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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Verbesserung bei einer Fluidkupplung
zur Übertragung eines
Drehmoments einer Antriebsmaschine.
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Beschreibung der verwandten
Technik
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Eine
Fluidkupplung wurde bis jetzt als Kraftübertragungskupplung bei Schiffen,
Industriemaschinen und Automobilen verwendet. Die Fluidkupplung enthält eine
Pumpe mit einer ringförmigen
Pumpenschale und mehrere, radial in der Pumpenschale angeordnete
Flügelräder, und
eine Turbine die eine ringförmige
Turbinenschale und mehrere, radial in der Turbinenschale angeordneten
Läufer
hat, und gegenüber
der Pumpe angeordnet ist, wobei die Pumpe und die Turbine mit einer
Betriebsflüssigkeit gefüllt sind.
In der so gebildeten Fluidkupplung ist die Pumpe mit einer Kurbelwelle
(einer Eingangswelle der Fluidkupplung) einer Antriebsmaschine gekoppelt,
die beispielsweise ein Dieselmotor sein kann, und die Turbine ist
auf der Abtriebswelle entlang der selben Achslinie wie die Eingangswelle
befestigt.
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Ferner
wird auch eine Fluidkupplung verwendet, in der die Pumpenschale
und die Turbinenschale mit ringförmigen
Kernen zum Leiten der Betriebsflüssigkeit
versehen sind.
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9 ist
ein Diagramm, das die Charakteristik einer allgemeinen Fluidkupplung
darstellt, wobei in dem Diagramm die Abszisse das Geschwindigkeitsverhältnis (e)
zwischen der Pumpe und der Turbine darstellt und die Ordinate einen
Eingangskapazitätskoeffizient
(τ) der
Fluidkupplung darstellt. Wie aus der 9 zu ersehen
ist, wird der Eingangskapazitätskoeffizient
(τ) der
Fluidkupplung maximal, wenn der Zustand des Geschwindigkeitsverhältnisses
(e) zwischen der Pumpe und er Turbine Null (0) ist, d.h. in einem
Zustand in dem sich die Pumpe dreht, die Turbine aber still steht.
Wenn eine Antriebseinheit eines Fahrzeugs mit der Fluidkupplung
entsprechend der obigen Charakteristik ausgestattet ist, wird unausweichlich
ein Reibungsmoment erzeugt wenn das Fahrzeug steht, der Motor läuft und
ein Zahnrad eines Getriebes sich im Eingriff befindet, d.h. in einem Zustand
bei dem sich die Eingangswelle dreht, aber die Abtriebswelle still
steht. Das Reibungsmoment steht im Allgemeinen für ein Übertragungsdrehmoment in einem
Zustand in dem der Motor im Leerlauf betrieben wird (d.h. 500 Umin–1).
Wenn das Reibungsmoment hoch ist, verliert der Motor während des
Leerlaufbetriebs bis hin zu einem auffälligen Maß an Stabilität und zusätzlich führt dieser
unstabile Umlauf zu der Erzeugung anomaler Vibrationen in dem Antriebssystem.
Des Weiteren ist ein hohes Reibungsmoment der Kraftstoffeffizienz
während
des Leerlaufbetriebs abträglich.
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Als
Gegenmaßnahme
zur Reduzierung des Reibungsmoments ist es bekannt, eine Ablenkplatte zwischen
der Pumpe und der Turbine anzuordnen.
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Die
Gegenmaßnahme
zur Reduzierung des Reibungsmoments durch Anordnen einer Ablenkplatte
wird nun mit Bezug auf die 10 und 11 beschrieben.
Die in 10 gezeigte Fluidkupplung ist diejenige
in der eine auf einer Abtriebswelle OS befestigte ringförmige Ablenkplatte
BP zwischen der Pumpe P und der Turbine T angeordnet ist. Andererseits
ist die in 11 gezeigte Fluidkupplung diejenige
in der eine ringförmige
Ablenkplatte BP entlang des äußeren Umfangsabschnitts
der Pumpe P angeordnet ist.
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Die
in den 10 und 11 gezeigten
Fluidkupplungen verwenden eine fixierte Ablenkplatte und haben den
Effekt, dass die Charakteristik des Eingangskapazitätskoeffizienten
(τ) für das Geschwindigkeitsverhältnis (e) zwischen
Pumpe und Turbine geändert
wird, sind aber nicht dazu geeignet, die τ-Charakteristik der Eingangsdrehzahl
zu ändern. Das
heißt,
wenn τ (e
= 0) verringert wird, um das des Reibungsmoment zu bewältigen,
wird das Reibungsmoment während
des Leerlaufbetriebs geringer als in dem Fall in dem keine Ablenkplatte
vorgesehen ist. In diesem Fall wird jedoch das Übertragungsdrehmoment ebenfalls
zur Startzeit klein, und das Fahrzeug kann nicht beginnen sich zu
bewegen bis die Motordrehzahl beträchtlich erhöht wurde, was zu dem Problem
führt,
dass die Kraftstoffeffizienz dadurch verschlechtert wird. Andererseits,
falls τ (e
= 0) erhöht wird,
um das Übertragungsdrehmoment
zur Startzeit zu erhöhen,
wird das Reibungsmoment im Leerlauf ebenfalls erhöht, was
im Leerlauf zu einer Verschlechterung der Kraftstoffeffizienz führt, obwohl
ein hohes Anfangsdrehmoment erreicht wird. Wie oben beschrieben
existiert in der Fluidkupplung, die eine feste Ablenkplatte enthält, eine
Ausgleichsbeziehung zwischen dem Reibungsmoment während des
Leerlaufs und der Kraftstoffeffizienz, die nicht gelöst werden
kann.
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Des
Weiteren wurde entsprechend den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und
2, als Gegenmaßnahme
zur Verringerung des Reibungsmoments, in der JP-A-2001-50309 eine
Fluidkupplung beschrieben, die eine ringförmige Ablenkplatte an dem inneren
Umfang oder dem äußeren Umfang
eines Turbinenkerns der Pumpenschale oder der Turbinenschale hat.
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Wenn
die Antriebseinheit eines Fahrzeugs mit einer Fluidkupplung ausgestattet
ist, ist es wünschenswert,
dass die Charakteristiken derart sind, dass das Übertragungsdrehmoment während des Leerlaufbetriebs,
bei dem das Geschwindigkeitsverhältnis
(e) zwischen der Pumpe und der Turbine Null (0) ist, d.h. wenn die
Pumpe sich dreht aber die Turbine still steht, das Übertragungsdrehmoment
zur Startzeit, wenn die Motordrehzahl hoch ist, d.h. die Drehzahl
der Pumpe hoch ist, nicht geopfert wird. Gemäß der Fluidkupplung, die in
der oben erwähnten JP-A
2001-50309, gezeigt ist können
das Übertragungsdrehmoment
oder das Reibungsdrehmoment während
des Leerlaufbetriebs wirksam reduziert werden. Da jedoch die Ablenkplatte
fixiert ist, ist es unausweichlich, dass das Übertragungsdrehmoment wenn
die Motordrehzahl, d.h. die Drehzahl der Pumpe hoch ist, verringert
wird, was nicht notwendigerweise zufrieden stellend ist.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Fluidkupplung zu
schaffen, mit der es möglich
ist das Reibungsmoment wirksam zu reduzieren ohne das Übertragungsmoment
zu opfern.
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Um
die oben erwähnte
Aufgabe zu lösen sieht
die vorliegende Erfindung eine Fluidkupplung entsprechend der unabhängigen Ansprüche 1 und
2 vor. Die abhängigen
Ansprüche
beziehen sich auf bevorzugte Ausführungsformen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNGEN
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Die
vorliegende Erfindung wird nachfolgend detailliert mit Bezug auf
die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
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1 ist
eine Schnittdarstellung, die eine Antriebseinheit zeigt, welche
mit einer entsprechend der vorliegenden Erfindung gebildeten Fluidkupplung ausgestattet
ist;
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2 ist
eine Schnittansicht einer entsprechend der vorliegenden Erfindung
gebildeten Fluidkupplung;
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3 ist
eine Schnittansicht der in 2 gezeigten
Fluidkupplung, die einen Zustand zeigt, in dem ein Geschwindigkeitsverhältnis (e)
zwischen der Pumpe und der Turbine Null ist;
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4 ist
eine Schnittansicht die eine weitere Fluidkupplung, die entsprechend
der vorliegenden Erfindung gebildet wurde, zeigt;
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5 ist
eine Schnittansicht der in 4 gezeigten
Fluidkupplung, die einen Zustand zeigt, in dem ein Geschwindigkeitsverhältnis (e)
zwischen der Pumpe und der Turbine Null ist;
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6 ist
eine Schnittdarstellung, die eine weitere Fluidkupplung entsprechend
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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7 ist
eine Schnittansicht, der in 6 gezeigten
Fluidkupplung, die einen Zustand zeigt in dem ein Geschwindigkeitsverhältnis (e)
zwischen der Pumpe und der Turbine Null ist;
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8 zeigt
ein Diagramm der charakteristischen Kurve der, die entsprechend
der vorliegenden Erfindung gebildete Fluidkupplung;
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9 ist
ein Diagramm der charakteristischen Kurve der bis jetzt benutzten
Fluidkupplung;
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10 ist
ein Diagramm, das den Fluss des Betriebsmittels in einem Beispiel
einer Fluidkupplung, die bis jetzt benutzt wurde zeigt; und
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11 ist
ein Diagramm, das den Fluss des Betriebsmittels in einem anderen
Beispiel einer Fluidkupplung, die bis jetzt benutzt wurde zeigt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Bevorzugte
Ausführungsformen
der Fluidkupplung, die entsprechend der vorliegenden Erfindung gebildet
wurden, werden genauer mit Bezug auf die begleitenden Figuren beschrieben.
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1 zeigt
eine Antriebseinheit in der eine Fluidkupplung, die entsprechend
der vorliegenden Erfindung gebildet wurde, zwischen einem Automobilmotor
und einer Reibkupplung angeordnet ist. Die gezeigte Antriebseinheit
wird durch einen Verbrennungsmotor 2 gebildet, der eine
Antriebsmaschine darstellt, eine entsprechend der vorliegenden Erfindung
gebildeten Fluidkupplung 4, und einer Reibkupplung 7.
Der gezeigte Verbrennungsmotor 2 ist ein Dieselmotor, und
die Seite der später
beschriebenen Pumpe der Fluidkupplung ist an ein Ende einer Kurbelwelle 21 gekoppelt.
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Die
Fluidkupplung 4 ist in einem Fluidkupplungsgehäuse 40 angeordnet,
das durch Befestigungsmittel wie Bolzen 23 oder Ähnlichem
an einem Gehäuse 22 befestigt,
welches auf einem Dieselmotor, befestigt ist. Die gezeigte Fluidkupplung 4 enthält eine
Pumpe 41, eine Turbine 42, die gegenüber der Pumpe 41 angeordnet
ist, und ein Gehäuse 43,
das die Turbine 42 umgibt und mit der Pumpe 41 gekoppelt
ist. Die Fluidkupplung 4 wird nachfolgend mit Bezug zu
der 1 sowie den 2 und 3 beschrieben.
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Die
Pumpe 41, die die Fluidkupplung 4 bildet, hat
eine ringförmige
Pumpenschale 412 mit einem ringförmigen Kern 411 und
mehrere radial in der Pumpenschale 412 angeordnete Flügel 413.
Die Pumpenschale 412 ist auf dem Gehäuse 43 durch ein Sicherungsmittel
wie Schweißen
oder Ähnlichem befestigt.
Das Gehäuse 43 ist
durch Befestigungsmittel wie Bolzen 441, Muttern 442 oder Ähnlichem
auf dem äußeren Umgebungsabschnitt
einer Antriebsplatte 44 befestigt, deren innerer Umgebungsabschnitt
auf der Kurbelwelle 21 durch Bolzen 24 befestigt
ist. Somit ist die Pumpenschale 412 der Pumpe 41 mit
der Kurbelwelle 21 über
das Gehäuse 43 und die
Antriebsplatte 44 gekoppelt. Somit arbeitet die Kurbelwelle 21 als
Eingangswelle der Fluidkupplung 4. Die so gebildete Pumpe 41 ist,
an der inneren Umgebung der Pumpenschale 412, auf dem Pumpenkolben 45 durch
Sicherungsmittel wie Schweißen oder Ähnlichem
befestigt.
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Die
Turbine 42 hat eine ringförmige Turbinenschale 422 die
gegenüber
der Pumpenschale 412 der Pumpe 41 angeordnet ist
und einen ringförmigen
Kern 421 sowie mehrere, die radial in der Turbinenschale 422 angeordnete
Läufer 423.
Eine ringförmige
Nabe 46 mit nach innen gerichteten Keilen 461 an
der inneren Umfangsoberfläche
ist auf dem inneren Umfangsabschnitt der Turbinenschale 422 befestigt.
Die Nabe 46 ist auf einem Turbinenkolben 48 angeordnet,
der über
eine Zahnwellenverbindung mit einer Abtriebswelle 47 verbunden
ist, die entlang der gleichen Achse wie die Kurbelwelle 21 als
Eingangswelle angeordnet und in axialer Richtung verschiebbar ist.
Das heißt,
nach außen
gerichteten Keile 481 sind an der äußeren Umgebungsfläche der Turbinennabe 48 ausgebildet,
und die nach innen gerichteten Keile 461 der Nabe 46 sind
mit den nach außen
gerichteten Keilen 481 verzahnt verbunden, wobei die Nabe 46 oder
die Turbinenschale 422 derart auf der Turbinennabe 48 befestigt
ist, dass sie in axialer Richtung verschiebbar ist. Ein Lager 49 ist
zwischen der Turbinennabe 48 und der Pumpennabe 45 angeordnet.
Daher können
sich die Pumpennabe 45 und die Turbinennabe 48 relativ
zueinander drehen.
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Die
gezeigte Fluidkupplung ist mit einem elastischen Verdrängungsmittel 5 ausgestattet,
um die Turbine 42 in Richtung der Pumpe 41 drücken. Das
elastische Verdrängungsmittel 5 enthält eine
in den 1 bis 3 an der linken Seite der Turbinennabe 48,
durch Sicherungsmittel wie Schweißen oder Ähnlichem angebrachte Federhalterung 51 und eine
unter Spannung stehende Schraubenfeder 52, die zwischen
der Turbinenschale 422 und der Federhalterung 51 angeordnet
ist, und die Turbine 42 mit einer vorbestimmten Druckkraft
nach rechts drückt, d.h.
auf die Seite der Pumpe 41 in den 1 bis 3.
Ein Sprengring 53 ist an die externen Keile 481 auf
den nach außen
gerichteten Umfang der Turbinennabe 48 am rechten Ende
in der Zeichnung angepasst, um die Bewegung der Turbine 42 nach rechts,
d.h. in die Richtung der Pumpe 41 in der Zeichnung zu begrenzen.
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Ferner
wird mit Bezug zu 1 beschrieben, dass die gezeigte
Fluidkupplung 4 eine hydraulische Pumpe 60 hat,
die in einem Pumpengehäuse 62 angeordnet
ist, das durch Sicherungsmittel wie Bolzen 41 oder Ähnlichem
an einem später
beschriebenen Kupplungsgehäuse 70 einer
Reibkupplung 7, die auf dem Fluidkupplungsgehäuse 40 befestigt
ist, befestigt ist. Die hydraulische Pumpe 60 ist so gebildet, dass
sie drehbar durch die Pumpennabe 45 angetrieben wird, und
die Betriebsflüssigkeit
der Pumpe 41 und der Turbine 42 durch einen nicht
gezeigten Flüssigkeitskanal
verteilt.
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Die
Reibkupplung 7 wird als Nächstes beschrieben.
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Die
Reibkupplung 7 ist in einem Kupplungsgehäuse 70 angeordnet,
das auf dem Fluidkupplungsgehäuse 40 durch
Bolzen 71 befestigt ist. Die gezeigte Reibkupplung 7 enthält eine
Kupplungsantriebsplatte 72, die auf der Abtriebswelle 47 der
Fluidkupplung 4 befestigt ist, eine Übertragungswelle 73 (in
der Zeichnung eine Eingangswelle eines nicht gezeigten Getriebes)
die entlang der gleichen Achslinie wie die Abriebswelle 47 angeordnet
ist, eine Antriebsplatte 76 die auf einer Kupplungsnabe 74 befestigt
ist, die mit der Übertragungswelle 73 zahnwellenverbunden
ist und auf der eine Kupplungsplatte 75 auf dem äußeren Umgebungsabschnitt
befestigt ist, eine Druckplatte 77, die die Antriebsplatte 76 gegen die
Kupplungsantriebsplatte 72 drückt, eine Membranfeder 78,
die die Druckplatte 77 in Richtung der Kupplungsantriebsplatte 72 drückt, ein
Freilauflager 79, das mit dem inneren Endabschnitt der
Membranfeder 78 in Eingriff gelangt und mit einem Zwischenabschnitt
der Membranfeder 78 als Drehpunkt 781 arbeitet,
und eine Kupplungsgabel 80 zum Bewegen des Freilauflagers 79 in
axialer Richtung. In der so gebildeten Reibkupplung 7 ist,
im gezeigten Zustand, die Druckplatte 77 in Richtung der
Kupplungsantriebsplatte 72 aufgrund der Federkraft der
Membranfeder 78 gedrückt.
Daher ist die die an der angetriebenen Platte 76 befestigte
Kupplungsseite 75 gegen die Kupplungsantriebsplatte 72 gedrückt, und
die übertragen
Kraft wird von der Abtriebswelle 47 der Fluidkupplung 4 an
den Übertragungsstange 73 über die
Kupplungsantriebsplatte 72 und die angetriebene Platte 76 übertragen.
Um die Kraftübertragung
abzustellen wird der hydraulische Druck, um die Kupplungsgabel 80 zu
betreiben, über
einen Hilfszylinder (nicht gezeigt) geführt, um so das Freilauflager 79 nach
links in 1 zu bewegen. Dann wird die
Membranfeder 78 bewegt, wie durch eine Strich-Zweipunkt-Linie
in der Zeichnung gezeigt, um die Druckkraft zu lösen, die auf die Druckplatte 77 ausgeübt wird,
wobei die Kraftübertragung
an die angetriebene Platte 76 von der Kupplungsantriebsplatte 72 abgeschaltet
wird.
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Die
Antriebseinheit, die mit der Fluidkupplung entsprechend der vorliegenden
Erfindung ausgestattet ist, ist wie oben beschrieben gebildet. Nachfolgend
wird der Betrieb davon beschrieben.
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Eine
Antriebskraft, die auf der Kurbelwelle 21 (Eingangswelle)
des Dieselmotors 2 erzeugt wird, wird an das Gehäuse 43 der
Fluidkupplung 4 über
die Antriebsplatte 44 übertragen.
Das Gehäuse 43 und die
Pumpenschale 412 der Pumpe 41 sind einstückig gebildet,
wodurch sich die Pumpe 41 aufgrund der Antriebskraft dreht.
Wenn sich die Pumpe 41 dreht, fließt die Betriebsflüssigkeit
der Pumpe 41 entlang der Flügel 413 aufgrund der
Fliehkraft in Richtung des äußeren Umfangs
davon, und fließt,
wie durch einen Pfeil gezeigt, in die Seite der Turbine 42.
Die Betriebsflüssigkeit,
die in die Seite der Turbine 42 geflossen ist, fließt dann
in Richtung der inneren Umfangsfläche davon und kehrt in die
Pumpe 41, wie durch einen Pfeil gezeigt, zurück. Dadurch,
dass die Betriebsflüssigkeit
in der Pumpe 41 und in der Turbine 42 durch die
Pumpe 41 und die Turbine 42 zirkuliert, wird das
Antriebsmoment von der Seite der Pumpe 41 auf die Seite
der Turbine 42 über
die Betriebsflüssigkeit übertragen.
Die Antriebskraft, die auf die Seite der Turbine 42 übertragen
wurde, wird an die Abriebswelle 47 über die Turbinenschale 422, Nabe 46 und
Turbinennabe 48 übertragen
und wird weiter zu dem Getriebe (nicht gezeigt) über die Reibkupplung 7 übertragen.
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Als
Nächstes
wird die Drehmoment-Übertragungscharakteristik
der oben beschriebenen Fluidkupplung 4 beschrieben.
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Wenn
der Motor im Leerlaufbetrieb ist, einem Zustand in dem das Geschwindigkeitsverhältnis (e) zwischen
der Pumpe 41 und der Turbine 42 Null (0) ist,
das heißt,
die Pumpe 41 sich dreht aber die Turbine 42 still
steht, wird eine umlaufende Kraft der Betriebsflüssigkeit in der Fluidkupplung 4 maximal.
Aufgrund der Kraft des zirkulierenden Betriebsmittels wird daher
die Turbine 42 nach links bewegt in 3 beweg,
entgegen der Federkraft der unter Spannung stehenden Schraubenfeder 52,
die das elastische Verdrängungsmittel 5,
wie in 3 gezeigt, bildet. Als Ergebnis davon vergrößert sich
ein Spalt S1 auf der äußeren Umfangsseite
und ein Spalt S2 auf der inneren Umfangsseite zwischen dem Kernring 411 der
Pumpe 41 und dem Kernring 421 der Turbine 42, und
Teile der Betriebsflüssigkeit
die wie durch Pfeile in 3 gezeigt zirkuliert, tritt
durch den oben beschriebenen Spalt S1 auf der äußeren Umfangsseite in eine
Kammer ein, die durch den Kernring 411 der Pumpe 41 und
dem Kernring 421 der Turbine 42 gebildet wurde,
und kehrt über
die Seite der Pumpe 41 durch den oben beschriebenen Spalt
S2 auf der inneren Umfangsseite zurück. Dadurch, dass die Betriebsflüssigkeit
in abnehmenden Maße
von der Seite der Pumpe 41 auf die Seite der Turbine 42 zirkuliert, erhöht sich
das von der Pumpe 41 zu der Turbine 42 übertragene
Drehmoment.
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Wie
oben beschrieben ist in dem Zustand in dem das Geschwindigkeitsverhältnis (e)
zwischen der Pumpe 41 und der Turbine 42 Null
(0) ist die Zirkulationskraft der Betriebsflüssigkeit in der Fluidkupplung 4 maximal.
Wenn das Geschwindigkeitsverhältnis
(e) jedoch 1.0 erreicht, wird die Zirkulationskraft der Betriebsflüssigkeit
in der Fluidkupplung 4 aufgrund der Zunahme der Umdrehungsgeschwindigkeit
schwach. Somit nimmt eine Kraft, die durch eine Zirkulationskraft
der Betriebsflüssigkeit
erzeugt wird, um die Turbine 42 nach links zu drücken, ab. Wie
in 2 gezeigt, bewegt sich daher die Turbine 42 nach
rechts, d.h. hin zur Seite der Pumpe 41 bis die Nabe 46 in
Kontakt mit dem Sprengring 53, aufgrund der Federkraft
der unter Spannung stehenden Schraubenfeder 52, die das
elastische Verdrängungsglied
bildet, kommt. Dadurch, dass die Spalte S1 und S2 zwischen dem Kernring 411 der
Pumpe 41 und dem Kernring 421 der Turbine 42 allmählich abnehmen,
nimmt die Menge der Betriebsflüssigkeit, die
zurück
auf die Seite der Pumpe 41 durch die Kammer fließt, die
durch den Kernring 411 der Pumpe 41 und den Kernring 421 der
Turbine 42 gebildet wird, langsam ab, wobei das Übertragungsdrehmoment
zunimmt.
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Charakteristiken
der oben angegebenen Fluidkupplung 4 werden nachfolgend
mit Bezug zu einem Diagramm einer charakteristischen Kurve in 8 beschrieben,
in dem die Abszisse das Geschwindigkeitsverhältnis (e) zwischen der Pumpe und
der Turbine angibt, und die Ordinate den Eingangskapazitätskoeffizienten
(τ) der
Fluidkupplung angibt. In 8 zeigt eine durchgehende Linie
die Charakteristik einer herkömmlichen
Fluidkupplung in der die Turbine 42 an einer Position,
wie in 2 gezeigt, fixiert ist, und eine gestrichelte
Linie zeigt die Charakteristik der oben beschriebenen Fluidkupplung 4.
Wenn die in der Zeichnung gezeigte Fluidkupplung 4 sich
in einem Zustand befindet, in dem das Geschwindigkeitsverhältnis (e)
zwischen der Pumpe 41 und der Turbine 42 gleich
Null (0) ist, zirkuliert die Betriebsflüssigkeit wie oben beschrieben in
abnehmenden Maße
von der Seite der Pumpe 41 zu der Seite der Turbine 42,
wodurch ihr Eingangskapazitätskoeffizient
(τ) im Vergleich
zu der herkömmlichen
Fluidkupplung, die durch die durchgezogene Linie angegeben wird
stark abnimmt, wie durch die gestrichelte Linie in 8 gezeigt
wird. Dadurch wird es möglich,
das Reibungsmoment während
des Leerlaufbetriebs des Motors in dem Zustand, in dem sich die
Pumpe 41 dreht aber die Turbine 42 still steht, stark
zu reduzieren. Wenn das Geschwindigkeitsverhältnis (e) zwischen der Pumpe 4 und
der Turbine 42 sich 1.0 nähert, wird andererseits die
Zirkulationskraft der Betriebsflüssigkeit
in der Fluidkupplung 41 niedrig obwohl die Umdrehungsgeschwindigkeit
erhöht
wird. In der gezeigten Fluidkupplung 4, verringern sich
dadurch langsam die Spalte S1 und S2 zwischen dem Kernring 411 der
Pumpe 41 und dem Kernring 421 der Turbine 42,
und die Menge an Betriebsflüssigkeit,
die zurück
auf die Seite der Pumpe 41 durch die Kammer fließt, die
durch den Kernring 411 der Pumpe 41 und dem Kernring 421 der
Turbine 42 gebildet wird, nimmt langsam ab. Wie durch die gestrichelte
Linie in 8 gezeigt kommt der Eingangskapazitätskoeffizient
(τ) langsam
mit der Charakteristik der Fluidkupplung mit der fixierten Turbine 42,
dargestellt durch die durchgezogene Linie, in Deckung. Somit wird
das Übertragungsdrehmoment
in dem Zustand in dem das Geschwindigkeitsverhältnis (e) zwischen der Pumpe 41 und
der Turbine 42 nahe 1.0 ist nicht verringert.
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Eine
weitere Fluidkupplung, die entsprechend der vorliegenden Erfindung
gebildet ist, wird nachfolgend mit Bezug zu den 4 und 5 beschrieben.
In den 4 und 5 werden die gleichen Teile
wie in den 2 und 3 durch
die gleichen Bezugszeichen bezeichnet, aber ihre Beschreibung wird
nicht wiederholt.
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In
den 4 und 5 wird die Erfindung auf eine
Fluidkupplung 4a angewendet, in der sich der äußere Umfangskantenabschnitt
und der innere Umfangskantenabschnitt des Kernrings 411a der Pumpe 41 mit
dem äußeren Umfangskantenabschnitt
und dem inneren Umfangskantenabschnitt des Kernrings 421a der
Turbine 42 überlappen.
In der 4 und 5 sind mehrere Flusslöcher 422a in dem
inneren Umfangsabschnitt der Turbinenschale 422, welche
die Turbine 42 bildet, ausgebildet. Wenn sich der Motor
im Leerlaufbetrieb in einem Zustand befindet, bei dem das Geschwindigkeitsverhältnis (e) zwischen
der Pumpe 41 und der Turbine 42 gleich Null (0)
ist, das heißt
die Pumpe 41 sich dreht aber die Turbine 42 still
steht, wird die Zirkulationskraft der Betriebsflüssigkeit in der so gebildeten
Fluidkupplung 4a maximal, ähnlich der in den oben beschriebenen 2 und 3.
Aufgrund der Wirkung der zirkulierenden Betriebsflüssigkeit
wird die Turbine 42, wie in 5 gezeigt,
nach links, gegen die Federkraft der unter Spannung stehenden Schraubenfeder 52,
die das in 5 gezeigte elastische Verdrängungsglied 5 bildet,
bewegt. Als Ergebnis weitet sich ein Spalt zwischen der Pumpenschale 412 und
der Turbinenschale 422. Hier jedoch, da sich der äußere Umfangskantenabschnitt
und der innere Umfangskantenabschnitt des Kernrings 411a der
Pumpe 41 mit dem äußeren Umfangskantenabschnitt
und dem inneren Umfangskantenabschnitt des Kernrings 421a der
Turbine 42 überlappen,
wird kein Spalt zwischen den zwei Kernringen gebildet und die Betriebsflüssigkeit,
die in der Fluidkupplung 4a zirkuliert, dringt nicht durch
die Kammer, die durch die zwei Kernringe gebildet wird. Daher fließt die Betriebsflüssigkeit,
die in der Fluidkupplung 4a zirkuliert, teilweise durch
einen Spalt S3 zwischen der Pumpenschale 412 und der äußeren Umfangskante
der Turbinenschale 422 in die durch die Turbinenschale 422 und
das Gehäuse 43 gebildete
Kammer heraus, wie durch Pfeile in 5 gezeigt,
und in die Fluidkupplung 4a durch die Flusslöcher 422a,
die in dem inneren Umfangsabschnitt der Turbinenschale 422 gebildet
sind, hinein und kehrt auf die Seite der Pumpe 41 zurück. Daher nimmt
die Menge der Betriebsflüssigkeit,
die von der Seite der Pumpe 41 auf die Seite der Turbine 42 zirkuliert
ab und senkt somit das Übertragungsdrehmoment,
das von der Pumpe 41 an die Turbine 42 übertragen
wird.
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Wenn
sich das Geschwindigkeitsverhältnis (e)
zwischen der Pumpe 41 und der Turbine 42 1.0 nähert wird
andererseits die Zirkulationskraft der Betriebsflüssigkeit
in der Fluidkupplung 4a schwach, obwohl sich die Umdrehungsgeschwindigkeit
erhöht. Daher
nimmt eine Kraft, die durch eine Zirkulationskraft der Betriebsflüssigkeit
erzeugt wird, um die Turbine 42 nach links zu drücken, wie
in den oben beschriebenen 2 und 3 ab.
Daher bewegt sich die Turbine 42, wie in 4 gezeigt,
nach rechts, das heißt
in Richtung der Seite der Pumpe 41 bis die Nabe 46 in
Kontakt mit dem Sprengring 53, aufgrund der Federkraft
der unter Spannung stehenden Schraubenfeder 52, die das
elastische Verdrängungsglied 5 bildet,
gelangt. Das hat zur Folge, da der Spalt zwischen der Pumpenschale 412 und
der Turbinenschale 422 allmählich abnimmt, dass die Menge
an Betriebsflüssigkeit
die von dem Spalt S3 zwischen der Pumpenschale 412 und
der äußeren Umfangskante
der Turbinenschale 422 fließt allmählich abnimmt, wodurch das Übertragungsdrehmoment
zunimmt. Die Fluidkupplung 4a wie in 4 und 5 gezeigt
arbeitet wie oben beschrieben und hat eine Charakteristik wie durch
die gestrichelte Linie in 8 gezeigt, ähnlich der
mit Bezug zu 2 und 3 gezeigten.
Daher ist es möglich
mit einer Fluidkupplung 4a, wie in den 4 und 5 gezeigt,
das Reibungsmoment effizient zu verringern, ohne das Übertragungsmoment
zu senken.
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Die
weitere Fluidkupplung, die entsprechend der vorliegenden Erfindung
gebildet wird, wird mit Bezug zu den 6 und 7 beschrieben.
In den Darstellungen in den 6 und 7 sind
die gleichen Teile wie in den obigen Ausführungsformen mit den gleichen
Bezugszeichen bezeichnet, wobei ihre Beschreibung nicht wiederholt
wird.
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In
den Illustrationen in 6 und 7 wird die
Erfindung auf die Fluidkupplung 4b angewendet, die die
Pumpe 41 und die Turbine 42 enthält, beide ohne
Kernring. Mehrere Flusslöcher 422a sind
in dem inneren Umfangsabschnitt der Turbinenschale 422 gebildet,
die die Turbine 42 darstellt, ähnlich wie in den Darstellungen
in 4 und 5.
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Wenn
sich der Motor im Leerlaufzustand befindet wobei das Geschwindigkeitsverhältnis (e)
zwischen der Pumpe 41 und der Turbine 42 Null
(0) ist, das heißt
die Pumpe 41 dreht sich, aber die Turbine 42 steht
still, wird die Zirkulationskraft der Betriebsflüssigkeit in der so gebildeten
Fluidkupplung 4b maximal, ähnlich wie oben beschrieben.
Aufgrund der Wirkung der zirkulierenden Betriebsflüssigkeit
wird die Turbine 42 nach links, wie in 7 gezeigt,
gegen die Federkraft der unter Spannung stehenden Schraubenfeder 52,
die das in 7 gezeigte elastische Verdrängungsglied 5 bildet,
bewegt. Als Ergebnis daraus wird ein Spalt zwischen der Pumpenschale 412 und
der Turbinenschale 422 erweitert. Daraus folgt, dass die
Betriebflüssigkeit,
die in der Fluidkupplung 4b zirkuliert, teilweise aus der
Kammer, die durch die Turbinenschale 422 und das Gehäuse 43 gebildet
wird, über
den Spalt S3 zwischen der Pumpenschale 412 und der äußeren Umfangskante
der Turbinenschale 422 fließt, wie durch die Pfeile in 7 gezeigt,
und in die Fluidkupplung 4b durch die Flusslöcher 422a,
die in dem inneren Umfangsabschnitt der Turbinenschale 422 gebildet
sind fließt und
auf die Seite der Pumpe 41 zurückkehrt. Dadurch wird die Menge
der Betriebsflüssigkeit,
die von der Seite der Pumpe 41 auf die Seite der Turbine 42 zirkuliert
vermindert, wodurch sich das Übertragungsdrehmoment
von der Pumpe 41 auf die Turbine 42 senkt.
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Wenn
sich das Geschwindigkeitsverhältnis (e)
zwischen der Pumpe 41 und der Turbine 42 1.0 nähert, wird
andererseits die Zirkulationskraft der Betriebsflüssigkeit
in der Fluidkupplung 4b schwach, obwohl sich die Umdrehungsgeschwindigkeit
erhöht. Dadurch
nimmt eine Kraft, um die Turbine 42 nach links zu drücken, die
durch eine Zirkulationskraft der Betriebsflüssigkeit erzeugt wird, ab, ähnlich wie
oben beschrieben. Wie in 6 gezeigt, bewegt sich daher
die Turbine 42 nach rechts, das heißt in Richtung der Seite der
Pumpe 41 bis die Nabe 46 aufgrund der Federkraft
der unter Spannung stehenden Schraubenfeder 52, die das
elastische Verdrängungsglied 5 bildet,
in Kontakt mit dem Sprengring 53 kommt. Im Ergebnis verringert
sich der Spalt zwischen der Pumpenschale 412 und der Turbinenschale 422 allmählich, und
die Betriebsflüssigkeit,
die zwischen dem Spalt S3 zwischen der Pumpenschale 412 und
der äußeren Umfangskante
der Turbinenschale 422 heraus fließt, nimmt langsam ab. Dadurch
erhöht
sich das Übertragungsmoment.
Da die in 6 und 7 gezeigte
Fluidkupplung 4b wie oben beschrieben funktioniert, hat
sie eine Charakteristik wie durch die oben beschriebene gestrichelte
Linie in 8 gezeigt. Dadurch macht es
die in den 6 und 7 beschriebene
Fluidkupplung 4b möglich,
das Reibungsmoment effektiv zu verringern, ohne das Übertragungsmoment
zu verringern.
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Die
wie oben beschriebene gebildete Fluidkupplung der vorliegenden Erfindung
macht es möglich,
das Reibmoment durch Verringerung des Übertragungsmoments von der
Pumpe zu der Turbine in einem Zustand, in dem das Geschwindigkeitsverhältnis (e)
zwischen der Pumpe und der Turbine gleich Null (0) ist, das heißt, in einem
Zustand in dem die Pumpe sich dreht aber die Turbine still steht
effektiv zu verringern, ohne Übertragungsmoment
in dem Zustand, in dem das Geschwindigkeitsverhältnis (e) zwischen der Pumpe
und der Turbine nahe 1.0 ist zu opfern.