DE19940537A1 - Fluid friction clutch - Google Patents
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Abstract
Es wird eine Flüssigkeitsreibungskupplung mit mindestens einem mit einer Antriebswelle koppelbaren Rotor, der in einem mit Flüssigkeit zumindest teilweise befüllbaren Arbeitsraum eines Gehäuses angeordnet ist, mit einem im Rotor angeordneten Vorratsraum für die Flüssigkeit, wobei der Vorratsraum über wenigstens einen ersten Verbindungspfad mit dem Arbeitsraum und der Arbeitsraum über mindestens einen zweiten Verbindungspfad mit dem Vorratsraum verbunden sind, sowie mit einer Ventilanordnung, mit deren Hilfe der Flüssigkeitsstand im Arbeitsraum beeinflußbar ist, vorgeschlagen. Die Flüssigkeitsreibungskupplung zeichnet sich dadurch aus, daß die Ventilanordnung (59) derart ausgebildet ist, daß in einer ersten Funktionsstellung der Ventilanordnung (59) die ersten und zweiten Verbindungspfade (43, 45) verschließbar sind.It becomes a fluid friction clutch with at least one rotor that can be coupled to a drive shaft and that is arranged in a working space of a housing that can be at least partially filled with liquid, with a storage space for the liquid that is arranged in the rotor, the storage space being connected to the working space via at least a first connecting path Working space are connected to the storage space via at least a second connection path, and with a valve arrangement with the aid of which the liquid level in the working space can be influenced. The fluid friction clutch is characterized in that the valve arrangement (59) is designed such that the first and second connecting paths (43, 45) can be closed in a first functional position of the valve arrangement (59).
Description
Die Erfindung betrifft eine Flüssigkeitsreibungs kupplung mit mindestens einem mit einer Antriebs welle koppelbaren Rotor, der in einem mit Flüssig keit zumindest teilweise befüllbaren Arbeitsraum eines Gehäuses angeordnet ist, gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Flüssigkeitsreibungskupp lung gemäß Oberbegriff des Anspruchs 5.The invention relates to a fluid friction coupling with at least one with a drive shaft couplable rotor, which in a with liquid at least partially fillable work space a housing is arranged, according to the preamble of claim 1 and a fluid friction clutch lung according to the preamble of claim 5.
Aus der DE 197 42 823 A1 geht eine Flüssigkeitsrei bungskupplung der hier angesprochenen Art hervor. Diese umfaßt einen mit Hilfe einer mit einem An triebsmoment beaufschlagbaren Antriebswelle ange triebenen Rotor, der in einem mit Flüssigkeit ge füllten Arbeitsraum angeordnet ist. In den Rotor ist ein Vorratsraum für die Flüssigkeit integriert. Der Vorratsraum ist über einen ersten Verbindungs pfad mit dem Arbeitsraum und der Arbeitsraum über einen zweiten Verbindungspfad mit dem Vorratsraum verbunden. Über eine Ventilanordnung kann der Zu- und Abfluß der Flüssigkeit zum Arbeitsraum so ge steuert werden, daß in einer ersten Extremstellung der Ventilanordnung der erste Verbindungspfad ver schlossen ist, während der zweite Verbindungspfad offen ist, und daß in einer zweiten Extremstellung der erste Verbindungspfad offen ist, während der zweite Verbindungspfad verschlossen ist. Die unter anderem im Zusammenhang mit Lüfteranordnungen für Fahrzeugmotoren eingesetzte Flüssigkeitsreibungs kupplung weist den Nachteil auf, daß in Abhängig keit der Antriebsdrehzahl des Rotors, die wiederum abhängig ist von der Motordrehzahl des Fahrzeugs, sich die vom Arbeitsraum in den Vorratsraum gepump te Flüssigkeitsmenge ändert, so daß ständig eine Nachregelung durch die Ventilanordnung erforderlich ist, um einen gleichbleibenden Befüllungsgrad des Arbeitsraums und somit ein gleichbleibendes, über tragbares Drehmoment einzustellen. Dadurch, daß sich beispielsweise im Stadtverkehr die Antriebs drehzahl ständig ändert, ist ein definiertes, über tragbares Reibmoment praktisch nicht einstellbar.DE 197 42 823 A1 describes a liquid series exercise clutch of the type mentioned here. This includes one with the help of an with an drive torque applied drive shaft driven rotor which in a ge with liquid filled work space is arranged. In the rotor a storage room for the liquid is integrated. The storage room is connected via a first connection path with the work space and the work space over a second connection path with the storage room connected. The supply can be and drain of the liquid to the work area so ge controls that in a first extreme position the valve arrangement ver the first connection path is closed while the second connection path is open, and that in a second extreme position the first connection path is open while the second connection path is closed. The below other in connection with fan arrangements for Liquid friction used in vehicle engines clutch has the disadvantage that depending speed of the rotor's drive speed, which in turn depends on the engine speed of the vehicle, the pumped itself from the work room into the storage room te amount of liquid changes, so that constantly Readjustment required by the valve arrangement is to ensure a constant filling level of the Workspace and thus a constant, over adjustable torque. As a result of that the drive in city traffic, for example speed is constantly changing, is a defined, about portable friction torque practically not adjustable.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Flüssig keitsreibungskupplung der eingangs genannten Art zu schaffen, die diese Nachteile nicht aufweist.It is therefore an object of the invention to use a liquid keits friction clutch of the type mentioned create that does not have these disadvantages.
Zur Lösung der Aufgabe wird eine Flüssigkeitsrei bungskupplung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Diese zeichnet sich dadurch aus, daß die Ventilanordnung derart ausgebildet ist, daß in einer ersten Funktionsstellung der Ventilanordnung die ersten und zweiten Verbindungspfade verschließ bar sind. Die Fluidverbindungen zwischen Vorrats raum und Arbeitsraum beziehungsweise zwischen Ar beitsraum und Vorratsraum können also gleichzeitig vollständig verschlossen werden, so daß unabhängig von der Antriebsdrehzahl eine konstante Flüssig keitsmenge im Arbeitsraum einstellbar ist. Mit an deren Worten, durch eine Abschottung des Vorrats raums mit Hilfe der Ventilanordnung kann ein von der Antriebsdrehzahl der Flüssigkeitsreibungskupp lung unabhängiges, gleichbleibendes übertragbares Reibmoment eingestellt werden, so daß eine stetige Nachregelung der Flüssigkeitsmenge im Arbeitsraum, wie sie bei der bekannten Flüssigkeitsreibungskupp lung vorgenommen werden muß, nicht erforderlich ist.To solve the problem, a liquid is used Exercise coupling with the features of claim 1 suggested. This is characterized in that the valve arrangement is designed such that in a first functional position of the valve arrangement close the first and second connection paths are cash. The fluid connections between stocks space and work space or between ar The working room and the storage room can therefore work simultaneously be completely closed so that independent a constant fluid from the drive speed quantity can be set in the work area. With at their words, by foreclosing the supply room with the help of the valve arrangement can be one of the drive speed of the fluid friction clutch independent, constant transferable Frictional torque can be set so that a steady Readjustment of the amount of liquid in the work area, as in the known fluid friction clutch must be made, not necessary is.
Bei einer ersten Ausführungsform der Flüssigkeits reibungskupplung ist ein Wellenantrieb vorgesehen, das heißt, der Rotor wird mit einem Antriebsmoment beaufschlagt, so daß über die im Arbeitsraum be findliche Flüssigkeit ein Reibmoment auf das den Arbeitsraum umgebende Gehäuse der Flüssigkeitsrei bungskupplung übertragen wird. Die Drehzahl des Ge häuses ist in Abhängigkeit des Befüllungsgrads des Arbeitsraums mit Flüssigkeit entsprechend kleiner als die Antriebsdrehzahl des Rotors beziehungsweise der Antriebswelle. Bei einem anderen Ausführungs beispiel der Flüssigkeitsreibungskupplung ist ein Gehäuseantrieb vorgesehen, bei dem das Gehäuse an getrieben wird und über die im Arbeitsraum befind liche Flüssigkeit ein Reibmoment auf den mit der Antriebswelle gekoppelten Rotor übertragen wird, der sich gegenüber dem Gehäuse mit entsprechend verringerter Drehzahl dreht. Die Antriebswelle weist hier die Funktion einer Antriebswelle auf, die zum Antreiben eines anderen Aggregats, bei spielsweise einer Wasserpumpenwelle, dient.In a first embodiment of the liquid friction clutch, a shaft drive is provided, that is, the rotor comes with a driving torque pressurized so that be in the work room sensitive liquid a frictional moment on the Housing surrounding the liquid room exercise clutch is transmitted. The speed of the Ge is dependent on the degree of filling of the Working area with liquid correspondingly smaller than the drive speed of the rotor respectively the drive shaft. In another execution example of the fluid friction clutch is a Housing drive provided, in which the housing is driven and located in the work room liquid a frictional moment on the with the Drive shaft coupled rotor is transmitted which corresponds to the housing accordingly reduced speed rotates. The drive shaft has the function of a drive shaft here, to drive another unit, at for example, a water pump shaft.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgese hen, daß in einer zweiten Funktionsstellung der Ventilanordnung nur der erste Verbindungspfad zwi schen Vorratsraum und Arbeitsraum verschließbar ist. In den Vorratsraum, in den mindestens eine Ab lauföffnung mündet, durch die Flüssigkeit vom Vor ratsraum in den ersten Verbindungspfad und von dort in den Arbeitsraum fließen kann, befindet sich in einem radialen Abstand zur Drehachse die Antriebs welle, so daß bei rotierendem Rotor und geöffnetem ersten Verbindungspfad ein selbständiges Befüllen des Arbeitsraums realisierbar ist. Beispielsweise kann im Betrieb der Flüssigkeitsreibungskupplung die aus dem Arbeitsraum in den Vorratsraum fließen de Flüssigkeitsmenge durch Verschließen des ersten Verbindungspfads im Vorratsraum gespeichert und von dort bedarfsorientiert, das heißt, an eine an ein gewünschtes übertragbares Reibmoment angepaßte Vor gabe durch ein zumindest teilweises Öffnen des er sten Verbindungspfads in den Arbeitsraum weiterge leitet werden. Das Öffnen und Verschließen des er sten Verbindungspfads kann beispielsweise mit Hilfe einer Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung er folgen, so daß die Ventilanordnung bedarfsabhängig entsprechend betätigt beziehungsweise angesteuert wird. Mithin ist es möglich, daß das Öffnen und Verschließen des ersten Verbindungspfads durch Tak ten der Ventilanordnung erfolgt, was eine Vereinfa chung der Steuerung/Regelung ermöglicht.After a further development of the invention, it is provided hen that in a second position Valve arrangement only the first connection path between lockable pantry and work space is. In the pantry, in which at least one Ab opening opens through the liquid from the front Council room in the first connection path and from there can flow into the work area is located in the drive at a radial distance from the axis of rotation shaft so that when the rotor is rotating and open filling the first connection path of the work space is feasible. For example can operate the fluid friction clutch that flow from the workroom into the store room de amount of liquid by closing the first Connection paths stored in the pantry and from there needs-based, that is, to one to one desired transferable friction torque adjusted before by opening the he at least partially Most connection paths in the work area be directed. Opening and closing the he Most connection path can for example with the help a control and / or regulating device follow, so that the valve arrangement as required actuated or controlled accordingly becomes. It is therefore possible that the opening and Closing the first connection path with Tak Ten of the valve assembly is done, which is a simplification the control.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgese hen, daß in der ersten Funktionsstellung der Venti lanordnung die im Arbeitsraum befindliche Flüssig keit nur innerhalb des Arbeitsraums zirkuliert. Da durch kann sichergestellt werden, daß der auf ein dem zweiten Verbindungspfad zugeordnetes Ventil der Ventilanordnung wirkende Druck nur relativ gering ist, so daß ein "Überdrücken", also ein Öffnen des Ventils, vermieden werden kann. Darüber hinaus ist eine Füllstandsänderung des Vorratsraum, was zwangsläufig auch zu einer Füllstandsänderung im Arbeitsraum führt, ohne weiteres möglich.After a further development of the invention, it is provided hen that in the first functional position of the Venti arrangement the liquid in the work area circulates only within the work area. There can be ensured by that on a the valve associated with the second connection path Valve arrangement acting pressure only relatively low is, so that an "overpressing", ie an opening of the Valve, can be avoided. Beyond that a level change in the pantry what inevitably also to a level change in the Work space leads, easily possible.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Flüssig keitsreibungskupplung ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen.Further advantageous refinements of the liquid friction clutch result from the rest Dependent claims.
Zur Lösung der Aufgabe wird auch eine Flüssigkeits reibungskupplung mit den Merkmalen des Anspruchs 5 vorgeschlagen. Diese zeichnet sich dadurch aus, daß mindestens zwei erste Verbindungspfade zwischen Ar beitsraum und Vorratsraum vorgesehen sind, deren radialer Abstand zur Drehachse des Rotors unter schiedlich ist, und daß die Ventilanordnung derart angeordnet ist, daß in einer ersten Funktionsstel lung zumindest einer der ersten Verbindungspfade verschließbar ist, wobei der andere erste Verbin dungspfad zumindest teilweise, vorzugsweise voll ständig, geöffnet ist. Wenn mindestens einer der ersten Verbindungspfade offen ist, fließt ständig Flüssigkeit vom Arbeitsraum in den Vorratsraum und von diesem in den Arbeitsraum zurück. Hierdurch ist in Abhängigkeit des radialen Abstands der ersten Verbindungspfade zur Rotordrehachse eine stufenwei se Einstellung der im Arbeitsraum befindlichen Flüssigkeitsmenge realisiert. Dabei gilt, desto größer der radiale Abstand des jeweiligen ersten Verbindungspfads zur Drehachse des Rotors ist, de sto größer ist die bei geöffnetem ersten Verbin dungspfad im Arbeitsraum befindliche Flüssigkeits menge und somit das übertragbare Reibmoment. Ist der Abstand zwischen einem der ersten Verbindungs pfade und der Drehachse des Rotors nur gering, so kann bei entsprechender Ansteuerung beziehungsweise Regelung der Ventilanordnung eine große Flüssig keitsmenge im Vorratsraum und somit eine entspre chend kleinere Flüssigkeitsmenge im Arbeitsraum eingestellt werden. Besonders vorteilhaft ist, daß unabhängig von der Antriebsdrehzahl des Rotors (Wellenantrieb) beziehungsweise des Gehäuses (Gehäuseantrieb) ein gleichbleibender Befüllungs grad des Arbeitsraum mit Flüssigkeit einstellbar ist.A liquid is also used to solve the problem Friction clutch with the features of claim 5 suggested. This is characterized in that at least two first connection paths between Ar beitsraum and pantry are provided, whose radial distance to the axis of rotation of the rotor below is different, and that the valve arrangement such is arranged that in a first function at least one of the first connection paths is lockable, the other first connection path at least partially, preferably full constantly open. If at least one of the first connection paths is open, flows continuously Liquid from the work room into the storage room and from this back into the work space. This is depending on the radial distance of the first Connection paths to the rotor axis of rotation one step at a time se adjustment of those in the work area Realized amount of liquid. The following applies greater the radial distance of the first one Connection path to the axis of rotation of the rotor is de The larger is when the first connection is open liquid in the work area quantity and thus the transferable friction torque. Is the distance between one of the first connections paths and the axis of rotation of the rotor only slight, so can with appropriate control or Regulating the valve arrangement a large liquid quantity in the pantry and thus a corresponding Smaller amount of liquid in the work area can be set. It is particularly advantageous that regardless of the drive speed of the rotor (Shaft drive) or the housing (Housing drive) a constant filling Degree of the work area adjustable with liquid is.
Schließlich wird ein Ausführungsbeispiel der Flüs sigkeitsreibungskupplung bevorzugt, daß sich da durch auszeichnet, daß die Flüssigkeitsreibungs kupplung als vormontierbare Einheit ausgebildet ist, die im fertigmontierten Zustand lediglich mit einem geeigneten Antrieb oder Abtrieb verbunden werden muß. Dadurch ist eine Adaption der Flüssig keitsreibungskupplung an eine Antriebswelle, bei spielsweise die Antriebswelle einer Wasserpumpe ei nes Kraftfahrzeugs, ohne weiteres in kurzer Zeit möglich. Die Flüssigkeitsreibungskupplung kann bei spielsweise auch im Zusammenhang mit einer Lüfter anordnung eines Kraftfahrzeugs eingesetzt werden, wobei die Lüfterschaufeln vorzugsweise an dem sich drehenden Gehäuse der Flüssigkeitsreibungskupplung angebracht sind.Finally, an embodiment of the rivers sigungsreibungskupplung preferred that there characterized by that the fluid friction coupling designed as a pre-assembled unit is in the fully assembled state only with a suitable drive or output must become. This is an adaptation of the liquid friction clutch to a drive shaft, at for example the drive shaft of a water pump egg nes motor vehicle, easily in a short time possible. The fluid friction clutch can for example also in connection with a fan arrangement of a motor vehicle can be used, the fan blades preferably on the rotating housing of the fluid friction clutch are attached.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Flüssig keitsreibungskupplung ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen.Further advantageous embodiments of the liquid friction clutch result from the rest Dependent claims.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeich nung näher erläutert. Es zeigen: The invention based on the drawing tion explained in more detail. Show it:
Fig. 1 einen Querschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel einer Flüssig keitsreibungskupplung; Figure 1 shows a cross section through a first embodiment of a liquid friction clutch.
Fig. 2 einen Querschnitt durch die Flüssig keitsreibungskupplung gemäß Fig. 1; Fig. 2 is a cross-section through the liquid keitsreibungskupplung of FIG. 1;
Fig. 3A bis 3C jeweils eine stark schematisierte Darstellung eines Steuerelements einer ersten Ausführungsform einer Ventilanordnung in unterschiedlichen Funktionsstellungen; Figs. 3A to 3C each is a highly schematic representation of a control of a first embodiment of a valve assembly in different operative positions;
Fig. 4A bis 4C jeweils eine Prinzipskizze eines Steuerelements eines weiteren Aus führungsbeispiels der Ventilanord nung in verschiedenen Funktionsstel lungen und FIGS. 4A to 4C are a schematic diagram of a control of a further example of the guide from Ventilanord voltage in various functional Stel lungs and
Fig. 5 ein Diagramm, in dem ein von einem Rotor auf eine Flüssigkeit übertrag bares Reibmoment in Abhängigkeit der Differenzdrehzahl des Rotors darge stellt ist, mit mehreren Kennlinien. Fig. 5 is a diagram in which a is from a rotor to a liquid carryover bares friction torque as a function of the differential rotational speed of the rotor Darge presents with several characteristic curves.
Die im folgenden beschriebene Flüssigkeitsreibungs kupplung 1 ist allgemein einsetzbar, beispielsweise im Zusammenhang mit einer Lüfteranordnung oder ei ner Wasserpumpe eines Kraftfahrzeugs.The fluid friction clutch 1 described below is generally applicable, for example in connection with a fan assembly or egg ner water pump of a motor vehicle.
Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt eines ersten Aus führungsbeispiels der Flüssigkeitsreibungskupplung 1, von der lediglich der oberhalb einer Symmetrie achse 3 liegende Teil dargestellt ist. Die Flüssig keitsreibungskupplung 1 umfaßt ein hier zweiteili ges Gehäuse 5, das ein im wesentlichen topfförmig ausgebildetes, erstes Gehäuseteil 7 und ein zweites Gehäuseteil 9, das teilweise vom ersten Gehäuseteil 7 aufgenommen ist, umfaßt. Das erste Gehäuseteil 7 weist radial abstehende Kühlrippen 11 auf. Am zwei ten Gehäuseteil 9 sind mehrere Bohrungen vorgese hen, von denen in Fig. 1 lediglich die Bohrung 13 dargestellt ist, die zum Befestigen von Lüfterflü geln dienen, die Teil einer mit einem nicht darge stellten Kühler eines Kraftfahrzeugs zusammenwir kenden Lüfteranordnung sind. Fig. 1 shows a longitudinal section of a first exemplary embodiment from the fluid friction clutch 1 , of which only the part lying above an axis of symmetry 3 is shown. The liquid keitsreibkupplung 1 includes a housing 2 parts here 5 , which comprises a substantially cup-shaped, first housing part 7 and a second housing part 9 , which is partially accommodated by the first housing part 7 . The first housing part 7 has radially projecting cooling fins 11 . At the two housing part 9 th several bores are vorgese hen, of which only the bore 13 is shown in FIG. 1, which are used for attaching fan blades, which are part of a radiator of a motor vehicle, not shown, cooperating fan arrangement.
Zwischen den in einem Abstand zueinander angeordne ten Gehäuseteilen 7, 9 ist ein Arbeitsraum 15 be grenzt, der mit viskoser Flüssigkeit, beispiels weise Silikonöl, befüllbar ist. Im Arbeitsraum 15 ist ein mit einer Antriebswelle 17 drehfest verbun dener, scheibenförmiger Rotor 19 angeordnet, der auf seiner dem ersten Gehäuseteil 7 zugewandten Seitenfläche 21 und seiner dem zweiten Gehäuseteil 9 zugewandten Seitenfläche 23 Vorsprünge 25 auf weist, die in koaxiale Rillen 27 der ersten und zweiten Gehäuseteile 7, 9 eingreifen und mit diesen Scherspalte bilden. Ein weiterer Scherspalt wird zwischen der Umfangsfläche 29 des Rotors 19 und einer Innenwand 31 des ersten Gehäuseteils 7 gebil det.Between the housing parts 7 , 9 , which are arranged at a distance from one another, a working space 15 is defined which can be filled with viscous liquid, for example silicone oil. In the working chamber 15 in a rotationally fixed to a drive shaft 17 verbun Dener, disc-shaped rotor 19 is arranged which on its side facing the first housing part 7 side face 21 and its side facing the second housing part 9 facing side face 23 of projections 25 has, the 27 of the first in coaxial grooves and engage second housing parts 7 , 9 and form shear gaps with them. Another shear gap is gebil det between the peripheral surface 29 of the rotor 19 and an inner wall 31 of the first housing part 7 .
Die Antriebswelle 17, deren Längsmittelachse 33 mit der Symmetrieachse 3 zusammenfällt, ist über ein Lager 35, das hier von einem Kugellager gebildet ist, im zweiten Gehäuseteil 9 der vorzugsweise ro tationssymmetrischen Flüssigkeitsreibungskupplung 1 gelagert. An der dem Rotor 19 abgewandten Ende der Antriebswelle 17 ist ein Befestigungsflansch 37 vorgesehen, über den die Antriebswelle 17 mit einem Antrieb, beispielsweise einer Riemenscheibe, einer Wasserpumpenwelle oder dergleichen, vorzugsweise unter Zwischenschaltung einer elastischen Kupplung, koppelbar ist.The drive shaft 17 , the longitudinal center axis 33 of which coincides with the axis of symmetry 3 , is supported by a bearing 35 , which is formed here by a ball bearing, in the second housing part 9 of the preferably rotationally symmetrical fluid friction clutch 1 . At the end of the drive shaft 17 facing away from the rotor 19 , a fastening flange 37 is provided, via which the drive shaft 17 can be coupled to a drive, for example a pulley, a water pump shaft or the like, preferably with the interposition of an elastic coupling.
Im Rotor 19 ist ein ringförmiger, koaxialer Vor ratsraum 39 für die viskose Flüssigkeit angeordnet. Der durch einen Deckel 41 verschließbare Vorrats raum 39 ist über einen ersten Verbindungspfad 43 mit dem Arbeitsraum 15 und der Arbeitsraum 15 über einen zweiten Verbindungspfad 45 mit dem Vorrats raum 39 verbunden. Die Verbindungspfade 43, 45 sind mit radialem Abstand voneinander und von der Längs mittelachse 33 der Antriebswelle 17 im Deckel 41 vorgesehen. Der erste - in radialer Richtung gese hen - außen angeordnete Verbindungspfad 43 ist hier von einem in Richtung der Längsmittelachse 33 ver laufenden Sackloch 47 und einer senkrecht dazu ver laufenden, in den Vorratsraum 39 mündenden Stich bohrung 49 und der zweite Verbindungspfad 45 von einer parallel zum Sackloch 47 verlaufenden Durch gangsbohrung 51 und einer senkrecht zur Durchgangs bohrung 51 verlaufenden Stichbohrung 49' gebildet. Der erste Verbindungspfad 43 beziehungsweise die Stichbohrung 49 mündet unmittelbar an der Außenum fangsfläche 53 des Vorratsraums 39, während der zweite Verbindungspfad 45 beziehungsweise die Stichbohrung 49' im Bereich der Innenumfangsfläche 55 des Vorratsraums 39 in diesen mündet. In the rotor 19 , an annular, coaxial storage space 39 is arranged for the viscous liquid. The storage space 39, which can be closed by a cover 41, is connected to the working space 15 via a first connecting path 43 and the working space 15 is connected to the storage space 39 via a second connecting path 45 . The connecting paths 43 , 45 are provided at a radial distance from one another and from the longitudinal central axis 33 of the drive shaft 17 in the cover 41 . The first - seen in the radial direction hen - externally arranged connection path 43 is here from a ver in the direction of the longitudinal central axis 33 running blind hole 47 and a perpendicular to it ver, opening into the storage space 39 tap hole 49 and the second connection path 45 from a parallel to Blind hole 47 extending through hole 51 and a perpendicular to the through hole 51 tap hole 49 'is formed. The first connecting path 43 or the tap hole 49 opens directly on the outer circumferential surface 53 of the storage space 39 , while the second connecting path 45 or the tap hole 49 'opens into the area of the inner peripheral surface 55 of the storage space 39 .
Der Vorratsraum 39 ist über eine in Fig. 1 nicht dargestellte Entlüftungsbohrung, die vorzugsweise im Deckel 41 angeordnet ist, mit dem Arbeitsraum 15 verbunden, wodurch ein Druckausgleich möglich ist.The storage space 39 is connected to the working space 15 via a ventilation hole, not shown in FIG. 1, which is preferably arranged in the cover 41 , whereby a pressure compensation is possible.
Außerdem ist im Rotor 19 eine Bypassöffnung 57 vor gesehen, durch die die im Arbeitsraum 15 befindli che Flüssigkeit über den zweiten Verbindungspfad 45 in den Vorratsraum 39 abfließen beziehungsweise ab gepumpt werden kann. Die Bypassöffnung 57 bildet also einen Teil des zweiten Verbindungspfads 45.In addition, a bypass opening 57 is seen in the rotor 19 through which the liquid located in the working space 15 can flow or be pumped off via the second connection path 45 into the storage space 39 . The bypass opening 57 thus forms part of the second connection path 45 .
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist in den Rotor 19 mindestens ein senkrecht zur Längsmittelachse 33 verlaufender, in die Bypassöffnung 57 einmündender Rücklaufkanal 58 vorgesehen, der vom radial äußer sten Bereich des Arbeitsraums 15 ausgeht und dort mit einem in Fig. 1 nicht dargestellten, an sich bekannten Staukörper in Wirkverbindung steht, der mit dem Rücklaufkanal 58 ein Rückpumpsystem bildet. Die Flüssigkeit, die sich in dem Scherspalt zwi schen der Umfangsfläche 29 des Rotors 19 und der Innenwand 31 des ersten Gehäuseteils 7 befindet, wird im Betrieb der Flüssigkeitsreibungskupplung 1 - wie mit einem Pfeil angedeutet - radial nach innen in Richtung der Längsmittelachse 33 gefördert und kann bei geöffnetem zweiten Verbindungspfad 45 in den Vorratsraum 39 zurückgepumpt werden.As can be seen from FIG. 1, in the rotor 19 there is at least one return channel 58 which runs perpendicular to the longitudinal central axis 33 and opens into the bypass opening 57 and which starts from the radially outermost region of the working space 15 and there with a not shown in FIG. 1, known bluff body is in operative connection, which forms a return pump system with the return channel 58 . The liquid, which is in the shear gap between the circumferential surface 29 of the rotor 19 and the inner wall 31 of the first housing part 7 , is conveyed in the operation of the fluid friction clutch 1 - as indicated by an arrow - radially inward in the direction of the longitudinal central axis 33 and can can be pumped back into the storage space 39 when the second connecting path 45 is open.
Die Verbindungspfade 43, 45 sind mit Hilfe einer Ventilanordnung 59 verschließbar, die bei diesem Ausführungsbeispiel ein mit gestrichelter Linie dargestelltes Steuerelement 61 umfaßt, das hier von einem nicht näher dargestellten Ventilhebel 63 ge bildet ist. Auf der dem Arbeitsraum 15 abgewandten Seite des Ventilhebels 63 ist ein ringförmiger Per manentmagnet 65 angeordnet. In dem Bereich zwischen dem Befestigungsflansch 37 und dem zweiten Gehäuse teil 9 ist ein eine ringförmige Spule aufweisender Elektromagnet 67 gegenüber der Antriebswelle 17 und dem Gehäuse 5 vorzugsweise stillstehend angebracht, der gegenüber dem in einem Abstand angeordneten Permanentmagneten 67 einen größeren radialen Ab stand zur Längsmittelachse 33 der Antriebswelle 17 aufweist. Mit Hilfe des Elektromagnets 67, der be rührungslos mit dem Permanentmagneten 65 zusammen wirkt und diesen - je nach Polung - anzieht oder ab stößt, ist die gesamte Ventilanordnung 59 in Rich tung der Längsmittelachse 33 in mehrere Funktions stellungen hin und her verschiebbar (Doppelpfeil 69), worauf im folgenden anhand der Fig. 2 näher eingegangen wird.The connecting paths 43 , 45 can be closed with the aid of a valve arrangement 59 which, in this exemplary embodiment, comprises a control element 61 shown with a broken line, which here is formed by a valve lever 63 ( not shown). On the side facing away from the working space 15 of the valve lever 63 , an annular permanent magnet 65 is arranged. In the area between the mounting flange 37 and the second housing part 9 , an annular coil having an electromagnet 67 is preferably stationary relative to the drive shaft 17 and the housing 5 , which was a greater radial distance from the longitudinal central axis 33 relative to the permanent magnet 67 arranged at a distance of the drive shaft 17 . With the help of the electromagnet 67 , which interacts with the permanent magnet 65 in a contactless manner and attracts or repels them, depending on the polarity, the entire valve arrangement 59 can be moved back and forth in several functional positions in the direction of the longitudinal central axis 33 (double arrow 69 ) , which will be discussed in more detail below with reference to FIG. 2.
Sofern mit Hilfe der Ventilanordnung 59 die ersten und zweiten Verbindungspfade 43, 45 verschlossen sind, fließt die durch den Rücklaufkanal 58 radial nach innen in die Bypassöffnung 57 gepumpte Flüs sigkeit in den Scherspalt zwischen dem Rotor 19 und dem zweiten Gehäuseteil 9 sowie über die Bypassöff nung 57 und die Durchgangsbohrung 51 in den Scher spalt zwischen dem Rotor 19 und dem ersten Gehäuse teil 7 zurück. Aufgrund der auf sie einwirkenden Fliehkräfte wird die Flüssigkeit dann wieder nach außen gefördert. Bei geschlossenen Verbindungspfa den 43, 45 zirkuliert also die im Arbeitsraum 15 befindliche Flüssigkeit ausschließlich innerhalb des Arbeitsraums 15. Der Befüllungsgrad des Ar beitsraum 15 ist in daher in der ersten Funktions stellung der Ventilanordnung konstant und nicht von der Antriebsdrehzahl der hier als Wellenantrieb ausgebildeten Flüssigkeitsreibungskupplung abhän gig. Das heißt, auch bei einer Antriebsdrehzahlän derung bleibt die Flüssigkeitsmenge im Arbeitsraum 15 unverändert.If the first and second connecting paths 43 , 45 are closed with the aid of the valve arrangement 59, the liquid pumped radially inward through the return channel 58 into the bypass opening 57 flows into the shear gap between the rotor 19 and the second housing part 9 and via the bypass opening 57 and the through hole 51 in the shear gap between the rotor 19 and the first housing part 7 back. Due to the centrifugal forces acting on them, the liquid is then pumped out again. In closed Verbindungspfa the 43, 45 so the fluid in the working chamber 15 is circulated only within the working space 15th The degree of filling of the working space 15 is therefore constant in the first functional position of the valve arrangement and is not dependent on the drive speed of the fluid friction clutch designed here as a shaft drive. That is, even with a change in driving speed, the amount of liquid in the working space 15 remains unchanged.
Im stromlosen Zustand des Elektromagnets 67 befin det sich das Steuerelement 61 beziehungsweise der Ventilhebel 63 in der in Fig. 1 dargestellten Aus gangsstellung, die eine Mittellage ist, das heißt, der Ventilhebel 63 ist in der Darstellung gemäß Fi gur nach links und nach rechts verschiebbar. In der Ausgangsstellung verschließt das Steuerelement 61 alle Verbindungspfade 43, 45 zwischen Vorratsraum 39 und Arbeitsraum 15 beziehungsweise zwischen Ar beitsraum 15 und Vorratsraum 39. Um im stromlosen Zustand des Elektromagnets 67 mit Hilfe der magne tischen Kräfte eine selbständige Verlagerung des Steuerelements 61 in seine Ausgangsstellung zu er reichen, kann beispielsweise in der unmittelbaren Nähe des am Ventilhebel 63 angeordneten Permanent magnets 65 ein weiterer, in den Figuren nicht dar gestellter Permanentmagnet vorgesehen sein, der beispielsweise am Deckel 41 des Rotors angeordnet ist und mit dem Permanentmagnet 65 zusammenwirkt. Anstelle oder zusätzlich zu dem weiteren Permanent magneten kann auch ein aus ferromagnetischem Mate rial bestehendes Element vorgesehen sein, das eine stabile Mittellage des Steuerelements durch ent sprechende Polstrahlen hält. Alternativ oder zu sätzlich können auch eine Feder oder sonstige me chanische oder fluidtechnische Hilfsmittel einge setzt werden, damit das Steuerelement 61 - vorzugs weise selbständig - in seine Ausgangsstellung (erste Funktionsstellung) verlagerbar ist.In the currentless state of the electromagnet 67 befin the control det 61 and the valve lever 63 gear position to the position shown in Fig. 1 from which is a central position, that is, the valve lever 63 is in the representation according Fi gur to the left and to the right displaceably . In the starting position, the control element 61 closes all the connecting paths 43 , 45 between the storage space 39 and the working space 15 or between the working space 15 and the storage space 39 . To reach in the de-energized state of the electromagnet 67 with the help of the magnetic forces, an independent shift of the control element 61 to its starting position, for example in the immediate vicinity of the permanent magnet 65 arranged on the valve lever 63 , another permanent magnet, not shown in the figures be provided, which is arranged for example on the cover 41 of the rotor and interacts with the permanent magnet 65 . Instead of or in addition to the further permanent magnet, an element made of ferromagnetic material can also be provided, which holds a stable central position of the control element by corresponding pole beams. Alternatively or in addition, a spring or other mechanical or fluid-technical aids can also be inserted so that the control element 61 - preferably independently - can be shifted into its starting position (first functional position).
Der Elektromagnet 67 ist thermisch nur gering bela stet. Da die eigentliche Strombeaufschlagung des Elektromagnets 67 nur relativ selten erfolgt und eine gute Wärmeabfuhr der Spule realisierbar ist, kann die Spule relativ klein gehalten werden, was Kosten und Platz spart.The electromagnet 67 is thermally only slightly loaded. Since the actual current applied to the electromagnet 67 occurs only relatively rarely and good heat dissipation of the coil can be realized, the coil can be kept relatively small, which saves costs and space.
Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt der in Fig. 1 dar gestellten Flüssigkeitsreibungskupplung 1, nämlich einen Querschnitt durch die Ventilanordnung 59. Das bei diesem Ausführungsbeispiel als Schieber ausge bildete Steuerelement 61 weist an seinem mit dem ersten Verbindungspfad 43 zusammenwirkenden Endbe reich ein U-förmiges Verschlußelement 71 auf, das einen radial in den Vorratsraum 39 vorstehenden, die Stichbohrung 49 aufweisenden Vorsprung 73 des Deckels 41 mit Seitenwänden 75 und 77 übergreift, so daß bei einem Verschieben des Steuerelements 61 in Richtung der Längsmittelachse 33 der Antriebs welle 17 eine Überdeckung zwischen der Seitenwand 77 und der Stichbohrung 49 herbeiführbar ist, wo durch der erste Verbindungspfad 43 zwischen Vor ratsraum 39 und Arbeitsraum 15 verschlossen ist. Das Steuerelement 61 ist an seinem dem zweiten Ver bindungspfad 45 zugewandten Ende im wesentlichen gleich aufgebaut wie an seinem dem ersten Verbin dungspfad 43 zugewandten Ende und weist ein U-förmiges Verschlußelement 71' mit einen Vorsprung 73' im Deckel 41 übergreifenden Seitenwänden 75' und 77' auf, von denen die Seitenwand 77' in einer definierten Stellung des Steuerelements 61 die Stichbohrung 49' überdeckt und dadurch den zweiten Verbindungspfad 45 verschließt. Bei einem anderen, in den Figuren nicht dargestellten Ausführungsbei spiel sind die Verschlußelemente 71, 71' nicht U-förmig ausgebildet, sondern weisen lediglich die zum Abdecken der jeweiligen Stichbohrung 49, 49' notwendige Seitenwand 77 beziehungsweise 77' auf. Die Ventilanordnung 59 weist eine nur geringe Masse auf. FIG. 2 shows a section of the fluid friction clutch 1 shown in FIG. 1 , namely a cross section through the valve arrangement 59 . The control element 61 formed in this exemplary embodiment as a slide has a U-shaped closure element 71 at its endbe cooperating with the first connecting path 43 , which has a projection 73 of the cover 41 with side walls 75 projecting radially into the storage space 39 and having the stitch bore 49 and 77 engages so that when the control element 61 is moved in the direction of the longitudinal central axis 33 of the drive shaft 17, an overlap between the side wall 77 and the tap hole 49 can be brought about, where the first connection path 43 between the storage space 39 and the work space 15 is closed. The control element 61 is constructed at its end facing the second connection path 45 substantially the same as at its end facing the first connection path 43 and has a U-shaped closure element 71 'with a projection 73 ' in the cover 41- extending side walls 75 'and 77 'of which the side wall 77 ' in a defined position of the control element 61 covers the tap hole 49 'and thereby closes the second connection path 45 . In another embodiment, not shown in the figures, the closure elements 71 , 71 'are not U-shaped, but only have the side wall 77 or 77' necessary to cover the respective tap hole 49 , 49 '. The valve arrangement 59 has only a small mass.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich, verlaufen die Stich bohrungen 49, 49' im wesentlichen quer zur Längser streckung der Antriebswelle 17, wobei die Stichboh rung 49' des zweiten Verbindungspfad 45 bei diesem Ausführungsbeispiel links von der senkrecht zur Längsmittelachse 33 der Antriebswelle 17 verlaufen den Achse 79 und die Stichbohrung 49 des ersten Verbindungspfads 43 rechts von der Achse 79 in den Vorratsraum 39 münden. Selbstverständlich können beide Stichbohrungen 49, 49' auch auf einer Seite der Achse 79 in den Vorratsraum 39 münden.As can be seen from Fig. 2, the stitch bores 49 , 49 'extend substantially transversely to the longitudinal extension of the drive shaft 17 , the Stichboh tion 49 ' of the second connection path 45 in this embodiment to the left of the perpendicular to the longitudinal central axis 33 of the drive shaft 17 Axis 79 and the tap hole 49 of the first connecting path 43 open to the right of the axis 79 into the storage space 39 . Of course, both tap holes 49 , 49 'can also open into the storage space 39 on one side of the axis 79 .
Die Verschlußelemente 71, 71' sind innerhalb des Vorratsraums 39 im Rotor 19 angeordnet. Bei einer Drehung des Rotors 19 wird der Ventilhebel 63 um die Längsmittelachse 33 der Antriebswelle 17 ge dreht. Aufgrund dieser Ausgestaltung ist ein flieh kraftunabhängiges Ventil geschaffen, bei dem ledig lich die Verschiebekraft aufgebracht werden muß, um den rotierenden Ventilhebel 63 zu betätigen bezie hungsweise zu verlagern.The closure elements 71 , 71 'are arranged within the storage space 39 in the rotor 19 . When the rotor 19 rotates, the valve lever 63 is rotated about the longitudinal central axis 33 of the drive shaft 17 . Due to this configuration, a flee force independent valve is provided, the displacement force must be applied at the single Lich to the rotating valve lever 63 to move to actuate relation ship example.
Im folgenden wird anhand der Fig. 3A bis 3C, die jeweils eine Prinzipskizze des anhand der Fig. 1 und 2 beschriebenen Steuerelements 61 zeigen, die Funktion der Ventilanordnung 59 näher erläutert.The function of the valve arrangement 59 is explained in more detail below with reference to FIGS. 3A to 3C, which each show a schematic diagram of the control element 61 described with reference to FIGS. 1 and 2.
In den Fig. 3A bis 3C ist das Steuerelement 61 vereinfacht als Platte dargestellt, die auf gegen überliegenden Seiten randoffene Ausnehmungen 81 be ziehungsweise 81' aufweist, von denen die Ausneh mung 81 dem ersten Verbindungspfad 43 und die Aus nehmung 81' dem zweiten Verbindungspfad 45 zugeord net sind. Nur wenn sich eine Ausnehmung in Überdec kung mit dem zugeordneten Verbindungspfad 43 bezie hungsweise 45 befindet, ist dieser geöffnet, so daß Flüssigkeit vom Arbeitsraum 15 in den Vorratsraum 39 beziehungsweise vom Vorratsraum 39 in den Ar beitsraum 15 fließen beziehungsweise abgepumpt wer den kann. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Ventilanordnung 59 mit Hilfe des Elektromagneten 67 in Richtung der Längsmittelachse 33 in zwei Funkti onsstellungen verschiebbar. In der Darstellung ge mäß Fig. 3A befindet sich die Ventilanordnung 59 in einer ersten Funktionsstellung, die vorzugsweise eine Ausgangsstellung ist, in der die ersten und zweiten Verbindungspfade 43, 45 verschlossen sind, das heißt, beide Stichbohrungen 49, 49' sind vom Steuerelement 61 abgedeckt. Es kann also weder Flüssigkeit vom Vorratsraum 39 in den Arbeitsraum 15 oder aus dem Arbeitsraum 15 in den Vorratsraum 39 fließen.In FIGS. 3A to 3C, the control element 61 is shown simplified as a plate which be on open edge opposite sides of recesses 81 relationship as 81 ', of which mung the Ausneh 81 the first connecting path 43 and from recess 81' to the second connecting path 45 assigned. Only if there is a recess in overdec tion with the associated connection path 43 or 45, this is open so that liquid can flow or be pumped out from the working space 15 into the storage space 39 or from the storage space 39 into the working space 15 . In this embodiment, the valve assembly 59 with the aid of the electromagnet 67 in the direction of the longitudinal central axis 33 in two functi onsstellungen displaceable. In the illustration accelerator as Fig. 3A is the valve assembly 59 in a first functional position, which preferably has a starting position in which the first and second connection paths 43 are sealed, 45, that is, both tap holes 49, 49 'are of the control element 61 covered. So neither liquid can flow from the storage space 39 into the working space 15 or from the working space 15 into the storage space 39 .
Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Elektromagnet in der ersten Funktionsstel lung des Steuerelements 61 stromlos, so daß kein Energieverlust auftritt. Um bei Bedarf eine ge wünschte Flüssigkeitsmenge über den ersten Verbin dungspfad 43 aus dem Vorratsraum 39 in den Arbeits raum 15 oder über den zweiten Verbindungspfad 45 aus dem Arbeitsraum 15 in den Vorratsraum 39 ent weichen zu lassen, wird der Elektromagnet 67 derart strombeaufschlagt, daß der am Ventilhebel 63 ange brachte Permanentmagnet 65 angezogen beziehungswei se abgestoßen wird. In der Darstellung gemäß Fig. 3B befindet sich das Steuerelement 61 in seiner zweiten Funktionsstellung, die gegenüber der ersten Funktions(Ausgangs-)stellung (Fig. 3A) nach rechts verschoben ist, in der nur der erste Verbindungs pfad 43 verschlossen ist, während der zweite Ver bindungspfad 45 vollständig offen ist. Das heißt, die im Arbeitsraum 15 befindliche Flüssigkeit kann in den Vorratsraum 39 einfließen, der sich dadurch füllt. In Fig. 3C befindet sich das Steuerelement 61 in der dritten Funktionsstellung, die ausgehend von der Ausgangsstellung (Fig. 3A) des Steuerele ments 61 sich links davon befindet, in der nur der zweite Verbindungspfad verschlossen ist.In a particularly preferred embodiment, the electromagnet is de-energized in the first functional position of the control element 61 , so that no energy loss occurs. In order to allow a required amount of liquid via the first connec tion path 43 from the storage space 39 into the working space 15 or via the second connecting path 45 from the working space 15 into the storage space 39 , the electromagnet 67 is energized in such a way that the on the valve lever 63 brought permanent magnet 65 is attracted or repelled se. In the illustration according to FIG. 3B, the control member 61 is in its second functional position, which is shifted relative to the first function (output) position (Fig. 3A) to the right path in which only the first connection is closed 43 while the second connection path 45 is fully open. This means that the liquid in the working space 15 can flow into the storage space 39 , which thereby fills up. In Fig. 3C, the control element 61 is in the third functional position, which, starting from the starting position ( FIG. 3A) of the control element 61, is located to the left thereof, in which only the second connection path is closed.
Zur Steuerung/Regelung des übertragbaren Reibmo ments der anhand der vorangegangenen Figuren be schriebenen Flüssigkeitsreibungskupplung 1. Das von der Flüssigkeitsreibungskupplung 1 übertragbare Drehmoment ist unter anderem abhängig vom Befül lungsgrad des Arbeitsraums 15, also der im Arbeits raum befindlichen Fluidmenge. Um das übertragbare Reibmoment zu erhöhen, muß zusätzlich Flüssigkeit aus dem Vorratsraum 39 in den Arbeitsraum 15 einge bracht werden. Zur Verkleinerung des Reibmoments ist es erforderlich, Flüssigkeit aus dem Arbeits raum 15 in den Vorratsraum 39 abzuführen. Um ein differenzdrehzahlunabhängiges, gleichbleibendes übertragbares Drehmoment einzustellen, muß bei einer das gewünschte Drehmoment ausreichenden Flüs sigkeitsmenge im Arbeitsraum 15 die Fluidverbindun gen vom Vorratsraum 39 zum Arbeitsraum 15 bezie hungsweise vom Arbeitsraum 15 zum Vorratsraum un terbrochen werden, insbesondere durch Verlagerung der Ventilanordnung in ihre erste Funktionsstel lung. Bei einer Verlagerung der Ventilanordnung 59 in ihre zweite Funktionsstellung beginnt sich der Vorratsraum 39 zu füllen, da über den geschlossenen ersten Verbindungspfad 43 keine Flüssigkeit vom Vorratsraum 39 in den Arbeitsraum 15 fließen kann. Aufgrund des dabei abnehmenden Flüssigkeitsstands im Arbeitsraum 15 wird auch das übertragbare Drehmoment der Flüssigkeitsreibungskupplung 1 redu ziert. In der zweiten Funktionsstellung der Ventil anordnung 59 ist ein im wesentlichen vollständiges Entleeren des Arbeitsraums 15 bei gleichzeitigem Befüllen des Vorratsraums 39 möglich. In der drit ten Funktionsstellung der Ventilanordnung 59 fließt die Flüssigkeit vom Vorratsraum 39 in den Arbeits raum 15, wobei die Flüssigkeitsmenge im Vorratsraum 39 absinkt und im Arbeitsraum 15 ansteigt, wodurch auch das übertragbare Drehmoment der Flüssigkeits reibungskupplung 1 ansteigt.For control / regulation of the transmissible Reibmo ments of be with reference to the preceding figures signed fluid friction clutch. 1 The torque that can be transmitted by the fluid friction clutch 1 is dependent, inter alia, on the degree of filling of the working space 15 , that is to say the amount of fluid in the working space. In order to increase the transmissible friction torque, liquid must also be brought into the working space 15 from the storage space 39 . To reduce the friction torque, it is necessary to discharge liquid from the working space 15 into the storage space 39 . In order to set a differential speed-independent, transferable torque, the fluid connections in the work space 15 must have the fluid connections from the storage space 39 to the work space 15 or, respectively, from the work space 15 to the storage space uninterrupted, especially by relocating the valve arrangement to its first function position, if the desired torque is sufficient lung. When the valve arrangement 59 is shifted into its second functional position, the storage space 39 begins to fill, since no liquid can flow from the storage space 39 into the working space 15 via the closed first connection path 43 . Due to the decreasing fluid level in the working space 15 , the transmissible torque of the fluid friction clutch 1 is also reduced. In the second functional position of the valve arrangement 59 , an essentially complete emptying of the working space 15 while simultaneously filling the storage space 39 is possible. In the drit th functional position of the valve assembly 59, the fluid flows from the reservoir 39 into the working space 15, wherein the amount of liquid in the reservoir 39 drops and rises in the working chamber 15, whereby the transmittable torque of the liquid friction clutch 1 increases.
Besonders vorteilhaft bei der anhand der Figuren beschriebenen Flüssigkeitsreibungskupplung 1 ist - anders als bei der bekannten Flüssigkeitsreibungs kupplung -, daß nicht ständig Flüssigkeit aus dem Arbeitsraum 15 in den Vorratsraum 39 abgepumpt wird, sondern nur nach Bedarf, also nur wenn eine Änderung des übertragbaren Drehmoments gewünscht ist. Aufgrund des in den Rotor 19 integrierten Vor ratsraums 39 kann auch bei hohen Drehzahlen der An triebswelle 17 das Zuführen einer gewünschten Flüs sigkeitsmenge vom Vorratsraum 39 in den Arbeitsraum 15 sichergestellt werden. Somit kann ein kritischer Betriebszustand, wie er bei der bekannten Flüssig keitsreibungskupplung auftreten kann, nämlich wenn bei hohen Antriebsdrehzahlen die in den Vorratsraum zurückgeförderte Flüssigkeitsmenge größer ist als die aus dem Vorratsraum in den Arbeitsraum zuführ bare Flüssigkeitsmenge, ausgeschlossen werden.Particularly advantageous in the fluid friction clutch 1 described with reference to the figures is - in contrast to the known fluid friction clutch - that fluid is not constantly pumped out of the working space 15 into the storage space 39 , but only as required, that is only when a change in the transmissible torque is desired is. Due to the integrated in the rotor 19 before storage room 39 , the supply of a desired amount of liquid can be ensured from the storage room 39 in the working space 15 even at high speeds of the drive shaft 17 . Thus, a critical operating state, as it can occur in the known liquid friction clutch, namely when at high drive speeds the amount of liquid returned to the storage space is greater than the amount of liquid that can be supplied from the storage space into the working space, can be excluded.
Fig. 4A bis 4C zeigen jeweils einen Ausschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels der Flüssig keitsreibungskupplung 1 mit einer anderen Ausfüh rungsform der Ventilanordnung 59. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, so daß insofern auf die Beschreibung zu den vorangegangen Figuren verwiesen werden wird. FIG. 4A to 4C each show a detail of a further embodiment of the liquid keitsreibungskupplung 1 with another exporting approximate shape of the valve assembly 59. The same parts are provided with the same reference numerals, so that reference is made to the description of the previous figures.
Zwischen dem Vorratsraum 39 im Rotor 19 und dem nicht näher dargestellten Arbeitsraum 15 bestehen zwei erste Verbindungspfade 43 und 43' und vom Ar beitsraum 15 zum Vorratsraum 39 lediglich ein zwei ter Verbindungspfad 45. Durch die Ventilanordnung 59 sind lediglich die ersten Verbindungspfade 43, 43', die unterschiedliche Abstände zur Drehachse 33 der Antriebswelle 17 aufweisen, verschließbar, so daß in jeder Funktionsstellung der Ventilanordnung 59 ständig Flüssigkeit aus dem Arbeitsraum 15 über den stets geöffneten zweiten Verbindungspfad 45 in den Vorratsraum 39 zurückfließen kann. Die Ventil anordnung 59 umfaßt federelastische, zungenförmige Ventilelemente 83 und 85, von denen das Ventilele ment 83 dem ersten Verbindungspfad 43 und das Ven tilelement 85 dem anderen ersten Verbindungspfad 43' zugeordnet ist. Die Ventilelemente 83, 85 sind an ihrem den Verbindungspfaden 43, 43' abgewandten Ende miteinander verbunden, wobei im Verbindungsbe reich der Permanentmagnet 65 angebracht ist. Das Ventilelement 83 ist innerhalb des Vorratsraums 39, also im Rotor 19, und das Ventilelement 85 im Ar beitsraum 15 angeordnet. Das Verschieben der Venti lanordnung 59 in Richtung der Längsmittelachse 33 der Antriebswelle 17 erfolgt auch hier mit Hilfe eines Elektromagneten 67, wobei im stromlosen Zu stand der Permanentmagnet 65 vorzugsweise selbstän dig - wie oben beschrieben - oder mit anderen geeig neten Mitteln in die in Fig. 4A dargestellte Aus gangslage der Ventilordnung 59 verlagert wird, in der beide erste Verbindungspfade 43, 43' verschlos sen sind.Between the storage space 39 in the rotor 19 and the working space 15 , not shown, there are two first connecting paths 43 and 43 'and from the working space 15 to the storage space 39 there is only a second connecting path 45 . Through the valve arrangement 59 , only the first connection paths 43 , 43 ', which are at different distances from the axis of rotation 33 of the drive shaft 17 , can be closed, so that in each functional position of the valve arrangement 59 , liquid is constantly flowing out of the working space 15 via the always open second connection path 45 into the Storage space 39 can flow back. The valve assembly 59 includes resilient, tongue-shaped valve elements 83 and 85 , of which the Ventilele element 83 is the first connection path 43 and the Ven valve element 85 is assigned to the other first connection path 43 '. The valve elements 83 , 85 are connected to one another at their end facing away from the connecting paths 43 , 43 ', with the permanent magnet 65 being attached in the connecting region. The valve element 83 is arranged inside the storage space 39 , ie in the rotor 19 , and the valve element 85 in the working space 15 . The displacement of the valve assembly 59 in the direction of the longitudinal central axis 33 of the drive shaft 17 is also carried out here with the aid of an electromagnet 67 , with the permanent magnet 65 preferably in the de-energized state independently - as described above - or with other suitable means in the in FIG. 4A shown starting position of the valve assembly 59 is shifted, in which both first connecting paths 43 , 43 'are closed sen.
In Fig. 4A befindet sich die Ventilanordnung 59 in einer ersten Funktionsstellung, in der beide erste Verbindungspfade 43, 43' verschlossen sind. Der Vorratsraum 39 wird über den zweiten Verbindungs pfad 45 ständig nur mit Flüssigkeit aus dem Ar beitsraum 15 gefüllt und kann daher - wie angedeu tet - eine große Flüssigkeitsmenge aufweisen. Die Flüssigkeitsmenge im Arbeitsraum 15 ist in diesem Moment entsprechend gering. In der in Fig. 4B dar gestellten zweiten Funktionsstellung (erster Ver bindungspfad 43 offen, ersten Verbindungspfad 43' verschlossen) kann praktisch die gesamte Flüssig keit aus dem Vorratsraum 39 in den Arbeitsraum 15 abfließen, wodurch das übertragbare Drehmoment bei gleichbleibender Antriebsdrehzahl erhöht wird. In Fig. 4C ist die Ventilanordnung 59 in ihrer drit ten Funktionsstellung (erster Verbindungspfad 43' offen, erster Verbindungspfad 43 geschlossen) ange ordnet, in der der Vorratsraum 39 soweit entleerbar ist, bis die Höhe des sich bei rotierendem Rotor 19 an der Außenumfangsfläche 53 des Vorratsraums 39 bildenden Flüssigkeitsfilms im wesentlichen gleich groß ist wie der Abstand H zwischen oberen Kante der Ablauföffnung des ersten Verbindungspfads 43' und der Außenumfangsfläche 53. In der zweiten und dritten Funktionsstellung der Ventilanordnung 59 sind jeweils ein gleichbleibender Füllungsgrad des Arbeitsraums 15 einstellbar, so daß bei konstanter Antriebsdrehzahl ein unterschiedlich hohes, aber in beiden Funktionsstellungen gleichbleibendes über tragbares Drehmoment realisierbar ist, ohne daß da zu - wie bei bekannten Flüssigkeitsreibungskupplun gen erforderlich - ständig nachgeregelt werden muß.In Fig. 4A, the valve assembly 59 is in a first operating position in which the two first connection paths 43, 43 are closed '. The storage space 39 is constantly filled with liquid from the working space 15 via the second connecting path 45 and can therefore - as indicated - have a large amount of liquid. The amount of liquid in the working space 15 is correspondingly small at this moment. In the second functional position shown in FIG. 4B (first connection path 43 open, first connection path 43 'closed), practically all of the liquid can flow out of the storage space 39 into the work space 15 , as a result of which the transmissible torque is increased while the drive speed remains the same. In Fig. 4C, the valve assembly 59 in its drit th functional position (first connection path 43 'open, the first communication path 43 is closed) arranged, in which the reservoir is so far drainable 39, until the level of at rotating rotor 19 to the outer peripheral surface 53 of the liquid film forming the storage space 39 is substantially the same as the distance H between the upper edge of the drain opening of the first connecting path 43 'and the outer peripheral surface 53 . In the second and third functional positions of the valve arrangement 59 , a constant degree of filling of the working space 15 can be set, so that a different level, but constant in both functional positions, can be achieved via portable torque without having to - as in known liquid friction clutches required at constant drive speed - must be readjusted constantly.
Fig. 5 zeigt ein Diagramm, auf dessen Abszis senachse die Differenzdrehzahl Δn des Antriebs der Flüssigkeitsreibungskupplung 1, also je nach Aus führungsform der Kupplung die Rotor- oder die Ge häusedrehzahl, und auf der Ordinatenachse das vom Rotor an das Gehäuse beziehungsweise vom Gehäuse an den Rotor übertragbare Drehmoment Md aufgetragen ist. Die Kennlinie III wird in der in Fig. 4B dar gestellten dritten Funktionsstellung der Ventil anordnung 59 realisiert, in der der Vorratsraum 39 weitgehend entleert wird und sich im Arbeitsraum 15 eine große Flüssigkeitsmenge befindet. Das über tragbare Drehmoment ist daher am größten. Die Kenn linie II entspricht der in Fig. 4C dargestellten zweiten Funktionsstellung der Ventilanordnung 59, in der der äußere erste Verbindungspfad 43 ge schlossen und der andere, radial innenliegende er ste Verbindungspfad 43' geöffnet ist, so daß der Vorratsraum 39 nur teilweise geleert und somit der Arbeitsraum 15 nur teilweise befüllt wird. Es stellt sich hier ein entsprechend kleineres über tragbares Drehmoment ein als in der in Fig. 4B dargestellten Funktionsstellung der Ventilanord nung. Die Kennlinie I entspricht der in Fig. 4A dargestellten Funktionsstellung der Ventilanordnung 59, in der der Vorratsraum 39 im wesentlichen voll ständig gefüllt ist, was bedeutet, daß der Arbeits raum 15 entsprechend geleert ist, so daß praktisch kein Drehmoment vom Rotor 19 an das Gehäuse 5 über tragen werden kann. Bei Betrachtung der Kennlinien I bis III wird deutlich, daß bei allen Funktions stellungen der Ventilanordnung 59 das übertragene Drehmoment unabhängig von der Differenzdrehzahl der Antriebswelle 17 beziehungsweise des Rotors 19 ist. Fig. 5 shows a diagram, on the abscis senachse the differential speed Δn of the drive of the fluid friction clutch 1 , that is, depending on the form of implementation of the clutch, the rotor or Ge housing speed, and on the ordinate axis from the rotor to the housing or from the housing to the Rotor transferable torque M d is applied. The characteristic curve III is realized in the third functional position of the valve arrangement 59 shown in FIG. 4B, in which the storage space 39 is largely emptied and there is a large amount of liquid in the working space 15 . The portable torque is therefore greatest. The characteristic line II corresponds to the second functional position of the valve arrangement 59 shown in FIG. 4C, in which the outer first connecting path 43 is closed and the other, radially inner he ste connecting path 43 'is opened, so that the storage space 39 is only partially emptied and thus the work space 15 is only partially filled. There is a correspondingly smaller via portable torque than in the functional position of the valve arrangement shown in FIG. 4B. The characteristic curve I corresponds to the functional position of the valve arrangement 59 shown in FIG. 4A, in which the storage space 39 is essentially completely filled, which means that the working space 15 is emptied accordingly, so that practically no torque from the rotor 19 to the housing 5 can be worn over. When looking at the characteristic curves I to III it is clear that in all functional positions of the valve arrangement 59, the transmitted torque is independent of the differential speed of the drive shaft 17 or the rotor 19 .
Zusammenfassend bleibt festzuhalten, daß bei allen Ausführungsbeispielen der Flüssigkeitsreibungskupp lung 1 mit Hilfe der Ventilanordnung 59 ein diffe renzdrehzahlunabhängiges übertragbares Drehmoment einstellbar ist.In summary, it should be noted that in all embodiments of the liquid friction clutch 1 with the aid of the valve arrangement 59, a differential speed-independent transferable torque is adjustable.
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