DE10251970B4

DE10251970B4 - Hydrodynamic coupling and starting unit

Info

Publication number: DE10251970B4
Application number: DE2002151970
Authority: DE
Inventors: Achim Dr. 74564 Menne
Original assignee: Voith Turbo GmbH and Co KG
Current assignee: Voith Turbo GmbH and Co KG
Priority date: 2002-11-08
Filing date: 2002-11-08
Publication date: 2011-08-11
Anticipated expiration: 2022-11-09
Also published as: DE10251970A1

Abstract

Hydrodynamische Kupplung (1) 1.1 mit einem Primärrad (2) und einem Sekundärrad (3), die miteinander einen mit Betriebsmittel befüllbaren torusförmigen Arbeitsraum (4) bilden; 1.2 die Abmessungen der Kupplung (1) sind durch folgende Parameterbereiche charakterisiert: – 0,2 ≤ B/DP ≤ 0,25 für das Verhältnis der Breite B des torusförmigen Arbeitsraumes (4) im Axialschnitt zum Außendurchmesser des torusförmigen Arbeitsraumes DP am Primärrad (2); – 0,45 ≤ dP/DP ≤ 0,6 für das Verhältnis des Innendurchmessers des torusförmigen Arbeitsraumes dP am Primärrad (2) zum Außendurchmesser DP des torusförmigen Arbeitsraumes (4) am Primärrad (2); – 180 mm ≤ DP ≤ 230 mm für den Außendurchmesser DP des torusförmigen Arbeitsraumes (4) am Primärrad (2); gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: 1.3 mit einer, in radialer Richtung sich in den torusförmigen Arbeitsraum (4) erstreckenden Drosselscheibe (5); 1.4 die Drosselscheibe (5) ist im Bereich des Innendurchmessers des torusförmigen Arbeitsraumes (4) einem der...Hydrodynamic coupling (1) 1.1 with a primary wheel (2) and a secondary wheel (3) which together form a toroidal working space (4) that can be filled with operating fluid; 1.2 the dimensions of the coupling (1) are characterized by the following parameter ranges: - 0.2 ≤ B / DP ≤ 0.25 for the ratio of the width B of the toroidal working space (4) in the axial section to the outer diameter of the toroidal working space DP on the primary wheel (2 ); - 0.45 ≤ dP / DP ≤ 0.6 for the ratio of the inner diameter of the toroidal working space dP on the primary wheel (2) to the outer diameter DP of the toroidal working space (4) on the primary wheel (2); - 180 mm ≤ DP ≤ 230 mm for the outer diameter DP of the toroidal working space (4) on the primary wheel (2); characterized by the following features: 1.3 with a throttle disc (5) extending in the radial direction into the toroidal working space (4); 1.4 the throttle disc (5) is in the area of the inner diameter of the toroidal working space (4) one of the ...

Description

Die Erfindung betrifft eine hydrodynamische Kupplung, im Einzelnen mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1; ferner eine Anfahreinheit mit einer erfindungsgemäßen hydrodynamischen Kupplung.The invention relates to a hydrodynamic coupling, in detail with the features of the preamble of claim 1; Furthermore, a starting unit with a hydrodynamic coupling according to the invention.

Getriebe ist für den Einsatz in Fahrzeugen, insbesondere in Form von Schaltgetrieben, automatisierten Schaltgetrieben oder Automatikgetrieben in einer Vielzahl von Ausführungen bekannt. Diesen gemeinsam ist, dass der Anfahrvorgang über ein hydrodynamisches Bauelement, einen hydrodynamischen Drehzahl-/Drehmomentwandler oder eine hydrodynamische Kupplung erfolgt. Bei Ausführung als hydrodynamische Kupplung umfasst diese ein als Pumpenrad fungierendes Primärrad und ein als Turbinenrad fungierendes Sekundärrad, die miteinander einen torusförmigen Arbeitsraum bilden, der mit Betriebsmitteln befüllbar ist. Die hydrodynamische Kupplung dient dabei lediglich der Drehzahlwandlung und ist frei von einem Leitrad. Aufgrund der Eigenschaft dieses Bauelementes, lediglich in einem bestimmten Betriebsbereich des Gesamtbetriebsbereiches des Fahrzeuges mit einem optimalen beziehungsweise vertretbaren Wirkungsgrad betreibbar zu sein, wird die mechanische Durchkupplung beziehungsweise Umgehung des hydrodynamischen Leistungszweiges angestrebt. Diese erfolgt in der Regel über eine sogenannte Überbrückungskupplung, welche eine Triebverbindung zwischen dem Eingang der Anfahreinheit und einem Ausgang der Anfahreinheit unter Umgehung des hydrodynamischen Leistungszweiges ermöglicht. Dabei kann die Überbrückungskupplung als schaltbare Kupplung in Form einer Lamellenkupplung parallel zum hydrodynamischen Bauelement angeordnet und geschaltet werden. Denkbar sind jedoch auch Ausführungen, bei welchen die Leistungsübertragung gleichzeitig sowohl über die hydrodynamische Kupplung als auch die Überbrückungskupplung bei Leistungsaufteilung erfolgt. Eine derartige Ausführung ist beispielsweise aus der Druckschrift WO 02/18817 A1 vorbekannt. Entsprechend der gewünschten übertragbaren Leistung wird dabei die hydrodynamische Kupplung ausgelegt. Ferner bekannt aus dieser Druckschrift ist die zumindest zeitweise zentripetale Durchströmung der hydrodynamischen Kupplung während ihres Betriebes. Das Primärrad ist dabei drehfest mit einer mitrotierenden Primärradschale verbunden, welche das Sekundärrad in axialer Richtung und wenigstens teilweise in radialer Richtung umschließt. Der so gebildete Zwischenraum fungiert als erster Betriebsmittelführungskanal oder -raum, der den Anschluss für den Zulauf von Betriebsmittel bildet oder mit einem derartigen Anschluss gekoppelt ist. Das Betriebsmittel wird dabei um das Sekundärrad herumgeführt und die Befüllung erfolgt im Bereich des radial äußeren Durchmessers der hydrodynamischen Kupplung innen zwischen Primärrad und Sekundärrad gebildeten Spalt von oben in radialer Richtung nach innen. Zum Ablauf ist der hydrodynamischen Kupplung im radial inneren Bereich, das heißt im Bereich der Trennebene und im Bereich des inneren Durchmessers des torusförmigen Arbeitsraumes oder unterhalb von diesem ein weiterer zweiten Betriebsmittelführungskanal oder -raum zugeordnet, der den Anschluss für den Ablauf bildet oder mit diesem gekoppelt ist. Die Verbindung zwischen den beiden Betriebsmittelführungskanälen oder -räumen erfolgt dabei über einen offenen Kreislauf. Vorzugsweise sind die Anschlüsse hinsichtlich ihrer Funktion auch vertauschbar, das heißt diese können auch die jeweils andere Funktion übernehmen und damit eine Änderung der Durchströmungsrichtung erzeugen. Insbesondere für die zentripetale Durchströmung ist dabei der dafür erforderliche Bauraum in radialer Richtung mit vorzusehen. Dies ist ebenfalls bei der Auslegung der Kupplung zu beachten. Beim Einsatz in Getriebebaueinheiten, insbesondere in Fahrzeugen ist jedoch auch den zunehmend erhöhten Anforderungen an den zur Verfügung stehenden Bauraum Rechnung zu tragen. Dies bedeutet, dass alle Leistung übertragenden Komponenten möglichst wenig Bauraum in axialer Richtung benötigen sollten. Dies gilt auch für die hydrodynamische Komponente, die in der Regel nur in einem schmalen Teilbereich des Gesamtarbeitsbereiches zum Einsatz gelangt. Eine Verringerung der axialen Baulänge kann dabei durch Vergrößerung der radialen Abmessungen und damit Verringerung der Kreislaufbreite erfolgen, allerdings sind dieser Möglichkeit Grenzen bei gewünschter zentripetaler Durchströmung gesetzt. Auch wirkt sich diese Maßnahme als alleinige Maßnahme im Schlupf/Momentenkennfeld nur auf die Größe des theoretisch übertragbaren Momentes bei hohen Schlupfwerten positiv aus.Transmission is known for use in vehicles, in particular in the form of manual transmissions, automated manual transmissions or automatic transmissions in a variety of designs. This is common that the starting process via a hydrodynamic component, a hydrodynamic speed / torque converter or a hydrodynamic coupling takes place. When designed as a hydrodynamic coupling, this comprises a primary impeller functioning as impeller and a secondary impeller functioning as a turbine wheel, which together form a toroidal working space which can be filled with operating means. The hydrodynamic coupling serves only for the speed conversion and is free of a stator. Due to the property of this component, to be operable only in a certain operating range of the total operating range of the vehicle with an optimal or reasonable efficiency, the mechanical through-coupling or bypassing of the hydrodynamic power branch is sought. This is usually done via a so-called lock-up clutch, which allows a drive connection between the input of the starting unit and an output of the starting unit, bypassing the hydrodynamic power branch. In this case, the lockup clutch can be arranged and switched as a switchable clutch in the form of a multi-plate clutch parallel to the hydrodynamic component. Conceivable, however, are embodiments in which the power transmission takes place simultaneously via both the hydrodynamic coupling and the lockup clutch with power distribution. Such an embodiment is for example from the document WO 02/18817 A1 previously known. According to the desired transferable power while the hydrodynamic coupling is designed. Also known from this document is the at least temporarily centripetal flow through the hydrodynamic coupling during its operation. The primary wheel is rotatably connected to a co-rotating Primärradschale which surrounds the secondary in the axial direction and at least partially in the radial direction. The space thus formed functions as a first resource guide channel or space which forms the port for the supply of resources or is coupled to such a port. The equipment is thereby guided around the secondary wheel and the filling takes place in the region of the radially outer diameter of the hydrodynamic coupling inside between the primary and secondary wheel formed gap from above in the radial direction inwards. To the expiry of the hydrodynamic coupling in the radially inner region, that is in the region of the parting plane and in the region of the inner diameter of the toroidal working space or below this, a further second resource guide channel or space is assigned, which forms the connection for the flow or coupled with this is. The connection between the two resource management channels or rooms takes place via an open circuit. Preferably, the terminals are also interchangeable in terms of their function, that is, they can also take on the other function and thus produce a change in the flow direction. In particular, for the centripetal flow while the space required for it in the radial direction is provided with. This must also be taken into account when designing the coupling. When used in gear units, especially in vehicles but also the increasingly increased demands on the available space to take into account. This means that all power-transmitting components should require as little space as possible in the axial direction. This also applies to the hydrodynamic component, which is usually used only in a narrow portion of the total work area. A reduction of the axial length can be done by increasing the radial dimensions and thus reducing the circuit width, but this possibility limits set at desired centripetal flow. This measure also has a positive effect on the magnitude of the theoretically transmissible torque at high slip values as the sole measure in the slip / torque map.

Die DE 1 218 228 B beschreibt eine hydrodynamische Kupplung mit selbsttätiger Drehmomentbegrenzung, deren Arbeitsraum einen äußeren Durchmesser mit dem Maß D und einen inneren Durchmesser mit dem Maß 0,25 D und eine axiale Breite von 0,24 D plus einem Spalt aufweist, wobei die Breite des Spaltes gleichförmig ist und 0,008 D nicht unterschreitet und 0,002 D nicht überschreitet.The DE 1 218 228 B describes a hydrodynamic coupling with automatic torque limiting, the working space has an outer diameter with the dimension D and an inner diameter of the dimension 0.25 D and an axial width of 0.24 D plus a gap, wherein the width of the gap is uniform and 0.008 D does not fall below 0.002 D does not exceed.

Aus der WO 02/18811 A1 ist eine hydrodynamische Kupplung bekannt geworden, dessen Merkmale im Oberbegriff des Anspruchs 1 zusammengefasst sind.From the WO 02/18811 A1 is a hydrodynamic coupling has become known, whose features are summarized in the preamble of claim 1.

Weitere hydrodynamische Kupplungen sind aus
US 3476219 A
US 3 260 052 A
DE 100 20 944 A1
DE 40 10 970 A1
DE 1 945 128 A
bekannt geworden.Further hydrodynamic couplings are out
US 3476219 A
US 3 260 052 A
DE 100 20 944 A1
DE 40 10 970 A1
DE 1 945 128 A
known.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine hydrodynamische Kupplung der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass diese unter Beibehaltung eines optimalen Übertragungsverhaltens über ihren Gesamtbetriebsbereich hinsichtlich ihrer benötigten Baugröße in axialer Richtung optimiert wird, wobei auch die anderen Funktionen in ausreichender Art und Weise gewährleistet werden. The invention is therefore based on the object, a hydrodynamic coupling of the type mentioned in such a way that it is optimized while maintaining an optimal transmission behavior over its entire operating range in terms of their required size in the axial direction, whereby the other functions are ensured in a sufficient manner ,

Die erfindungsgemäße Lösung wird durch die Merkmale des Anspruches 1 charakterisiert. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen wiedergegeben.The solution according to the invention is characterized by the features of claim 1. Advantageous embodiments are given in the subclaims.

Erfindungsgemäß erfolgt die konstruktive Auslegung einer hydrodynamischen Kupplung, umfassend ein Primärrad und ein Sekundärrad, die miteinander einen mit Betriebsmittel befüllbaren torusförmigen Arbeitsraum bilden, derart, dass nachfolgend genannte Parameterbereiche eingehalten werden:

– 0,2 ≤ B/D_P ≤ 0,25 für das Verhältnis der Breite B des torusförmigen Arbeitsraumes (4) im Axialschnitt zum Außendurchmesser des torusförmigen Arbeitsraumes D_P am Primärrad;
– 0,45 ≤ d_P/D_P ≤ 0,6 für das Verhältnis des Innendurchmessers des torusförmigen Arbeitsraumes d_P am Primärrad zum Außendurchmesser D_P des torusförmigen Arbeitsraumes (4) am Primärrad;
– 180 mm ≤ D_P ≤ 230 mm für den Außendurchmesser D_P des torusförmigen Arbeitsraumes am Primärrad.
mit D_P – Außendurchmesser des torusförmigen Arbeitsraumes am Primärrad (entspricht in radialer Richtung betrachtet dem größten äußeren Durchmesser des Arbeitsraumes am Primärrad)
d_P – Innendurchmesser des torusförmigen Arbeitsraumes am Primärrad (entspricht in radialer Richtung betrachtet dem kleinsten, den Arbeitsraum charakterisierenden Durchmesser am Primärrad, wobei dieser im Bereich der Trennebene zwischen Primärrad und Sekundärrad angeordnet ist)
B – Breite des von Primärrad und Sekundärrad gebildeten torsionsförmigen Arbeitsraumes im Axialschnitt (entspricht der größtmöglichen Abmessung der torusförmigen Arbeitsraumes in axialer Richtung)

According to the invention, the structural design of a hydrodynamic coupling, comprising a primary wheel and a secondary wheel, which together form a toroidal working space that can be filled with operating medium, such that the following parameter ranges are met:

- 0.2 ≤ B / D _P ≤ 0.25 for the ratio of the width B of the toroidal working space ( 4 ) in axial section to the outer diameter of the toroidal working space D _P on the primary wheel;
0.45 ≦ d _P / D _P ≦ 0.6 for the ratio of the inner diameter of the toroidal working space d _P at the primary wheel to the outer diameter D _{P of} the toroidal working space ( 4 ) at the primary wheel;
- 180 mm ≤ D _P ≤ 230 mm for the outer diameter D _{P of} the toroidal working space on the primary wheel.
with D _P - outer diameter of the toroidal working space on the primary wheel (corresponds in the radial direction to the largest outer diameter of the working space on the primary wheel)
d _P - inner diameter of the toroidal working space on the primary wheel (corresponds in the radial direction to the smallest, the working space characterizing diameter at the primary wheel, which is arranged in the region of the parting plane between the primary and secondary wheel)
B - width of the torsion-shaped working space formed by the primary wheel and the secondary wheel in axial section (corresponds to the largest possible dimension of the toroidal working space in the axial direction)

Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht eine Optimierung der hydrodynamischen Kupplung in Richtung eines kleinen Primärraddurchmessers, wodurch diese in optimaler Weise in Anfahreinheiten in Kombination mit einem Startergenerator zum Einsatz in Antriebssträngen im Fahrzeug geeignet ist. Dabei sind die Anschlussmöglichkeiten an eine Getriebebaueinheit nach wie vor in optimaler Weise aufgrund des gewählten Innendurchmessers gegeben. Der mit dieser Auslegung erzielbare Kreislauf ist sehr füllig und gewährleistet ein optimales übertragungsverhalten insbesondere bei geringen Schlupfwerten. Ferner ist diese Kreislaufauslegung auch für Ausführungen mit zentripetaler Durchströmung und Druckauslasssteuerung geeignet.The solution according to the invention makes it possible to optimize the hydrodynamic coupling in the direction of a small primary wheel diameter, whereby it is optimally suitable for starting units in combination with a starter generator for use in drive trains in the vehicle. The connection options to a gear unit are still given in an optimal manner due to the selected inner diameter. The cycle which can be achieved with this design is very full and ensures optimum transmission behavior, in particular at low slip values. Furthermore, this circuit design is also suitable for designs with centripetal flow and pressure outlet control.

Sie wird vor allem durch das Vorsehen einer Drosselscheibe zur Beeinflussung des Übertragungsverhaltens charakterisiert. Diese ist einem der beiden Schaufelräder – Primärrad oder Sekundärrad – im Bereich des Innendurchmessers des torusförmigen Arbeitsraumes zugeordnet. Die Auslegung der Drosselscheibe erfolgt entsprechend der Beziehung 1 < ((D_P – d_P)/(D_P – d_d)) ≤ 1,25.It is mainly characterized by the provision of a throttle disk for influencing the transmission behavior. This is assigned to one of the two paddle wheels - primary wheel or secondary wheel - in the region of the inner diameter of the toroidal working space. The design of the throttle disk is in accordance with the relationship 1 <((D _P - d _P ) / (D _P - d _d )) ≤ 1.25.

Erfindungsgemäß wird dabei das Verhältnis B/D_P derart gewählt, dass dieses immer ≤ ((1 – d_P/D_P)/2) ist.According to the invention, the ratio B / D _{P is selected} such that it is always ≦ ((1-d _P / D _P ) / 2).

Um auch eine optimale Zufuhr des Betriebsmittels bei zentripetaler Durchströmung, das heißt Führung des Betriebsmittels um den Außenumfang eines der Schaufelräder, vorzugsweise des Sekundärrades zum radial äußeren Bereich der Schaufelräder in den Bereich der Trennebene bzw. den Spalt zwischen Primärrad und Sekundärrad und von dort in den sich im torusförmigen Arbeitsraum bildenden Arbeitskreislauf, zu gewährleisten, ist es erforderlich, Pumpenrad und Turbinenrad in entsprechender Art und Weise zueinander anzuordnen und den Spalt zwischen ihnen so zu gestalten, dass der dabei gebildete Eintrittswinkel immer eine Zufuhr in die Meridianströmung des Arbeitskreislaufes bewirkt und nicht abströmend wirkt. Dazu sind Primärrad und Sekundärrad in radialer Richtung mit Versatz ausgeführt, wodurch sich eine entsprechende Profilüberdeckung der Beschaufelung ergibt. Diese Profilüberdeckung ist dabei dadurch charakterisiert, dass der äußere Durchmesser D_P des torusförmigen Arbeitsraumes am Primärrad kleiner als der äußere Durchmesser D_T des torusförmigen Arbeitsraumes am Sekundärrad ist. Vorzugsweise wird eine Profilüberdeckung gewählt, die durch folgende Beziehungen beschreibbar ist: 100% D_P < D_T ≤ 103% D_P und 100% d_P < d_t ≤ 103% dp. In order to provide an optimal supply of the equipment in centripetal flow, that is to guide the resource around the outer circumference of one of the paddle wheels, preferably the secondary to the radially outer portion of the paddle wheels in the region of the parting plane or the gap between the primary and secondary and from there into the To ensure that forming in the toroidal working space working cycle, it is necessary to arrange impeller and turbine in a corresponding manner to each other and to make the gap between them so that the entrance angle formed thereby always causes a supply in the meridian flow of the working cycle and not flowing out acts. For this purpose, the primary and secondary are executed in the radial direction with offset, resulting in a corresponding profile coverage of the blading. This profile overlap is characterized in that the outer diameter D _{P of} the toroidal working space on the primary wheel is smaller than the outer diameter D _{T of} the toroidal working space on the secondary wheel. Preferably, a profile coverage is selected, which can be described by the following relationships: 100% D _P <D _T ≤ 103% D _P and 100% d _P <d _t ≤ 103% dp.

Die Beschaufelung der Kupplung kann gerade oder mit Schrägstellung erfolgen. Vorzugsweise sind die Schaufelwinkel beider Räder gleich. Gemäß einer vorteilhaften Weiterentwicklung sind wenigstens ein Teil, vorzugsweise alle Schaufeln der Schaufelräder im Bereich ihres Schaufelendes unter Bildung einer Anspitzfläche angefast, wobei der Fasenwinkel β_P am Primärrad dem Fasenwinkel β_T am Sekundärrad entspricht und die Phase am Primärrad an der Schaufelrückseite und am Sekundärrad an der Schaufelvorderseite in Rotationsrichtung betrachtet ausgebildet ist.The blading of the coupling can be straight or inclined. Preferably, the blade angles of both wheels are the same. According to an advantageous further development, at least one part, preferably all blades of the blade wheels are chamfered in the region of their blade end to form a chamfer surface, the chamfer angle β _P at the primary wheel corresponding to the chamfer angle β _T at the secondary wheel and the phase at the primary wheel at the blade rear side and at the secondary wheel the blade front side is formed viewed in the direction of rotation.

Zur Vermeidung von Unstetigkeiten in der Momentenübertragung im Teilfüllungsbereich werden die einzelnen Schaufeln der Beschaufelung eines Schaufelrades in Umfangsrichtung in ungleichen Winkelabständen zwischen zwei zueinander in Umfangsrichtung benachbarten Schaufeln angeordnet. To avoid discontinuities in the torque transmission in the partial filling region, the individual blades of the blading of a blade wheel are arranged in the circumferential direction at unequal angular intervals between two blades which are adjacent to one another in the circumferential direction.

Die hydrodynamische Kupplung ist als Anfahrelement in Anfahreinheiten einsetzbar. Dieser ist dann ein schaltbare Kupplung in Form einer Überbrückungskupplung zur mechanischen Durchkopplung von Primärrad und Sekundärrad zugeordnet. Beide können dabei entweder nur getrennt oder aber sowohl getrennt als auch gemeinsam schaltbar sein. Einsatzmöglichkeiten ergeben sich dabei insbesondere in Antriebssträngen von Fahrzeugen. Die Anfahreinheit kann dabei als vormontierte und selbständig handelbare modulare Baugruppe ausgeführt werden, wobei diese mit weiteren Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinrichtungen zu einer Getriebebaueinheit zusammengefasst wird. Eine andere Möglichkeit besteht in der Einzelintegration in einem Getriebe.The hydrodynamic coupling can be used as a starting element in starting units. This is then assigned a switchable coupling in the form of a lock-up clutch for mechanical coupling of the primary and secondary. Both can either be separated or both separately and jointly switchable. Applications arise in particular in drive trains of vehicles. The starting unit can be designed as a preassembled and independently tradable modular assembly, which is combined with other speed / torque converter to a gear unit. Another possibility is the individual integration in a transmission.

Die erfindungsgemäße Lösung wird nachfolgend anhand von Figuren erläutert. Darin ist im Einzelnen Folgendes dargestellt:The solution according to the invention is explained below with reference to figures. It details the following:

1 verdeutlicht in schematisch vereinfachter Darstellung anhand eines Axialschnittes den Grundaufbau einer erfindungsgemäß gestalteten hydrodynamischen Kupplung unter Angabe der Parameter; 1 illustrates in simplified schematic representation on the basis of an axial section, the basic structure of an inventively designed hydrodynamic coupling with specification of the parameters;

2 verdeutlicht eine besonders vorteilhafte Anwendung der erfindungsgemäß gestalteten hydrodynamischen Kupplung; 2 illustrates a particularly advantageous application of the inventively designed hydrodynamic coupling;

3 verdeutlicht anhand einer Schnittdarstellung durch die Schaufelräder in abgewinkelter Form die Ausführung der Beschaufelung; 3 illustrated by a sectional view through the paddle wheels in an angled form the execution of the blading;

4 verdeutlicht anhand eines Drehzahlverhältnis-/Drehmoment-Diagramms (n_T/n_P) das Leistungsübertragungsverhalten der hydrodynamischen Kupplung. 4 using a speed ratio / torque diagram (n _T / n _P ) illustrates the power transmission behavior of the hydrodynamic coupling.

Die 1 verdeutlicht in schematisch stark vereinfachter Darstellung anhand eines Ausschnittes aus einem Axialschnitt einer hydrodynamische Kupplung 1 die einzelnen Parameter zur erfindungsgemäßen Auslegung des hydrodynamischen Kreislaufes. Die hydrodynamische Kupplung 1 umfasst ein als Pumpenrad fungierendes Primärrad 2 und ein als Turbinenrad fungierendes Sekundärrad 3, die miteinander einen mit Betriebsmittel befüllbaren torusförmigen Arbeitsraum 4 bilden. Das Primärrad 2 ist dabei beim Einsatz in Antriebssträngen mit einem Antrieb drehfest verbindbar, während das Sekundärrad 3 beim Einsatz in Antriebssträngen mit dem in der Regel anzutreibenden Abtrieb wenigstens mittelbar, das heißt direkt oder indirekt über weitere Übertragungselemente koppelbar ist. Im Betrieb der hydrodynamischen Kupplung 1 bildet sich bei Rotation des Primärrades 2 aufgrund der sich dadurch ergebenden Umwälzung des Betriebsmittels im torusförmigen Arbeitsraum 4 ein Arbeitskreislauf ein. Um mit einem derartigen Kreislauf ein optimales Übertragungsverhalten bei gleichzeitiger Eignung der hydrodynamischen Kupplung als Anfahrelement in Antriebssystemen für Kraftfahrzeuge zu gewährleisten, bei welchen zum Starten der Verbrennungskraftmaschine und zur Energierückgewinnung ein Generator zum Einsatz gelangt, wobei dieser koaxial zur hydrodynamischen Kupplung angeordnet und mit dieser drehfest koppelbar ist, erfolgt die Auslegung der hydrodynamischen Kupplung in den nachfolgend genannten Parameterbereichen:
B/T_P: 0,2 ≤ B/D_P ≤ 0,25
d_P/D_P: 0,45 ≤ d_P/D_P ≤ 0,6
D_P: 180 mm ≤ D_P ≤ 230 mm
mit D_P – Außendurchmesser des torusförmigen Arbeitsraumes am Primärrad (entspricht in radialer Richtung betrachtet dem größten äußeren Durchmesser des Arbeitsraumes am Primärrad)
d_P – Innendurchmesser des torusförmigen Arbeitsraumes am Primärrad (entspricht in radialer Richtung betrachtet dem kleinsten, den Arbeitsraum charakterisierenden Durchmesser am Primärrad, wobei dieser im Bereich der Trennebene zwischen Primärrad und Sekundärrad angeordnet ist)
B – Breite des von Primärrad und Sekundärrad gebildeten torsionsförmigen Arbeitsraumes im Axialschnitt (entspricht der größtmöglichen Abmessung der torusförmigen Arbeitsraumes in axialer Richtung)The 1 clarified in a highly simplified schematic representation of a section of an axial section of a hydrodynamic coupling 1 the individual parameters for the inventive design of the hydrodynamic circuit. The hydrodynamic coupling 1 includes a primary impeller acting as impeller 2 and a secondary wheel functioning as a turbine wheel 3 , which together provide a torus-shaped working space that can be filled with operating resources 4 form. The primary wheel 2 is rotatably connected when used in drive trains with a drive, while the secondary 3 when used in drive trains with the drive to be driven usually at least indirectly, that is directly or indirectly coupled via other transmission elements. In operation of the hydrodynamic coupling 1 forms during rotation of the primary wheel 2 due to the resulting recirculation of the equipment in the toroidal working space 4 a working cycle. In order to ensure an optimal transmission behavior with simultaneous suitability of the hydrodynamic coupling as a starting element in drive systems for motor vehicles, in which a generator is used to start the internal combustion engine and for energy recovery, which coaxially arranged to the hydrodynamic coupling and rotatably coupled with this is the design of the hydrodynamic coupling takes place in the following parameter ranges:
B / T _P : 0.2 ≦ B / D _P ≦ 0.25
d _P / D _P : 0.45 ≦ d _P / D _P ≦ 0.6
D _P : 180 mm ≤ D _P ≤ 230 mm
with D _P - outer diameter of the toroidal working space on the primary wheel (corresponds in the radial direction to the largest outer diameter of the working space on the primary wheel)
d _P - inner diameter of the toroidal working space on the primary wheel (corresponds in the radial direction to the smallest, the working space characterizing diameter at the primary wheel, which is arranged in the region of the parting plane between the primary and secondary wheel)
B - width of the torsion-shaped working space formed by the primary wheel and the secondary wheel in axial section (corresponds to the largest possible dimension of the toroidal working space in the axial direction)

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung wird dabei das Verhältnis B/D_P derart gewählt, dass dieses immer ≤ ((1 – d_P/D_P)/2) ist. Die hydrodynamische Kupplung gemäß 1 kann ferner durch folgende weitere Parameter beschrieben werden:
D_T – Außendurchmesser des torusförmigen Arbeitsraumes im Sekundärrad, das heißt Turbinenrad
d_T – Innendurchmesser des torusförmigen Arbeitsraumes am Sekundärrad, insbesondere Turbinenrad
I_S – Spaltbreite zwischen Primärrad und Sekundärrad im EinbauzustandAccording to a particularly advantageous embodiment, the ratio B / D _{P is selected} such that it is always ≦ ((1-d _P / D _P ) / 2). The hydrodynamic coupling according to 1 can also be described by the following additional parameters:
D _T - outer diameter of the toroidal working space in the secondary wheel, that is turbine wheel
d _T - inner diameter of the toroidal working space on the secondary wheel, in particular turbine wheel
I _S - gap width between primary wheel and secondary wheel in installed state

Beim Einbau einer Drosselscheibe 5 zur weiteren Beeinflussung der theoretisch mit der erfindungsgemäßen Auslegung erzielbaren Kupplungskennlinie kann diese entweder vor dem Primärrad 2 oder dem Sekundärrad 3 angeordnet werden. Im dargestellten Fall erfolgt die Anordnung vor dem Sekundärrad 3. Der auf den Strömungskreislauf im torusförmigen Arbeitsraum 4 wirkende Teil der Drosselscheibe 5 ist dabei durch den Außendurchmesser d_d charakterisiert. Dabei stellt die 1 mit der Anordnung der Drosselscheibe 5 vor dem Sekundärrad 3 eine Ausgestaltung dar, die für den Einsatz der hydrodynamischen Kupplung 1 in Anwendungsfällen mit zentripetaler Durchströmung, wie in der 2 anhand eines besonders vorteilhaften Ausführungsbeispieles dargestellt, geeignet ist.When installing a throttle disk 5 To further influence the theoretically achievable with the inventive design clutch characteristic, this can either before the primary wheel 2 or the secondary wheel 3 to be ordered. In the case shown, the arrangement takes place in front of the secondary wheel 3 , The on the flow circuit in the toroidal working space 4 acting part of the throttle plate 5 is characterized by the outer diameter d _d . It represents the 1 with the arrangement of the throttle disk 5 in front of the secondary wheel 3 a Embodiment is for the use of the hydrodynamic coupling 1 in applications with centripetal flow, as in the 2 illustrated by a particularly advantageous embodiment, is suitable.

Die 2 verdeutlicht eine bevorzugte Anwendung einer erfindungsgemäß gestalteten Ausführung einer hydrodynamischen Kupplung 1 in einer Anfahreinheit 6. Diese umfasst die hydrodynamische Kupplung 1 als Anfahrelement 7. Das Primärrad 2 ist dabei drehfest mit einer Primärradschale 8 gekoppelt, welche das Sekundärrad 3 in axialer Richtung und wenigstens teilweise in radialer Richtung umschließt. Über die Primärradschale 8 ist das Primärrad 2 dabei mit einem Antrieb oder einer Antriebsmaschine gekoppelt. Die Primärradschale 8 bildet dabei den Eingang E der Anfahreinheit 6. Der Ausgang A, welcher mit nachgeschalteten Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinrichtungen oder anderen Übertragungselementen gekoppelt ist, wird vom Sekundärrad 3 oder einem mit diesem drehfest gekoppelten Übertragungselement, beispielsweise in Form einer Sekundärradwelle 9 gebildet. Dabei ist in Einbaulage betrachtet das Primärrad 2 in axialer Richtung von Eingang E zum Ausgang A betrachtet hinter dem Sekundärrad 3 angeordnet. Die Sekundärradwelle 9 beziehungsweise das ansonsten mit dem Sekundärrad 3 drehfest gekoppelte Übertragungselement wird dabei durch das Primärrad 2, insbesondere den von diesem gebildeten Kupplungshals 10 beziehungsweise einer als Hohlwelle ausgebildeten Primärradwelle geführt.The 2 illustrates a preferred application of an inventively designed execution of a hydrodynamic coupling 1 in a starting unit 6 , This includes the hydrodynamic coupling 1 as starting element 7 , The primary wheel 2 is rotatably with a Primärradschale 8th coupled to the secondary wheel 3 encloses in the axial direction and at least partially in the radial direction. About the primary wheel shell 8th is the primary wheel 2 coupled with a drive or a prime mover. The primary wheel shell 8th forms the input E of the starting unit 6 , The output A, which is coupled to downstream speed / torque converters or other transmission elements, is from the secondary wheel 3 or a non-rotatably coupled to this transmission element, for example in the form of a Sekundärradwelle 9 educated. The primary wheel is considered in installation position 2 viewed in the axial direction of input E to the output A behind the secondary 3 arranged. The secondary wheel shaft 9 or otherwise with the secondary wheel 3 rotatably coupled transmission element is doing by the primary wheel 2 , In particular, the coupling neck formed by this 10 or a trained as a hollow shaft primary wheel shaft out.

Die Primärradschale 8 umschließt dabei das Sekundärrad 3 derart, dass zwischen dem Außenumfang 11 des Sekundärrades 3 und der durch die Innenkontur, insbesondere die Innenwand 12 der Primärradschale 8 mindestens ein Betriebsmittelführungskanal oder -raum 13 gebildet wird. Dieser soll dabei eine Strömung des Betriebsmittels zwischen dem Sekundärrad 3 und der Primärradschale 8 im Bereich der radial äußeren Abmessungen 14 der hydrodynamischen Kupplung 1, insbesondere des Primärrades 2 und des Sekundärrades 3 im Bereich der Trennebene T zwischen beiden von oben in Richtung des sich im torusförmigen Arbeitsraum 4 einstellenden Arbeitskreislaufes in diesen ermöglichen und eine zentripetale Durchströmung der hydrodynamischen Kupplung gewährleisten. Dies bedeutet, dass die Befüllung durch Führung des Betriebsmittels um den Außenumfang eines der Schaufelräder, hier des Sekundärrades 3 zum äußeren Durchmesser der hydrodynamischen Kupplung 1, insbesondere im Bereich der Trennebene zum äußeren Durchmesser des Sekundärrades 3 erfolgt und das Betriebsmittel in diesem Bereich in radialer Richtung nach innen in den torusförmigen Arbeitsraum 4 eingebracht wird. Die Entleerung erfolgt im Bereich des Innendurchmessers d₄ des torusförmigen Arbeitsraumes, beispielsweise im Bereich der Trennebene T zwischen den beiden Schaufelrädern, das heißt im Spalt 15. Dazu ist der hydrodynamischen Kupplung 1 ein weiterer Betriebsmittelführungskanal oder -raum 16 zugeordnet, der im radial inneren Bereich der hydrodynamischen Kupplung 1 angeordnet ist und sich entweder direkt oder über entsprechende Kanäle bis zum torusförmigen Arbeitsraum 4 hin erstreckt. Bei einem Betriebsmittelführungskanal oder -raum kann es sich dabei um eine Leitung oder speziell in der Anschlusskonstruktion ausgebildete und eingearbeitete Kanäle handeln. Der Begriff Kanal ist dabei hinsichtlich seiner Funktion zu verstehen und kann auch Innenräume oder kombinierte Kanal- und Raumabschnitte mit einschließen. Insbesondere der mit 13 bezeichnete Betriebsmittelführungskanal oder -raum liegt hier als ringförmiger Betriebsmittelführungsraum vor. Die beiden Betriebsmittelführungskanäle- oder Räume 13 und 16 sind über einen offenen Kreislauf 17 miteinander gekoppelt. Der offene Kreislauf 17 ist dabei dem im torusförmigen Arbeitsraum sich während des Betriebes einstellenden geschlossenen Kreislauf zugeordnet und ermöglicht entsprechend der vorgenommenen Ansteuerung eine Abfuhr von Betriebsmittel aus dem torusförmigen Arbeitsraum und eine Zufuhr zu diesem. Vorzugsweise wird dabei die hydrodynamische Kupplung 1 mit Druckauslasssteuerung betrieben. Dies bedeutet, dass der Druck im zweiten Betriebsmittelführungskanal oder -raum 16 aktiv beeinflusst wird und über diese Beeinflussung die Verhältnisse, insbesondere der Meridiandruck im Arbeitskreislauf im torusförmigen Arbeitsraum 4 beeinflusst wird.The primary wheel shell 8th encloses the secondary wheel 3 such that between the outer circumference 11 of the secondary wheel 3 and by the inner contour, in particular the inner wall 12 the primary wheel shell 8th at least one resource channel or space 13 is formed. This should be a flow of the equipment between the secondary 3 and the primary wheel shell 8th in the range of the radially outer dimensions 14 the hydrodynamic coupling 1 , in particular the primary wheel 2 and the secondary wheel 3 in the region of the dividing plane T between the two, from above, in the direction of the torus-shaped working space 4 allow adjusting working circuit in these and ensure a centripetal flow through the hydrodynamic coupling. This means that the filling by guiding the equipment around the outer circumference of one of the paddle wheels, here the secondary wheel 3 to the outer diameter of the hydrodynamic coupling 1 , in particular in the region of the parting plane to the outer diameter of the secondary wheel 3 takes place and the resources in this area in the radial direction inwards into the toroidal working space 4 is introduced. The emptying takes place in the region of the inner diameter d _{4 of} the toroidal working space, for example in the region of the parting plane T between the two paddle wheels, that is in the gap 15 , This is the hydrodynamic coupling 1 another resource channel or space 16 assigned in the radially inner region of the hydrodynamic coupling 1 is arranged and either directly or via appropriate channels to the toroidal working space 4 extends. A resource routing channel or space may be a conduit or channels specially formed and incorporated in the port design. The term channel is to be understood in terms of its function and may also include interiors or combined channel and room sections. In particular, the with 13 designated resource guide channel or space is here as an annular resource management space. The two resource management channels or rooms 13 and 16 are over an open circuit 17 coupled together. The open circuit 17 is assigned to the in the toroidal working space during operation adjusting closed circuit and allows according to the control carried a drainage of resources from the toroidal working space and a supply to this. Preferably, the hydrodynamic coupling 1 operated with pressure outlet control. This means that the pressure in the second resource channel or space 16 is actively influenced and influenced by this, the conditions, in particular the meridional pressure in the work cycle in the toroidal working space 4 being affected.

Gemäß einer Weiterentwicklung wird jeder der Betriebsmittelführungskanäle- oder Räume 13 und 16 derart gestaltet, dass diese neben der Zufuhr beziehungsweise Abfuhr von Betriebsmittel zum torusförmigen Arbeitsraum 4 und auch der anderen Funktion, das heißt der Abfuhr beziehungsweise Zufuhr dienen können, das heißt somit mit mindestens einem Eintritt und/oder einem Austritt aus dem torusförmigen Arbeitsraum 4 verbunden sind. Dabei ist es unerheblich, in welchem Bereich das Betriebsmittel aus dem torusförmigen Arbeitsraum 4 austritt. Beide Betriebsmittelführungskanäle- oder Räume 13 beziehungsweise 16 sind dabei wahlweise als Zulauf oder Ablauf nutzbar, so dass auch die Durchströmungsrichtung geändert wird. Zu diesem Zweck sind zusätzliche Mittel zur wahlweisen Änderung der Durchströmungsrichtung der hydrodynamischen Kupplung 1 vorgesehen. Bezüglich der Realisierung dieser Funktion wird dabei auf die Druckschrift WO 02/188171 A1 verwiesen.According to an advancement, each of the resource channels or rooms becomes 13 and 16 designed such that this addition to the supply or discharge of resources to the toroidal working space 4 and also the other function, that is, the discharge or supply can serve, that is thus with at least one inlet and / or an exit from the toroidal working space 4 are connected. It is irrelevant in which area the resource from the toroidal working space 4 exit. Both resource channels or rooms 13 respectively 16 are optionally available as an inlet or outlet, so that the flow direction is changed. For this purpose, additional means for selectively changing the flow direction of the hydrodynamic coupling 1 intended. Regarding the realization of this function is on the publication WO 02/188171 A1 directed.

Der offene Kreislauf 17 ist Bestandteil eines Betriebsmittelversorgungssystems 18. Dieses umfasst eine Betriebsmittelquelle 19, welche vorzugsweise in Form eines Tanks beziehungsweise Behälters 20 ausgestaltet ist und jeweils mit dem Betriebsmittelführungskanal oder -raum 13 und dem Betriebsmittelführungskanal oder -raum 16 über entsprechende Leitungsverbindungen oder Kanäle gekoppelt ist. In die jeweilige Verbindung zwischen dem Tank 20 beziehungsweise der Betriebsmittelquelle 19 und dem Betriebsmittelführungskanal oder -raum 13 beziehungsweise 16 sind dann die Mittel zur Steuerung der Drücke in beiden Leitungen angeordnet. Die Anordnung erfolgt dabei entweder nur in einer der beiden Verbindungsleitungen oder Kanäle oder aber in beiden. Die konkrete Ausgestaltung der Mittel zur Steuerung der Druckverhältnisse in beiden Räumen liegt dabei im Ermessen des zuständigen Fachmannes.The open circuit 17 is part of a resource supply system 18 , This includes a resource source 19 , which preferably in the form of a tank or container 20 is designed and each with the Resource channel or room 13 and the resource channel or space 16 is coupled via appropriate line connections or channels. Into the respective connection between the tank 20 or the resource source 19 and the resource channel or space 13 respectively 16 then the means for controlling the pressures in both lines are arranged. The arrangement takes place either only in one of the two connecting lines or channels or in both. The concrete design of the means for controlling the pressure conditions in both rooms is at the discretion of the competent expert.

Bei der in der 2 dargestellten Ausführung handelt es sich ferner um die Ausbildung einer hydrodynamischen Kupplung 1 mit Eignung des Sekundärrades 3 als Kolben 21 zur Beaufschlagung einer der hydrodynamischen Kupplung 1 zugeordneten schaltbaren Kupplung 22, welche die Funktion einer Überbrückungskupplung 23 zur mechanischen Durchkopplung zwischen Primärrad 2 und Sekundärrad 3 übernimmt. Die Überbrückungskupplung 23 umfasst dabei ein Kupplungseingangselement 24 und ein Kupplungsausgangselement 25, die entweder direkt miteinander oder über weitere Übertragungselemente in Wirkverbindung bringbar sind. Dabei kann das Kupplungsausgangselement 25 entweder wie dargestellt direkt am Sekundärrad 3 angeordnet werden oder aber einem mit diesem drehfest gekoppelten Element. Zur Realisierung der Funktion des Sekundärrades 3 als Kolben 21 ist dieses zwar in Umfangsrichtung drehfest, jedoch in axialer Richtung verschiebbar gegenüber dem Primärrad 2 gelagert. Dies erfolgt dabei beispielsweise mittels einer entsprechenden Profilverbindung 26 in Form einer Keilwellenverbindung zwischen dem Sekundärrad 3 und der Sekundärradwelle 9. Ferner denkbar ist auch eine elastische Anbindung des Sekundärrades 3 an die Sekundärradwelle 9.When in the 2 illustrated embodiment is also the formation of a hydrodynamic coupling 1 with suitability of the secondary wheel 3 as a piston 21 for acting on one of the hydrodynamic coupling 1 assigned switchable coupling 22 which the function of a lock-up clutch 23 for mechanical coupling between the primary wheel 2 and secondary wheel 3 takes over. The lockup clutch 23 includes a clutch input element 24 and a clutch output member 25 which can be brought into operative connection either directly with each other or via further transmission elements. In this case, the clutch output element 25 either directly on the secondary wheel as shown 3 be arranged or a non-rotatably coupled with this element. To realize the function of the secondary wheel 3 as a piston 21 this is indeed rotationally fixed in the circumferential direction, but displaceable in the axial direction relative to the primary wheel 2 stored. This takes place, for example, by means of a corresponding profile connection 26 in the form of a splined connection between the secondary wheel 3 and the secondary wheel shaft 9 , Also conceivable is an elastic connection of the secondary wheel 3 to the secondary wheel shaft 9 ,

Um eine Zufuhr des Betriebsmittels bei zentripetaler Durchströmung, das heißt Durchströmung über den ersten Betriebsmittelführungskanal oder -raum und das Sekundärrad 3 zum radial äußeren Bereich im torusförmigen Arbeitsraum 4 im Bereich der Trennebene T zwischen Primärrad und Sekundärrad 2, 3 und von dort in den sich im torusförmigen Arbeitsraum bildenden Arbeitskreislauf zu gewährleisten, ist es erforderlich, Pumpenrad und Turbinenrad in entsprechender Art und Weise zueinander anzuordnen und einen Spalt zwischen ihnen so zu gestalten, dass der dabei gebildete Eintrittswinkel immer eine Zufuhr in die Meridianströmung des Arbeitskreislaufes bewirkt und nicht abströmend wirkt. Dazu sind Primärrad 2 und Sekundärrad 3 in radialer Richtung mit Versatz ausgeführt, wodurch sich eine entsprechende Profilüberdeckung der Beschaufelung ergibt. Diese Profilüberdeckung ist dabei dadurch charakterisiert, dass der äußere Durchmesser D_P des torusförmigen Arbeitsraumes 4 am Primärrad 2 kleiner als der äußere Durchmesser D_T des torusförmigen Arbeitsraumes 4 am Sekundärrad 3 ist. Dies gilt in Analogie auch für die Innendurchmesser, das heißt die inneren Durchmesser des torusförmigen Arbeitsraumes an den entsprechenden Schaufelrädern – Primärrad 2 und Sekundärrad 3. Diese sind dabei mit d_P für das Primärrad und d_T für das Sekundärrad gekennzeichnet. Die Profilüberdeckung ist dabei durch folgende Beziehung gekennzeichnet: 100% D_P < D_T ≤ 103% D_P und 100% d_P < d_t ≤ 103% d_P. To a supply of the equipment in centripetal flow, that is, flow through the first resource guide channel or space and the secondary wheel 3 to the radially outer region in the toroidal working space 4 in the region of the separation plane T between the primary wheel and the secondary wheel 2 . 3 and to ensure from there into the work cycle forming in the toroidal working space, it is necessary to arrange the impeller and turbine wheel in a corresponding manner to each other and to make a gap between them so that the entrance angle formed thereby always a supply to the meridional flow of the working cycle causes and does not flow off. These are primary wheel 2 and secondary wheel 3 executed in the radial direction with offset, resulting in a corresponding profile coverage of the blading. This profile overlap is characterized in that the outer diameter D _{P of} the toroidal working space 4 at the primary wheel 2 smaller than the outer diameter D _{T of} the toroidal working space 4 at the secondary wheel 3 is. By analogy, this also applies to the inner diameters, that is to say the inner diameters of the toroidal working chamber on the corresponding paddle wheels - primary wheel 2 and secondary wheel 3 , These are marked with d _P for the primary wheel and d _T for the secondary wheel. The profile coverage is characterized by the following relationship: 100% D _P <D _T ≤ 103% D _P and 100% d _P <d _t ≤ 103% d _P.

Dabei handelt es sich bei dieser Angabe um besonders vorteilhafte Bereichsauslegungen. Dabei sollte jedoch immer darauf geachtet werden, dass auch die Differenz zwischen den äußeren Durchmessern in etwa der Differenz zwischen den inneren Durchmessern zwischen den einzelnen Schaufelrädern entspricht, das heißt (D_T – D_P) und (d_t – d_p).This indication is a particularly advantageous range design. However, it should always be ensured that the difference between the outer diameters also corresponds approximately to the difference between the inner diameters between the individual paddle wheels, that is to say (D _T - D _P ) and (d _t - d _p ).

Bezüglich der Ausgestaltung der Beschaufelung der hydrodynamischen Kupplung 1, insbesondere der einzelnen Schaufelräder 2 und 3 bestehen eine Mehrzahl von Möglichkeiten. Dabei werden vorzugsweise an beiden Schaufelrädern jeweils gleiche Schaufelwinkel gewählt. Diese beschreiben dabei den Winkel zwischen dem Schaufelgrund 27 für das Primärrad 2 und 28 für das Sekundärrad 3 und einer Schaufelseite – der Schaufelvorderseite 29 für das Primärrad 2 und der Schaufelrückseite 30 für das Sekundärrad. Diese sind dabei mit α_P für das Primärrad 2 und α_T für das Sekundärrad 3 bezeichnet. Dabei sind vorzugsweise α_T = α_P. Bei Schrägbeschaufelung erfolgt die Ausrichtung in einem Winkel zwischen 50 Grad ≤ α_T ≤ 90 Grad bzw. 50 Grad ≤ α_P ≤ 90, vorzugsweise jedoch in einem Winkel zwischen 75 und einschließlich 90 Grad.With regard to the configuration of the blading of the hydrodynamic coupling 1 , in particular the individual paddle wheels 2 and 3 There are a number of possibilities. In each case, identical blade angles are preferably selected on both blade wheels. These describe the angle between the blade ground 27 for the primary wheel 2 and 28 for the secondary wheel 3 and a blade side - the blade front 29 for the primary wheel 2 and the rear of the bucket 30 for the secondary wheel. These are with α _P for the primary wheel 2 and α _T for the secondary wheel 3 designated. In this case, preferably, α _T = α _P. In the case of oblique blading, the alignment takes place at an angle between 50 degrees ≦ α _T ≦ 90 degrees or 50 degrees ≦ α _P ≦ 90, but preferably at an angle between 75 and 90 degrees inclusive.

Die Wahl der Schaufeldicke s_ST des Sekundärrades 3 und der Schaufeldicken der Beschaufelung am Primärrad s_SP liegt im Ermessen des Fachmannes. Dies gilt auch für eine Ausführung mit Anspitzung der einzelnen Schaufeln 31.1+n für das Primärrad und 32.1+n für das Sekundärrad 3 im Bereich der Schaufelenden 33 für das Primärrad 2 und 34 für das Sekundärrad 3. Im dargestellten Fall sind die Schaufel 31.1+n und 32.1+n angespitzt ausgeführt. Der Anspitzwinkel β der sich durch die Anspitzung beziehungsweise Anfasung ergebenden Anspitzfläche 35 beziehungsweise 36 an den Schaufelenden 33 beziehungsweise 34 von Primärrad 2 beziehungsweise Sekundärrad 3 ergibt sich dabei als Winkel zwischen dieser Fläche und der theoretisch gedachten Verlängerung der durch die Anspitzung bedingten kürzeren Seite der Schaufel der Beschaufelung von Primärrad 2 beziehungsweise Sekundärrad 3. Der Anspitzwinkel ist dabei für das Primärrad 2 mit β_P und für das Sekundärrad 3 mit β_T bezeichnet. Beim Primärrad entspricht dieser Winkel dem Winkel zwischen der Anspitzfläche 35 und der Schaufelrückseite 37, während der Winkel β_T für das Sekundärrad 3 dem Winkel zwischen der Anspitzfläche 36 der Beschaufelung am Sekundärrad 3 und der Schaufelvorderseite 38 gebildet wird. Der Anspitzwinkel entspricht dabei vorzugsweise dem Schaufelwinkel. Dieser beträgt gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung beispielsweise ca. 80 Grad. Die einzelnen Verhältnisse sind dabei in 3 anhand eines Schnittes durch die Abwicklung der einzelnen Schaufelräder 2, 3 dargestellt.The choice of blade thickness s _{ST of} the secondary wheel 3 and the blade thickness of the blading on the primary wheel s _SP is at the discretion of the skilled person. This also applies to a version with sharpening of the individual blades 31.1 + n for the primary wheel and 32.1 + n for the secondary wheel 3 in the area of the blade ends 33 for the primary wheel 2 and 34 for the secondary wheel 3 , In the case shown are the blade 31.1 + n and 32.1 + n sharpened. The tipping angle β of the tipping surface resulting from the sharpening or chamfering 35 respectively 36 at the blade ends 33 respectively 34 from primary wheel 2 or secondary wheel 3 results in this case as an angle between this surface and the theoretically imaginary extension of the caused by the sharpening shorter side of the blade of the blading of the primary wheel 2 or secondary wheel 3 , Of the Taper angle is for the primary wheel 2 with β _P and for the secondary wheel 3 denoted by β _T. For the primary wheel, this angle corresponds to the angle between the tapered surface 35 and the rear of the bucket 37 while the angle β _T for the secondary wheel 3 the angle between the tapered surface 36 the blading on the secondary wheel 3 and the front of the bucket 38 is formed. The taper angle preferably corresponds to the blade angle. This is according to a particularly advantageous embodiment, for example, about 80 degrees. The individual conditions are in 3 based on a section through the development of the individual paddle wheels 2 . 3 shown.

Die Bestimmung der Schaufelzahl Z_T für das Sekundärrad 3 und Z_P für das Primärrad 2 liegt im Ermessen des Fachmannes. Zur Vermeidung von Pulsationen bei der Momentübertragung sind die Schaufelräder jedoch mit unterschiedlicher Anzahl an Schaufeln ausgestattet. Bei Anordnung der einzelnen Schaufeln eines Schaufelrades in Umfangsrichtung im gleichen Abstand zueinander ergeben sich im Teilfüllungszustand Unstetigkeitsbereiche im Kennfeld der Leistungsübertragung, wie beispielsweise in 4 verdeutlicht, die zu einer negativen Beeinflussung des Übertragungsverhaltens und damit den gewünschten Erscheinungen in der Funktion der hydrodynamischen Kupplung führen. I verdeutlicht dabei im Drehzahlverhältnis-/Drehmomentdiagramm die Ideallinie, II die Kennlinien mit Unstetigkeiten. Zur Vermeidung dieser Unstetigkeitsbereiche wird eine ungleichmäßige Schaufelaufteilung gewählt. Dazu wird in Umfangsrichtung betrachtet das Schaufelrad in mehrere, z. B. vier Quadranten aufgeteilt, wobei die einzelnen benachbart angeordneten Schaufeln innerhalb eines Quadranten in unterschiedlichen Winkeln zueinander angeordnet sind. Die Ausführung gemäß eines Quadranten kann dann auf die anderen drei entsprechend übertragen werden. Dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich.The determination of the number of blades Z _T for the secondary wheel 3 and Z _P for the primary wheel 2 is at the discretion of the skilled person. However, to avoid pulsations during torque transmission, the paddle wheels are equipped with different numbers of blades. In the case of arrangement of the individual blades of a blade wheel in the circumferential direction at the same distance from each other, in the partial filling state, discontinuity ranges in the characteristic diagram of the power transmission, such as, for example, in FIG 4 clarifies that lead to a negative influence on the transmission behavior and thus the desired phenomena in the function of the hydrodynamic coupling. I illustrates the ideal line in the speed ratio / torque diagram, II the characteristics with discontinuities. To avoid these discontinuities, an uneven blade distribution is selected. For this purpose, considered in the circumferential direction, the paddle wheel in several, z. B. four quadrants, wherein the individual adjacently arranged blades are arranged within a quadrant at different angles to each other. The execution according to a quadrant can then be transferred to the other three accordingly. However, this is not mandatory.

In 1 wurde bereits auf die Möglichkeit der Optionalität einer Drosselscheibe 5 hingewiesen. Der Einbau dieser erfolgt entsprechend folgender Beziehung: 1 < ((D_P – d_P)/(D_P – d_d)) ≤ 1,25. In 1 was already on the possibility of the optionality of a throttle disk 5 pointed. The installation of these takes place according to the following relationship: 1 <((D _P -d _P ) / (D _P -d _d )) ≤ 1.25.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Hydrodynamische KupplungHydrodynamic coupling
22: Primärradprimary wheel
33: Sekundärradsecondary
44: torusförmiger Arbeitsraumtoroidal working space
55: Drosselscheibethrottle disc
66: Anfahreinheitstarter
77: Anfahrelementstarting element
88th: Primärradschaleimpeller pan
99: SekundärradwelleSekundärradwelle
1010: Kupplungshalscoupling neck
1111: Außenumfangouter periphery
1212: Innenwandinner wall
1313: Betriebsmittelführungskanal oder -raumResource channel or room
1414: Bereich radial äußerer AbmessungArea of radially outer dimension
1515: Spaltgap
1616: Betriebsmittelführungskanal oder -raumResource channel or room
1717: offener Kreislaufopen circuit
1818: BetriebsmittelversorgungssystemWorking fluid supply system
1919: BetriebsmittelquelleResources Source
2020: Tank, BehälterTank, container
2121: Kolbenpiston
2222: schaltbare Kupplungswitchable coupling
2323: Überbrückungskupplunglock-up clutch
2424: KupplungseingangselementInput coupling member
2525: KupplungsausgangselementClutch output element
2626: Profilverbindungprofile connection
2727: Schaufelgrund der Beschaufelung am PrimärradBlade bottom of the blading on the primary wheel
2828: Schaufelgrund der Beschaufelung am SekundärradBlade bottom of the blading on the secondary wheel
2929: Schaufelvorderseite am PrimärradBucket front on the primary wheel
3030: Schaufelrückseite am SekundärradBucket back on the secondary wheel
3131: Schaufel der Beschaufelung am PrimärradBlade of blading on the primary wheel
3232: Schaufel der Beschaufelung am SekundärradBlade of blading on the secondary wheel
3333: Schaufelendeblade end
3434: Schaufelendeblade end
3535: AnspitzflächeAnspitzfläche
3636: AnspitzflächeAnspitzfläche
3737: Schaufelrückseite am PrimärradBucket back on the primary wheel
3838: Schaufelvorderseite am SekundärradFront blade on the secondary wheel
Ee: Eingang der AnfahreinheitEntrance of the starting unit
AA: Ausgang der AnfahreinheitOutput of the starting unit
D_P D _P: Außendurchmesser des torusförmigen Arbeitsraumes am PrimärradOuter diameter of the toroidal working space on the primary wheel
d_P d _P: Innendurchmesser des torusförmigen Arbeitsraumes am PrimärradInner diameter of the toroidal working space on the primary wheel
D_T D _T: Außendurchmesser des torusförmigen Arbeitsraumes am SekundärradOuter diameter of the toroidal working space on the secondary wheel
d_T d _T: Innendurchmesser des torusförmigen Arbeitsraumes am SekundärradInner diameter of the toroidal working space on the secondary wheel
BB: Breite des torusförmigen Arbeitsraumes in axialer RichtungWidth of the toroidal working space in the axial direction
I_S I _S: Spaltbreite zwischen Primärrad und SekundärradGap width between primary wheel and secondary wheel
d_d d _d: Außendurchmesser der DrosselscheibeOuter diameter of the throttle disk
s_SP s _SP: Schaufelbreite einer Schaufel am PrimärradBucket width of a bucket on the primary wheel
s_St s _St: Schaufelbreite einer Schaufel der Beschaufelung am SekundärradBlade width of a blade of blading on the secondary wheel
α_P α _P: Schaufelwinkel einer Schaufel der Beschaufelung am PrimärradBlade angle of a blade of the blading on the primary wheel
α_T α _T: Schaufelwinkel der Beschaufelung am SekundärradBlade angle of the blading on the secondary wheel
β_P β _P: Anspitzwinkel der Beschaufelung am PrimärradTipping angle of the blading on the primary wheel
β_T β _T: Anspitzwinkel der Beschaufelung am SekundärradTipping angle of the blading on the secondary wheel
z_T z _T: Anzahl der Schaufeln am SekundärradNumber of blades on the secondary wheel
Z_P Z _P: Anzahl der Schaufeln der Beschaufelung am PrimärradNumber of blades of the blading on the primary wheel

Claims

Hydrodynamische Kupplung (1) 1.1 mit einem Primärrad (2) und einem Sekundärrad (3), die miteinander einen mit Betriebsmittel befüllbaren torusförmigen Arbeitsraum (4) bilden; 1.2 die Abmessungen der Kupplung (1) sind durch folgende Parameterbereiche charakterisiert: – 0,2 ≤ B/D_P ≤ 0,25 für das Verhältnis der Breite B des torusförmigen Arbeitsraumes (4) im Axialschnitt zum Außendurchmesser des torusförmigen Arbeitsraumes D_P am Primärrad (2); – 0,45 ≤ d_P/D_P ≤ 0,6 für das Verhältnis des Innendurchmessers des torusförmigen Arbeitsraumes d_P am Primärrad (2) zum Außendurchmesser D_P des torusförmigen Arbeitsraumes (4) am Primärrad (2); – 180 mm ≤ D_P ≤ 230 mm für den Außendurchmesser D_P des torusförmigen Arbeitsraumes (4) am Primärrad (2); gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: 1.3 mit einer, in radialer Richtung sich in den torusförmigen Arbeitsraum (4) erstreckenden Drosselscheibe (5); 1.4 die Drosselscheibe (5) ist im Bereich des Innendurchmessers des torusförmigen Arbeitsraumes (4) einem der beiden Schaufelräder – Primärrad (2) oder Sekundärrad (3) – zugeordnet; 1.5 für die Auslegung der Drosselscheibe gilt folgende Beziehung:

1 < ((D_P – d_P)/(D_P – d_d)) ≤ 1,25;

Hydrodynamic coupling ( 1 ) 1.1 with a primary wheel ( 2 ) and a secondary wheel ( 3 ), which can be filled with a toroidal working space ( 4 ) form; 1.2 the dimensions of the coupling ( 1 ) are characterized by the following parameter ranges: - 0.2 ≦ B / D _P ≦ 0.25 for the ratio of the width B of the toroidal working space ( 4 ) in axial section to the outer diameter of the toroidal working space D _P on the primary wheel ( 2 ); 0.45 ≦ d _P / D _P ≦ 0.6 for the ratio of the inner diameter of the toroidal working space d _{P to} the primary wheel ( 2 ) to the outer diameter D _{P of} the toroidal working space ( 4 ) on the primary wheel ( 2 ); - 180 mm ≤ D _P ≤ 230 mm for the outer diameter D _{P of} the toroidal working space ( 4 ) on the primary wheel ( 2 ); characterized by the following features: 1.3 with a, in the radial direction, in the toroidal working space ( 4 ) extending throttle plate ( 5 ); 1.4 the throttle plate ( 5 ) is in the range of the inner diameter of the toroidal working space ( 4 ) one of the two paddle wheels - primary wheel ( 2 ) or secondary wheel ( 3 ) - assigned; 1.5 The following relationship applies to the design of the throttle plate:

1 <((D _P -d _P ) / (D _P -d _d )) ≤ 1.25;

Hydrodynamische Kupplung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis zwischen der Breite B des torusförmigen Arbeitsraumes (4) zum äußeren Durchmesser D_P des torusförmigen Arbeitsraumes (4) am Primärrad (2) immer kleiner beziehungsweise gleich ((1 – d_P/D_P)/2) entspricht.Hydrodynamic coupling ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the ratio between the width B of the toroidal working space ( 4 ) to the outer diameter D _{P of} the toroidal working space ( 4 ) on the primary wheel ( 2 ) is always less than or equal to ((1 - d _P / D _P ) / 2).

Hydrodynamische Kupplung (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Primärrad (2) und dem Sekundärrad (3) eine Profilüberdeckung vorgesehen ist.Hydrodynamic coupling ( 1 ) according to one of claims 1 or 2, characterized in that between the primary wheel ( 2 ) and the secondary wheel ( 3 ) A profile coverage is provided.

Hydrodynamische Kupplung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilüberdeckung durch folgende Beziehungen zwischen den äußeren Durchmessern des Arbeitsraumes (4) am Primärrad (2) und dem Sekundärrad (3) sowie den inneren Durchmessern der beiden Schaufelräder zueinander beschreibbar ist:

100% D_P < D_T ≤ 103% D_P und 100% d_P < d_t ≤ 103% d_P.

Hydrodynamic coupling ( 1 ) according to claim 3, characterized in that the profile overlap by the following relationships between the outer diameters of the working space ( 4 ) on the primary wheel ( 2 ) and the secondary wheel ( 3 ) as well as the inner diameters of the two paddle wheels can be described to each other:

100% D _P <D _T ≤ 103% D _P and 100% d _P <d _t ≤ 103% d _P.

Hydrodynamische Kupplung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaufelwinkel der Schaufeln am Primärrad (2) dem Schaufelwinkel der Schaufeln am Sekundärrad (3) entspricht und in einem Winkelbereich von 50 Grad ≤ α_T ≤ 90 Grad beziehungsweise 50 Grad ≤ α_P ≤ 90 Grad liegt.Hydrodynamic coupling ( 1 ) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the blade angle of the blades on the primary wheel ( 2 ) the blade angle of the blades on the secondary wheel ( 3 ) and is within an angular range of 50 degrees ≤ α _T ≤ 90 degrees and 50 degrees ≤ α _P ≤ 90 degrees, respectively.

Hydrodynamische Kupplung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Schaufeln der Schaufelräder (2, 3) im Bereich ihres Schaufelendes (33, 34) unter Bildung einer Anspitzfläche (35, 36) angefast sind, wobei der Fasenwinkel β_P am Primärrad (2) dem Fasenwinkel β_T am Sekundärrad (3) entspricht und die Phase am Primärrad (2) an der Schaufelrückseite und am Sekundärrad an der Schaufelvorderseite ausgebildet ist.Hydrodynamic coupling ( 1 ) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the individual blades of the paddle wheels ( 2 . 3 ) in the area of its blade end ( 33 . 34 ) to form a tapered surface ( 35 . 36 ) are chamfered, wherein the chamfer angle β _P at the primary wheel ( 2 ) the chamfer angle β _T at the secondary wheel ( 3 ) and the phase at the primary wheel ( 2 ) is formed on the blade rear side and on the secondary wheel on the blade front side.

Hydrodynamische Kupplung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Schaufeln der Beschaufelung eines Schaufelrades (2, 3) in Umfangsrichtung in ungleichen Winkelabständen zwischen zwei zueinander in Umfangsrichtung benachbarten Schaufeln angeordnet sind.Hydrodynamic coupling ( 1 ) according to one of claims 1 to 6, characterized in that the individual blades of the blading of a paddle wheel ( 2 . 3 ) are arranged in the circumferential direction at unequal angular intervals between two mutually circumferentially adjacent blades.

Hydrodynamische Kupplung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: 8.1 mit einer drehfest mit dem Primärrad (2) gekoppelten Primärradschale (8), welche das Sekundärrad (3) in axialer Richtung und wenigstens teilweise in radialer Richtung unter Bildung eines ersten Betriebsmittelführungskanals- oder -raumes (13) umschließt; 8.2 mit einem zweiten Betriebsmittelführungskanal oder -raum (16), welcher im Bereich des Innendurchmessers des torusförmigen Arbeitsraumes (4) oder unterhalb dessen mündet; 8.3 der erste Betriebsmittelsführungskanal oder -raum (13) ist wenigstens als Zufuhrkanal oder -raum zum torusförmigen Arbeitsraum (4) und der zweite Betriebsmittelführungskanal oder -raum (16) ist wenigstens als Ablaufkanal- oder -raum vom torusförmigen Arbeitsraum (4) ausgebildet.Hydrodynamic coupling ( 1 ) according to one of claims 1 to 7, characterized by the following features: 8.1 with a rotationally fixed to the primary wheel ( 2 ) coupled primary wheel shell ( 8th ), which the secondary wheel ( 3 ) in the axial direction and at least partially in the radial direction to form a first Betriebsmittelführungskanals- or space ( 13 ) encloses; 8.2 with a second resource channel or space ( 16 ), which in the region of the inner diameter of the toroidal working space ( 4 ) or below it; 8.3 the first resource channel or space ( 13 ) is at least as a supply channel or space to the toroidal working space ( 4 ) and the second resource channel or space ( 16 ) is at least as a drain channel or space from the toroidal working space ( 4 ) educated.

Hydrodynamische Kupplung (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und zweite Betriebsmittelführungskanal oder -raum (13, 16) wahlweise jeweils als Zufuhr- oder Abfuhrkanal oder -raum zum oder vom torusförmigen Arbeitsraum (4) nutzbar ist.Hydrodynamic coupling ( 1 ) according to claim 8, characterized in that the first and second resource guide channel or space ( 13 . 16 ) optionally as a supply or discharge channel or space to or from the toroidal working space ( 4 ) is usable.

Hydrodynamische Kupplung (1) nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Betriebsmittelführungskanal oder -raum (13, 16) über einen offenen Kreislauf (17) miteinander verbindbar sind. Hydrodynamic coupling ( 1 ) according to one of claims 8 or 9, characterized in that the first and the second resource guide channel or space ( 13 . 16 ) via an open circuit ( 17 ) are connectable to each other.

Hydrodynamische Kupplung (1) nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass dieser ein Betriebsmittelversorgungssystem (18) zugeordnet ist.Hydrodynamic coupling ( 1 ) according to one of claims 8 or 9, characterized in that this is a resource supply system ( 18 ) assigned.

Hydrodynamische Kupplung (1) nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: 12.1 mit einem ersten Anschluss zur Kopplung mit dem ersten Betriebsmittelführungskanal oder -raum (13); 12.2 mit einem zweiten Anschluss zur Kopplung mit dem zweiten Betriebsmittelführungskanal oder -raum (16); 12.3 mit Mitteln zur wahlweisen Änderung der Durchströmungsrichtung der hydrodynamischen Kupplung durch Zuweisung der Funktion des Zulaufes oder des Ablaufes der einzelnen Betriebsmittelversorgungskanäle- oder Räume (13, 16).Hydrodynamic coupling ( 1 ) according to claim 11, characterized by the following features: 12.1 with a first connection for coupling to the first resource guide channel or space ( 13 ); 12.2 with a second connection for coupling to the second resource guide channel or space ( 16 ); 12.3 with means for selectively changing the flow direction of the hydrodynamic coupling by assigning the function of the inlet or the outlet of the individual Betriebsmittelsversorgungskanaläle- or rooms ( 13 . 16 ).

Anfahreinheit (6) 13.1 mit einem Eingang (E) und einem Ausgang (A); 13.2 mit einem zwischen dem Eingang (E) und dem Ausgang (A) angeordneten Anfahrelement (7) in Form einer hydrodynamischen Kupplung (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12.Starting unit ( 6 ) 13.1 with an input (E) and an output (A); 13.2 with a starting element arranged between the input (E) and the output (A) ( 7 ) in the form of a hydrodynamic coupling ( 1 ) according to any one of claims 1 to 12.

Anfahreinheit (6) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der hydrodynamischen Kupplung (1) eine schaltbare Kupplung (22) zugeordnet ist, die parallel zu dieser angeordnet ist, wobei hydrodynamische Kupplung (1) und schaltbare Kupplung (25) mindestens getrennt schaltbar sind.Starting unit ( 6 ) according to claim 13, characterized in that the hydrodynamic coupling ( 1 ) a switchable coupling ( 22 ), which is arranged parallel to this, wherein hydrodynamic coupling ( 1 ) and switchable coupling ( 25 ) are at least separately switchable.