76. Der erste und der zweite
trichterförmig
aufgeweitete Stufenabschnitt 75 und 76 sind so
ausgebildet, dass sie ihre jeweiligen bestimmten Konuswinkel b und
a haben. Der gerade Abschnitt 77 ist so ausgebildet, dass
er einen vorbestimmten Durchmesser c besitzt. Hierbei seien das
Maß der Verschiebung
der Sperrkugel 73 und die Fläche des Strömungskanals im geöffneten
Zustand x bzw. A in 8. Dann sind der Konuswinkel
b des ersten trichterförmig
aufgeweiteten Stufenabschnitts 75, der Konuswinkel a des
zweiten trichterförmig
aufgeweiteten Stufenabschnitts 76 und der Durchmesser c
des geraden Abschnitts 77 derart definiert, dass die Fläche des
Strömungskanals
A bezüglich
des Verschiebungsmaßes
x nach einem linearen Anstieg kontinuierlich einen bestimmten Wert
L annimmt, wie in 10 dargestellt.
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In
dem geschlossenen Entlastungszustand von 9 sei dagegen
ein hydraulischer Druck ΔP, die
Kontaktfläche, über welche
der hydraulische Druck ΔP
auf die Sperrkugel 73 wirkt, e und eine Druckkraft, mit
der dir Rückstellfeder 58 gegen
die Sperrkugel 73 drückt,
F. Die Druckkraft F ist eine Last, die man durch eine Hebelübersetzung
aus dem als Hebel wirkenden Gewicht 54, dem Gewichtsgelenkpunkt 56,
dem Punkt, wo die Kraft auf die Rückstellfeder 58 wirkt,
und dem Punkt, auf den der Stift 66 wirkt, erhält. Die
Druckkraft F ist eine Last, die durch ein Verstärkungsverhältnis in der Form eines bestimmten
Hebelverhältnisses
des Abstandes zwischen dem Gelenkpunkt 56 und der Rückstellfeder 58 zu
dem Abstand zwischen dem Gelenkpunkt 56 und dem Stift 66 in 5 verstärkt wird,
wobei die Last auf die Sperrkugel 73 über das Gewicht 54 und den
Stift 66 ausgeübt
wird. Falls F > ΔP·e,blockiert
deshalb dann die Sperrkugel 73 das Überdruckloch 72. Falls
bei einer eine vorbestimmte erste Geschwindigkeit V1 übersteigenden
Fahrzeuggeschwindigkeit V das Gewicht 54 durch die Zentrifugalkraft
arbeitet und daraus (ΔP·e) + (Zentrifugalkraft) > Fresultiert,
dann öffnet
die Sperrkugel 73 das Überdruckventil 72.
Wenn die Sperrkugel 73 das Überdruckventil 72 öffnet, wie
in 8 dargestellt, werden die Veränderungen der Fläche des
Strömungskanals A
relativ zum Verschiebungsmaß x
der Sperrkugel 73 und somit die Veränderungen der Drehmomentübertragungskennlinien
relativ zur Änderung
der Strömungsrate
mäßiger, da
das Aufnahmeloch 74 für
die Sperrkugel 73 die zweistufigen, trichterförmig aufgeweiteten
Abschnitte bestehend aus dem ersten trichterförmig aufgeweiteten Stufenabschnitt 75 und
dem zweiten trichterförmig
aufgeweiteten Stufenabschnitt 76 aufweist. Im Fall von 1 und 2 wird
die Fläche
des Strömungskanals
A unendlich, wenn die Sperrkugel 103 das Überdruckloch 102 öffnet, wie
in 11 dargestellt. Im Gegensatz dazu wird im Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung die Fläche des Strömungskanals A nach der Entlastungsöffnung beschränkt, um
unabhängig
vom Verschiebungsmaß x
der Sperrkugel 73 einen bestimmten Wert L zu halten, wie
in 12 dargestellt. Somit unterliegt in 11 die
Sperrkugel 103 als Ergebnis des Ausströmens des Öls durch das Überdruckloch 102 einem
kleineren Rücktrieb,
während
in 12 die Sperrkugel 73 durch die Beschränkung der
Fläche des
Strömungskanals
A einen größeren Rücktrieb
erfährt.
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Der
Rücktrieb
D, welchem die Sperrkugel
73 unterzogen ist, ist gegeben
als
mit
- S:
- Sperrkugel-Projektionsfläche,
- V:
- Strömungsgeschwindigkeit,
- ρ:
- Fluiddichte, und
- CD:
- Widerstandskoeffizient
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Die
Projektionsfläche
S der Sperrkugel
73 kann ausgedrückt werden als
mit
- d:
- Durchmesser der Sperrkugel 73.
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13 zeigt
ausschließlich
die Sperrkugel
73 von
12, die
dem Öl
aus der Öffnung
ausgesetzt ist. Die Strömungsgeschwindigkeit
V zu diesem Zeitpunkt ist gegeben als
mit
- Q:
- Strömungsrate,
und
- A:
- Fläche des Strömungskanals.
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Außerdem ist
der Widerstandskoeffizient Co zum Beispiel auf 0,34 gesetzt. Durch
Beschränken der
Fläche
des Strömungskanals
A nach der Entlastungsöffnung
auf diese Weise ist es möglich,
den Rücktrieb
D zu vergrößern, dem
die Sperrkugel 73 unterzogen ist. Aus diesem Grund kann
eine Hysterese in der Drehmomentübertragungskennlinie
relativ zur Fahrzeuggeschwindigkeit in 14 vorgesehen
werden, bei welcher eine Fahrzeuggeschwindigkeit V1 (erste Fahrzeuggeschwindigkeit),
bei welcher eine hohe Drehmomentübertragungskennlinie
(erste Drehmomentübertragungskennlinie)
M auf eine niedrige Drehmomentübertragungskennlinie
(zweite Drehmomentübertragungskennlinie)
N umgeschaltet wird, von einer Fahrzeuggeschwindigkeit V2 (zweite Fahrzeuggeschwindigkeit),
bei der die niedrige Drehmomentübertragungskennlinie
N zu der hohen Drehmomentübertragungskennlinie
M umgeschaltet wird, verschieden ist. Dies verhindert ein häufiges Wechseln
der Drehmomentübertragungskennlinien
beim Fahren mit einer bestimmten Geschwindigkeit. Es wird nun die
Funktionsweise beschrieben. Für
die Dauer, in der die Fahrzeuggeschwindigkeit V eine bestimmte Fahrzeuggeschwindigkeit
V1 von 14 nicht erreicht, kann die
Zentrifugalkraft nicht die Druckkraft F überwinden, und daher resultiert F > ΔP·eund
das Gewicht arbeitet nicht. Folglich bleibt, wie in 9,
das Überdruckloch 72 durch
die Sperrkugel 73 blockiert. Die Drehmomentübertragungskennlinie zu
diesem Zeitpunkt resultiert in einer hohen Drehmomentübertragungskennlinie,
wie bei M in 14 angedeutet. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit
V die Fahrzeuggeschwindigkeit V1 übersteigt, lässt die Zentrifugalkraft
das Gewicht 54 nach außen
schwenken. Wenn das Gewicht 54 schwenkt, bewegt sich der
Stift 66, wie in 8 dargestellt,
um die Sperrkugel 73 das Überdruckloch 72 öffnen zu
lassen. Zu diesem Zeitpunkt findet ein Wechseln von der hohen Drehmomentübertragungskennlinie
M auf die niedrige Drehmomentübertragungskennlinie
N statt, wie durch einen Pfeil O von 14 angedeutet.
Ein Umschaltpunkt, bei dem die hohe Drehmomentübertragungskennlinie M auf
die niedrige Drehmomentübertragungskennlinie
N gewechselt wird, ist gegeben als F = ΔP·e + (Zentrifugalkraft).
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In
diesem Fall werden die Veränderungen der
Fläche
des Strömungskanals
A relativ zum Verschiebungsmaß x
der Sperrkugel 73 und damit die Veränderungen der Drehmomentübertragungskennlinien
relativ zur Änderung
der Strömungsrate
mäßiger, da das
Aufnahmeloch 74 für
die Sperrkugel 73 die zweistufigen trichterförmig aufgeweiteten
Abschnitte bestehend aus dem ersten trichterförmig aufgeweiteten Stufenabschnitt 75 und
dem zweiten trichterförmig
aufgeweiteten Stufenabschnitt 76 aufweist, wodurch die
Einflüsse
auf das Fahrzeugverhalten reduziert werden.
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Wenn
die Fahrzeuggeschwindigkeit V von der Fahrzeuggeschwindigkeit V1
auf die Fahrzeuggeschwindigkeit V2 nach dem Wechseln auf die niedrige
Drehmomentübertragungskennlinie
M sinkt, wird die Zentrifugalkraft kleiner, was das Gewicht 54 in seine
Ausgangsstellung zurückkehren
lässt.
Aus diesem Grund wird, wie in 9 dargestellt,
die Sperrkugel 73 durch den Stift 66 gedrückt, um
das Überdruckventil 72 zu
schließen.
Dies lässt
die niedrige Drehmomentübertragungskennlinie
N von 14 ruhig zu der hohen Drehmomentübertragungskennlinie M
wechseln. Die Fahrzeuggeschwindigkeit V2, bei der das Umschalten
von der niedrigen Drehmomentübertragungskennlinie
N zu der hohen Drehmomentübertragungskennlinie
M gemacht wird, ist gegeben als F = ΔP·e + D
+ (Zentrifugalkraft).
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Das
heißt,
durch Einschränken
der Fläche des
Strömungskanals
A nach der Entlastungsöffnung auf
einen bestimmten Wert L unabhängig
von dem Verschiebungsmaß x
der Sperrkugel 73 ist es möglich, den Rücktrieb
D, dem die Sperrkugel 73 unterliegt, zu vergrößern, woraufhin,
wie in 14 dargestellt, eine Hysterese
der Geschwindigkeitsbreite R an dem Umschaltpunkt V1, wo die hohe
Drehmomentübertragungskennlinie
M auf die niedrige Drehmomentübertragungskennlinie
N gewechselt wird, und an dem Umschaltpunkt V2, wo die niedrige
Drehmomentübertragungskennlinie
N auf die hohe Drehmomentübertragungskennlinie
M gewechselt wird, vorgesehen werden kann. Es ist deshalb möglich, ein häufiges Wechseln
der Drehmomentübertragungskennlinien
selbst bei Änderungen
der Geschwindigkeit während
des Fahrens bei einer bestimmten Geschwindigkeit zu verhindern,
wodurch die Einflüsse auf
das Fahrzeugverhalten verringert werden.
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Gemäß der oben
erläuterten
vorliegenden Erfindung können
die Einflüsse
auf das Fahrzeugverhalten durch Vermindern der Drehmomentveränderungsgeschwindigkeiten
reduziert werden, indem die Veränderungen
der Fläche
des Strömungskanals
relativ zum Veränderungsmaß der Sperrkugel
in dem Drehmomentveränderungsmechanismus
und damit die Veränderungen
der Drehmomentübertragungskennlinien relativ
zu den Veränderungen
der Strömungsrate
mäßiger gemacht
werden. Die Hysterese kann an dem Umschaltpunkt, wo die hohe Drehmomentübertragungskennlinie
auf die niedrige Drehmomentübertragungskennlinie
gewechselt wird, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit größer wird,
und an dem Umschaltpunkt, wo die niedrige Drehmomentübertragungskennlinie
auf die hohe Drehmomentübertragungskennlinie
gewechselt wird, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner wird,
vorgesehen werden, wodurch es möglich
gemacht wird, ein häufiges Wechseln
der Drehmomentübertragungskennlinien beim
Fahren mit konstanter Geschwindigkeit zu Verhindern und damit die
Einflüsse
auf das Fahrzeugverhalten zu mildern.
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Es
ist selbstverständlich,
dass die vorliegende Erfindung nicht auf die obigen Ausführungsbeispiele
beschränkt
sein soll und dass sie beliebige geeignete Varianten ohne Beeinträchtigen
ihrer Aufgaben und Vorteile abdeckt. Die vorliegende Erfindung ist
nicht durch die in den obigen Ausführungsbeispielen gezeigten
Zahlenwerte beschränkt.
