JP2007511715A - 流体力学クラッチおよび流体力学クラッチにより吸収され得るトルクを制御する方法。 - Google Patents

流体力学クラッチおよび流体力学クラッチにより吸収され得るトルクを制御する方法。 Download PDF

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Abstract

流体力学クラッチに関する発明であり、該クラッチは第１のインペラー（２）と第２のインペラー（３）とを有しており、これらは協働して作業室（４）を構成する。また該クラッチは流体力学クラッチの伝達挙動、特に作業室（４）内の循環流を制御する手段を有している。該制御手段は少なくとも１個の整流板（５）を有しており、該整流板は少なくとも部分的に作業室（４）内に延在している。この発明のクラッチにおいては、整流板が作業室に対して軸方向に変位可能であることを特徴としている。

Description

この発明は請求項１に記載の特徴を具えた流体力学クラッチおよび該流体力学クラッチにより吸収され得るトルクを制御する方法に関するものである。
従来技術において車両の始動ユニット用の流体力学クラッチは種々の態様で実現されていることが知られている。始動ユニットにおいては始動機構が動力テークオフに連結された入出力部に連結可能である。リング状の作業室を構成する第１と第２のインペラーを具えた流体力学クラッチは入出力部間に配置されている。
第１のインペラーはそれに回転錠止状に連結された例えば所謂第１インペラーカップを具えており、該カップは第２のインペラーを軸方向に包含している。加えて、起動ユニットは直接駆動クラッチの形での制御可能なクラッチを有しており、該クラッチは流体力学構成要素、特にクラッチと平行に配置されており、制御可能である。つまりこれら両方のクラッチを介して２個の動力系統が形成されており、動力の流れは一方のクラッチのみまたは集合的に両方のクラッチを通して起きるのである。
制御可能なクラッチは少なくとも１個のクラッチ入力要素とクラッチ出力要素とを有している。クラッチ出力要素は少なくとも間接的かつ回転錠止状に第２のインペラーに連結されている。クラッチ入力要素は少なくとも間接的かつ回転錠止状に第１のインペラーおよび／または入力に連結されている。個々のクラッチ間の摩擦接触を生成する手段は圧力媒体により満たされたピストン要素を有している。それはクラッチディスクとは別個に配置されるかまたは特にコンパクト構造の場合には第２のインペラー上に直接形成されている。
流体力学クラッチはさらに作業媒体供給システムを有しており、これによりクラッチは遠心的および求心的に流れ得るのである。遠心的流れの場合、作業媒体は供給チャンネルを介して第２のインペラーの外周に沿って導かれリング状の作業室の外周領域中に半径方向に注入される。
作業媒体により生成された力はクラッチを休止状態またはある程度の滑りを伴って動作する状態に保つのに使われる。リング状の作業室からの流出は作業室の半径方向内径領域のその下に位置する空間で起き、該空間は第２の作業媒体ガイドチャンネルまたは房室（以下「ガイドチャンネル」と呼称する）と呼ばれる。第１の作業媒体チャンネルはケースの内周と第２のインペラーの直径により画定され、第２の作業媒体チャンネルはその機能が倍加される。これは特に求心から遠心への切り替え時に必要である。
流体力学クラッチへの作業媒体の供給は第２の作業媒体供給チャンネルを介して作業室の半径方向内径領域中で行われ、これにより流出はいずれかのインペラーまたは両方のインペラー間で作業室の半径方向外径領域において起きる。ついでクラッチが励動される。そのような始動ユニットにおいて作動比は個々のクラッチ、制御可能なクラッチまたは流体力学クラッチにより変動する。流体力学クラッチの作動中には、駆動機構の回転数のネガティブな反作用を回避すべく、流体力学クラッチにより吸収されるトルク（第１のインペラーにより吸収されるトルクに相当する）がなるべく低く保たれるのが特に望ましい。
これは最小充填要因を調節することにより達成される。しかし非常に高い結合滑りの範囲、例えば７０〜１００％、では非常に高いトルクがクラッチに吸収されるので、この方法だけでは不充分である。したがって流体力学クラッチに連結されている駆動機構の回転数への抑制の形で好ましくない反作用に至り、望ましい駆動動力が存在しなくなる。
かかる事情に鑑みてこの発明の目的は、最少の制御と構造の複雑さと最少の遊びトルクで始動時における滑り吸収トルクが最大な始動ユニット用の流体力学クラッチを提供することにある。
この目的は請求項１に記載の特徴により達せられる。
この発明によれば、第１・第２のインペラーを具えた流体力学クラッチは伝達、特に作業室中での循環流を制御する手段を有しており、該制御手段は少なくとも１個の仲介および／または整流域（以下「整流域」という）形成要素を有しており、該要素は特に整流板であって少なくとも部分的に作業室内に延在しており、作業室中において軸方向、つまり流体力学クラッチの回転軸に平行に変位可能である。
整流域における領域とは理論的な進行方向および／または循環流の方向の横断面に見て少なくとも円周方向のサブ領域に亙って若干偏位しているのである。該偏位つまり方向の変更は作業室および／またはコア房室の中央直径の方向を指向して起きる。利用できる流れ横断面は整流域において傾斜している。
整流域は少なくとも１個の仲介表面を特徴としており、該仲介表面は循環流の進行方向に対して垂直または傾斜しており好ましくは少なくとも作業室の領域の一部に亙って円周方向に完全に延在している。
整流域形成要素はワッシャー形状であってその断面は任意である。これにより制約効果が作業室の全周に亙って円周方向に起きる。一例としては整流域形成要素は部分的にリング状の要素である。
この発明によれば、各作業段階において、整流域形成要素、特に整流板の作業室内における位置を自由に選ぶことによる流体力学クラッチの伝達ひいては作業室内の循環流への効果の種々の制御が可能となる。
整流域形成要素、特に整流板の位置および整流域の作業室内における配置に応じて、整流域形成要素の位置および与えられた変位の大きさおよび滑り領域における変位速度の変更により、流体力学クラッチの伝達はある滑りで制御される。
整流域形成要素、特に整流板は始動状態、すなわち静止状態において２個のインペラーの間の分割面の領域に位置している。滑りが減少する間、各インペラーの軸方向延長部に亙る変位は作業室の中央から離間する軸方向に起きる。整流板、特に循環流に作用する仲介および／またはアクティブ面の制御は意図する方法で流体力学クラッチの全作業範囲、好ましくは全滑り範囲に亙って行われる。
これにより流体力学クラッチの伝達の制御はより広く全作業範囲に亙って行なえる。この制御は少なくとも整流板の軸位置と幾何的な寸法の関数であることを特徴とする。ついで滑りに因る整流板の軸方向位置の変化に応じて整流板の活動の変化が起きる。
所望の作業曲線特性を達成すべく、循環流の制御手段は作業室中に少なくとも外側または内側の整流域を構成する。好ましくはこれがいずれかのインペラーに割り当てられる。整流板は作業室に対して外側バッフルまたは内側バッフルを形成するように構成される。外側バッフルの場合には、整流域形成要素、特に整流板は作業室の半径方向外側の領域に配置される。内側バッフルの場合には、整流域形成要素、特に整流板は半径方向内径から作業室に延在する。しかし好ましくは、作業室の内径領域に位置するように選択され、この場合には整流域形成要素のための制御手段を具えた流体力学クラッチのコンパクトな構造が得られる。
整流板は好ましくはいずれかのインペラーに割り当てられる。この割当ては第１・２いずれかひとつのインペラーであってもよい。この効果は割当てにより左右される。これにより分割面の領域またはその近くから始まる変位が少なくとも部分的に起きて、好ましくはインペラーが作業室の全軸方向延長部分に及ぶ。つまり変位は作業室の幾何学的中心および中心房室から軸方向に離間する。
整流板は別個の構成要素として形成できるが、インペラーと構造的なユニットの一部としても形成され得る。つまりインペラーと一体の構成要素としても形成できる。第１のケースでは整流板は（ａ）各インペラー上にまたは（ｂ）それに回転錠止状に連結された要素上にまたは（ｃ）静止構成要素としてまたは（ｄ）整流板に割当てられてインペラーと相対回転速度を有した要素である。
内外のバッフルのための整流板は（ａ）においては内外径の領域にスリットを具えており、このスリットは軸方向に延在して（少なくとも周辺方向における一方向構成要素を伴った傾斜状ブレードの場合）ガイドに使用されたブレードのバッフルを吸収する。ついで整流板のガイドはブレードにおいて起き、ガイド領域のブレードはバッフルを支持する部分とは連結していない。つまりこの領域では作業室はブレードを支持する部分の内側輪郭には制約されないのである。
ガイドスリットはブレードに対して調節され、これによりブレードの設置に関してはスリットは真っ直ぐなまたは傾斜ブレードとして形成される。各インペラー上の整流板のガイドの場合には、整流板を支持する要素と各インペラーとの間の均一な回転速度が保証されなければならない。結局傾斜ブレードの場合、ガイドスリットの形成および整流板の軸方向可動性に関してはつぎのような可能性がある。
（ａ）整流板および／または整流域形成要素は傾斜状配置のブレードに沿って円周方向に軸方向位置の変化に導かれるまたは（ｂ）ガイドスリットは傾斜ブレードの場合ある大きさの円周方向への純粋な軸方向変位で回転なしである。
一実施例においては、整流域形成要素、特に整流板のガイドは流体力学クラッチの構成、特にブレード支持部とは独立に起きるものであり、（ｃ）および（ｄ）による他の構成要素上ではインペラーの断面は半径方向に対応偏倚している。リング状の要素はブレードに対して内外円周の領域で摩耗される。ブレードの断面は回転軸に対して平行に半径方向に形成されるブレード側面とブレード端面により特徴付けられる。
つまりリング状の偏倚は各インペラーの全軸方向延長部または少なくとも整流板の変位と幅の和に相当する大きさの部分に亘るものである。整流板は各インペラーに対して分割面の領域で全延長部に亙ってかつそれを越えて変位される。これにより整流板は静止要素または各インペラーに対して相対回転速度で回転する要素により支持され、その上で軸方向にガイドされる。
他のケースつまりサイクル前壁領域を具えた構造ユニットでは整流板は壁領域の構成要素であって、好ましくはいずれかのインペラーのブレード支持部分の一部である。この場合軸方向への整流板の変位は各インペラーのブレード支持部分のサイクル前壁部分の変位によってのみ起きる。流体力学要素の断面について見ると、インペラーの部分は軸方向に変位できる。この部分は各インペラーのサブ領域中に位置する作業室の半径方向外径の領域または半径方向内径の領域における領域を含んでいる。ガイドは流体力学要素、特に各インペラーと同軸上に起きる。
変位の大きさは各インペラーの構造と部分の選択とに応じて固定できる。変位はブレード支持部分の簡単なシールにより起きる。でなければブレード支持部分が整流板の変位に対するリミットストッパーつまりインペラーの軸方向の部分を形成する点まで起きる。
整流板の構造に関しては複数の可能性がある。一番簡単なケースでは、ワッシャー形の要素として形成されており、２個の相互に平行に配置されてアクティブ表面を構成する前側を有している。該前側を組み立てた状態で見ると回転軸に対して垂直に延在している。特に有利な構造の場合には、その輪郭、特にアクティブ表面が整流板上に形成されており、循環流のガイドに関して有利な性質を具有する方法で幾何学的な形状と輪郭とで形成される。
好ましくは、アクティブ表面の形状は流れ方向に延在するように選ばれており、流れ方向に上昇して内外の直径の領域から作業室内に延在している。つまりアクティブ表面は循環流に対して純粋に垂直な表面として形成されているのではなく、作業中に循環流のガイドを可能とするようになっており、反転および／または方向の変化が徐々に起きる。
各インペラーに対して完全に変位したときにブレード支持領域の内側輪郭上に位置しかつブレード底部上に位置するように輪郭が選ばれている。この場合、制御がもはや必要でない場合には、なくなったブレード支持部分の機能を整流板が引き継いでいるので、制御はもはや行われない。
整流域形成要素、特に整流板は変位を検出する制御ユニットを与えられている。このユニットは任意に形成されるものであり、機械的、水圧的、空圧的、電気的またはそれらの組合せにより駆動される。
水圧的または空圧的方法を選ぶのが望ましい。変位は例えば少なくとも間接的に整流域形成要素のシリンダー／ピストンユニットへの連結により起される。ピストンの駆動は任意の圧力源により行われる。駆動圧力は例えば下記のようなものである。
（ａ）供給チャンネルまたは房室の圧力に対応するまたはこの圧力に比例する圧力。（ｂ）ケース内の圧力。（ｃ）（ａ）、（ｂ）からの過剰圧力。（ｄ）自由に選ばれた圧力。（ｅ）例えば伝達圧力などの動力機構で得られる任意の圧力。（ｆ）（ａ）〜（ｃ）に言われる圧力および（ｄ）または（ｅ）による圧力からの過剰圧力。
この発明の技術思想はいかなるタイプの流体力学クラッチにも応用可能である。回転ケースつまり第１のインペラーに回転錠止状に取り付けられた第１のインペラーカップを具えた流体力学クラッチ、静止状のケースを具えた流体力学クラッチなどを含むものである。加えてこの発明の技術思想は流体力学クラッチの形の始動要素を有した始動ユニットにも採用できる。該始動要素は直接駆動クラッチをブリッジする装置を具えたものである。
この場合直接駆動クラッチはディスククラッチの形で形成されており流体力学クラッチと平行に配置されている。流体力学クラッチは作業媒体供給システムおよび／またはガイドシステムを有しており、該システムは流体力学クラッチを通過する遠心および求心流れを可能とする。
求心流れの場合には、少なくとも一部は流体力学クラッチの外円周に沿ってガイドされ、分割面が挿入されている外円周領域では、直接駆動クラッチ始動のための作業媒体となる。これらは作業状態で直接駆動クラッチに得られる圧力により非活性化される。つまりアクティブな摩擦係合し置かれる要素が互いの離間保持されるのである。
作業媒体供給を通っての遠心流れはリング状の作業室の内径領域で起き、流れは遠心方向、つまり流体力学クラッチの外側円周の領域から外側に向けて起きる。流体力学クラッチと直接駆動クラッチからなるユニットは第１の作業媒体供給チャンネルまたは房室を有しており、該チャンネルまたは房室は直接駆動クラッチの制御装置とユニットを囲繞するケースとの間に形成されている。加えて第２の作業媒体供給チャンネルまたは房室はリング状作業室の内径上の外側円周の領域内に配置されている。
房室の割当ては供給チャンネルまたは供給房室または排出チャンネルまたは作業室へまたは作業室からの排出房室の選択により特定される。これは作業媒体供給および／またはガイドシステム中の対応する制御装置により行われる。これらは好ましくは弁装置の形で形成される。軸方向に滑動可能な整流板に割り当てられた制御ユニットの制御弁の選択に関しては、作業媒体供給チャンネルまたは房室内の圧力が駆動に用いられる。
好ましき実施例においては、流体力学クラッチ、特にブレードは中心リングを有している。つまり中心房室内のブレードはインペラー、特にタービンホイールを指向する端部に凹部を有している。タービンホイールは対応する中空部を有しており、加えてブレードは両インペラー上で異なってもよい。第２のインペラーは好ましくは傾斜状に刻設されており、これは第１のインペラーから出口領域中のブレードにも当てはまる。
これによりより良いλ値を達成するのが可能となる。他方、ブレードは第１のインペラーにおける取入れ口の領域に真っ直ぐに形成されて、整流板の直線状変位が作業室の内径領域内の配置において可能となる。
同様に、作業室の外径領域における整流板の配置に逆に適用されて、傾斜流れがポンプの取入れ口に従う。しかし、好ましくは第１の変化態様が選択される。つまり第１のインペラー上の個々のブレードは直線状または半径方向に対してある角度では進まず、半径方向に進む第１のサブ領域と半径方向に対してある角度で進む第２のサブ領域とを有している。
この発明によれば、各作業段階において、整流域形成要素、特に整流板の作業室内における位置を自由に選ぶことによる流体力学クラッチの伝達ひいては作業室内の循環流への効果の種々の制御が可能となる。
図１にこの発明の流体力学クラッチ１の基本的構造と原理を示すが、該流体力学クラッチは少なくとも第１のインペラー２と第２のインペラー３とを有しており、これらのインペラーは協働して作業室４を構成するとともに流体力学クラッチ１と同軸状に配置されている。また軸方向に変位可能な整流域形成要素特に整流板５が設けられている。
この構成において、整流板５は第１のインペラー２を有しており、該第１のインペラー２は駆動部に連結可能である。ここで整流板はワッシャー形状に形成されている。該整流板はそのアクティブ表面とともに半径方向において作業室４内に延在している。整流板５の配置は所謂外側バッフル６を有している。このバッフルは作業室４の半系方向外径ｄA4の領域においてアクティブとなる。整流板５は軸方向、つまり流体力学クラッチ１の回転軸Ｒと平行に変位できる
流体力学クラッチ１の始動ステップから見ると、変位は分割面Ｔの領域から始まって各インペラー（ここでは第１のインペラー２）の軸方向延長部のサブ領域に亙って起きる。軸方向変位は第１のインペラー２の延長部のサブ領域に亙ってのみ起きることもできる。または好ましくは完全に第１のインペラー２の全体を越える。
図１の構成において、整流板５は第１のインペラー２のブレード支持部分８の壁領域７の一部である。この壁領域７は第１のインペラー２の外径ｄA2の領域に配置されており、変位しないブレード支持部分８とは反対に軸方向に変位することができる。
壁領域７の位置については、強制結合の結果として整流板５の変位が起きる。この場合の整流板５は作業室４の外径を定める直径ｄA4より小さい内径ｄ5を有しているが、該内径は分割面Ｔの領域における作業室４の内径ｄ4よりは大きい。整流板５の外径ｄA5はこの場合作業室４の外径ｄA4に相当する。または第１のインペラー２の具体的なケースでは第１のインペラー２の内径ｄi7-2に相当する。この内径は第１のインペラー２の半径方向外側領域における壁領域７を定める内径によって定められる。
この直径は第１のインペラーの理論的な外径ｄA2と壁領域７の壁厚Ｓ7との差を含んでいる。一例として、図示のケースの整流板５は平坦なディスクとして形成されている。該整流板５は２個の前側１１、１２を有しており、各前側は平坦な前面９、１０に形成されている。各前面９は前側１２において分割面Ｔから離間しており、最初および始動ステップにおける整流板５の初期位置に対して変位方向に位置している。
前面１０は作業室４中の循環流のための制御表面２０を少なくとも部分的に図示の場合は完全に構成している。ブレード支持部分８の壁領域７は図１の場合には変位可能である。
これらの連結してブレード１４のブレード領域１３が取り付けられている。該ブレード領域１３はそれ自身に沿って変位可能である。ブレード１４はサブ分割されている。ブレード支持部分８および／または連結されたブレード領域１３を具えたブレード支持部分８の壁領域７はリング状に形成される。しかし両者は回転錠止状に相互結合され相互に変位可能である。この構成により変位の大きさとは独立に残りのブレード支持部分８に対する完全な軸方向変位が確実となる。
しかし図１には図示してないが、ブレード領域１３への結合のない壁領域７のみの変位も考えられる。この場合の壁領域７は流れのガイドとしてのみ使用され、位置固定およびブレード１４の取付けには参与することはない。これは残りのブレード支持部分８により行われる。
図２ａ、２ｂに示すのは、流体力学クラッチ１．２の他の実施例であって、軸方向に変位可能な整流板５．２を有している。該整流板は別個の構成要素として形成されており第１のインペラー２．２に対して反対の軸方向に変位可能である。この変位により作業室４．２中のアクティブ表面の変化が上がる。この場合整流板５．２は外側バッフル６．２として形成されている。つまり、整流板は作業室４．２の外側領域中に配置・支持されている。
これにより第２のインペラー３中に過剰に流れ込む前に、流れはこの領域中でバッフルおよび／または整流板５．２の近くで反転される。ブレード１４．２は第１のインペラー２．２の半径方向外側の領域中ブレード支持部分８．２を越えて突出して配置されている。つまり、ブレードはブレード支持部分８．２の延長部に亙って半径方向にガイドされる。またブレードは第１のインペラー２．２の半径方向外側の領域が図１に示す壁領域７．２からは自由になるように配置されている。
整流板５．２にはこの場合スリットが形成されており、個々のブレード１４．２にガイドされる。該ブレードは相互に離間して円周方向に配置されている。該ブレードは好ましくは真っ直ぐに指向されている。つまり各ブレード１４．２は垂直理論的回転軸と回転軸とを有した面内に配置されている。これにより軸方向に変位可能な整流板５．２はブレード１４．２（特に自由に突出しているブレード領域１３．２）の領域においてガイドされる。該ブレード領域はブレード支持部分８．２の直接のガイドには携わらず、ブレード支持部分８．２の他のバッフル領域のみによりその位置に固定される。
傾斜ブレードの場合も同様に考えられるが、ガイドスリットは対応する幅を有して設計され、軸方向変位は円周方向に捻ることにより固定される。ブレード領域１３．２および／またはブレード支持部分８．２の大きさについては、軸方向への変位がブレード１４．２上の整流板５．２の各ガイドにより確実にされる。整流板５．２の最適変位はブレード支持領域８．２の端部領域が回転軸に垂直で垂直方向に垂直な面内にあるようにおよび／または第１のインペラー２．２と第２のインペラー３．２との間の分割面Ｔに平行に延在するように達成される。
内径ｄi5.2の配置に関しては、インペラー２．２の外側の領域までまたは少なくともブレード支持部分８．２の領域まで起きる。内径ｄi5.2がブレード支持部分８．２の外径ｄA8に等しいかまたは好ましくはより大きいならば、ブレード支持部分８．２の変位は軸方向または作業室４．２の外でブレード支持部分８．２の全体に亙って起きる。しかし追加の部品がないと整流板５．２をガイドすることは不可能であるからして、これは意図するものではない。好ましくは変位がブレード支持部分８．２および／またはそれにより形成される内壁１５の方向にできる限り起きるようにする。ブレード支持部分８．２のストッパー機能を与えるのが好ましい。
図２ｂにおいて右から見て、整流板５．２はスリットおよび／またはガイド１６を有しており、これらは内径ｄi5.2における各ブレード１４．２のガイドに関係するものである。この整流板５．２の構成が可能である。しかしこれはこの発明が意図する構成ではない。スリット１６はブレード１４．２の配置に適合している。
図３ａ〜３ｃに示す流体力学クラッチ１．３では整流板５．３の変化態様であり、図１、２に記載の構成が採用されているが、図３ａに示す第２のインペラー３．３ａに取り付けられている。ここで整流板５．３ａは外側バッフル６．３ａとして形成されており、作業室４．３ａの外側半径方向領域、例えば第２のインペラー３．３ａにおいてアクティブになる。また整流板５．３ａは好ましくはワッシャーとして形成されている。また整流板は壁領域７．３ａと一体にまたは図２ａに示すように第２のインペラー３．３ａのブレード１４．３ａ上に同様の手法でガイドされる。内外径は第１のインペラー２．２ａの配置が採用できる。
図３ｂ、３ｃに内側バッフル１７．３ｂ、１７．３ｃとしての変位可能な整流板５．３ｂ、５．３ｃを示す。各整流板５．３ｂ、５．３ｃは流体力学クラッチ１．３ｂ、１．３ｃ特に作業室４．３ｂ、４．３ｃの半径方向内径領域に配置されている。これらの整流板５．３ｂ、５．３ｃにおいては、その外径ｄA5.3bとｄA5.3cが常に作業室４．３ｂの内径ｄi4.3b、ｄi4.3cより大であり、かつ作業室４．３ｂの内径ｄi4.3b、ｄi4.3cおよび／または流体力学クラッチ１．３ｂ、１．３ｃの外側領域におけるインペラー２．３ｂ、２．３ｃおよび３．３ｂ、３．３ｃにより確定される内径より小である。
整流板５．３ｂ、５．３ｃは少なくとも部分的に半径方向作業室４．３ｂ、４．３ｃ中に延在している。一例として、図３ｂでは第１のインペラー２．３ｂ上に整流板５．３ｂが設けられており、これは第１のインペラー３．３ｂにより確定される作業室４．３ｂのサブ領域の内径領域中である。この構成において整流板５．３ｂと壁領域７．３ｂとは構造的なユニットを構成し、ブレード支持部分８．３ｂの壁領域７．３ｂは変位可能である。
変位は軸方向に向かうものである。図３ｃに示すのは図２の第２のインペラー３．３ｃの変形であって、整流板がブレード支持部分８．３ｃ上でガイドされないスリット１８を有している。
実施例１．４ａにおいては、図４ａのインペラーが第１のインペラー２．４ａの形で循環を導き、または図４ｂの第２のインペラー３．４ｂが整流板５．４ａ、５．４ｂのためのガイドの領域から離間するように形成されている。つまり、断面について見ると、インペラーはインペラー２．４ａ、３．４ｄの半径方向外側領域に設けられたインペラー部分１９からは自由であり、または整流板５．４ａ、５．４ｂに半径方向内側領域において載っている。
加えて、インペラー２．４ａ、３．４ｂはこの領域にあり、特にブレードは好ましくは離間する。この離間においては、ブレード１４．４ａ、１４．４ｂは作業室４．４ａ、４．４ｂの半径方向外径ｄA2、ｄA3の領域または半径方向内径ｄI2，ｄI3および／またはブレード１４．４ａ、１４．４ｂの領域において半径方向への真っ直ぐなエッジを有している。この領域では循環流のガイドはない。整流板５．４ａ、５．４ｂはそれぞれ離間により離れた領域に配置されている。またこれは理論的には正常な場合のブレードにより充填されている。図４ａにおいては第２のインペラー３．４ａの半径方向外径ｄA3の領域内であり、図４ｂにおいては第１のインペラー２．４ｂの半径方向内径ｄI2の領域内である。
整流板５．４ａ、５．４ｂは妨害なく任意に変位できる。さらにこれにより整流板５．４ａ、５．４ｂはインペラー上でガイドされる必要はなく、相対回転速度でそれに対して回転する要素上をガイドされる。
また例えばケース２１などの静止要素上でのガイドも考えられる。
図５に流体力学クラッチの有利な実施例を示す。整流板５．５が軸方向に変位可能に構成されており、形状２２を有している。形状２２は循環流のガイド表面２０．５を構成するように構成されている。この表面は分割面Ｔと平行に延在している。作業室の中心に上がる輪郭を選ぶのが望ましい。つまり、整流板５．５上の循環流がガイド面２０．５により偏倚される。
整流板５．５は軸方向に変位可能であり、制御が望ましいものでない環境では、ブレード支持部分８．５と面一のガイド表面が可能である。流れを理論的な進行に対して流す方向変換はないのであって、ブレード支持部分８．５に流れる。通常はインペラー２．５または３．５である。ブレード端部２３の領域にブレード１４．５が設けられており、他のインペラーのブレード、ここでは中心房室１９の形成のもとの凹部を具えた第２のホイール３．５を指向する。
さらに整流板５．５をガイドする第１のホイール２．５のブレード１４．５はその半径方向延長部分に異なる方向の領域を有している。ブレード１４．５の各ブレード１４の領域は真っ直ぐに形成されており、整流板５．５をガイドする領域より外側に半径方向に延在する部分は分割面Ｔに垂直に延在する面に対して傾斜して形成されている。
図６ａ、６ｂに流体力学クラッチ１の変形態様を示す。
図６ａにおいて、第１のインペラーカップ２４の形の回転ケース２１は静止ケース２５により囲繞されている。バッフルまたは仲介場所を形成する要素のガイドはケース２１および／または２５上に位置している。
図６ｃに制御ユニット２６の構造を示す。このユニットは例えばシリンダー／ピストンユニットとして形成されている。整流板６．６に連結されたピストン１８の駆動は例えばケース内部空間２９から生成される差動圧力と制御圧力とにより起こる。
図７において仲介バッフル領域を構成する要素５の作業モードが回転速度比に亘って種々の位置にプロットされている。正確に始動領域において、つまり非常に高い滑りにおいて、分割面Ｔの領域における整流板５の挙動の故に実質的に小さなトルクが吸収される。非常に低い滑りでは、つまり１の範囲における整流板５の変位間はそれに比例する回転速度Ｙは作業室の外でありおよび／または循環流の制御に影響を及ぼさない位置にある。整流板の効果は検知できない。
一般に整流板の変位はインペラー間の分割面の領域から出発する度毎に少なくとも各インペラーの軸方向延長部のサブ領域に亘って起きる。しかし両方のインペラーの軸方向延長部の一部に亘る変位も考えられる。この場合周囲の取り付けおよび／または整流板のガイドは適切に適合される。
この発明は流体力学クラッチを用いる機械産業の分野で広く利用できる。
この発明の流体力学クラッチの原理と基本構造を示す模型図である。 ブレードにおける整流板のガイドの構造を示す図である。 ブレードにおける整流板のガイドの構造を示す図である。 整流板の他の実施例を示す図である。 整流板の他の実施例を示す図である。 整流板の他の実施例を示す図である。 有利な内外バッフルの構造を示す図である。 有利な内外バッフルの構造を示す図である。 整流板を具えた流体力学クラッチの有利な構造を示す図である。 回転ケースを具えたクラッチにおける応用を示す図である。 静止ケースを具えた実施例を示す図である。 整流板に取り付けられた制御ユニットを具えた実施例を示す図である。 種々の位置における整流板の動作の作業曲線を示す。
符号の説明
１ ：流体力学クラッチ
２、３：インペラー
４ ：作業室
５ ：整流板
７ ：壁領域
２０ ：制御表面

Claims (20)

  1. 協働して作業室（４；４．２；４．３ａ；４．３ｂ；４．３ｃ；４．４；４．４ａ；４．４ｂ）を形成する第１のインペラー（２；２．２；２．３ａ；２．３ｂ；２．３ｃ；２．４；２．４ａ；２．４ｂ）と第２のインペラー（３；３．２ａ；３．３ａ；３．３ｂ；３．３ｃ；３．４；３．４ａ；３．４ｂ）とを有してなり、流体力学クラッチ（１；１．２；１．３ａ；１．３ｂ；１．３ｃ；１．４ａ；１．４ｂ）の伝達比、特に作業室（４；４．２；４．３ａ；４．３ｂ；４．３ｃ；４．４；４．４ａ；４．４ｂ）中の循環流を制御する制御手段を有しており、少なくとも１個の整流域形成要素（５；５．２；５．３ａ；５．３ｂ；５．３ｃ；５．４ａ；５．４ｂ；５．５）が少なくとも部分的に作業室（４；４．２；４．３ａ；４．３ｂ；４．３ｃ；４．４；４．４ａ；４．４ｂ）中に延在しており、整流域形成要素（５；５．２；５．３ａ；５．３ｂ；５．３ｃ；５．４ａ；５．４ｂ；５．５）が作業室（４；４．２；４．３ａ；４．３ｂ；４．３ｃ；４．４；４．４ａ；４．４ｂ）内において軸方向に変位可能であることを特徴とする流体力学クラッチ（１；１．２；１．３ａ；１．３ｂ；１．３ｃ；１．４ａ；１．４ｂ）。
  2. 整流域形成要素（１；１．２；１．３ａ；１．３ｂ；１．３ｃ；１．４ａ；１．４ｂ；２；２．２；２．３ａ；２．３ｂ；２．３ｃ；２．４；２．４ａ；２．４ｂ；３；３．２ａ；３．３ａ；３．３ｂ；３．３ｃ；３．４；３．４ａ；３．４ｂ；４；４．２；４．３ａ；４．３ｂ；４．３ｃ；４．４；４．４ａ；４．４ｂ；５；５．２；５．３ａ；５．３ｂ；５．３ｃ；５．４ａ；５．４ｂ；５．５）がリング形ディスク要素として与えられていることを特徴とする請求項１に記載の流体力学クラッチ（１；１．２；１．３ａ；１．３ｂ；１．３ｃ；１．４ａ；１．４ｂ）。
  3. 整流域形成要素がワッシャー部分（１；１．２；１．３ａ；１．３ｂ；１．３ｃ；１．４ａ；１．４ｂ；２；２．２；２．３ａ；２．３ｂ；２．３ｃ；２．４；２．４ａ；２．４ｂ；３；３．２ａ；３．３ａ；３．３ｂ；３．３ｃ；３．４；３．４ａ；３．４ｂ；４；４．２；４．３ａ；４．３ｂ；４．３ｃ；４．４；４．４ａ；４．４ｂ；５；５．２；５．３ａ；５．３ｂ；５．３ｃ；５．４ａ；５．４ｂ；５．５）として与えられていることを特徴とする請求項２に記載の流体力学クラッチ（１；１．２；１．３ａ；１．３ｂ；１．３ｃ；１．４ａ；１．４ｂ）。
  4. リング形ディスク要素（１；１．２；１．３ａ；１．３ｂ；１．３ｃ；１．４ａ；１．４ｂ；２；２．２；２．３ａ；２．３ｂ；２．３ｃ；２．４；２．４ａ；２．４ｂ；３；３．２ａ；３．３ａ；３．３ｂ；３．３ｃ；３．４；３．４ａ；３．４ｂ；４；４．２；４．３ａ；４．３ｂ；４．３ｃ；４．４；４．４ａ；４．４ｂ；５；５．２；５．３ａ；５．３ｂ；５．３ｃ；５．４ａ；５．４ｂ；５．５）の相互に離間する前側が互いに平行に配置されていることを特徴とする請求項２または３に記載の流体力学クラッチ（１；１．２；１．３ａ；１．３ｂ；１．３ｃ；１．４ａ；１．４ｂ）。
  5. インペラー（２５、３５）間で分割面に対して位置する前側が作業室（８．５）の中央直径に対して少なくともその半径方向延長部において半径方向に傾斜していることを特徴とする請求項２または３に記載の流体力学クラッチ（１．５）。
  6. インペラー（２．５；３．５）間で分割面に対して位置する前側が作業室（８．５）の中央直径に対して半径方向において非平坦、特に湾曲して形成されていることを特徴とする請求項５に記載の流体力学クラッチ（１．５）。
  7. 整流域形成要素（５；５．２；５．３ａ；５．４ａ）が半径方向に見て作業室（４．３ｂ，４．４ｂ）の外径（ｄA4）の領域内に設けられていて、かつ作業室（４；４．２；４．３ａ；４．４ａ）の内径（ｄI4）より大なる内径（ｄI5）を有していることを特徴とする請求項１〜６のいずれかひとつに記載の流体力学クラッチ（１；１．２；１．３ａ；１．４ａ）。
  8. 整流域形成要素（５．３ｂ；５．４ｂ）が作業室（４．３ｂ，４．４ｂ）の内径（ｄI4）の領域中に設けられていて、かつその外径（ｄA5）が作業室（４．３ｂ；４．４ｂ）の外径（ｄA4）より小であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかひとつに記載の流体力学クラッチ（１．３ｂ；１．４ｂ）。
  9. ２個のインペラー（２；２．３ａ；２．３ｂ；３；３．３ａ；３．３ｂ）のひとつに整流域形成要素（５；５．３ａ；５．３ｂ）が割り当てられており、インペラーがブレード支持部（８；８．３ａ；８．３ｂ）を有していて、該ブレード支持部が軸方向に変位可能な流れ循環ガイド壁領域（７）を有しており、整流域形成要素（５；５．３ａ；５．３ｂ）がこの壁領域（７）と一緒に構造的ユニットを形成していることを特徴とする請求項１〜８のいずれかひとつに記載の流体力学クラッチ（１；１．３ａ；１．３ｂ）。
  10. 整流域形成要素（５；５．３ａ；５．３ｂ）が軸方向変位可能壁領域（７）と一緒に一体のユニットを形成していることを特徴とする請求項９に記載の流体力学クラッチ（１；１．３ａ；１．３ｂ）。
  11. 整流域形成要素（５；５．２；５．３ｃ；５．４；５．５）が別個の構成要素として形成されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれかひとつに記載の流体力学クラッチ（１；１．２；１．３ｃ；１．４；１．５）。
  12. 整流域形成要素（５；５．２；５．３ｃ；５．４；５．５）がインペラー（２；２．２；２．３ｃ；２．４；２．５；３；３．２；３．３ｃ；３．４；３．５）に割り当てられており、インペラー（２；２．２；２．３ｃ；２．４；２．５；３；３．２；３．３ｃ；３．４；３．５）がブレード支持部を有しており、ブレード支持部（８；８．２；８．３ｃ；８．４；８．５）が半径方向に見て、この方向の個々のブレードの延長部の一部に亙ってのみ延在しており、作業室（４；４．２；４．３ｃ；４．４；４．５）の内径（ｄI4）または外径（ｄA8）の領域においてブレード（１４）が半径方向に自由に突出し、ブレード支持部（８；８．２；８．３ｃ；８．４；８．５）から離れた領域において半径方向に配列された端部領域（１３．１）と一緒にあり、整流域形成要素（５；５．２；５．３ｃ；５．４；５．５）が内外の円周上にガイドスリット（１６）を有しており、該ガイドスリットがブレード（１４）を案内し、かつ該ブレードは円周方向に相互に近接配置されていることを特徴とする請求項１１に記載の流体力学クラッチ（１；１．２；１．３ｃ；１．４；１．５）。
  13. 整流域形成要素（５．３ａ；５．３ｃ；５．４；５．５）がひとつのインペラー（２．３；２．３ａ；３．３ａ；２．３ｃ；３．３ｃ；２．５；３．５）に割り当てられており、インペラーがブレード支持部を有しており、ブレード支持部（８．３ａ；８．３ｃ；８．４）とブレード（１４．３ａ；１４．３ｃ；１４．４）とが半径方向に見て軸方向延長部に亙って均一直径で各インペラー（２．３；２．３ａ；３．３ａ；２．３ｃ；３．３ｃ；２．５；３．５）の内径（ｄI）または外径（ｄA）上にあり、ブレード支持部の適切なサブ領域を具えたブレード部分の成形によりこれが形成されることを特徴とする請求項１１に記載の流体力学クラッチ（１；１．２；１．３ｃ；１．４；１．５）。
  14. 整流域形成要素（３；３．２ａ；３．３ａ；３．３ｂ；３．３ｃ；３．４；３．４ａ；３．４ｂ）がそれぞれのインペラー（２；２．２；２．３ａ；２．３ｂ；２．３ｃ；２．４；２．４ａ；２．４ｂ；３；３．２ａ；３．３ａ；３．３ｂ；３．３ｃ；３．４；３．４ａ；３．４ｂ）においてガイドされるかまたはそれに結合トルクを与える要素によりガイドされることを特徴とする請求項１１〜１３のいずれかひとつに記載の流体力学クラッチ（１；１．２；１．３ａ；１．３ｂ；１．３ｃ；１．４ａ；１．４ｂ）。
  15. 整流域形成要素（５；５．２；５．３ａ；５．３ｂ；５．３ｃ；５．４ａ；５．４ｂ；５．５）がインペラーに対して回転する要素（２；２．２；２．３ａ；２．３ｂ；２．３ｃ；２．４；２．４ａ；２．４ｂ；３；３．２ａ；３．３ａ；３．３ｂ；３．３ｃ；３．４；３．４ａ；３．４ｂ）によりガイドされるかまたはそれに結合トルクを与える要素によりガイドされることを特徴とする請求項１１〜１３のいずれかひとつに記載の流体力学クラッチ（１；１．２；１．３ａ；１．３ｂ；１．３ｃ；１．４ａ；１．４ｂ）。
  16. 整流域形成要素（５；５．２；５．３ａ；５．３ｂ；５．３ｃ；５．４ａ；５．４ｂ；５．５）が静止構成要素（２１、２４、２５）においてガイドされるかまたはインペラー（２１；２４；２５；２；２．２；２．３ａ；２．３ｂ；２．３ｃ；２．４；２．４ａ；２．４ｂ；３；３．２ａ；３．３ａ；３．３ｂ；３．４ｂ）に結合トルクを与える要素によりガイドされることを特徴とする請求項１１〜１３のいずれかひとつに記載の流体力学クラッチ（１；１．２；１．３ａ；１．３ｂ；１．３ｃ；１．４ａ；１．４ｂ）。
  17. 整流域形成要素（５；５．２；５．３ｂ；５．４ｂ；５．５；５．６）が第１のインペラー（２；２．２；２．３ｂ；２．４ｂ；２．５；２．６）に割り当てられていることを特徴とする請求項１〜１６に記載の流体力学クラッチ（１；１．２；１．３ｂ；１．４ｂ；１．５；１．６）。
  18. 整流域形成要素（５．３ａ；５．４ａ）が第２のインペラー（３．３ａ；３．４）に割り当てられていることを特徴とする請求項１〜１７に記載の流体力学クラッチ（１．３ａ；１．４ａ）。
  19. 流体力学クラッチ（１；１．２；１．３ａ；１．３ｂ；１．３ｃ；１．４ａ；１．４ｂ）が吸収できるトルクを制御する方法であって、流体力学クラッチが少なくとも循環流のための整流域形成要素を有しており、該整流域形成要素が少なくとも一部分作業室（４；４．２；４．３ｃ；４．４；４．５）内に延在しており、整流域形成要素（５；５．２；５．３ａ；５．３ｂ；５．３ｃ；５．４ａ；５．４ｂ；５．５）が作業室（４；４．２；４．３ｃ；４．４；４．５）内で軸方向に変位可能であることを特徴とする方法。
  20. 整流域形成要素（５；５．２；５．３ａ；５．３ｂ；５．３ｃ；５．４ａ；５．４ｂ；５．５）が作業室内の分割面の領域において高滑値がアクティブであり、制御が少なくとも整流域を形成する要素の位置の関数として表わされ得ることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
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