(57)【要約】本発明は、一次ホィールと二次ホィールとを有するハイドロダイナミッククラッチに関するものであって、一次ホィールと二次ホィールが互いにトーラス形状の作業室を形成する。一次ホィールは駆動軸上に配置され、あるいはそれと一体に形成されており、その場合に駆動軸内に作業室内へ作業媒体を供給するための少なくとも１つの供給通路と、同時に作業室から作業媒体を搬出するための少なくとも１つの搬出通路が形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一次ホィール（１）を有するハイドロダイナミッククラッチ（１．１）であって；
１．２  二次ホィール（２）を有し；
１．３  一次ホィール（１）と二次ホィール（２）が互いにトーラス形状の作業室（３）を形成し；
１．４  一次ホィール（１）が駆動軸（４）上に配置され、あるいはこの駆動軸と一体的に形成されている、
前記ハイドロダイナミッククラッチにおいて、
１．５  駆動軸（４）内に、作業媒体を作業室（３）内へ供給するための少なくとも１つの供給通路（５）と、同時に作業媒体を作業室（３）から搬出するための少なくとも１つの搬出通路（６）が形成されていることを特徴とするハイドロダイナミッククラッチ。
【請求項２】
少なくとも１つの供給通路（５）と少なくとも１つの搬出通路（６）が、少なくとも予め定められた部分にわたって駆動軸（４）内で軸方向に延びており、その場合に少なくとも１つの搬出通路（６）が、少なくとも１つの供給通路（５）よりも大きい周面上に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のハイドロダイナミッククラッチ。
【請求項３】
供給通路（５）が、駆動軸（４）の、作業室（３）から遠い、軸方向の端部（４．１）から駆動軸（４）のほぼ他方の端部まで、駆動軸（４）の長手軸上に中央の作業媒体通路の形式で形成されており、かつ半径方向外側に設けられた、多数の搬出通路（６）によって包囲されることを特徴とする請求項２に記載のハイドロダイナミッククラッチ。
【請求項４】
搬出通路（６）が、外側の周面（３．３）の領域内で作業室（３）内へ開口し、供給通路（５）が、作業室（３）の内側の周面（３．１）と外側の周面（３．３）の間の面中央の近傍に位置する、中央の周面（３．２）の領域において、特に多数の流入開口部の形式で、作業室（３）内へ開口していることを特徴とする請求項２または３のいずれか１項に記載のハイドロダイナミッククラッチ。
【請求項５】
一次ホィール（１）と二次ホィール（２）が、それぞれ軸（４、７）上に浮動軸承されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のハイドロダイナミッククラッチ。
【請求項６】
一次ホィール（１）は回動しないように機械的にロック可能であるので、ハイドロダイナミッククラッチは二次ホィール（２）が駆動されている場合に、リターダの機能を行使することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のハイドロダイナミッククラッチ。
【請求項７】
少なくとも１つの搬出通路（６）は、一次ホィール（１）が回動しないように機械的にロックされた場合に、作業媒体の循環流の流れ方向に抗して接線状に開口し、特に少なくとも１つの搬出通路（６）の最後の部分は、作業室（３）の外側の周面（３．３）の領域内で作業室（３）内へ開口する前に、一次ホィール（１）内でハイドロダイナミッククラッチの回転軸に対して軸平行に形成されることを特徴とする請求項６に記載のハイドロダイナミッククラッチ。
【請求項８】
駆動軸（４）の、作業室（３）に対して離れた端部の前側に、少なくとも駆動軸（４）に接続される領域において断面が円形または環状間隙状の、供給通路（５）と流れを案内するように接続された、内側の作業媒体通路（９）と、内側の作業媒体通路（９）を包囲する、少なくとも駆動軸（４）に接続される領域において断面が環状間隙状の、駆動軸（４）内の少なくとも１つの搬出通路（６）と流れを案内するように接続された、外側の作業媒体通路（１０）とを有するモジュール（８）が配置されていることを特徴とする請求項２から７のいずれか１項に記載のハイドロダイナミッククラッチ。
【請求項９】
ドライブトレインであって、
９．１  内燃機関（２０）と；
９．２  内燃機関（２０）の排ガス流内に配置されている、排ガス利用タービン（２１）と；
を有し、
９．３  排ガス利用タービン（２１）が、内燃機関（２０）によって駆動されるクランク軸と駆動結合で接続されている；
前記ドライブトレインにおいて、
９．４  排ガス利用タービン（２１）とクランク軸との間の駆動結合内に、請求項１から８のいずれか１項に記載のハイドロダイナミッククラッチ（２２）が配置されており、その場合に一次ホィール（１）が排ガス利用タービン（２１）によって駆動可能であることを特徴とするドライブトレイン。
【請求項１０】
一次ホィール（１）が回動しないように機械的にロック可能であるので、ハイドロダイナミッククラッチ（２２）がクランク軸を流体力学的に制動することを特徴とする請求項９に記載のドライブトレイン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイドロダイナミッククラッチと、特にハイドロダイナミッククラッチの内部における作業媒体のための導管ガイドに関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイドロダイナミッククラッチは、知られている。特別な使用領域は、ターボ複合システムの分野であって、ターボ複合システムにおいてはドライブトレイン内で内燃機関の排ガス流内に排ガス利用タービンが配置されて、クランク軸と駆動結合されている。この種のシステムにおいて、排ガス利用タービンとクランク軸の間の駆動結合内に、出力ないしトルクを伝達するためのハイドロダイナミッククラッチが接続されている。この種のハイドロダイナミッククラッチの一次ホィールが排ガス利用タービンによって駆動される場合には、この一次ホィールがハイドロダイナミッククラッチの作業室内の作業媒体流循環を介してハイドロダイナミッククラッチの二次ホィールを駆動し、その二次ホィールは通常適当なトランスミッションを介してクランク軸と結合されている。この第１の駆動モードは、ターボクラッチモードとも称される。
【０００３】
ハイドロダイナミッククラッチに、一次ホィールを相対回動不能にロックする手段が設けられている限りにおいて、ハイドロダイナミッククラッチはクランク軸を制動する第２のモード−リターダモード−で使用することができる。このモードにおいて、二次ホィールはクランク軸によって駆動されて、一次ホィールは、たとえば多板クラッチを用いて、相対回動不能にロックされ、二次ホィールから一次ホィールへのトルク伝達によってクランク軸が制動される。この場合（ターボクラッチモード）においては一次ホィールが駆動され、他の場合（リターダモード）においては二次ホィールが駆動されることに基づいて、２つの場合において作業媒体循環の流れ方向が逆である。それによって軸推力の方向が変化し、そのことは、軸受と軸端部シールを設計する場合に考慮されなければならない。
【０００４】
さらに、ターボクラッチモードにおけるのとリターダモードにおけるのでは、回転数領域が異なる。全体として、通常、分当たり４０００回転と分当たり１２０００回転の間の回転数領域が生じる。供給シールと搬出シール、すなわち、作業媒体を供給する通路と作業媒体を搬出する通路を密封するシールは、この回転数領域において駆動される。すべての相対シールにおいて、すなわち、一方が他方とは異なる回転数で回転し、かつ一方が回転し、他方は回転しない構成部品間をシールする場合に、特に、２つのはっきりとした駆動領域が存在する、という問題がある。従って相対シールは、従来は複雑なエンドフェースシールの形式で実施された。この種のエンドフェースシールは、比較的高価であって、故障が生じやすい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、従来技術に比較して改良された、特にターボ複合システム内で使用するための、ハイドロダイナミッククラッチを提供することである。特に本発明に基づくハイドロダイナミッククラッチは、少ないエンドフェースシールで十分であるようにしなければならない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に基づく課題は、請求項１の特徴を有するハイドロダイナミッククラッチによって解決される。請求項８は、それに応じた本発明に基づくドライブトレインを記述している。従属請求項は、本発明の特に好ましい展開を記述している。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に基づくハイドロダイナミッククラッチは、一次ホィールを駆動する駆動軸内に、作業媒体を作業室内へ供給するための供給通路と、同時に作業室から作業媒体を搬出するための搬出通路が形成されていることを、特徴としている。もちろん、複数の供給通路と複数の搬出通路を設けることもできる。特に、１本の中央の供給通路とこの中央の供給通路を包囲する複数の搬出通路が考えられる。
【０００８】
供給通路ないし搬出通路を駆動軸内に設けることによって、すべての通路が同一の回転数で回転するので、供給する通路が第１の回転数を有する構成部品内に、搬出する通路が第２の回転数を有する構成部品内に形成されて、従って固定の構成部品に対して個々に密封されなければならない、従来の形態に比較して、少なくとも１つの面倒なエンドフェースシールを省くことができる。その代りに、供給通路と搬出通路の間の、より簡単な間隙シールを可能とすることができる。
【０００９】
１つまたは複数の供給通路と１つまたは複数の搬出通路は、好ましくは少なくとも予め定められた部分にわたって駆動軸内で軸方向に延びている。１つまたは複数の搬出通路は、１つまたは複数の供給通路の半径方向外側に配置されている。一方で、それによって通路間のシールを特に簡単に実施することができ、他方では、半径方向外側に位置する搬出通路は、ハイドロダイナミッククラッチの作業室の最も大きい周面の領域で開口し、半径方向内側の供給通路は作業室の、半径方向においてさらに内側に位置する領域内で開口している。特にこれら半径方向内側の開口のために、作業室の半径方向内側の周面と中くらいの高さの周面との間の領域が考えられる。特に作業媒体は直接中心へ、すなわち循環流の中心点の領域、いわゆるリターダアイ内へ案内される。
【００１０】
このように作業室の予め定められた高さに開口部を位置決めすることは、特に、ハイドロダイナミッククラッチがターボクラッチモードにおいても、リターダモードにおいても駆動される場合に、効果的である。すなわち、リターダ駆動においては、作業室内の熱発生が大きいことによって、生じた熱を作業媒体によって逃がすためには、作業媒体の大きい流量が必要である。外側の周面に、すなわち環状室の形式の作業室の最も大きい直径の領域に設けられた搬出通路によって（リターダ駆動においてその開口部は作業室の外側の周面における作業媒体循環の流れ方向に対向する）、それがこの場合の媒体流れ方向に抗して整合されていることにより、作業媒体の著しい部分が直接作業室から流出する。それに対して、作業媒体がスリップが少ないことにより（スリップはリターダ駆動において１００パーセント、ターボクラッチ駆動においては好ましくは３から５パーセント）ほとんど暖まらない、ターボクラッチ駆動においては、ハイドロダイナミッククラッチを通る作業媒体の、より少ない流量しか必要とされない。この場合に媒体の流れが反転されるので、作業媒体の大部分は搬出通路の半径方向外側に位置する、いまでは作業媒体の流れの方向へ向けられた開口部を介して流れ、それに応じたわずかな流量が生じる。従って作業室の周面、特に外側の周面における作業室の開口は、特に一次ホィールにおいて、好ましくは接線状に形成され、すなわち流れ方向に見て最初の、作業室内の搬出通路の開口に連続する部分が、一次ホィール内の作業室の周面に対して接線状に、特に最も直径の大きい領域に形成される。好ましくはこの領域は、ハイドロダイナミッククラッチの回転軸に対して軸平行に延びている。これについては、後に、図１を参照して詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、実施例を用いて本発明を詳細に説明する。
【００１２】
図１に図示される軸断面において、一次ホィール１が見られ、その一次ホィールは駆動軸４上に配置されている。詳細には、一次ホィール１は端面側において駆動軸４に、駆動軸４の端面側の輪郭が供給通路５の終端部分の一部を形成するように、ねじ止めされ、かつシールされており、その供給通路は作業室３の中央の周面３．２の領域に開口している。付加的に、供給通路５は駆動軸４の長手軸にわたって長手方向に延びており、その場合に通過孔として形成されている。これは、供給通路５の軸部分を通して、二次ホィールを軸７の端面側にねじ止めしている、図示のボルトを螺合し、ないしは緩めることができる、という利点を有している。
【００１３】
供給通路５の半径方向外側において、駆動軸４内にハイドロダイナミッククラッチの作業室３から作業媒体を搬出するための、多数の搬出通路６が形成されている。長手軸の上方に、この種の搬出通路６が横断面で示されている。多数の搬出通路６が、特に図２と３から明らかなように、供給通路５を完全に包囲している。
【００１４】
搬出通路６は、大体において、環状間隙のセクターの形状の流れ断面を有している。それに対して供給通路は、大部分の軸領域にわたって円形の流れ断面を有しており、一次ホィールの領域において初めて半径方向外側へ案内されて、周面３．２にわたって分配された多数の流入孔の形式で、作業室３の中央へ開口している。
【００１５】
搬出通路６は、駆動軸４の駆動側の端部４．１から始まって、まず同様に軸方向に延びて、一次ホィール１の領域において、半径方向外側へ方向変換されて、最大の直径３．３の領域内で再び軸方向に作業室３内へ連通する。これが、すでに上で説明した、リターダ駆動において作業媒体の流れが直接搬出通路６の連通部へ圧入され、それがハイドロダイナミッククラッチを通るそれに応じた大きさの流量をもたらす、という利点を提供する。というのは、リターダ駆動においては、流れは二次ホィール２内で半径方向外側へ加速されて、外側の周面３．３の領域内で一次ホィール１内へ軸方向に流入するからである（図１において左から右の方向）。それに対してターボクラッチ駆動においては、循環流内の作業媒体は外側の周面３．３の領域において右から左へ、すなわち軸方向に一次ホィールから二次ホィール内へ、流れ、それに応じて作業媒体の少ない部分が搬出通路６によって吸収される。作業媒体の大部分は、搬出通路の流出開口部を介して流れ去り、二次ホィール内では半径方向内側へ減速されて、作業室３の内側の周面３．１の領域において再び軸方向に一次ホィール１内へ流入する。
【００１６】
作業媒体は、供給通路５内へ、そして搬出通路６から、駆動軸４の端面４．１を介して案内される。そのために駆動軸４の端面側に、中央の通路９と中央の通路９を包囲する環状間隙状の通路１０とを有するモジュール８が配置されている。中央の作業媒体通路９は、少なくとも軸４へ向いた端部の領域において円形の流れ断面を有しており、その場合に供給通路５と作業媒体通路９は互いに整合している。作業媒体通路１０の環状間隙状の断面に基づいて、少なくともモジュール８の、駆動軸４へ向いた終端領域において、搬出通路６も作業媒体通路１０と整合している。
【００１７】
搬出通路６ないし作業媒体通路１０の、周囲に対するシールは、エンドフェースシール１１によって行われる。供給通路５ないし作業媒体通路９の特別なシールは、不要であって、ここでは、モジュール８に対して駆動軸４を接続する領域に間隙状のシールが設けられているだけである。供給通路５ないし作業媒体通路９から搬出通路６ないし作業媒体通路１０内へのある程度の漏れ流は、許容される。
【００１８】
作業室内への作業媒体の供給が駆動軸４を介して、作業室からの作業媒体の搬出が軸７を介して行われる、従来の形態においては、軸７の離れている方の軸方向端部の領域においても、エンドフェースシール１１と同様のエンドフェースシールを設けなければならなかったので、図示の形態は、エンドフェースリングがあまり必要とされない、という利点を提供する。それが、コストの削減と駆動安全性の増大をもたらす。
【００１９】
２つのホィール、すなわち一次ホィール１と二次ホィール２は、図示のように、それぞれの軸４と７上に浮動軸承されている。それによってすべての軸受は、ハイドロダイナミッククラッチのコア領域の外部に位置決めすることができる。
【００２０】
図４には、クランク軸ＫＷと排ガス利用タービン２１（ＡＮＴ）の間の駆動結合内に接続された、ハイドロダイナミッククラッチ２２が示されている。クランク軸２０は、わかっているように、内燃機関２０によって駆動され、排ガス利用タービン２１は、排ガスエネルギをクランク軸の駆動に利用するために（ハイドロダイナミッククラッチ２２のターボクラッチ駆動）、内燃機関２０の排ガス流内に配置されている。
【００２１】
ハイドロダイナミッククラッチ２２のリターダ駆動においては、一次ホィール１が多板クラッチ２３によって回動しないようにロックされ、クランク軸から二次ホィール２へ伝達されるトルクは、一次ホィール１と多板クラッチ２３を介して逃がされるので、クランク軸が制動される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に基づくハイドロダイナミッククラッチの実施例を示す縦断面図である。
【図２】図１の切断線Ｂ−Ｂに沿った横断面図である。
【図３】図１の切断線Ａ−Ａに沿った縦断面図である。
【図４】ターボ複合システムのドライブトレイン内の本発明に基づくハイドロダイナミッククラッチの配置を示している。
【符号の説明】
【００２３】
１  一次ホィール
２  二次ホィール
３  作業室
４  駆動軸
４．１  駆動軸の前側
５  供給通路
６  搬出通路
７  軸
８  モジュール
９  作業媒体通路
１０  作業媒体通路
１１  エンドフェースシール
２０  内燃機関
２１  排ガス利用タービン
２２  ハイドロダイナミッククラッチ
２３  多板クラッチ
【図１】
2007534898.tif 000003
【図２】
2007534898.tif 000004
【図３】
2007534898.tif 000005
【図４】
2007534898.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成17年7月12日(2005.7.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
さらに、ターボクラッチモードにおけるのとリターダモードにおけるのでは、回転数領域が異なる。全体として、通常、分当たり４０００回転と分当たり１２０００回転の間の回転数領域が生じる。供給シールと搬出シール、すなわち、作業媒体を供給する通路と作業媒体を搬出する通路を密封するシールは、この回転数領域において駆動される。すべての相対シールにおいて、すなわち、一方が他方とは異なる回転数で回転し、かつ一方が回転し、他方は回転しない構成部品間をシールする場合に、特に、２つのはっきりとした駆動領域が存在する、という問題がある。従って相対シールは、従来は複雑なエンドフェースシールの形式で実施された。この種のエンドフェースシールは、比較的高価であって、故障が生じやすい。
ＧＢ−Ａ１４２４７０４は、ポンプホィールによって包囲される固定のハブを有するハイドロダイナミッククラッチを開示している。固定のハブ内に、アキシャル通路が設けられており、それを通して作業媒体が供給ないし搬出される。
ＧＢ−Ａ１１９４７３９は、液体伝導機構を備えた機関車を開示している。液体伝導機構の、車輪を支持する従動軸内に、液体のための供給通路と液体のための搬出通路が設けられている。
ハイドロダイナミッククラッチに関して、さらに、以下の文献が指示される：
【特許文献１】ＧＢ−Ａ−８９２３１４
【特許文献２】ＵＳ−Ａ−４７７３５１３
【特許文献３】ＵＳ−Ａ−５１３８８４０
【手続補正書】
【提出日】平成18年2月1日(2006.2.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一次ホィール（１）を有するハイドロダイナミッククラッチ（１．１）であって；
１．２  二次ホィール（２）を有し；
１．３  一次ホィール（１）と二次ホィール（２）が互いにトーラス形状の作業室（３）を形成し；
１．４  一次ホィール（１）が駆動軸（４）上に配置され、あるいはこの駆動軸と一体的に形成されている、
前記ハイドロダイナミッククラッチにおいて、
１．５  駆動軸（４）内に、作業媒体を作業室（３）内へ供給するための少なくとも１つの供給通路（５）と、同時に作業媒体を作業室（３）から搬出するための少なくとも１つの搬出通路（６）が形成されており、
少なくとも１つの供給通路（５）と少なくとも１つの搬出通路（６）が、少なくとも予め定められた部分にわたって駆動軸（４）内で軸方向に延びており、その場合に少なくとも１つの搬出通路（６）が、少なくとも１つの供給通路（５）よりも大きい周面上に配置されており、
供給通路（５）が、駆動軸（４）の、作業室（３）から遠い、軸方向の端部（４．１）から駆動軸（４）のほぼ他方の端部まで、駆動軸（４）の長手軸上に中央の作業媒体通路の形式で形成されており、かつ半径方向外側に設けられた、多数の搬出通路（６）によって包囲されることを特徴とするハイドロダイナミッククラッチ。
【請求項２】
搬出通路（６）が、外側の周面（３．３）の領域内で作業室（３）内へ開口し、供給通路（５）が、作業室（３）の内側の周面（３．１）と外側の周面（３．３）の間の面中央の近傍に位置する、中央の周面（３．２）の領域において、特に多数の流入開口部の形式で、作業室（３）内へ開口していることを特徴とする請求項１に記載のハイドロダイナミッククラッチ。
【請求項３】
一次ホィール（１）と二次ホィール（２）が、それぞれ軸（４、７）上に浮動軸承されていることを特徴とする請求項１から２のいずれか１項に記載のハイドロダイナミッククラッチ。
【請求項４】
一次ホィール（１）は回動しないように機械的にロック可能であるので、ハイドロダイナミッククラッチは二次ホィール（２）が駆動されている場合に、リターダの機能を行使することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のハイドロダイナミッククラッチ。
【請求項５】
少なくとも１つの搬出通路（６）は、一次ホィール（１）が回動しないように機械的にロックされた場合に、作業媒体の循環流の流れ方向に抗して接線状に開口し、特に少なくとも１つの搬出通路（６）の最後の部分は、作業室（３）の外側の周面（３．３）の領域内で作業室（３）内へ開口する前に、一次ホィール（１）内でハイドロダイナミッククラッチの回転軸に対して軸平行に形成されることを特徴とする請求項４に記載のハイドロダイナミッククラッチ。
【請求項６】
駆動軸（４）の、作業室（３）に対して離れた端部の前側に、少なくとも駆動軸（４）に接続される領域において断面が円形または環状間隙状の、供給通路（５）と流れを案内するように接続された、内側の作業媒体通路（９）と、内側の作業媒体通路（９）を包囲する、少なくとも駆動軸（４）に接続される領域において断面が環状間隙状の、駆動軸（４）内の少なくとも１つの搬出通路（６）と流れを案内するように接続された、外側の作業媒体通路（１０）とを有するモジュール（８）が配置されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のハイドロダイナミッククラッチ。
【請求項７】
ドライブトレインであって、
７．１  内燃機関（２０）と；
７．２  内燃機関（２０）の排ガス流内に配置されている、排ガス利用タービン（２１）と；
を有し、
７．３  排ガス利用タービン（２１）が、内燃機関（２０）によって駆動されるクランク軸と駆動結合で接続されている；
前記ドライブトレインにおいて、
７．４  排ガス利用タービン（２１）とクランク軸との間の駆動結合内に、請求項１から６のいずれか１項に記載のハイドロダイナミッククラッチ（２２）が配置されており、その場合に一次ホィール（１）が排ガス利用タービン（２１）によって駆動可能であることを特徴とするドライブトレイン。
【請求項８】
一次ホィール（１）が回動しないように機械的にロック可能であるので、ハイドロダイナミッククラッチ（２２）がクランク軸を流体力学的に制動することを特徴とする請求項７に記載のドライブトレイン。
【国際調査報告】
2007534898.tif 000007
2007534898.tif 000008
2007534898.tif 000009
2007534898.tif 000010
2007534898.tif 000011
2007534898.tif 000012