Die Erfindung betrifft eine hydrodynamische Kupplung, insbesondere eine Doppelkreislaufkupplung, im Einzelnen mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1 .

Doppelkreislaufkupplungen sind in unterschiedliche Ausführungen aus dem Stand der Technik vorbekannt. Diese umfassen jeweils zwei Pumpenräder, die vorzugsweise drehfest direkt miteinander verbunden sind und zwei sogenannte Turbinenräder, die mit den Pumpenrädern bzw. den Schaufelradteilen einen torusförmigen Arbeitsraum bilden. Die Anordnung der Schaufelräder erfolgt dabei derart, dass jeweils die Funktion der Pumpenräder oder die Funktion der Turbinenräder von einem Außenläufer übernommen wird, während dann die Funktion des Turbinenrades vom Innenläufer oder einem Außenläufer übernommen wird. Dazu sind die einzelnen Schaufelräder jeweils koaxial zueinander angeordnet. Die Anordnung der dem Außenläufer zugeordneten Schaufelrädern erfolgt in axialer Richtung versetzt zueinander, wobei die dem Innenläufer zugeordneten Schaufelräder in axialer Richtung zwischen diesen angeordnet sind. Die beschaufelten Teile des Außenläufers sind zueinander ausgerichtet, während die beschaufelten Teile des Innenläufers voneinander weggerichtet sind. Die Kopplung der Schaufelräder des Außenläufers erfolgt über ein sogenanntes Zwischenelement, insbesondere ein zylindrisches Element, welches jeweils drehfest mit den miteinander zu koppelnden Schaufelrädern verbunden ist unter Ausbildung eines Zwischenraumes, in welchem die Anordnung der Schaufelräder des Innenläufers erfolgt. Bei dieser Lösung erfolgt die Kopplung mit dem Zwischenelement in einem Bereich der axialen Erstreckung des jeweiligen Schaufelrades. Die dadurch realisierte Lösung ist durch eine hohe Bauteilanzahl und Anzahl der erforderlichen Verbindungen charakterisiert und erfordert ferner eine entsprechende Dichtheit im Bereich der Trennebene zwischen den Schaufelrädern, welche jeweils einen torusförmigen Arbeitsraum miteinander bilden.

Die bekannten Lösungen sind sehr komplex. Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine hydrodynamische Kupplung, insbesondere Doppelkreislaufkupplung, derart weiterzuentwickeln, dass diese durch eine einfache und kompakte Bauweise charakterisiert ist und die Anzahl der Verbindungsstellen reduziert ist. Die erfindungsgemäße Lösung ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 charakterisiert. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Die erfindungsgemäße hydrodynamische Kupplung, insbesondere hydrodynamische Doppelkreislaufkupplung, umfassend zumindest zwei Läufer, wobei ein erster Läufer mit einem Antrieb und der zweite Läufer mit zumindest einem Abtrieb verbindbar ist, wobei einer der Läufer als Außenläufer umfassend zwei koaxial zueinander angeordnete und in axialer Richtung versetzt zueinander angeordnete Schaufelräder, die über zumindest ein Zwischenelement miteinander drehfest unter Umschließung eines in axialer Richtung zwischengeordneten Innenläufers in Umfangsrichtung miteinander verbunden sind, ist dadurch charakterisiert, dass jeweils ein Schaufelrad des Außenläufers und ein Teilbereich des Zwischenelementes als integrales Bauteil in Form eines Außenläuferbauteils ausgebildet sind.

Die erfindungsgemäße einstückige Ausbildung von Schaufelrad und einem Teilbereich des Zwischenelementes bietet den Vorteil einer einfachen kompakten Bauweise. Insbesondere kann die Anzahl der erforderlichen Verbindungen auf ein Mindestmaß reduziert werden, da eine Verbindungsebene vollständig eingespart werden kann. Dabei kann der Außenläufer aus zwei Außenläuferbauteilen ausgebildet werden, welche drehfest miteinander verbunden sind. Zumindest eines, vorzugsweise beide Außenläuferbauteile sind als einteilige Bauteile ausgeführt, welche in Funktionskonzentration sowohl die Schaufelräder als auch die einzelnen Teilbereiche des Zwischenelementes umfassen. Sind gemäß einer besonders vorteilhaften Ausbildung die beiden Außenläuferbauteile, insbesondere deren integral ausgebildeten Teilbereiche des Zwischenelementes symmetrisch zueinander ausgebildet, kann ein hoher Grad an Standardisierung erzielt werden und gleiche Herstellungsverfahren und Formen verwendet werden.

In einer besonders vorteilhaften Ausbildung ist das einzelne Läuferteil als Gussteil ausgebildet. Die Ausbildung als Gussteil bietet den Vorteil einer einfachen Fertigung. Die Anordnung des einzelnen Zwischenelementes erfolgt vorzugsweise derart an dem jeweiligen Läuferteil, dass dieser im Bereich radial außerhalb der maximalen radialen Erstreckung der Beschaufelung angeordnet ist und sich in axialer Richtung über das Schaufelrad hinausstehend, vorzugsweise in Einbaulage betrachtet, über die Erstreckung eines zur Ausbildung des torusförmigen Arbeitsraumes zugeordneten Schaufelrades des Innenläufers erfolgt. Vorzugsweise erfolgt die Erstreckung des im Bereich der Trennebene zwischen den beiden Schaufelrädern am Innenläufer. Dadurch wird eine nahezu symmetrische Ausführung geschaffen. In besonders vorteilhafter Weise kann die Funktionskonzentration hier bei Ausbildung als Flanschbereich diesem die Funktion einer Schleuderscheibe zugeordnet werden.

In einer vorteilhaften Weiterbildung ist es vorgesehen, an zumindest einem der Läuferbauteile, insbesondere Außenläuferbauteile eine sogenannte Pumpenradschale zu integrieren. Die Pumpenradschale ist dabei auf dem dem Zwischenelement abgewandten Bereich bzw. Seite des Schaufelrades angeordnet. Die Pumpenradschale umschließt einen neben dem Schaufelrad angeordneten Hohlraum, der strömungstechnisch mit dem Arbeitsraum wenigstens mittelbar verbunden ist. Die Kopplung kann über entsprechende Verbindungskanäle und Zwischenräume erfolgen. Vorzugsweise ist die Pumpenradschale integraler Bestandteil des Läuferteils und einteilig mit Zwischenelement und Pumpenradschale ausgeführt. Die Integration der Pumpenradschale, insbesondere die einstückige Ausbildung, bietet den Vorteil, hier gänzlich auf ansonsten erforderliche Verbindungselemente verzichten zu können. Der erforderliche Hohlraum kann ohne entsprechende Nachbearbeitung und bei Vorsehen zusätzlicher Führungselemente im Hohlraum auf einfache Art und Weise bei der Fertigung miteingearbeitet werden.

Bei einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung umfasst zumindest eines der Läuferbauteile einen Füllkanal, welcher in Abhängigkeit der gewählten Betriebsmittelführung (Querdurchströmung oder einseitige Durchströmung) in der Kupplung zumindest an einem der Schaufelräder des jeweiligen Läufers, vorzugsweise Außenläufers angeordnet ist. Bei Ausbildung des Außenläufers als Pumpenschaufelrad und gewählter Querdurchströmung ist die Fangrinne vorzugsweise in einem Bereich in radialer Richtung angeordnet, der sich von der Drehachse bis zum Arbeitsraum erstreckt. Andere Ausführungen sind denkbar. Ferner ist vorzugsweise die Fangrinne dem gleichen Schaufelrad zugeordnet, wie die Pumpenradschale.

Über die Fangrinne erfolgt eine Zufuhr von Betriebsmedium zum Arbeitsraum. Die Zufuhr wird dabei über entsprechende Öffnungen, insbesondere Verbindungsöffnungen, zwischen der Fangrinne und dem Arbeitsraum realisiert. Vorzugsweise ist diese am Läuferteil mit der Pumpenradschale vorgesehen. In Abhängigkeit der Art und Weise der Durchströmung der hydrodynamischen Kupplung kann diese jedoch auch dem anderen Schaufelrad des jeweiligen Läufers zugeordnet sein. In einer Weiterentwicklung ist es ferner vorgesehen, an dem von der Fangrinne und der Pumpenradschale freien Schaufelrad eine Überlaufrinne vorzusehen. Diese ist vorzugsweise ebenfalls integral, das heißt einstückig, mit dem Schaufelrad ausgebildet und wird dabei bei der Fertigung mitberücksichtigt.

Die Integration weiterer Funktionseinheiten in die jeweiligen Läuferbauteile eines Läufers und die integrale Ausführung, insbesondere einteilige Ausführung, mit dem jeweiligen Schaufelrad bietet den Vorteil, die jeweiligen Funktionseinheiten in optimierter Weise in unmittelbarer Nachbarschaft des Arbeitsraumes in einem Arbeitsgang anordnen zu können. In vorteilhafter Ausbildung ist des Weiteren eine Schleuderscheibe vorgesehen. Diese ist vorzugsweise einem der Läuferbauteile zugeordnet und integral an diesem ausgeführt. Vorzugsweise erfolgt die Ausbildung an dem eine Pumpenradschale aufweisenden Außenläuferbauteil, wobei die Schleuderscheibe im Bereich der axialen Erstreckung des Außenläuferbauteiles angeordnet ist. Besonders vorteilhaft erfolgt die Anordnung der Schleuderscheibe zur Funktionsoptimierung im Bereich der axialen Erstreckung der Pumpenradschale und in radialer Richtung nach außen ragend.

Aus Gründen der einfachen Montage sind die Schaufelräder des Innenläufers wenigstens mittelbar drehfest miteinander verbunden, wobei die Verbindung entweder direkt oder über ein Zwischenelement, insbesondere Nabenelement vorgenommen werden kann. Dadurch können auf einfache Art und Weise Lagertoleranzen ausgeglichen werden, insbesondere die Lagezuordnung zum jeweiligen Schaufelrad des Außenläufers korrigiert werden.

In einer alternativen Ausbildung ist es vorgesehen, auch die Schaufelräder des Innenläufers und den Verbindungsbereich sowie den Anschlussbereich zum An- oder Abtrieb einteilig auszuführen. In diesem Fall können alle Bauteile aus Guss ausgebildet werden. Die Schaufelräder bestehen vorzugsweise aus den gleichen Materialien und können standardisiert bereitgestellt werden. Die erfindungsgemäße Kupplung kann mit Wasser oder Öl oder einem anderen zur Übertragung von Strömungskräften geeigneten Fluid betrieben werden.

Die erfindungsgemäße Lösung ist nachfolgend anhand von Figuren erläutert. Darin ist im Einzelnen Folgendes dargestellt:

Figur 1 zeigt eine erste Ausbildung einer hydrodynamischen Kupplung in schematisiert stark vereinfachter Darstellung mit integral ausgeführten einzelnen Läuferteilen;

Figur 2 zeigt eine Weiterbildung eines Läuferteils gemäß Figur 1 ;

Figur 3 zeigt eine weitere vorteilhafte Weiterbildung eines Läuferteils gemäß

Figur 1 ;

Figur 4 zeigt eine integrale Ausführung eines Innenläufers. Die Figuren 1 und 2 verdeutlichen in schematisiert stark vereinfachter Darstellung den Grundaufbau und die Grundfunktion einer erfindungsgemäß ausgestalteten hydrodynamischen Kupplung 1 . Dargestellt sind dabei nur die Läufer in einem Ausschnitt aus dem Axialschnitt, d.h. da es sich um rotierende Bauteile handelt, ist nur der Bereich oberhalb der Drehachse dargestellt. Figur 3 zeigt eine besonders vorteilhafte Ausbildung in einem Ausschnitt aus einem Axialschnitt.

Die Kupplung 1 ist als Doppelkupplung ausgebildet, umfassend zwei beschaufelte Läuferteile - einen Außenläufer 2 und einen sogenannten Innenläufer 3 -, die unter Ausbildung zweier torusförmiger Arbeitsräume 4 und 5 zueinander angeordnet sind. Die Arbeitsräume 4 und 5 werden dabei von beschaufelten Bereichen am Außenläufer 2 und Innenläufer 3 gebildet. Diese beschaufelten Bereiche bilden sogenannte Schaufelräder 6 und 7 am Außenläufer 2 und 8 und 9 am Innenläufer 3. Der Außenläufer 2 und Innenläufer 3 sind koaxial zueinander angeordnet. Der Außenläufer 2 umfasst die beiden Schaufelräder 6 und 7, die in axialer Richtung in Einbaulage betrachtet beidseits der Schaufelräder 8 und 9 des Innenläufers angeordnet sind. Die Schaufelräder 8, 9 des Innenläufers sind derart angeordnet und ausgerichtet, dass die Schaufeln in die entgegengesetzte Richtung weisen.

Die Schaufelräder 6 und 7 des Außenläufers sind den Schaufelrädern 8 und 9 des Innenläufers 3 zugeordnet und in axialer Richtung jeweils beidseits des Innenläufers 3 angeordnet. Die Schaufelräder 6 und 7 sind über ein Zwischenelement 10 miteinander verbunden. Die beiden Schaufelräder 6 und 7 sind dabei mit ihren beschaufelten Seiten zueinander gerichtet mit einem axialen Abstand zur Aufnahme und Zwischenordnung des Innenläufers 3 zueinander angeordnet. Das Zwischenelement 10 wird dabei zum Umschließen des Innenläufers 3 in Umfangsrichtung unter Ausbildung eines Abstandes a in radialer Richtung ausgebildet, so dass umfangsseitig ein Zwischenraum ausgebildet wird. Erfindungsgemäß sind ein einzelnes Schaufelrad 6 und 7 sowie ein jeweils diesem zugeordneter Teilbereich des Zwischenelementes, der mit 10.1 , 10.2 bezeichnet ist, als integrales Außenläuferbauteil 2.1 , 2.2, das heißt einstückig, ausgebildet. Die Ausführung erfolgt dabei vorzugsweise als Gussteil. Denkbar ist beispielsweise der Einsatz von Stahlguss, Grauguss, Sphäroguss.

Dabei bilden das einzelne Schaufelrad 6 bzw. 7 und der jeweilige Teilbereich 10.1 bzw. 10.2 des Zwischenelementes 10, auch als Zwischenteilstück bezeichnet, ein Außenläuferbauteil 2.1 bzw. 2.2. Der einzelne Teilbereich 10.1 bzw. 10.2 ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass dieser sich vorzugsweise über die axiale Erstreckung des dem jeweiligen Schaufelrad 6 bzw. 7 zugeordneten Schaufelrades 8 bzw. 9 am Innenläufer 3 erstreckt. Die Verbindung erfolgt in axialer Richtung betrachtet vorzugsweise im Bereich der Anordnung der beiden Schaufelräder 8 und 9 des Innenläufers 3, vorzugsweise mittig. Insbesondere die Ausbildung eines Schaufelrades 6 bzw. 7 mit integral in diesem angeordneten Zwischenteilstück 10.1 bzw. 10.2 in der dargestellten Ausführung bietet den Vorteil, hier standardisierte Läuferteile bereitzustellen, die unabhängig von der Einbaurichtung für den Einsatz in Doppelkupplungen geeignet sind. Auf ein separates Zwischenelement wird verzichtet. Der Teilbereich 10.1 bzw. 10.2 ist an seinem vom Schaufelrad 6 bzw. 7 weggerichteten Endbereich 1 1 .1 bzw. 1 1 .2 vorzugsweise flanschartig ausgeführt. Im Flanschbereich erfolgt dabei die Anordnung der Befestigungselemente zur drehfesten Verbindung der beiden Außenläuferbauteile 2.1 bzw. 2.2 des Außenläufers 2 über die Verbindung der Teilbereiche 10.1 und 10.2. Die Verbindung selbst, hier mit 12 bezeichnet, wird vorzugsweise kraftschlüssig, insbesondere über Befestigungselemente, wie Schraubverbindungen, erfolgen. Andere Ausführungen sind theoretisch ebenfalls denkbar. Die Figur 2 verdeutlicht eine vorteilhafte Weiterbildung einer Ausführung gemäß Figur 1 . Der Grundaufbau entspricht dem in Figur 1 beschriebenen, weshalb für gleiche Elemente gleiche Bezugsziffern verwendet werden. Bei dieser Ausführung fungiert der Außenläufer 2 als Pumpenrad. Das einzelne Schaufelrad 6 bzw. 7 umfasst dabei eine sogenannte Pumpenradschale 13. Die Pumpenradschale 13 ist in der vorteilhaften Ausbildung ebenfalls im Außenläuferbauteil, hier 2.2 integral ausgebildet, das heißt das jeweilige Schaufelrad 7, Pumpenradschale 13 sowie der Teilbereich 10.2 des Zwischenelementes 10 sind als integrales Bauteil, vorzugsweise Gussbauteil, ausgeführt. Die Pumpenradschale 13 dient der Aufnahme von aus dem oder den Arbeitsräumen 4, 5 ausgetretenem Betriebsmedium, welches über entsprechende Einrichtungen, beispielsweise ein Schöpfrohr 16, wieder entnommen werden kann. Die Pumpenradschale 13 erstreckt sich dabei in radialer Richtung bis auf einen Durchmesser im Bereich des radial äußeren Durchmessers oder größer des jeweiligen Arbeitsraumes, hier des Arbeitsraumes 5.

In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung sind gemäß Figur 3 an einem der Außenläuferbauteile 2.1 oder 2.2 vorzugsweise eine Fangrinne 14 und/oder Überlaufrinne 15 integral ausgebildet. Im dargestellten Fall ist die Überlaufrinne 15 dem Außenläuferbauteil 2.1 zugeordnet, während die Fangrinne 14 dem Außenläuferbauteil 2.2 zugeordnet ist. Die Fangrinne 14 ist in axialer Richtung dem Schaufelrad 7 nebengeordnet. Die Anordnung in radialer Richtung erfolgt in einem Bereich, ausgehend von der Drehachse D bis über einen Teilbereich der radialen Erstreckung des Arbeitsraumes 5. Die Überlaufkante 15 ist hier dem Außenläuferbauteil 2.1 , insbesondere dem Schaufelrad 6 zugeordnet. Bei allen Ausführungen ist der Teilbereich 10.1 , 10.2 des Zwischenelementes auf einen Durchmesser gleich oder größer dem radial äußeren Außendurchmesser des jeweiligen Schaufelrades 6 bzw. 7 angeordnet. Der Teilbereich 10.1 , 10.2 kann dabei innerhalb des Bereiches der Axialerstreckung des Schaufelrades 6 bzw. 7 an diesem beginnend ausgebildet sein und erstreckt sich in axialer Richtung über dieses hinaus. Die Größe des Erstreckungsbereiches kann von der Trennebene zwischen den einen Arbeitsraum bildenden Schaufelrädern bis über die jeweilige Erstreckung des mit dem Schaufelrad des Außenläuferteiles 2.1 bzw. 2.2 einen Arbeitsraum 4 oder 5 bildenden Schaufelrad 8, 9 des Innenläufers 3 ausgeführt sein.

In vorteilhafter Ausbildung ist ferner am Außenläuferbauteil 2.2 eine Schleuderscheibe 18 integral im Bereich der axialen Erstreckung des Außenläuferbauteils 2.2 ausgebildet. Die Schleuderscheibe 18 wird hier im Bereich der axialen Erstreckung der integral am Außenläuferbauteil 2.2 ausgebildeten Pumpenradschale 13 angeordnet. Die Ausbildung erfolgt aus dem Bereich der Pumpenradschale 13, welcher in radialer Richtung nach außen ragend ausgeführt ist.

Zeigen die Figuren 1 bis 3 mögliche Ausführungen, bei welchen der Innenläufer 3 aus zwei separaten Schaufelrädern 8 bzw. 9 besteht, die wenigstens mittelbar drehfest aneinander gekoppelt sind, beispielsweise über eine Zwischennabe 17, so verdeutlicht die Figur 4 eine alternative vorteilhafte Ausbildung, bei welcher die einzelnen Schaufelräder 8 und 9 integral als Bauteil, das heißt einstückig, ausgebildet sind. In diesem Fall sind die Schaufelräder 8 und 9 als Gussbauteil ausgebildet. Bezugszeichenliste hydrodynamische Kupplung

Außenläufer

Außenläuferteil

Außenläuferteil

Innenläufer

Arbeitsraum

Arbeitsraum

Schaufelrad

Schaufelrad

Schaufelrad

Schaufelrad

Zwischenelement

Teilbereich Zwischenelement

Endbereich

Verbindung

Pumpenradschale

Fangrinne

Überlaufkante

Schöpf roh r

Zwischennabe

Schleuderscheibe