WO2004051108A1 - Drehzahldifferenzabhängige kupplung mit magnetorheologischem arbeitsfluid - Google Patents

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WO2004051108A1
WO2004051108A1 PCT/AT2003/000358 AT0300358W WO2004051108A1 WO 2004051108 A1 WO2004051108 A1 WO 2004051108A1 AT 0300358 W AT0300358 W AT 0300358W WO 2004051108 A1 WO2004051108 A1 WO 2004051108A1
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WO
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channel
valve
magnetorheological
speed difference
hydraulic clutch
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PCT/AT2003/000358
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English (en)
French (fr)
Inventor
Herbert Steinwender
Original Assignee
Magna Steyr Powertrain Ag & Co Kg
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D29/00—Clutches and systems of clutches involving both fluid and magnetic actuation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D25/00—Fluid-actuated clutches
    • F16D25/06—Fluid-actuated clutches in which the fluid actuates a piston incorporated in, i.e. rotating with the clutch
    • F16D25/062—Fluid-actuated clutches in which the fluid actuates a piston incorporated in, i.e. rotating with the clutch the clutch having friction surfaces
    • F16D25/063—Fluid-actuated clutches in which the fluid actuates a piston incorporated in, i.e. rotating with the clutch the clutch having friction surfaces with clutch members exclusively moving axially
    • F16D25/0635—Fluid-actuated clutches in which the fluid actuates a piston incorporated in, i.e. rotating with the clutch the clutch having friction surfaces with clutch members exclusively moving axially with flat friction surfaces, e.g. discs
    • F16D25/0638—Fluid-actuated clutches in which the fluid actuates a piston incorporated in, i.e. rotating with the clutch the clutch having friction surfaces with clutch members exclusively moving axially with flat friction surfaces, e.g. discs with more than two discs, e.g. multiple lamellae
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D43/00—Automatic clutches
    • F16D43/28—Automatic clutches actuated by fluid pressure
    • F16D43/284—Automatic clutches actuated by fluid pressure controlled by angular speed

Definitions

  • the invention relates to a speed-dependent hydraulic clutch, consisting of a rotating drive housing, a hydrostatic displacement machine arranged in it, an output shaft and a friction clutch for connecting the output shaft to the drive housing, the displacement machine when a differential speed occurs between the drive housing and the output shaft in a pressure chamber builds up a pressure which acts on the friction clutch, the displacement machine being connected to the Dmc baffle via at least one first channel and to a space via at least a second channel.
  • Clutches of this type are used in various constellations in the drive train of motor vehicles, for the direct transmission of a torque or for locking a connected differential gear for driving the wheels of one axle or for distributing the drive torque between two axles.
  • the hydrostatic connection The displacement machine consists, for example, of an inner rotor and an outer rotor, but hydrostatic displacement machines of other types can also be used.
  • two parts for example drive housing and output shaft
  • valves In order to control this pressure and thus the slip of the clutch, valves are provided which are fixed to the housing and whose actuator is attached to the outside of the housing.
  • the main disadvantage of this is that rotating unions and long channels are required for connection to the displacement machine, and that the actuator makes the coupling bulky in installation and is easily damaged in the field.
  • the valves are sensitive and require an oil filter in the fluid circuit, since their control quality is impaired by impurities, and the actuators are very expensive.
  • the fluid pressurized in the hydrostatic displacement machine is a magnetorheological liquid and at least one valve is a magnetorheological valve with a magnet coil.
  • the fluid is thus used here as a pressure fluid, its magnetorheological property is only used in the valves, which are therefore much simpler and easier to control, and take up much less space. Because the short lines are always filled and because there is no inertia or games to overcome, quick response to the control signals. The power consumption is also very low because the magnetic field only has to penetrate the small valve cross section. Overall, this also considerably reduces the overall volume of the entire coupling.
  • two second channels are provided, in each of which a magnetorheological valve is provided (claim 4).
  • the clutch is thus effective in both directions of travel. If a magnetorheological valve is additionally provided in the first channel (claim 5), the pressure space upstream of the displacement machine can be closed off and the clutch can thus be kept in engagement for some time without generating pressure. As a result, the clutch can be kept in engagement even when driving straight ahead without any significant slip, that is to say if the pump is not delivering due to a lack of speed difference between the two shafts.
  • the second spring in the pressure chamber which counteracts the hydraulic pressure, is stronger than the first spring ( Claim 6).
  • the first spring Claim 6
  • the second spring must be even stronger than the first to ensure quick opening.
  • the pressure chamber is arranged in the axial direction on one side of the displacement machine and the at least one first channel with the magnetorheological valve is arranged on the other side thereof (claim 7).
  • the channels are particularly short, the power supply path is shorter and assembly is easier.
  • the at least one first channel is a tube which connects the drive housing to the compensation chamber formed in the drive shaft, the tube being part of the magnetorheological valve ( Claim 8).
  • the tube outside the drive housing is particularly easy to access for the control and the time-consuming drilling of channels is saved.
  • the magnetorheological valve can be designed very differently within the scope of the invention. In two particularly good embodiments, it consists either of a cylindrical channel part which is surrounded by a magnetic coil with an iron core enveloping it, the magnetic field lines closing via the fluid in the channel parts (claim 9); or the magnetorheological valve consists of a channel part with radial flow and a magnetic coil with an iron core enveloping it, the channel part with radial flow being delimited by the iron core, and the magnetic field lines closing via the fluid in the channel part with radial flow (claim 10).
  • the field lines run in the direction of flow, in the second to the direction of flow. In both, maximum locking effect is achieved in a minimal space.
  • FIG. 1 a diagram of a clutch according to the invention
  • FIG. 2 the same, in a different operating state
  • FIG. 3 a variant of FIG. 1,
  • FIG. 4 a longitudinal section through a preferred embodiment
  • FIG. 5 detail V in FIG. 4, enlarged
  • FIG. 6 variant to FIG. 5, enlarged.
  • a hydrostatic displacement machine is only indicated and designated 1. From it at least a first channel 2 leads via a check valve 3 to a pressure chamber 4 of a friction clutch, generally designated 10. Furthermore, at least one second channel 6 leads from the machine 1 through a magnetorheostatic valve 8 to an equalization chamber 7. In order to be able to operate the machine 1 in both directions, the pressure side and suction side of the machine 1 exchanging space, the channels are doubled. There is therefore a further first channel 2 'and a further second channel 6' with a further magnetorheostatic valve 8 '. The two second channels 6, 6 'both lead into the compensation space 7 and are thus also connected to one another, which is indicated by the line 9. The check valve would also have to be doubled, but here it is designed as a single check valve acting in both directions.
  • the compensation chamber 7 in turn contains a piston 18 which is moved to the left when the working fluid expands against the force of a spring 17.
  • the working fluid is a magnetorheological fluid; this is a liquid that either increases its viscosity even under the influence of a magnetic field or an electrostatic field, or contains particles that show this effect in suspension. 1, the two magnetorheological valves 8, 8 'are not energized, so that the second channels 6, 6' are open and the machine 1, which conveys when a speed difference occurs, circulates the fluid through the channels 6, 9, 6 ', so that no pressure builds up in the first channels 2, 2 ', which could have an effect on the piston.
  • the magnetorheological valve 8 is energized here, so that the channel 6 on the pressure side of the machine 1 is blocked.
  • a pressure is built up in channel 2, which acts on the piston 15 through the opened check valve 3 in the pressure chamber 4 and thus closes the clutch 10.
  • the conveying direction of the machine 1 is indicated by an arrow. If the machine feeds in the opposite direction, the magnetorheological valve 8 'in the channel 6' is energized. If the fluid heats up in this state during prolonged operation, the piston 18 moves into the compensation chamber 7 because of the thermal expansion against the force of the spring 17 in the position 18 '.
  • a further magnetorheostatic valve 19 is added to the system described above, which hinders or blocks the connection between the pressure chamber 4 and the first channels 2.2 ".
  • This valve 19 becomes the pressure chamber when the clutch 10 is engaged 4 5 is under pressure - closed, so the pressure is maintained or can only drop slowly. This is desirable if the machine 1 is not conveying and the clutch 10 is to remain engaged anyway. If either the magnetorheological valve 19 or one of the two magnetorheological valves 8, 8 'is opened in another operating state, then
  • the second spring 16 in the pressure chamber 4 serves this purpose.
  • the fact that the line system filled with the magnetorheological fluid does not contain any air means that the amount displaced from the pressure chamber must be absorbed by the compensation chamber 7, but also below that of the first spring
  • the clutch part 26 has clutch teeth 27 for the outer plates 13 on the inside.
  • a second rotating part which is formed by a secondary or output shaft 12 at the other end of the housing 1, at the end of which the coupling hub 31 is attached in a rotationally fixed manner via coupling teeth 30, and on the outer coupling teeth 32 the inner plates 14 are rotatably but axially displaceable.
  • the coupling hub 31 in the exemplary embodiment shown has driver 33, which drives an inner pump part 34 on which the inner rotor 35 of the hydrostatic displacement machine 1 is seated.
  • the pump housing cover 25 contains a piston 15 on the side facing the pump, which closes the pressure chamber and acts on the fins 13, 14.
  • Magnetorheological valves 8, 8 ′ are fastened to the pump housing part 24 on the side facing away from the pump 1, in this case screwed on from the outside. They are penetrated by a tube 40, which leads from the pump 1, forming a knee, to the drive shaft 22, which contains the compensation space 7. This extends into the interior of the pump inner part 34, in which the piston 18 and the spring 17 are accommodated, which act on the compensation space.
  • a compensating bore 36 ensures the mobility of the piston 18.
  • a ring 41 with sliding contacts or the like is provided, which creates the line connection from the stationary housing 1 to the first rotating parts and to the magnetorheological valves 8, 8 '. The corresponding lines are indicated in the cut part of the drive shaft 22.
  • Fig. 5 shows the magnetorheological valve 8. It consists of the housing 50 screwed onto the pump housing part 24 with a cover 51, which take out a solenoid 52.
  • the housing parts 50.51 and The magnet coil 52 is penetrated by the tube 40, which here forms a cylindrical channel part 53. If the magnetic coil 52 is energized, it generates a magnetic field, the field lines 54 of which are indicated. It can be seen that these close over the cylindrical channel part 53.
  • the magnetic field acting in the zone 55 of the cylindrical channel part 53 leads to a considerable increase in the viscosity of the fluid, so that in extreme cases (the strength of the magnetic field can be controlled from the outside) a plug is formed.
  • a seal 56 between the tube 40 and the housing 50 is also provided.
  • FIG. 6 shows a variant of the magnetorheological valve 8 '.
  • a housing 60 with a lid 61 is screwed onto the pump housing part 24 and contains a magnetic coil 62.
  • a core piece 63 is attached to the inner end of the tube 40. Together with the housing part 60, 61, it again forms a core surrounding the magnetic coil 62, which forms a magnetic field indicated by the field lines 66.
  • the pipe 40 'closed at its end delimits channels 64 with radial flow and then channels 65 with axial flow.
  • the field lines close via these channels, which are preferably distributed over the circumference of the tube, so that when the magnet coil 62 is energized, an increase in the viscosity of the magnetorheological fluid occurs in both channels.
  • a plug forms in region 67 consisting of channels 64 and 65.
  • magnetorheological valves just described are preferred embodiments, they could also be designed significantly differently within the scope of the invention.
  • the arrangement and construction of the channels, the coupling and the hydrostatic table displacement machine, including their arrangement to each other can be varied in a variety of ways. In all cases, the advantages mentioned above occur.

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Abstract

Eine drehzahldifferenzabhängige hydraulische Kupplung besteht aus einem rotierenden Triebgehäuse (11), einer hydrostatischen Verdrängungsmaschine (1), einer Abtriebswelle (12) und einer Reibungskupplung (10) zur Verbindung der Abtriebswelle (12) mit dem Triebgehäuse (11), wobei die Verdrängungsmaschine (1) in einer Druckkammer (4) ein Druck aufbaut, der eine Beaufschlagung der Reibungskupplung (10) bewirkt. Die Verdrängungsmaschine (1) steht über einen ersten Kanal (2,2`) mit der Druckkammer (4) und über einen zweiten Kanal (6,6 `) mit einem Ausgleichsraum (7) in Verbindung. Um eine schnelle und einfachere Steuerung zu erlauben und Leckagen zu minimieren, ist das in der hydrostatischen Verdrängungsmaschine (1) unter Druck gesetzte Fluidum eine magnetorheologische Flüssigkeit, und mindestens ein Ventil (8;8`) ein magnetorheologisches Ventil.

Description

DREHZAHLDIFFERENZABHÄNGIGE KUPPLUNG MIT MAGNE- TORHEOLOGISCHEM ARBEITSFLUID
Die Erfindung betrifft eine drehzahldifferenzabhängige hydraulische Kupplung, bestehend aus einem rotierenden Triebgehäuse, einer in diesem angeordneten hydrostatischen Verdrängungsmaschine, einer Abtriebswelle und einer Reibungskupplung zur Verbindung der Abtriebswelle mit dem Triebgehäuse, wobei die Verdrängungsmaschine bei Auftreten einer Differenzdrehzahl zwischen dem Triebgehäuse und der Abtriebswelle in einer Druckkammer einen Druck aufbaut, der eine Beaufschlagung der Rei- bungskupplung bewirkt, wobei die Verdrängungsmaschine über mindestens einen ersten Kanal mit der Dmc ammer und über mindestens einen zweiten Kanal mit einem Raum in Verbindung steht.
Derartige Kupplungen finden in verschiedenen Konstellationen im An- triebsstrang von Kraftfahrzeugen Verwendung, zur direkten Übertragung eines Drehmomentes oder zur Sperrung eines verbundenen Differentialgetriebes für den Antrieb der Räder einer Achse oder f r die Verteilung des Antriebsmomentes zwischen zwei Achsen. Die hydrostatische Ver- drängungsmaschine besteht beispielsweise aus einem Innenrotor und aus einem Außenrotor, genauso können aber auch hydrostatische Verdrängungsmaschinen anderer Bauart verwendet werden. In jedem Falle führen bei Drehzahldifferenz zwei Teile (beispielsweise Antriebsgehäuse und Ausgangswelle) eine Relativbewegung aus und erzeugen so einen den Kolben der Reibungskupplung beaufschlagenden Druck.
Um diesen Druck und damit den Schlupf der Kupplung zu steuern, sind Ventile vorgesehen, die gehäusefest sind und deren Aktuator außen am Gehäuse angebracht ist. Nachteilig ist daran vor allem, dass zur Verbin- düng mit der Verdrängungsmaschine Drehdurchfuhrungen und lange Kanäle nötig sind, und dass der Aktuator die Kupplung sperrig im Einbau macht und im Gelände leicht beschädigt wird. Außerdem sind die Ventile empfindlich und erfordern ein Ölfilter im Fluidkreislauf, da deren Regelgüte durch Verunreinigungen beeinträchtigt wird, und die Aktuatoren sind sehr aufwendig. Dazu kommt noch, dass sowohl in der Verdrängungsmaschine als auch in den Drehdurchfuhrungen erhebliche Leckagen auftreten, die den voll eingekuppelten Betrieb erschweren.
Eine derartige Kupplung ist beispielsweise in der WO 01/27487 AI be- schrieben. Bei dieser wird das Arbeitsfluid aus einem Sumpf angesaugt und in diesen wieder entlassen, über ein kompliziertes von einem Schrittmotor betätigtes Ventil, und dann über eine Drehdurchführung der Verdrängungsmaschine zugeführt. Zwar ist es aus dem AT GM 5220 bekannt, ein mitrotierendes Ventil in einer der Wellen vorzusehen, die erwähnten Nachteile werden dadurch aber nicht behoben.
Andererseits sind Kupplungen bekannt, in denen ein magnetorheologi- sches oder elektrorheologiscb.es Fluid (beide Begriffe werden hier und im folgenden fälschlich aber der Kürze Willen unter magnetorheologisch subsummiert) als Arbeitsmittel dient. Es wird dort aber als Schermedium zwischen berührungslosen Kupplungslamellen verwendet, dessen Scher- widerstand durch Variation der magnetischen Feldstärke gesteuert ist. Die damit übertragbaren Drehmomente sind aber im Verhältnis zur erforder- liehen elektrischen Leistung und zum Bauraum klein. Auch sind magnetorheologische oder elektrorheologische Ventile an sich bekannt, etwa aus der DE 198 20 569 Al.
Daher ist es das Ziel der Erfindung, bei einer gattungsgemäßen Kupplung die obigen Nachteile zu beheben; sie soll ohne fonktionelle Zugeständnisse eine schnelle und einfachere Steuerung erlauben und Leckagen minimieren, bei insgesamt minimalem Bauvolumen.
Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, dass das in der hydrosta- tischen Verdrängungsmaschine unter Druck gesetzte Fluidum eine magnetorheologische Flüssigkeit, und mindestens ein Ventil ein magneto- rheologisches Ventil mit einer Magnetspule ist. Das Fluid wird hier somit als Druckfluid verwendet, seine magnetorheologische Eigenschaft wird nur in den Ventilen genutzt, die dadurch wesentlich einfacher und ein- facher zu steuern sind, und viel weniger Bauraum in Anspruch nehmen. Weil die kurzen Leitungen immer gefüllt sind, und weil weder Massenträgheiten noch Spiele zu überwinden sind, schnelles Ansprechen auf die Steuersignale. Auch der Stromverbrauch ist sehr gering, weil das Magnetfeld nur den kleinen Ventilquerschnitt durchsetzen muss. Insgesamt ver- mindert sich dadurch auch das Bauvolumen der ganzen Kupplung erheblich. In Weiterverfolgung des Erfindungsgedankens besteht die Möglichkeit, den Raum mit einer federbelasteten Wand zu versehen und so einen Ausgleichsraum zu schaffen (Anspruch 2), der Volumsänderungen durch Temperaturänderungen ausgleicht. So braucht für das Arbeitsfluid kein Sumpf im ortsfesten Gehäuse mehr vorgesehen zu werden, wodurch es noch kleiner wird. Vorzugsweise sind das mindestens ein Ventil, die Kanäle und der Ausgleichsraum am bzw. im Treibgehäuse ausgebildet und rotieren mit diesem (Anspruch 3). Dadurch werden die Kanäle wesentlich kürzer und die Leckagen minimiert.
Vorzugsweise sind zwei zweite Kanäle vorgesehen, in deren jedem ein magnetorheologisches Ventil vorgesehen ist (Anspruch 4). Damit ist die Kupplung in beiden Fahrtrichtungen wirksam. Wenn zusätzlich noch im ersten Kanal ein magnetorheologisches Ventil vorgesehen ist (Anspruch 5), kann der Druckraum stromaufwärts der Verdrängungsmaschine abge- schlössen und die Kupplung so einige Zeit ohne Druckerzeugung im Eingriff gehalten werden. Dadurch kann die Kupplung auch bei Geradeausfahrt ohne nennenswerten Schlupf, wenn also mangels Drehzahldifferenz zwischen den beiden Wellen die Pumpe nicht fördert, in Eingriff gehalten werden.
Um ein sicheres und schnelles Öffnen der Kupplung und ein möglichst kleines Grundmoment (Schleifmoment bei ausgerückter Kupplung) sicherzustellen, auch nach langem Betrieb im voll eingerückten Zustand, ist die im Druckraum vorgesehene, dem hydraulischen Beaufschlagungs- druck entgegenwirkende zweite Feder stärker als die erste Feder (Anspruch 6). Bei längerem Betrieb mit Schlupf wird Arbeitsfluid umgepumpt und erwärmt sich so und dehnt sich folglich aus, was zu einer Kompression und damit zu einem Anstieg der Kraft der ersten Feder fuhrt. Auch dann muss die zweite Feder noch stärker sein als die erste, um schnelles Öffnen sicherzustellen.
In einer bevorzugten Aus-ϊuhrungsform ist in Achsrichtung auf einer Seite der Verdrängungsmaschine der Druckraum und auf deren anderer Seite der mindestens eine erste Kanal mit dem magnetorheologischen Ventil angeordnet (Anspruch 7). Dadurch sind die Kanäle besonders kurz, ist der Stromzufuhrweg kürzer und der Zusammenbau erleichtert. In deren Weiterbildung ist bei einer Kupplung bei der das Triebgehäuse sich auf der Antriebsseite in einer Triebwelle fortsetzt, der mindestens eine erste Kanal ein Rohr, das das Triebgehäuse mit dem in der Trieb welle ausgebildeten Ausgleichsraum verbindet, wobei das Rohr Teil des magnetorheologischen Ventiles ist (Anspruch 8). So ist das außerhalb des Triebgehäuses liegende Rohr für die Steuerung besonders leicht zugänglich und das in der Fertigung aufwendige Bohren von Kanälen eingespart.
Das magnetorheologische Ventil kann im Rahmen der Erfindung sehr verschieden gestaltet sein. In zwei besonders guten Ausfuhrungsformen besteht es entweder aus einem zylindrischen Kanalteil, der von einer Magnetspule mit einem ihn umhüllenden Eisenkern umgeben ist, wobei sich die magnetischen Feldlinien über das Fluid im Kanalteile schließen (Anspruch 9); oder das magnetorheologische Ventil besteht aus einem Kanalteil mit radialer Durchströmung und einer Magnetspule mit einem ihn umhüllenden Eisenkern, wobei der Kanalteil mit radialer Durchströmung vom Eisenkern begrenzt werden, und wobei sich die magnetischen Feldli- nien über das Fluid im Kanalteil mit radialer Durchströmung schließen (Anspruch 10). Im ersten Fall verlaufen die Feldlinien in Strömungsrichtung, im zweiten zur Strömungsrichtung. In beiden wird auf minimalem Bauraum maximale Sperrwirkung erzielt. Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Abbildungen beschrieben und erläutert. Es stellen dar:
Fig. 1 : ein Schema einer erfindungsgemäßen Kupplung, Fig. 2: dieselbe, in einem anderen Betriebszustand, Fig. 3: eine Variante zur Fig. 1,
Fig. 4: einen Längsschnitt durch eine bevorzugte Aus hrungsform, Fig. 5: Detail V in Fig. 4, vergrößert, Fig. 6: Variante zu Fig. 5, vergrößert.
In Fig. 1 ist eine hydrostatische Verdrängungsmaschine nur angedeutet und mit 1 bezeichnet. Von ihr führt mindestens ein erster Kanal 2 über ein Rückschlagventil 3 zu einer Druckkammer 4 einer allgemein mit 10 bezeichneten Reibungskupplung. Weiters führt von der Maschine 1 mindestens ein zweiter Kanal 6 durch ein magnetorheostatisches Ventil 8 zu einem Ausgleichsraum 7. Um die Maschine 1 in beiden Richtungen betreiben zu können, wobei Druckseite und Saugseite der Maschine 1 Platz tauschen, sind die Kanäle verdoppelt. Es gibt somit einen weiteren ersten Kanal 2' und einen weiteren zweiten Kananl 6' mit einem weiteren magnetorheostatischen Ventil 8'. Die beiden zweiten Kanäle 6,6' fuhren beide in den Ausgleichsraum 7 und sind so auch miteinander verbunden, was mit der Leitung 9 angedeutet ist. Auch das Rückschlagventil wäre zu verdoppeln, doch ist es hier als ein einziges in beiden Richtungen wirkendes Rückschlagventil ausgebildet.
Von der Lamellenkupplung 10 ist nur ein Triebgehäuse 11 und eine Abtriebswelle 12 angedeutet, zwischen denen Außenlamellen 13 und Innenlamellen 14 ein Drehmoment übertragen, wenn sie von dem Kolben 15 zusammengepresst werden. Das geschieht, wenn der Druck in der Druck- kamnier 4 die Kraft einer ersten Feder 16 überwindend den Kolben 15 im
Bild nach rechts bewegt. Der Ausgleichsraum 7 seinerseits enthält einen Kolben 18, der bei Ausdehnung des Arbeitsfluids gegen die Kraft einer Feder 17 nach links bewegt wird. Das Arbeitsfluid ist eine magnetorheologische Flüssigkeit; das ist eine Flüssigkeit, die entweder selbst unter der Einwirkung eines Magnetfeldes oder eines elektrostatischen Feldes ihre Viskosität erhöht, oder diesen Effekt zeigende Teilchen in Suspension enthält. In Fig. 1 sind die beiden magnetorheologischen Ventile 8,8' nicht bestromt, sodass die zweiten Kanäle 6,6' offen sind und die bei Auftreten einer Drehzahldifferenz fördernde Maschine 1 das Fluid durch die Kanäle 6,9,6' im Kreis fördert, sodass sich in den ersten Kanälen 2,2' kein Druck aufbaut, der eine Kraft auf den Kolben auswirken könnte.
Fig. 2 zeigt das selbe Schema in einem anderen Betriebszustand: Das magnetorheologische Ventil 8 ist hier bestromt, sodass der Kanal 6 auf der Druckseite der Maschine 1 gesperrt ist. Dadurch wird in Kanal 2 ein Druck aufgebaut, der durch das geöffnete Rückschlagventil 3 hindurch in der Drackkammer 4 auf den Kolben 15 wirkt und so die Kupplung 10 schließt. Die Förderrichtung der Maschine 1 ist mit einem Pfeil angedeutet. Fördert die Maschine in der entgegengesetzten Richtung, so wird das magnetorheologische Ventil 8' im Kanal 6' bestromt. Wenn sich bei längerem Betrieb in diesem Zustand das Fluidum erwärmt, bewegt sich der Kolben 18 im Ausgleichsraum 7 wegen der Wärmeausdehnung gegen die Kraft der Feder 17 in die Stellung 18'.
In Fig. 3 ist in der vorgehend beschriebenen Anlage ein weiteres magneto- rheostatisches Ventil 19 hinzugefügt, welches die Verbindung zwischen der Druckkammer 4 und den ersten Kanälen 2,2" behindert bzw. sperrt. Wird dieses Ventil 19 bei eingerückter Kupplung 10 - die Druckkammer 4 5 steht unter Druck - geschlossen, so wird der Druck gehalten bzw. kann er nur langsam absinken. Das ist erwünscht, wenn die Maschine 1 nicht fördert und die Kupplung 10 trotzdem eingerückt bleiben soll. Wird entweder das magnetorheologische Ventil 19 oder in einem anderen Betriebszustand eines der beiden magnetorheologischen Ventile 8,8' geöffnet, so
10 soll die Kupplung möglichst schnell und zuverlässig öffnen. Dem dient die zweite Feder 16 in der Dmckkammer 4. Dass das mit dem magnetorheologischen Fluid gefüllte Leitungssystem keine Luft enthält bedeutet, dass die aus der Drackkammer verdrängte Menge vom Ausgleichsraum 7 aufgenommen werden muss, der aber auch unter dem von der ersten Feder
15 17 bestimmten Druck steht. Dieser kann aber noch durch den Temperaturanstieg des Fluids weiter vergrößert sein, sodass die zweite Feder 17 weiter zusammengedrückt ist und entsprechend ihrer Kennlinie einen höheren Druck entfaltet. Daher muss die Kraft der Feder 16 signifikant größer als die Kraft der Feder 17 bei einem thermisch bedingt höheren Druck 0 sein.
In Fig. 4 tragen die aus dem Vorhergehenden bekannten Teile wieder die selben Bezugszeichen. Das fahrzeugfeste, also nicht rotierende Gehäuse ist mit 20 bezeichnet. In ihm sind in Lagern 21 an seinem vorderen und
25 hinteren Ende die ersten rotierenden Teile gelagert. Dies sind die Primärwelle oder Trieb welle 22 mit Flansch 23, an diese anschließend das Triebgehäuse 11, welches aus einem Pumpengehäuseteil 24 mit einem Pumpen- gehäusedeckel 25 und aus einem Kupplungsteil 26 und schließlich aus einem Abschlussteil 28 besteht, der seinerseits im rechten Lager 21 gela-
30 gert ist. Der Kupplungsteil 26 hat innen Kuppelzähne 27 für die Außenlamellen 13. Im Inneren dieses ersten rotierenden Teiles befindet sich ein zweiter rotierender Teil, der gebildet wird von einer Sekundär- oder Ausgangswelle 12 am anderen Ende des Gehäuses 1, an dessen Ende über Kuppelzähne 30 die Kupplungsnabe 31 drehfest angebracht ist, auf deren äußeren Kuppelzähnen 32 die Innenlamellen 14 drehfest, aber axial verschiebbar geführt sind. Weiters hat die Kupplungsnabe 31 im gezeigten Ausführungsbeispiel Mitnehmer 33, die einen Pumpeninnenteil 34, auf dem der Innenrotor 35 der hydrostatischen Verdrängungsmaschine 1 sitzt, antreibt. Der Pumpengehäusedeckel 25 enthält auf der der Pumpe angewandten Seite einen Kolben 15, der die Druckkammer abschließt und auf die La- mellen 13,14 wirkt.
An den Pumpengehäuseteil 24 sind auf der der Pumpe 1 abgewandten Seite magnetorheologische Ventile 8,8' befestigt, hier von außen angeschraubt. Sie sind durchsetzt von einem Rohr 40, das von der Pumpe 1, ein Knie bildend zur Triebwelle 22 fuhrt, welche den Ausgleichsraum 7 enthält. Dieser reicht hier in das Innere des Pumpeninnenteiles 34 hinein, in welchem der Kolben 18 und die Feder 17 untergebracht sind, die den Ausgleichsraum beaufschlagen. Eine Ausgleichsbohrung 36 stellt die Beweglichkeit des Kolbens 18 sicher. An dem Ende des Gehäuse 1 auf der Seite des Flansches 23 ist ein Ring 41 mit Schleifkontakten oder dergleichen vorgesehen, der die Leitungsverbindung vom stationären Gehäuse 1 zu den ersten rotierenden Teilen und zu den magnetorheologischen Ventilen 8,8' erstellt. Die entsprechenden Leitungen sind im geschnittenen Teil der Triebwelle 22 angedeutet.
Fig. 5 zeigt das magnetorheologische Ventil 8. Es besteht aus dem an den Pumpengehäuseteil 24 angeschraubten Gehäuse 50 mit einem Deckel 51, welche eine Magnetspule 52 aumehmen. Die Gehäuseteile 50,51 und die Magnetspule 52 sind von dem Rohr 40 durchsetzt, welches hier einen zylindrischen Kanalteil 53 bildet. Wird die Magnetspule 52 bestromt, so erzeugt sie ein Magnetfeld, dessen Feldlinien 54 angedeutet sind. Es ist zu erkennen, dass diese sich über dem zylindrischen Kanalteil 53 schließen. Das in der Zone 55 des zylindrischen Kanalteiles 53 wirkende Magnetfeld führt zu einer erheblichen Erhöhung der Viskosität des Fluides, sodass sich dort im Extremfall (die Stärke des Magnetfeldes ist ja von außen steuerbar) ein Pfropfen bildet. Eine Dichtung 56 zwischen dem Rohr 40 und dem Gehäuse 50 ist auch vorgesehen.
In Fig. 6 ist das magnetorheologische Ventil 8' in einer Variante dargestellt. Auch hier ist wieder ein Gehäuse 60 mit Deckel 61 an den Pumpengehäuseteil 24 angeschraubt und enthält eine Magnetspule 62. Weiters ist hier am inneren Ende des Rohres 40 ein Kernstück 63 angebracht. Es bildet gemeinsam mit dem Gehäuseteil 60,61 wieder einen die Magnet- spule 62 umgebenden Kern, der ein mit den Feldlinien 66 angedeutetes Magnetfeld ausbildet. Zum Unterschied von Fig. 5 begrenzt das an seinem Ende verschlossene Rohr 40' Kanäle 64 mit radialer Strömung und daran anschließend Kanäle 65 mit axialer Strömung. Über diese vorzugsweise über den Umfang des Rohres verteilten Kanäle schließen sich die Feld- linien, sodass hier bei Bestromung der Magnetspule 62 in beiden Kanälen eine Erhöhung der Viskosität des magnetorheologischen Fluides auftritt. Auch hier bildet sich im Extremfall in der aus den Kanälen 64 und 65 bestehenden Region 67 ein Pfropfen.
Die eben beschriebenen magnetorheologischen Ventile sind bevorzugte Ausfuhrungsformen, sie könnten im Rahmen der Erfindung auch erheblich anders ausgebildet sein. Ebenso kann im Rahmen der Erfindung Anordnung und Bauweise der Kanäle, der Kupplung und der hydrosta- tischen Verdrängungsmaschine, auch deren Anordnung zueinander, in mannigfaltiger Weise variiert werden. In allen Fällen treten die weiter o- ben gepriesenen Vorteile auf.

Claims

A n s p r ü c h e
1. Drehzahldifferenzabhängige hydraulische Kupplung, bestehend aus einem rotierenden Triebgehäuse (11), einer in diesem angeordneten hydrostatischen Verdrängungsmaschine (1), einer Abtriebswelle (12) und einer Reibungskupplung (10) zur Verbindung der Abtriebswelle (12) mit dem Triebgehäuse (11), wobei die Verdrängungsmaschine (1) bei Auftreten einer Differenzdrehzahl zwischen dem Triebgehäuse (11) und der Abtriebswelle (12) in einer Druckkammer (4) ein Druck aufbaut, der eine Beaufschlagung der Reibungskupplung (10) bewirkt, wobei die Verdrängungsmaschine (1) über mindestens einen ersten Kanal (2,2') mit der DrucM ammer (4) und über mindestens einen zweiten Kanal (6,6') mit einem Raum in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass das in der hydrostatischen Verdrangungsmaschine (1) unter Druck gesetzte Fluidum eine magnetorheologische Flüssigkeit, und dass mindestens ein Ventil (8;8') ein magnetorheologisches Ventil mit einer Magnetspule (52,62) ist.
2. Drehzahldifferenzabhängige hydraulische Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Raum ein Ausgleichsraum (7) ist, dessen eine Wand (18) von einer ersten Feder (17) belastet ist.
3. Drehzahldifferenzabhängige hydraulische Kupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Ventil (8;8'), die Kanäle (2;2'5 6;6') und der Ausgleichsraum (7) am bzw. im Triebgehäuse (11,42,24) ausgebildet sind und mit diesem rotieren.
4. Drehzahldifferenzabhängige hydraulische Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei zweite Kanäle (6,6') vorgesehen sind, in deren jedem ein magnetorheologisches Ventil (8,8') vorgesehen ist.
5. Drehzahldifferenzabhängige hydraulische Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Kanal (2,2') ein magnetorheologisches Ventil (19) vorgesehen ist.
6. Drehzahldifferenzabhängige hydraulische Kupplung nach Anspruch 1, wobei in der Druckkammer (4) eine dem hydraulischen Beaufschlagungsdruck entgegenwirkende zweite Feder (16) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Feder (16) stärker als die erste Feder (17) ist.
7. Drehzahldifferenzabhängige hydraulische Kupplung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass in Achsrichtung auf einer Seite der Verdrängungsmaschine (1) der Dmckraum (4) und auf deren anderer Seite der mindestens eine zweite Kanal (6;6') mit dem magnetorheologischen Ventil (8; 8') angeordnet ist.
8. Drehzahldifferenzabhängige hydraulische Kupplung nach Ansprach 7, bei der das Triebgehäuse (11) sich auf der Antriebsseite in einer Triebwelle (22) fortsetzt, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine zweite Kanal ein Rohr (40;40£) aufweist, das das Triebgehäuse (11,24) mit dem in der Triebwelle (22) ausgebildeten Ausgleichsraum (7) verbindet, wobei am Rohr (40) das magnetorheologische Ventil (8; 8') angebracht ist.
9. Drehzahldifferenzabhängige hydraulische Kupplung nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, dass das magnetorheologische Ventil (8) aus einem zylindrischen Kanalteil (53) besteht, der von einer Magnetspule (52) umgeben ist, wobei sich die magnetischen Feldlinien (54) über das Fluid im Kanalteil (53) schließen.
10. Drehzahldifferenzabhängige hydraulische Kupplung nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, dass das magnetorheologische Ventil (8') aus einem Kanalteil (64) mit radialer Durchströmung und einer Magnetspule (62) mit einem sie umhüllenden Eisenkern (60,61,63) besteht, wobei der Kanalteil (64) mit radialer Durchströmung von einem Teil (63) des Eisenkernes begrenzt wird, und wobei sich die magnetischen Feldlinien (66) über das Fluid im Kanalteil (64) mit radialer Durchströmung schließen.
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