(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１．１  作業媒体で充填された、あるいは充填可能なトーラス形状の作業室（３）を一緒に形成する、インペラー（１）とタービンホィール（２）を有し；
１．２  絞りディスク（４）が設けられており、前記絞りディスクは、選択的に作業室（３）内へ挿入され、かつ／または作業室の内部で摺動するために、流体カップリングの軸方向に摺動可能であって；その場合に、
１．３  絞りディスク（４）が、作業室（３）の中央の直径の領域内で流体カップリングの周方向に延びており、かつ流体カップリングを通る軸断面で見てその、作業媒体の循環流が流入する流入側（４．１）が、流体カップリングの回転軸に対して軸平行または実質的に軸平行に延びており；かつ
１．４  絞りディスク（４）が、作業室（３）内の作業媒体の循環流に絞り作用を持たず、あるいはわずかな絞り作用のみを有する休止位置から、循環流へ比較的にずっと強い絞り作用を有するアクティブな位                      置へ摺動可能であって、休止位置が、インペラー（１）とタービンホィール（２）の間の分離間隙（７）の領域内に配置されている；
流体カップリングにおいて、
１．５  作業室（３）が、流体カップリングの通る軸断面で見て、作業室（３）が壁によって仕切られる組込み空間を設けない形状であって、絞りディスク（４）は介在する壁なしでアクティブな位置においても、休止位置においても、作業室（３）の中心、すなわち、作業媒体の循環流に直接包囲されることを特徴とする流体カップリング。
【請求項２】
絞りディスク（４）が、中空円筒形状であり、あるいは中空円筒のセクターの形状を有していることを特徴とする請求項１に記載の流体カップリング。
【請求項３】
絞りディスク（４）が、調節機構（５）に接続されており、特にそれによって支持され、その場合に調節機構（５）が、絞りディスク（４）の軸方向中央の領域内で径方向内側から、かつ／または径方向外側から作用し、その場合に絞りディスク（４）が特に、調節機構（５）に堅固に接続されていることを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載の流体カップリング。
【請求項４】
調節機構（５）と絞りディスク（４）が、リンク結合なしで形成されており、その場合に調節機構（５）が特に、ピストン室内で圧力を供給されるピストンを有しており、前記ピストンを用いて調節機構（５）とそれに伴って絞りディスク（４）が、選択的な圧力供給によって摺動可能であることを特徴とする請求項３に記載の流体カップリング。
【請求項５】
絞りディスク（４）が調節機構（５）の、絞りディスクに接続されている部分と共に、流体カップリングを通る軸断面で見てＬ−形状であり、あるいは倒立したＬの形状を有していることを特徴とする請求項３または４のいずれか１項に記載の流体カップリング。
【請求項６】
絞りディスク（４）が調節機構（５）の、絞りディスクに接続されている部分と共に、流体カップリングを通る軸断面で見てＴ−形状であり、あるいは倒立したＴの形状を有していることを特徴とする請求項３または４のいずれか１項に記載の流体カップリング。
【請求項７】
流体カップリングを通る軸断面で見て、絞りディスク（４）の第１の軸方向端部が、それに対して反対側に配置された、絞りディスク（４）の第２の軸方向端部とは異なる、特により大きい、流体カップリングの直径上で終了しており、その場合に特に、絞りディスク（４）のアクティブな位置において循環流の中心へ向いた軸方向端部が、反対側の軸方向端部よりも大きい直径上に配置されていることを特徴とする請求項３から６のいずれか１項に記載の流体カップリング。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体カップリングに関する。
【背景技術】
【０００２】
流体カップリングは、知られている。それは、インペラーとタービンホィールとを有しており、それらは、通常、流体カップリングの２つの単独の羽根ホィールである。従って案内ホィールは、設けられていない。
【０００３】
インペラーとタービンホィールは一緒になって、通常トーラス形状の、作業室を形成し、その作業室は、作業媒体、たとえばオイル、水または水混合物によって充填されており、あるいは充填可能である。インペラー内で、作業媒体は径方向外側へ加速されて、タービンホィール内へ流入し、そこで径方向内側へ減速されて、再びインペラー内へ流入する。この作業媒体循環を用いて、トルクないし作業出力が、インペラーからタービンホィールへ磨耗なしで伝達される。
【０００４】
流体カップリングの作業媒体循環とそれに伴って伝達挙動を調節し、特に所望に調節するために、流体カップリング内に固定または摺動可能な絞りディスクを配置することが、知られている。たとえば、特許文献１は、絞りディスクを設けるための、２つの代替的な可能性を記述している。第１の形態によれば、流体カップリングの軸方向あるいは流体カップリングの径方向に方向づけされた、固定の絞りディスクが設けられており、それがそれぞれインペラーとタービンホィールの間のスリップに従って、作業媒体循環に多くの、あるいは少ない絞り作用を及ぼす。第２の実施形態によれば、作業媒体循環を調節するために、流体カップリングの軸方向に摺動可能な、インペラーの壁領域が設けられている。
【０００５】
特許文献２は、流体カップリングの径方向に延びる絞りディスクを記述しており、その絞りディスクは、流体カップリングの軸方向に単独で、あるいは流体カップリングのインペラーまたはタービンホィールの一部と共に、選択的に作業室内の作業媒体の循環流内へ移動されて、それによって流体カップリングの伝達挙動を調節するために、摺動することができる。
【０００６】
最初に挙げた特許文献１に示す、軸方向に方向づけされた固定の絞りディスクを有する形態において、流体カップリングの伝達挙動の所望の調節は、条件づきでのみ可能である。むしろ、絞りディスクの作用とスリップの固定的に設けられた依存性が生じる。提案されている、特に流体カップリングないし作業室の径方向外側の直径の領域内で、インペラーの羽根ホィール壁の一部が摺動することは、伝達挙動への制限された影響しか許さない。
【０００７】
上述した特許文献２に示す形態において、絞りディスクが径方向に方向づけされていることに基づいて、絞りディスクを軸方向に摺動させるためには、比較的大きな力が必要である。従って、通常、絞りディスクの軸方向摺動を実施することができるようにするためには、流体カップリングの充填度、すなわち作業室内を循環する作業媒体の量が、減少されなければならない。
【０００８】
特許文献３は、実施例によれば、リング形状の絞りディスクを記述しており、その絞りディスクは、流体カップリングの周方向に延びる、絞りディスクの水平の部分を有しており、その部分は、作業室の径方向外側に配置された調節機構を用いて、操作可能である。
【０００９】
特許文献４は、絞りディスクを記述しており、その絞りディスクは、作業室の中央の直径の領域内で流体カップリングの周方向に延びており、流体カップリングを通る軸断面で見てその、作業媒体の循環流が流入する流入側が、流体カップリングの回転軸に対して軸平行に延びている。絞りディスクをその休止位置へ移動させるために、絞りディスクは作業媒体から、特に壁によって作業室に対して仕切られる、コアリング領域内へ、引き出される。従って絞りディスクは、その休止位置において、作業媒体の流れを案内する領域によって直接包囲されておらず、コアリング領域を形成する壁によって、そのコアリング領域から分離されて、位置決めされている。図示の実施形態は、高い構造的な手間を必要とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】独国特許出願公開公報ＤＥ１０３５３５１８Ａ１
【特許文献２】国際公開公報ＷＯ２００５／０５００４７Ａ１
【特許文献３】独国特許出願公開公報ＤＥ１０３５３５５４Ａ１
【特許文献４】独国特許公報ＤＥ５８２８８６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の課題は、一方で、作業室の内部で、ないしは作業室内へ、そして作業室から、絞りディスクを軸方向に摺動させることによって、伝達挙動、すなわちインペラーからタービンホィールへ伝達される駆動出力ないし伝達可能なトルク、へ大きい影響を及ぼすことが可能であって、他方では、流体カップリングの各駆動状態および各充填状態において、絞りディスクの容易な摺動可能性が保証されている、流体カップリングの伝達挙動を調節するための絞りディスクを有する流体カップリングを提供することである。さらに、流体カップリングの構造的に簡単で、できる限りコンパクトな形態を提供しようとしている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に基づく課題は、請求項１の特徴を有する流体カップリングによって解決される。従属請求項は、本発明の好ましい、かつ特に目的に合った形態を記述している。
【００１３】
本発明に基づく流体カップリングは、インペラーとタービンホィールを有しており、それらが一緒になって、作業媒体で充填可能な、あるいは充填された、トーラス形状の作業室を形成する。絞りディスクが設けられており、その絞りディスクは、選択的に作業室内へ挿入され、かつ／または作業室の内部で摺動するために、流体カップリングの軸方向に摺動することができる。
【００１４】
絞りディスクは、本発明によれば、通常円環形状、楕円形状または多角形状で、流体カップリングの周方向に、すなわち流体カップリングの回転軸を巡って、延びている。絞りディスクは、流体カップリングの周方向に連続して、あるいは中断して形成することができる。
【００１５】
本発明によれば、絞りディスクは、作業室の中央の直径の領域内に設けられており、すなわち絞りディスクは、作業室の外側の直径に対し、かつ作業室の内側の直径に対して距離をもって配置されている。
【００１６】
絞りディスクは、流体カップリングの軸方向に延びており、すなわち流入側を有しており、作業室内に循環流が形成された場合に作業媒体がその流入側へ向かって流れ、かつその流入側は、流体カップリングを通る軸断面で見て、流体カップリングの回転軸に対して軸平行または実質的に軸平行に延びている。軸断面は、流体カップリングの回転軸を通って案内されている。その場合に、軸平行というのは、正確な軸平行性だけでなく、絞りディスクの流入側が流体カップリングの回転軸に対して所定の角度をもって配置されることも可能であることを意味している。それぞれ角度が強くなるほど、絞りディスクを軸方向に摺動させるために必要な力が、それだけ強くなる。従って角度は、比較的小さくすべきである。各場合において、角度は、流体カップリングの回転軸に対して、９０度よりも小さく、たとえば０と４５度の間、特に０と３０度の間、特に好ましくは０と１０度あるいは０と５度の間で形成される。
【００１７】
絞りディスクは、中空円筒の形状あるいは中空円筒の１つのセクターないし中空円筒の多数の個別セクターの形状を有することができる。両方の場合において、流体カップリングの回転軸からの絞りディスクの距離は、流体カップリングの全周面にわたって一定である。もちろん、流体カップリングの周面にわたって回転軸に対して変化する距離を有する他の形状も考えられる。角度をつけて配置する場合には、たとえば円錐形状または円錐の部分が考えられる。
【００１８】
絞りディスクは、好ましくは、中央の軸方向領域内で径方向内側からおよび／または径方向外側から絞りディスクに作用する、調節機構によって支持され、かつ／またはこの調節機構に接続されている。特に絞りディスクは調節機構の、絞りディスクに作用する部分と共に、流体カップリングを通る軸断面内で、ないしは絞りディスクと調節機構を通る周方向において見て、Ｔの形状を形成する。
【００１９】
この配置の利点を、添付の図との関連においてさらに説明する。
【００２０】
絞りディスクは、特に最後に挙げた実施形態において、本発明によれば、流体カップリングのインペラーとタービンホィールの間の分離間隙の領域内に配置される、休止位置から、インペラー内あるいはタービンホィール内で作業室の中央の直径の領域内に設けられている、アクティブな位置へ摺動することができる。それによって、絞りディスクのために必要な軸方向の組込み空間は、作業媒体の循環流を絞る、そのアクティブな位置も、作業室内の作業媒体の循環流を損なわない、その休止位置も含めて、特に絞りディスクの摺動が、少なくとも流体カップリングの軸方向において、あるいは各方向において、完全に、あるいは実質的に完全に作業室の内部にあることによって、最小になる。
【００２１】
絞りディスクは、そのアクティブな位置においても、その休止位置においても、作業室内に直接位置決めされており、すなわち絞りディスクは壁などによって作業室から仕切られていない。むしろ、作業室は、流体カップリングを通る軸断面内で見て、壁によって仕切られる中心領域を持たない横断面を有している。従って絞りディスクは、その休止位置においても、そのアクティブな位置においても、作業室の流れを案内する領域に直接、すなわち構成部品の介在なしで、対向している。好ましくは絞りディスクは、作業室の内部でのみ摺動することができる。
【００２２】
特に好ましくは、作業室の横断面は、流体カップリングを通る軸断面内で見て、全円形状、ないしは、楕円形状ないし円形の形状とは異なる形状によって生じる、全面的な形状を有している。その場合にこの記載は、流体カップリングの回転軸に関して、軸断面のそれぞれ半分に関する。というのは、この軸断面においては当然、作業室の横断面は、流体カップリングの回転軸の両側にそれぞれ生じるからである。
【００２３】
以下、実施例と添付の図を用いて本発明の例を詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】従来のように、作業室の外部に休止位置を有する、流体カップリング内の絞りディスクのために必要な組込み空間を示している。
【図２】特にコンパクトな構造を許す、本発明に基づく実施形態を示している。
【図３】流体カップリングの軸断面で見た、絞りディスク形成のための可能な実施形態を示している。
【図４】流体カップリングの回転軸に対して軸平行の断面における、ないしは流体カップリングの回転軸を中心とする周方向における、調節機構のための可能な横断面形状を示している。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１には、流体カップリングの図式的な軸断面が示されている。その場合に、流体カップリングの回転軸６の上方の側のみが示されている。インペラー１とタービンホィール２が示されており、それらが一緒になってトーラス形状の作業室３を形成している。インペラー１内で、作業室３の中央の直径の領域内に、絞りディスク４とそれに接続された調節機構５が配置されている。作業室３内の作業媒体の循環流（矢印を参照）は、径方向内側から外側へ向かって、特に絞りディスク４の流入側４．１において、絞りディスク４に当接し、その絞りディスクは軸平行ないし、流体カップリングの回転軸６を中心とする円環形状で（連続的または中断して）延びている。
【００２６】
調節機構５を有する絞りディスク４のアクティブな位置が、実線で示されている。休止位置は、破線で示されている。従って、調節機構５を有する絞りディスク４は、作業室３の軸方向外側の領域（休止位置）から、実線で示す最大の絞り位置（アクティブな位置）に達するまで、多く、あるいは少なく作業室３内へ挿入可能であって、最大の絞り位置においては径方向外側へ向かって見て、インペラー１の全部または実質的に全部の横断面が、絞りディスク４によって覆われることが、明らかである。その場合に覆うことは、回転軸６を中心とする周方向に、それぞれ絞りディスク４の形態に応じて、完全に覆っても、中断して覆ってもよい。
【００２７】
従って、最大の絞りの位置において、絞りディスク４は、インペラー１とタービンホィール２の間の分離間隙７から軸方向に、インペラー１の軸方向外側の端部まで達する。休止位置に達するためには、絞りディスク４は作業室３から軸方向に完全に移動されるので、流体カップリング内で作業室３ないしインペラー１の軸方向外側に、それに応じた組込み空間が設けられなければならない。
【００２８】
図２に示す形態によれば、本発明に基づいて、少なくとも流体カップリングの軸方向に、コンパクトな形状を得ることができる。すなわちここでは、調節機構５を伴う絞りディスク４の休止位置は、作業室３の外部に設けられておらず、作業室の内部に、特に好ましくは、トーラス形状の作業室の円中心の領域内、ないしは作業室３内の作業媒体流の循環中心の領域内に設けられる；実線で示す調節機構５を有する絞りディスク４の表示を参照。休止位置からアクティブな位置（破線で示す表示）へ移行するために、調節機構５を有する絞りディスク４は、インペラー１とタービンホィール２の間の分離間隙７の領域から、インペラー１の径方向における横断面の一部または横断面全体が絞りディスク４によって閉鎖されるまで、インペラー１の方向に軸方向に摺動される。絞りディスク４の形態ないし流体カップリングの周方向におけるインペラー１の横断面の閉鎖に関しては、図１について説明したことが当てはまる。
【００２９】
従って、図２に示す本発明の形態によれば、作業室の軸方向および／または径方向の外部に、絞りディスク４および／または調節機構５のための組込み空間を設ける必要はない。むしろ、絞りディスク４は好ましくは、作業室３内の作業媒体の循環流に絞り作用を及ぼさず、あるいは実質的に絞り作用を及ぼさない休止位置から、作業室３内の作業媒体の循環流を中断し、方向変換し、あるいは絞る位置へ、そして再び戻るように、作業室３の内部でのみ移動され、ないしは摺動される。
【００３０】
図１においても、図２においても、絞りディスク４がインペラー１の領域内で作業室３内へ挿入可能な形態が示されている。もちろんそれに加えて、あるいはその代りに、絞りディスク４を作業室３の、タービンホィール２によって形成される領域内へ挿入することが可能である。図示の形態とは異なり、さらに、その代りに、あるいはそれに加えて、絞りディスク４を調節機構５によって支持し、あるいはこの調節機構に接続することが可能であって、その調節機構は径方向外側から内側へ向かって作業室３内へ突出し、かつ外側から（径方向に）絞りディスク４に接続されている。絞りディスク４に軸方向に作用し、好ましくは軸方向に方向付けされ、かつ特に絞りディスク４と整合する調節機構５を、絞りディスク４を軸方向に摺動させるために使用することもできる。
【００３１】
図１に示す形態において、絞りディスク４は調節機構５と共に、それぞれ回転軸６の上方の流体カップリングを通る軸断面に関して、倒立したＬの形状を有している。もちろん、回転軸６の下方においては、軸断面は正しい向きで立つＬを示すことになる。
【００３２】
図２に示す実施形態において、該当する軸断面は、絞りディスク４と調節機構５によって形成される、Ｔを示す。
【００３３】
図３には、流体カップリングを通る軸断面内で見た、絞りディスク４のための可能な実施形態が示されている。図３ａによれば、絞りディスク４は湾曲した形状を有しているので、その２つの自由な軸方向端部は、その軸方向中心よりも大きい直径上に位置している。曲率半径は、たとえば、上へ向かっては作業室の外径と作業室の内径との差によって制限され、下へ向かってはこの差の４分の１によって制限される領域内におくことができる。
【００３４】
図３ｂによれば、図３ａの湾曲が、互いに接続されたセグメントに代えられている。図示の実施形態において、中央のセグメントは、流体カップリングの回転軸に対して軸平行に延びており、中央のセグメントに接続されている２つの軸方向外側のセグメントは、より大きい直径の方向に角度をもって接続されている。
【００３５】
図３ｃにおいては、２つの互いに角度をもって配置されたセグメントのみが設けられており、それらはその軸方向内側の端部において一緒に調節機構５に接続されており、かつその両方の自由端部は、ここでも、調節機構５に接続された端部よりも大きい直径上に位置している。
【００３６】
図３ｄによれば、絞りディスク４は、流入領域および／または流出領域に、角度αを有する尖端を備えている。角度αは、たとえば１０°と４５°の間にある。
【００３７】
図３ｅによれば、絞りディスク４の両方の軸方向端部は、その形状において互いに異なって形成されている。絞りディスク４が、インペラーとタービンホィールの間の分離間隙の領域内のその休止位置から、作業室内の作業媒体の循環流の内部のアクティブな位置へ摺動する場合に、循環中心ないし作業室の軸方向中心に向き合う、（自由な）軸方向端部は、羽根ホィール底へ向いた、反対側の軸方向端部よりも大きい直径上で終了している。比較的大きい直径上の絞りディスク４の、循環中心へ向いた軸方向端部は、絞りディスク４の絞り作用を最適化し、それに対して流体カップリングのより小さい直径上に配置されて、特に流体カップリングを通る軸断面で見て完全に軸平行ないし線形に延びる、絞りディスク４の反対側の軸方向端部は、絞りディスク４をそのアクティブな位置において収容する羽根ホィール、特にインペラー１内の、より小さい切欠きを可能にする。これは特に、図１と２から明らかにされ、それらの図からは、絞りディスクがインペラー１ないしはその掬い上げへ「乱すように」介入することを、理解することができる。
【００３８】
図３ｅに示す形態において、流体カップリングの比較的大きい直径上に位置決めされた、絞りディスク４の軸方向端部は、より大きい直径へ向かって半径Ｒで丸みをつけられている。もちろん、それに加えて、あるいはその代りに、該当する軸方向端部ないし絞りディスク４の軸方向中心から該当する軸方向端部への移行部を、１つまたは複数の角度をもって形成することも、可能である。図示の実施形態において、実質的に流体カップリングの一定の直径上に延びるが、より小さい直径の方向に丸くしても、かつ／または切曲してもよく、あるいは上述した軸方向端部よりも小さい寸法でより大きい直径の方向に丸くし、あるいは切曲することができる、絞りディスク４の反対側の軸方向端部は、図示の実施形態において、ここでも角度αの尖端を有している。図示のように、絞りディスク４の両方の軸方向端部が、角度αの尖端を有することもでき、その角度は同じ大きさに、あるいは互いに異なるように形成することができる。
【００３９】
もちろん、図３に示す径方向において内側から絞りディスク４に介入する調節機構５の代わりに、付加的に、あるいはその代りに、径方向外側から絞りディスク４に介入する調節機構（図示せず）を設けることも、可能である。従ってその場合には、絞りディスクは、その絞りディスクに接続されている、調節機構の部分と共に、流体カップリングを通る軸断面内で見て、「正しい向きで」立つＴの形状ではなく、倒立したＴの形状を有する。その場合に、Ｔ−形状には、Ｔの「横棒」が直線ではなく、湾曲し、あるいは角度をもって設けられている、図３ａから３ｅに示す各形状（あるいは同様に倒立する）も含まれる。「横棒」は、流体カップリングのより大きい直径の方向に、あるいは流体カップリングのより小さい直径の方向に湾曲し、あるいは角度をもって設けることができ、その場合に、図３ｅに例示するように、２つの軸方向の端部は、互いに異なるように形成することもできる。
【００４０】
図４には、流体カップリングを径方向に通る上面図において外側から内側へ向かって生じるような、調節機構５の横断面が示されている。すなわち、調節機構５は、たとえば四角形、多角形、円形あるいはプロフィールのある横断面形状を有することができ、最後のものは特に、タービン羽根または支持面によって知られているような、流れ的に好ましい形状、たとえば滴形状である。
【００４１】
調節機構５は、たとえば流体カップリングの周面にわたって分配された、特に互いに対して均一な間隔で配置されたウェブ、たとえば３から１２のウェブ、を有することができ、それらがそれぞれ１つの絞りセグメントを支持し、あるいはグループで共通に１つの絞りセグメントを支持し、あるいはすべてが共通に、周方向に閉成された絞りディスクを支持し、その場合にそれは、絞りリングと称することもできる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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