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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen Hydraulikkupplungen
zur Verwendung in Anwendungen von Kraftfahrzeug-Antriebssträngen. Insbesondere
schließt
die Hydraulikkupplung eine Verteilerkupplung ein, die eine Wirkverbindung
zwischen einem Paar von Drehelementen darstellt, und eine abgedichtete
Kupplungsbetätigeranordnung
zum Betätigen
der Verteilerkupplung.
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Hydraulikkupplungen
werden in einer Vielzahl von Kraftfahrzeug-Antriebsstranganwendungen verwendet,
um Schlupf zu begrenzen und das Antriebsmoment zwischen einem Paar
von Drehelementen zu übertragen.
In Allradantrieb-Anwendungen wurden Hydraulikkupplungen bislang
dazu verwendet, die Drehmomentübertragung
von einem angetriebenen Element auf ein nicht angetriebenes Element
in Erwiderung auf eine Drehzahldifferenzierung zwischen denselben
automatisch zu steuern. Bei Anwendungen mit begrenztem Schlupf,
wie sie beispielsweise in Verbindung mit einem Differenzial in einer
Achsbaugruppe, einem Permanent-Verteilergetriebe oder einer Transaxle-Einheit
verwendet werden, wurden Hydraulikkupplungen verwendet, um Schlupf
zu begrenzen und die Drehmomentverteilung zwischen zwei Drehelementen
vorzuspannen. Beispiele bekannter Hydraulikkupplungen, die für derartige
Antriebsanwendungen verwendbar sind, schließen Visko-Kupplungen ein, Getriebe-Traktionseinheiten
sowie passiv und elektronisch gesteuerte, hydraulisch betätigte Reibkupplungen,
die im Wesentlichen denen entsprechen, die in US-A-5 148 900, US-A-S
358 454, US-A-5 649 459, US-A-5 704 863 und US-A-S 779 013 gezeigt
und beschrieben sind.
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Aufgrund
des Aufkommens steigender Verbrauchernachfrage für Kraftfahrzeuge mit Antriebsschlupfregelung
werden Hydraulikkupplungen derzeit in einer Vielzahl von Antriebsstrang-Anwendungen
verwendet. Dennoch können
an solchen Hydraulikkupplungen weiterhin Verbesserungen vorgenommen
werden, die deren Leistung und Kosten optimieren. Vor diesem Hintergrund
betrachtet besteht ein Bedarf, verbesserte Hydraulikkupplungen zu
entwickeln, die dem Stand der Technik überlegen sind.
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Eine
Hydraulikkupplung entsprechend dem Oberbegriff von Anspruch 1 ist
in US-A-5 611 746
offenbart.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Dementsprechend
ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Hydraulikkupplung
für die
Verwendung in Kraftfahrzeug-Antriebsstranganwendungen anzugeben,
um die Drehzahldifferenzierung und Drehmomentübertragung zwischen zwei Drehelementen
zu begrenzen.
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Gemäß diesem
Ziel schließt
die Hydraulikkupplung eine Mehrscheibenkupplungsanordnung ein, die
eine Wirkverbindung zwischen zwei relativen Drehelementen darstellt,
sowie eine unabhängige Betätigeranordnung,
um in Erwiderung auf die Höhe der
Drehzahldifferenzierung zwischen den zwei Drehelementen die Kupplungsanordnung
zu betätigen. Die
Betätigeranordnung
schließt
eine Hydraulikpumpe und einen Kolben ein, die relativ zu der Kupplungsanordnung
abgedichtet sind. Die abgedichtete Betätigeranordnung schließt einen
inneren Rezirkulationsweg ein zur Versorgung mit Hydraulikfluid,
das darin zwischen einer Niedrigdruck-Versorgungskammer auf der
Saugseite der Hydraulikpumpe und einer an der Druckseite der Hydraulikpumpe
vorgesehenen Hochdruck-Kolbenkammer
gehalten wird. Hydraulikdruck in der Kolbenkammer steuert die Höhe der von
dem Kolben auf die Kupplungsanordnung ausgeübten Einkupplungskraft.
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Als
ein weiteres Merkmal der Hydraulikkupplung schließt der Rezirkulationsweg
einen Durchflussbegrenzer ein zur Regulierung des Hydraulikdrucks,
bei dem die Betätigeranordnung
die Kupplungsanordnung betätigt,
und zur Regulierung der Aggressivität, mit der in Erwiderung auf
die Drehzahldifferenzierung das Drehmoment übertragen wird. Der Durchflussbegrenzer
gibt ferner eine Ausflussstrecke an, um Hochdruckfluid von der Kolbenkammer
zu der Versorgungskammer umzuleiten, nachdem der Pumpvorgang unterbrochen
wurde, um die Kupplungsanordnung zu lösen.
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Wiederum
als ein weiteres Merkmal der Hydraulikkupplung kann eine Schmierpumpe
angegeben werden, um die Kupplungsanordnung zu schmieren und zu
kühlen. Überdies
kann die abgedichtete Betätigeranordnung
mit Temperatur kompensierenden Steuerungsventilen ausgestattet sein, um
Viskositätsänderungen
aufzunehmen und/oder mit Überdruckventilen,
um Überdruckbedingungen zu
vermeiden.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Weitere
Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben
sich aus der folgenden detaillierten Beschreibung und den beiliegenden Ansprüchen, die,
in Verbindung mit Zeichnungen, die derzeit beste Art und Weise zum
Ausführen
der Erfindung darlegen. In den Zeichnungen ist:
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1 eine
Schnittansicht, die eine Hydraulikkupplung gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt, die eine Wirkverbindung zwischen
einer ersten und einer zweiten Drehwelle darstellt;
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2 eine
Seitenansicht des der Hydraulikkupplung aus 1 zugeordneten
Kolbengehäuses;
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3 eine
vergrößerte Schnittansicht
des der Hydraulikkupplung aus 1 zugeordneten
Entnahmestöpsels;
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4 eine
Seitenansicht, die die Bestandteile der Hydraulikpumpe detaillierter
zeigt;
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5 eine
Teilschnittansicht einer Hydraulikkupplung gemäß einer alternativen Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung;
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6 eine
Teilschnittansicht einer Hydraulikkupplung gemäß einer weiteren alternativen
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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7 eine
Seitenansicht der der Hydraulikkupplung aus 6 zugeordneten
Rückabdeckplatte;
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8 eine
Schnittansicht einer alternativen Konstruktion für den in 3 gezeigten
Entnahmestöpsel.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Im
Allgemeinen ist die vorliegende Erfindung auf eine hydromechanische
Vorrichtung zur Drehmomentübertragung
mit begrenztem Schlupf gerichtet, die nachfolgend als Hydraulikkupplung
bezeichnet wird. Antriebsstranganwendungen 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 sowie Sperrdifferenziale
in Transaxle-Einheiten.
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Mit
anfänglichem
Bezug auf die 1–5 der Zeichnungen
ist eine Hydraulikkupplung gemäß dem bevorzugten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung im Allgemeinen mit dem Bezugszeichen 10 gekennzeichnet.
Wie insbesondere in 1 gezeigt, ist die Hydraulikkupplung 10 in
einem Antriebsstrang 11 angeordnet und stellt eine Wirkverbindung
dar zwischen einem ersten Drehelement, das nachfolgend als erste
Welle 12 bezeichnet ist, und einem zweiten Drehelement,
das nachfolgend als zweite Welle 14 bezeichnet ist. Die
Wellen 12 und 14 sind relativ zueinander drehbar,
wobei die erste Welle 12 durch Lager 16 für eine Drehung
relativ zu der zweiten Welle 14 gelagert ist. Wie nachstehend ersichtlich
wird, ist die Hydraulikkupplung 10 ausgebildet, die Wellen 12 und 14 automatisch
und progressiv in Erwiderung auf Drehzahldifferenzen zwischen diesen
zu koppeln.
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Wie
dargestellt, schließt
die Hydraulikkupplung 10 im Allgemeinen eine unabhängige oder „abgedichtete" Betätigeranordnung 20 ein,
die wirkungsmäßig angeordnet
ist, um eine Verteilerkupplung 22 zu betätigen, um
automatisch und progressiv Antriebsdrehmoment an die langsamere
Drehwelle in Erwiderung übermäßiger Drehzahldifferenzierung zwischen
diesen zu übertragen.
Die Betätigeranordnung 20 schließt eine
Hydraulikpumpe 24 und eine Kolbenanordnung 26 ein,
die auf einer rohrförmigen Antriebswelle 28 montiert
sind. Die Verteilerkupplung 22 ist eine hydraulisch betätigte Mehrscheibenkupplungsanordnung.
Sowohl die Betätigeranordnung 20 als
auch die Verteilerkupplung 22 sind innerhalb einer Abdeckung 30 eingeschlossen.
Die Abdeckung 30 schließt eine zylindrische äußere Trommel 32 ein
sowie eine erste und eine zweite Abdeckplatte 34 und 36,
die jeweils daran angebracht (d. h. angeschweißt) sind. Die erste Abdeckplatte 34 ist
derart über
eine Keilverbindung 38 an der ersten Welle 12 befestigt, dass
die Abdeckung 30 die erste Welle 12 antreibt oder
von ihr angetrieben wird. Eine O-Ring-Dichtung 40 erlaubt
es der zweiten Abdeckplatte 36 der Abdeckung 30,
sich relativ zu der Antriebswelle 28 zu drehen, während sie
eine fluiddichte Dichtung zwischen diesen bildet. Zudem ist die
Antriebswelle 28 über eine
Keilverbindung 42 an der zweiten Welle 14 befestigt.
Ein lösbarer
Stöpsel 44 ist
in einem in der zweiten Abdeckplatte 36 gebildeten Befülldurchlass 45 angebracht,
damit die Betätigeranordnung 20 mit einer
gewünschten
Art von Hydraulikfluid befüllt
werden kann. Da die Betätigeranordnung 20 relativ
zu dem Rest der Hydraulikkupplung abgedichtet ist, kann eine bevorzugte
Art von Hydraulikfluid verwendet werden, die sich von dem Hydraulik-Schmiermittel
unterscheidet, das in den Pumpensumpf des Antriebsstrangs 11 eingebracht
ist.
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Die
Verteilerkupplung 22 schließt eine Kupplungsnabe 46 ein,
die über
eine Keilverbindung 48 an der zweiten Welle 14 befestigt
ist, sowie ein überlappendes
Kupplungspaket, umfassend mehrere innere Kupplungsscheiben 50,
die über
eine Keilverbindung 52 an der Kupplungsnabe 46 befestigt
sind. Die inneren Kupplungsscheiben 50 überlappen abwechselnd mit mehreren äußeren Kupplungsscheiben 54,
die über
eine Keilverbindung 56 an der äußeren Trommel 32 befestigt
sind. Schmieröffnungen 60 und 62, die
durch die Kupplungsnabe 46 bzw. die äußere Trommel 32 gebildet
sind, sind dafür
vorgesehen, ausreichend Schmierflüssigkeit in eine Kupplungskammer 63 zu
leiten, um das Kupplungspaket zu kühlen.
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Die
Kolbenanordnung 26 besteht aus einem Kolbengehäuse 66,
das über
eine Keilverbindung 68 drehbar an der äußeren Trommel 32 befestigt
ist, und einem Betätigungselement
oder Kolben 70, der in einer ringförmigen Kolbenkammer 72 angeordnet
ist, die in dem Kolbengehäuse 66 gebildet
ist. Vorzugsweise weist der Kolben 70 ein damit verbundenes Abdeckmaterial 74 auf,
wie Gummi, um für
einen abgedichteten Gleitkontakt bezüglich der inneren und äußeren Kantenfläche der
Kolbenkammer 72 zu sorgen. Somit ist der Kolben 70 für eine axiale
Gleitbewegung innerhalb der Kolbenkammer 72 gelagert, relativ
zu dem überlappenden
Lamellen-Kupplungspaket, um darauf eine Druck-Einkupplungskraft
auszuüben
und dadurch Antriebsdrehmoment von der zweiten Welle 14 (über die
Kupplungsnabe 46) an die erste Welle 12 (über die
Abdeckung 32) oder umgekehrt zu übertragen. Der Betrag des übertragenen Antriebsdrehmoments
ist insofern progressiv, als dass er proportional zu der Größe der Einkupplungskraft
ist, die von dem Kolben 70 auf das Kupplungspaket ausgeübt wird,
die wiederum eine Funktion des Fluiddrucks in der Kolbenkammer 72 ist.
In dieser Hinsicht ist die Größe des Fluiddrucks,
der von der Hydraulikpumpe 24 an die Kolbenkammer 72 übertragen
wird, größtenteils
eine Funktion des Drehzahldifferenzials (d. h. „ΔRPM") zwischen der ersten Welle 12 und
der zweiten Welle 14. Wie ersichtlich, ist zum Abdichten
des Kolbengehäuses 66 ein
Paar O-Ring-Dichtungen 75 angegeben zum Drehen relativ
zu der Antriebswelle 28. Überdies hat der Kolben 70 die
Funktion, eine fluiddichte Dichtung zwischen der Kolbenkammer 72 und
der Kupplungskammer 63 zu erhalten, wobei die Betätigeranordnung 20 relativ zu
der Verteilerkupplung 22 abgedichtet wird. Ferner ist zwischen
der Kolbenkammer 72 und einer Versorgungskammer 130,
die in der zweiten Abdeckplatte 36 innerhalb der äußeren Trommel 32 gebildet
ist, eine abgedichtete Betätigerkammer
angeordnet.
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Mit
dem Kolbengehäuse 66 ist
eine Ventilanordnung verbunden, die betätigbar ist, um die Zufuhr von
Fluid unter Druck von der Hydraulikpumpe 24 in die Kolbenkammer 72 zu
steuern. Insbesondere ist ein Paar Übertragungsöffnungen 76a und 76b durch das
Kolbengehäuse 66 gebildet
und erstreckt sich zwischen einem entsprechenden Pumpenauslassschlitz 78a und 78b und
einem Kolbeneinlassschlitz 80a und 80b und steht
mit diesen in Verbindung. Zusätzlich
ist ein Rückschlagventil 82 durch
Niete 84 in einer flachen Brückennut 86 montiert,
die mit beiden Kolbeneinlassschlitzen 80a und 80b in
Verbindung steht. Das Rückschlagventil 82 ist
vorzugsweise ein Membranventilelement, das relativ zu einem zentralen
Justiervorsprung 88 symmetrisch ist. Basierend auf der
Richtung relativer Drehung zwischen den Wellen 12 und 14 (was
zu einer entsprechend gerichteten Drehung der Hydraulikpumpe 24 in
eine erste Richtung führt)
biegt sich ein Anschlussende 83a des Membranventils 82 aufgrund
der Pumpwirkung der Hydraulikpumpe 24 in eine „offene" Position von dem Kolbengehäuse 66 und
seiner entsprechenden Übertragungsöffnung 76a weg,
um zu erlauben, dass Hochdruck-Hydraulikfluid aus dem entsprechenden Pumpenauslassschlitz 78a in
die Kolbenkammer 72 fließt. Gleichzeitig ist das andere
Anschlussende 83b des Membranventils 82 in einer „geschlossenen" Position relativ
zu dem Kolbengehäuse 66 gehalten,
um zu verhindern, dass Hochdruck-Hydraulikfluid aus der Kolbenkammer 72 durch
die Übertragungsöffnung 76b in
den anderen Pumpenauslassschlitz 78b ausgelassen wird. Übersteigt
das Hydraulikfluid in der Kolbenkammer 72 somit ein vorbestimmtes Druckniveau,
wird der Kolben 70 so betätigt, dass er sich zu dem Kupplungspaket
hin bewegt, um die resultierende Einkupplungskraft darauf auszuüben und dabei
in die Verteilerkupplung 22 einzugreifen. Während der
entgegengesetzt gerichteten relativen Drehung zwischen den Wellen 12 und 14 sind
die erwähnte
offene und geschlossene Position bei den Übertragungsöffnungen 76a und 76b umgekehrt.
Mit Beendigung der Pumpwirkung werden beide Anschlussenden 83a und 83b des
Rückschlagventils 82 vorgespannt,
damit sie in ihre jeweilige geschlossene Position zurückkehren,
um eine Fluidzufuhr in die Kolbenkammer 72 aufrecht zu
halten. Somit arbeitet das Membranventil 82 als ein normalerweise
geschlossenes Rückschlagventil.
Offenkundig können separate
Rückschlagventile
in Verbindung mit den Übertragungsöffnungen 76a und 76b verwendet
werden, falls gewünscht.
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Wie
am besten aus 2 entnommen werden kann, schließt das Kolbengehäuse 66 zudem
ein Paar Auslassöffnungen 90a und 90b ein,
die mit einem entsprechenden Pumpenauslassschlitz 78a und 78b und
einem abgeschrägten
Brückenschlitz 92 in Verbindung
stehen. Die dem Kolbengehäuse 66 zugeordnete
Ventilanordnung schließt
ferner ein Steuerventil 94 ein, das durch Niete 96 innerhalb
des Brückenschlitzes 92 montiert
ist und das betätigbar
ist, um das vorbestimmte Druckniveau innerhalb der Kolbenkammer 72 festzulegen,
mit dem die Verteilerkupplung 22 zunächst betätigt wird, und um die Temperaturgradienten
zu kompensieren, die beim Erwärmen
des Hydraulikfluids in der Betätigeranordnung 20 verursacht
werden. Das Steuerventil 94 ist vorzugsweise ein bimetallisches
Ventilelement, dessen beide Anschlussenden 96a und 96b normalerweise in
einer „offenen" Position von dem
Kolbengehäuse 66 versetzt
gehalten sind, um zu erlauben, dass Hydraulikfluid durch eine der Öffnungen 90a und 90b in die
Kolbenkammer 72 fließt,
während
ebenfalls Hydraulikfluid aus der Kolbenkammer 72 durch
die andere der Auslassöffnungen 90a und 90b in
einen Niederdruckteil der Pumpe 24 ausgelassen wird. Da
das Steuerventil 94 laminiert und bimetallisch ist, bewirken
die unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten
der laminierten Ventilstreifen eine Bewegung der Anschlussenden
des Steuerventils 94 bei sich verändernder Temperatur, um den
Auslassfluss durch die entsprechende Auslassöffnung 90a und 90b zu
steuern, unabhängig
von durch Temperaturschwankungen verursachten Viskositätsänderungen des
Hydraulikfluids. Sobald das Drehzahldifferenzial jedoch einen vorbestimmten ΔRPM-Wert überschreitet,
bewirkt die Pumpwirkung der Hydraulikpumpe 24, dass das
Fluid in der Kolbenkammer 72 das vorbestimmte Druckniveau überschreitet,
wodurch sich das Anschlussende 96b des Steuerventils 94 in
seine „geschlossene" Position gegen das
Kolbengehäuse 66 bewegt,
um zu verhindern, dass Fluid durch die Auslassöffnung 90b fließt. Somit
tritt in der Kolbenkammer 72 ein erheblicher Druckanstieg
auf, der bewirkt, dass der Kolben 70 die Verteilerkupplung 22 betätigt. Es
ist ebenfalls ersichtlich, dass jedes Anschlussende 96a und 96b des
Steuerventils 94 einen kleinen Austrittsdurchgang oder
-schlitz 98 einschließt,
der erlaubt, dass eine geringe Menge an Fluss aus der Kolbenkammer 72 tritt,
selbst wenn das Steuerventil 94 geschlossen ist. Dieser
kontinuierliche Austrittsfluss sorgt für einen allmählichen
Druckablass in der Kolbenkammer 72 nach Beendigung der
Pumpwirkung, um die Verteilerkupplung 22 auszurücken. Wie
bereits erwähnt,
führt eine
entgegengesetzte relative Drehung zwischen den Wellen 12 und 14 dazu,
dass die offene und die geschlossene Position der Anschlussenden 96a und 96b des
Steuerventils 94 vertauscht sind.
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Wie
bereits erwähnt,
ist die Hydraulikpumpe 24 betätigbar, um Hydraulikfluid durch Übertragungsöffnungen 76a und 76b in
die Kolbenkammer 72 zu pumpen, um die Verteilerkupplung 22 in
Erwiderung auf die Größe der Differenzialdrehung ΔRPM zwischen
den Wellen 12 und 14 zu betätigen. Die Hydraulikpumpe 24 ist
in der abgedichteten Betätigerkammer
installiert und ist vorzugsweise eine bidirektionale Drehpumpe.
In dieser Hinsicht wird die Hydraulikpumpe 24 derart gezeigt,
dass sie eine Rotorpumpenanordnung 100 mit innenverzahntem
Rotor und ein Pumpengehäuse 102 einschließt. Die
Rotorpumpenanordnung 100 mit innenverzahntem Rotor ist
eine bidirektionale Anordnung, die einen Pumpenring 104 einschließt, der über eine
Keilverbindung 106 an der Antriebswelle 28 befestigt
ist, einen exzentrischen Ring 108, der über eine Keilverbindung 110 an
der äußeren Trommel 32 befestigt
ist, und einen Statorring 112, der wirkungsmäßig zwischen
diesen angeordnet ist. Der Pumpenring 104 hat mehrere Außenzähne 114,
die sich konzentrisch relativ zu der Welle 14 um eine gemeinsame
Drehachse drehen, die als Achslinie „X" bezeichnet ist. Der Statorring 112 schließt mehrere
Innennocken 116 ein und hat eine äußere Umfangskantenfläche 118,
die gelenkig für
eine Drehung innerhalb einer kreisrunden Innenbohrung 120 gelagert
ist, die in dem exzentrischen Ring 108 ausgebildet ist.
Die Innenbohrung 120 ist derart von der Drehachse „X" versetzt, dass durch das
Ineinandergreifen der Innennocken 116 des Statorrings 112 und
der Außenzähne 114 des
Pumpenrings 104 eine relative Drehung zwischen dem Pumpenring 104 und
dem exzentrischen Ring 108 eine exzentrische Drehung des
Statorrings 112 bewirkt. Basierend auf der Richtung relativer
Drehung führt diese
exzentrische Drehanordnung zu einer Pumpwirkung, um unter Druck
stehendes Fluid von einem der Pumpeneinlassschlitze 122a und 122b,
die in dem Pumpengehäuse 102 ausgebildet
sind, zu einem entsprechenden Pumpenauslassschlitz 78a und 78b zu
leiten, die in dem Kolbengehäuse 66 ausgebildet
sind. Die Anzahl der Nocken 116 des Statorrings 112 ist
vorzugsweise um eins höher
als die Anzahl der Zähne 114,
die auf dem Pumpenring 104 vorgesehen sind.
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In
erster Linie wird die Rotorpumpenanordnung 100 mit innenverzahntem
Rotor in 1 derart gezeigt, dass sie wirkungsmäßig zwischen
dem Kolbengehäuse 66 und
dem Pumpengehäuse 102 installiert
ist. Eine O-Ring-Dichtung 123 gibt eine fluiddichte Dichtung
zwischen den äußeren Seitenkanten des
exzentrischen Rings 108 und dem Kolbengehäuse 66 an.
Wie dargestellt, ist die Außenumfangsfläche des
Pumpengehäuses 102 ebenfalls über eine Keilverbindung 124 drehbar
an der äußeren Trommel 32 befestigt,
während
seine Innenumfangsfläche
gelenkig für
eine Drehung relativ zu der Antriebswelle 28 gelagert und
relativ zu dieser durch eine O-Ring-Dichtung 126 abgedichtet
ist. Das Pumpengehäuse 102 ist
ausgebildet, eine Reihe von Einlassöffnungen 128a und 128b einzuschließen, die
in den Pumpeneinlassschlitzen 122a bzw. 122b ausgebildet
sind, um eine Fluidverbindung mit einem Innenbehälter herzustellen, der durch
eine ringförmige
Versorgungskammer 130 gebildet ist, welche auf einer Versorgungsseite
der Rotorpumpenanordnung 100 mit innenverzahntem Rotor
angeordnet und in der zweiten Abdeckplatte 36 gebildet
ist. Die Rückschlagventile 132a und 132b sind
durch Niete 134 in den entsprechenden Pumpeneinlassschlitzen 122a und 122b montiert,
um die Fluidzufuhr von der Versorgungskammer 130 durch
die Einlassöffnungen 128a und 128b zu
den Pumpeneinlassschlitzen 122a und 122b zu steuern.
Die Rückschlagventile 132a und 132b sind
vorzugsweise Membranventilelemente, die die Einlassöffnungen 128a und 128b überlagern
und die in Erwiderung auf die Pumpwirkung der Rotorpumpenanordnung 100 mit
innenverzahntem Rotor auf Niete 134 aus einer „geschlossenen" Position, in der
sie gegen das Pumpengehäuse 102 anliegen,
in eine „offene" Position bewegbar
sind, in der sie von dem Pumpengehäuse 102 versetzt sind.
Eine Drehung in eine erste Richtung veranlasst das Rückschlagventil 132a,
sich in seine offene Position zu bewegen, während das Rückschlagventil 132b in
seiner geschlossenen Position gehalten wird. Offenkundig bewirkt
eine Drehung in die entgegengesetzte Richtung, dass sich die Rückschlagventile 132a und 132b umgekehrt
bewegen. Mit Beendigung der Pumpwirkung kehren die Rückschlagventile 132a und 132b in ihre
normal geschlossene Position zurück,
um eine Versorgung der Einlassschlitze 122a und 122b mit Fluid
beizubehalten.
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Ferner
umfasst die Hydraulikkupplung 10 eine Fluidstrecke 136,
die dem Fluid in der abgedichteten Betätigerkammer erlaubt, von der
Kolbenkammer 72 zu der Versorgungskammer 130 zu
fließen. Die
Fluidstrecke 136 wird durch eine Reihe von bündigen Öffnungen
gebildet, einschließlich
einer Öffnung 140,
die sich axial durch Einlassplatte 102 erstreckt, einer Öffnung 142,
die sich axial durch den ex zentrischen Ring 108 erstreckt,
und einer Öffnung 144,
die axial durch das Kolbengehäuse 66 verläuft. In
den 1 und 3 wird ein Entnahmestöpsel 146 gezeigt,
der in der Öffnung 144 in
dem Pumpengehäuse 66 angeordnet
ist. Der Stöpsel 146 bildet
einen Durchfluss begrenzenden Entnahmedurchgang einschließlich einer
ersten Bohrung 148, die in einer Fluidverbindung mit der
Fluidstrecke 136 steht, und einer zweiten Bohrung 150,
die in einer Fluidverbindung mit der ersten Bohrung 148 und
der Kolbenkammer 72 steht. Durch die Verwendung des Entnahmestöpsels 146 kann
der begrenzte Entnahmedurchgang unabhängig von dem Kolbengehäuse 66 gebildet
werden. Natürlich
kann der begrenzte Entnahmedurchgang auch direkt in dem Kobengehäuse 66 gebildet
werden. In dem Ausführungsbeispiel
ist der Entnahmestöpsel 146 aus
Stahl geformt und geschweißt
oder auf andere Weise geeignet mit dem Kolbengehäuse 66 verbunden.
Der Fließbereich
des Entnahmedurchgangs sowie die Beziehung zwischen der Größe der Übertragungsöffnungen 76,
der Auslassöffnungen 90 und
der Austrittsschlitze 98, zusammen mit den Betriebseigenschaften
des Steuerventils 94, erlauben es, die Hydraulikkupplung 10 so zu
kalibrieren (d. h. „einzustellen"), dass der besondere
Drehzahldifferenzialwert zwischen den Wellen 12 und 14 definiert
wird, bei dem die Drehmomentübertragung
beginnt (d. h. wann die Klemmkraft auf das Kupplungspaket so groß ist, dass
Drehmoment übertragen
werden kann). Diese Aspekte können auch
derart angeglichen werden, dass die Eigenschaften solcher Drehmomentübertragung
durch Veränderungen
bei dem Drehzahldifferenzial eingestellt werden.
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Bei
Betrieb wird Fluid von dem Versorgungsbehälter 130 in die Saugseite
der Rotorpumpenanordnung 100 mit innenverzahntem Rotor
hinein geleitet, wenn die relative Bewegung zwischen den Bestandteilen
der Rotorpumpenanordnung 100 mit innenverzahntem Rotor
beginnt. Fluid wird von der Versorgungskammer 130 durch
einen der Pumpeneinlassschlitze 122a und 122b zu
der Hochdruck-Druckseite
der Rotorpumpenanordnung 100 mit innenverzahntem Rotor übertragen.
Anschließend
fließt
das Fluid an dem Steuerventil 94 vorbei. Innerhalb der Kolbenkammer 72 wird
das Fluid über
das Steuerventil 94 in die Saugseite der Rotorpumpenanordnung 100 mit
innenverzahntem Rotor zurückgeleitet oder
fließt über die
Fuidstrecke 136 zu dem Versorgungsbehälter 130 zurück. Sobald
das Fluid den Versorgungsbehälter 130 erreicht
hat, verbleibt es dort, bis es wieder in die Saugseite der Rotorpumpenanordnung 100 mit
innenverzahntem Rotor gezogen wird.
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Gemäß 1 schließt der Antriebsstrang 11 ferner
eine Schmierpumpe 154 ein, die betätigbar ist, um Schmierfluid
aus einem innerhalb des Antriebsstrangs 11 vorgesehenen
Pumpensumpf zu ziehen und das Schmierfluid zum Kühlen dem Kupplungspaket zuzuführen. Insbesondere
ist die Schmierpumpe 154 eine wellengetriebene Hydraulikpumpe
wie eine Rotorpumpe mit innenverzahntem Rotor, die Schmierfluid
in einen Flussweg in Welle 14 pumpt, um es der Nabenöffnung 60 zuzuführen. Gemäß der Darstellung
schließt
der Flussweg eine radiale Bohrung 156, eine zentrale Längsbohrung 158 und
radiale Öffnungen 160 ein.
Ein Stöpsel 162 mit
einer Öffnung 164 ist
in der Bohrung 158 gehalten, um Fluid in die radialen Öffnungen 160 zu
lenken, ohne das Kupplungspaket unter Druck zu setzen, während das Kupplungspaket
weiter geschmiert und gekühlt
wird. Da die Betätigeranordnung 20 relativ
zu der Verteilerkupplung 22 abgedichtet ist, besteht das
Hydraulikfluid in der Betätigerkammer
aus einer anderen Sorte als dasjenige, das in dem Pumpensumpf des
Antriebsstrangs 11 verwendet wird.
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In 5 ist
ein Teil einer Hydraulikkupplung 10' dargestellt, die mit einer ersten
alternativen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung übereinstimmt.
Gemeinsame Bezugszeichen bei den Hydraulikkupplungen 10' werden verwendet,
um gemeinsame Elemente zu kennzeichnen. Um Kürze zu wahren, wird die Beschreibung
der Hydraulikkupplung 10' auf
die wichtigsten Unterschiede zwischen denselben beschränkt. Es
wird gezeigt, dass Hydraulikkupplung 10' eine Versorgungskammer 166 einschließt, die
in dem Pumpengehäuse 102 gebildet
ist und nicht in der zweiten Abdeckplatte 36'. Zudem ist die Antriebswelle 28 in
den Pumpenring 104' eingefügt, der
nun erste und zweite Wellensegmente 168a und 168b aufweist,
welche ausgebildet sind, drehfest direkt mit Welle 14 verbunden
zu sein, und auf dem das Kolbengehäuse 66 und das Pumpengehäuse 102 gelenkig
gelagert sind. Die Dichtungen 40, 75 und 126 werden
wiederum als fluiddichte Dichtungen verwendet, um eine unabhängige Betätigeranordnung 20' zu bilden.
Auch wird gezeigt, dass der Stöpsel 146' zum Bilden
des Entnahmedurchgangs eine größere zweite
Bohrung 150' und
eine kleinere erste Bohrung 148' hat.
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Gemäß 6 und 7 wird
nun eine Hydraulikkupplung 10'' beschrieben,
die mit einer zweiten alternativen Ausführungsform übereinstimmt. Wieder werden
gemeinsame Bezugszeichen verwendet, um gemeinsame Elemente zu kennzeichnen.
Die Hydraulikkupplung 10'' unterscheidet
sich von den oben beschriebenen Ausführungsformen darin, dass das
Pumpengehäuse 102 zur
Vereinfachung der Struktur entfernt wurde. Um das Fehlen des Pumpengehäuses 102 auszugleichen,
schließt die
zweite Abdeckplatte 36'' nun eine Rückflussöffnung 140' ein, die mit
einem gekrümmten
Schlitz 170 in Verbindung steht, der Steuerventile 172a und 172b mit
Klappen hat, welche angrenzend an die Enden des Schlitzes 170 in
den Ventilkammern 174a und 174b montiert sind.
Die Ventilkammern 174a und 174b stehen in Verbindung
mit den entsprechenden Pumpeneinlassschlitzen 122a' und 122b'. Basierend auf
der Richtung der Rotorpumpenanordnung 100 mit innenverzahntem
Rotor schließt
eines der Klappenventile 172a und 172b sein entsprechendes Ende
des Schlitzes 170, während
sich das andere in eine das gegenüberliegende Ende des Schlitzes 170 öffnende
Position bewegt. Auf diese Weise wird innerhalb der abgedichteten
Betätigeranordnung 20'' eine Flussstrecke mit Umlenkung
angegeben.
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Gemäß 8 wird
nun eine alternative Konstruktion eines Entnahmestöpsels 200 gezeigt,
der die Stöpsel 146 und 146' ersetzen kann,
die den verschiedenen hier offenbarten Hydraulikkupplungen zugehörig sind.
Der Entnahmestöpsel 200 hat
eine erste Bohrung 202, die so ausgebildet ist, dass sie mit
der Fluidstrecke 136 in Verbindung steht, und eine zweite
Bohrung 204, die so ausgebildet ist, dass sie mit der Druckkammer 72 in
Verbindung steht. Ein Ventilsitz 206 ist in dem Übergang
zwischen den Bohrungen 202 und 204 gebildet. Ein
Kugelventil 208 ist normalerweise durch eine Feder 210 vorgespannt und
wird in den Sitz 206 gedrückt. Eine Reihe von Umleitschlitzen 212 ist
in dem Ventilsitz 206 gebildet, um zu erlauben, dass das
Fluid in die erste Bohrung 202 fließt, wenn die Ventilkugel 208 an
dem Ventilsitz 206 anliegt, wodurch ein Entnahmedurchgang
vorhanden ist. Übersteigt
der Fluiddruck in der Kolbenkammer 72 einen vorgegebenen
Maximalwert, wird das Kugelventil 208 von dem Ventilsitz 206 weg
bewegt. Somit ist der Entnahmestöpsel 200 eine
Kombination aus Durchfluss begrenzendem Ventil, das kontinuierlichen
Austrittsfluss erlaubt, und einem Druckregelventil, das Überdruckbedingungen
in der Hydraulikkupplung vermeidet.
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Ausgehend
von dieser Offenbarung wird es einem Fachmann ersichtlich sein,
dass jede der Hydraulikkupplungen mit einer Anordnung gemäß der vorliegenden
Erfindung in allen Kraftfahrzeug-Antriebsstranganwendungen verwendet
werden kann, um Schlupf zu begrenzen und Drehmoment zwischen zwei
relativ zueinander drehbaren Elementen zu übertragen. In dieser Hinsicht
soll der Antriebsstrang 11 Achsdifferenziale, Transaxle-Differenziale, Nebenantriebe
und Reihenkupplungen für
Fahrzeuge mit Allradantrieb, zuschaltbare Verteilerkupplungen und
dergleichen betreffen, ist aber nicht darauf beschränkt.