AT395206B - Fluessigkeitsreibungskupplung mit verschlussschieber - Google Patents

Description

AT 395 206 B

Die Erfindung betrifft eine Flüssigkeitsreibungskupplung mit einem Gehäuse als einem Kupplungsteil und mindestens einer darin drehbar aufgenommen Nabe alsweiterem Kupplungsteil miteiner der Anzahl der Kupplungsteile entsprechenden Anzahl von Lamellensätzen, die jeweils mit einem der Kupplungsteile drehfest verbunden sind und deren Lamellen in einer bestimmten Folge abwechselnd in einem die Hauptkammer bildenden Teil des 5 Innenraumes des Gehäuses angeordnet sind und zusätzlich eine Aufnahmekammer für das den von Lamellen nicht besetzten Innenraum zumindest teilweise füllende viscose Medium vorgesehen ist.

Aus der DE 37 25103 C1 ist es bekannt, bei einer Antriebsanordnung in einem vierradgetriebenen Fahrzeug eine Flüssigkeits'-eibungskupplung vorzusehen, die eine Hauptkammer, in der die Lamellen angeoidnet sind, und einen weiteren Raum für die Aufnahme von viskoser Flüssigkeit aufweist. Die Kupplung dient dazu, in den beiden 10 unterschiedlichen Drehrichtungen unterschiedliche Drehmomentcharakteristika zu erzeugen, wobei in der Hauptdrehrichtung ein größeres Drehmoment und in der anderen Drehrichtung kein oder ein nur unwesentliches Drehmoment aufgebaut wird.

Flüssigkeitsreibungskupplungen werden bevorzugt in Kraftfahrzeugen eingesetzt, um bei dem Auftreten unterschiedlicher Haftbeiwerte eine Mimahme der nicht ständig angetriebenen Achse oder des anderen Rades durch 15 Aufhebung der Differentialfunktion eine Vortriebskraft zu erzeugen. Ein Drehmoment wird immer dann von der Flüssigkeitsreibungskupplung aufgebaut, wenn eine Differenzdrehzahl und damit eine Relativbewegung zwischen denLamellen ansteht. Bei geringen Drehzahlen, d. h. bei geringen Geschwindigkeiten oder der GeschwindigkeitNull des Fahrzeuges, ist ein schnelles Überführen der Kupplung in den sogenannten Hump-Modus erwünscht, um eine 100 % Durchschaltung der Kupplung zu bewirken. Es soll also zwischen der treibenden und der davon angetriebenen 20 Achse eines Kraftfahrzeuges eine drehstarre Verbindung erzielt werden, um eine Bewegung des Fahrzeuges zu erreichen. Bei hohen Geschwindigkeiten des Fahrzeuges würde sich jedoch eine solche Durchschaltung negativ auf das Fahrverhalten des Fahrzeuges auswirken.

Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Flüssigkeitsreibungskupplung derart auszugestalten, daß bei hohen Absolutdrehzahlen der Kupplung der Übergang derselben von der normalen Scherung 25 der Viskoseflüssigkeit in den Hump-Modus verzögert eintritt oder sogar gänzlich verhindert wird.

Diese Aufgabe wird erfmdungsgemäß dadurch gelöst, daß die von Lamellen besetzte Hauptkammer des Innenraumes des Gehäuses von der Aufnahmekammer durch mindestens eine einem Kupplungsteil zugeordnete Trennlamelle getrennt ist, welche in ihrer Ringfläche mit mindestens einem axialen, über einen Verschluß bei Überschreiten einer bestimmten Drehzahl geöffneten Durchbruch zwischen der Hauptkammer und der Aufnahme-30 kammer versehen ist.

Im Normalzustand, d. h. bei Anstehen niedriger Absolutdrehzahlen oder der Absolutdrehzahl Null sind die Durchbrüche verschlossen, während sie bei hohen Absolutdrehzahlen geöffnet sind und beide Kammern für einen Flüssigkeitsaustausch miteinander verbindet Durch die Integration der Trennlamellen in das Gehäuse erfolgt keine vollständige Trennung der beiden Kammern voneinander sondern auch bei geschlossenem Verschluß verbleibt ein 35 als Drossel wirkender Durchgangzwischen den beiden Kammern. Hierdurch wird erreicht daß im statischenZustand in beiden Kammern derselbe Druck herrscht und ein gleicher vorgegebener Befüllungsgrad vorhanden ist

Tritt beiniedrigen AbsolutdrehzahlenbeigeschlossenenDurchbriicheneinegrößereDrehzahldifferenz zwischen den beiden Kupplungsteilen auf, so wird sich der Druckaufgrundderinder Hauptkammer der Kupplungeintretenden Energieumsetzung temeraturbedingt schnell erhöhen und es tritt die auch für diesen Betriebszustande gewünschte 40 bei Flüssigkeitsreibungskupplungen bekannte Hump-Wirkung ein. Stellt sich hingegen bei hoher AbsolutdrehzaM der Kupplung, also bei hoher Drehzahl beider Kupplungsteile eine größere Drehzahldifferenz ein, sind die Durchbrüche in der Trennlamelle geöffnet so daß sich der Innendruck im Innenraum des Gehäuses zwischen der Hauptkammer und der Aufnahmekammer, in der keine Energieumsetzung stattfindet und damit auch keine Temperatur oder Druckerhöhung eintritt, ausgleichen kann. Das Eintreten des Hump-Modus wird damit je nach 45 Auslegung der Durchbrüche und des zugeordneten Verschlußes entweder verzögert oder vollständig verhindert.

Obwohl es für bestimmte Anwendungsfälle nur erforderlich ist daß einem Kupplungsteil eine Trennlamelle zugeordnet ist kann es, wie in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen ist sinnvoll sein, daß jedem Kupplungsteil eine Trennlamelle zugeordnet ist. Ein Anwendungsfall, bei dem jedem Kupplungsteil eine Trennlamelle zugeordnet ist ist das der Differentialsperre zwischen zwei Rädern einer Achse. Im Falle, daß die 50 Flüssigkeitsreibungskupplung zwischen zwei Antriebsachsen angeordnet ist ist es ausreichend, wenn nur eine Trennlamelle vorgesehen wird, die dann jedoch der Abtriebsseite der Flüssigkeitsreibungskupplung zuzuordnen ist

Bevorzugt sind in weiterer Ausgestaltung der Erfindung eine Anzahl von drei Durchbrüchen vorgesehen, die umfangsverteilt angeordnet sind.

Ferner ist nach der Erfindung vorgesehen, daß der Verschluß als Verschlußschieber ausgebildet ist der in einer 55 Führung der Trennlamelle zwischen einer radial inneren und einer radial äußeren Position radial bewegbar geführt und in Richtung der radial inneren Position den zugehörigen Durchbruch abdeckend von ein»* Feder beaufschlagt ist Der Schieber dient als Fliehgewicht der entgegen der Federkraft bei steigend» Drehzahl aus der radial inneren -2-

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Position, d. h. der Abdeckposition zum zugeordneten Durchbruch, radial nach außen bewegt wird und damit zunehmend den Durchbruch freigibt und die entsprechende Verbindung zwischen der Hauptkammer und dem Aufnahmeraum freigibt.

Zwei bevorzugte Ausführungsbeispiele nach der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch dargestellL Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Flüssigkeitsreibungskupplung mit zwei Sätzen von Lamellen,

Fig. 2 ein Detail gemäß Fig. 1 bezüglich einer Trennlamelle im Längsschnitt der Kupplung gesehen,

Fig. 3 eine Seitenansicht zu Fig. 2, jedoch unter Weglassung des Gehäuses,

Fig. 4 eine Flüssigkeitsreibungskupplung mit vier Sätzen von Lamellen im Längsschnitt und Fig. 5 ein Antriebsschema für ein vierradgetriebenes Fahrzeug, daß mit Flüssigkeitsreibungskupplungen nach der Erfindung ausgerüstet ist Fig. 6 ein Antriebschema mit einem Toique-Splitter.

In Fig. 1 ist eine Flüssigkeitsreibungskupplung (1) mit einem ersten Kupplungsteü (2), das als Gehäuse ausgebildet ist, dargestellt. Das Gehäuse (2) ist auf seinem zylindrischen Mantel mit einer Außenverzahnung (3) versehen, über welche die Kupplung (1) drehmomentmäßig mit einem treibenden oder getriebenen Teil verbindbar ist. Beispielsweise kann die Außenverzahnung (3) auch als Zahnrad ausgebildet sein.

In den beiden Deckeln (12) des Gehäuses (2) ist die als zweites Kupplungsteü ausgebildete Nabe (4) relativ drehbeweglich zu diesem gelagert Einer der Deckel (12) ist mit dem Gehäusemantel über eine Schweißnaht verbunden, während der andere Deckel (12) entfembar eingesetzt ist und über einen Sicherungsring (13) gehalten wird. Zwischen der Außenfläche der Nabe (4) und den beiden Deckeln (12) sind Dichtungen (16) eingesetzt Der entfembare Deckel (12) ist ferner über eine Dichtung (17) zum Gehäuse (2) abgedichtet Die innere Mantelfläche des Gehäuses (2) ist mit einer Innenverzahnung (14) versehen. Die Nabe (4) ist mit einer Außenverzahnung (15) ausgerüstetDer Gehäuseinnenraum (11) ist in zwei Abschnitte unterteilt und zwar in eine Hauptkammer (22), in der die Außenlamellen (6) und Innenlamellen (7) angeordnet sind, und eine davon getrennte, und zwar über Trennlamellen (18,19) davon getrennte Aufnahmekammer (23), die nicht von Lamellen besetzt ist

Die Außenlameüen (6) sind auf ihrem Außenumfang mit einer Verzahnung (7) versehen, welche passend zur Innen verzahnung (14) des Gehäuses (2) ausgebildet ist und in der sie drehfest aufgenommen sind. Die Innenlamellen (8) sind in ihrer Bohrung, mit einer Innenverzahnung (9) versehen, die passend zur Außenverzahnung (15) der Nabe (4) ausgebildet ist. Die Außenlamellen (6) sind bevorzugt über Distanzringe (10) auf einem bestimmten Abstand gehalten, während die dazwischen angeordneten Innenlamellen (7) axial beweglich in der Verzahnung (15) aufgenommen sind und sich einer der benachbarten Außenlamellen (6) annähem können. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel sind zwei Trennlameüen (18,19) vorgesehen, von denen eine, nämlich die Trennlamelle (18) dem Gehäuse (2) und die zweite, nämlich die Trennlameüe (19), der Nabe (4) zugeordnet ist Die beiden Trennlamellen (18,19) sind jeweils auch mit einer Außenverzahnung bzw. Innenverzahnung versehen und sie sind mit dem jeweilig zugehörigen Kupplungsteil, nämlich entweder dem Gehäuse (2) oder der Nabe (4) drehfest verbunden. Beide stützen sich axial jeweils an Fixierringen (21) ab. Hierdurch wird gewährleistet daß der Bereich der Aufnahmekammer (23) größenmäßig konstant bleiben kann. Zwischen den Trennlamellen (18,19) ergeben sich aufgrund dm1 verzahnten Bereiche, mit denen sie in den entsprechenden Verzahnungen (14,15) des Gehäuses (2) und der Nabe (4) aufgenommen sind, sowieebenfalls zwischen den beiden zueinander beabstandeten Trennlamellen (18, 19) Spalte, so daß Flüssigkeit beispielsweise Süikonöl, mit der der Gehäuseinnenraum (11) zumindest teilweise gefüllt ist, zwischen den Kammern (22,23) übertreten kann. Dies güt auch dann, wenn die in den Trennlameüen (18, 19) vorgesehenen Durchbrüche (24) durch den Verschlußschieber (25) abgedeckt sind.

Aus den Fig. 2 und 3 ist die Ausbüdung der Durchbrüche (24) und die Führung des Schiebers (25) anhand einer Trennlamelle (18) näher beschrieben. Aus Fig. 2 ist erkenntlich, daß die Trennlamelle (18) auf ihrem Außenumfang ebenfalls mit einer Außenverzahnung (7) versehen ist, mit der sie in der Innenverzahnung (14) des Gehäuses (2) aufgenommen ist. Die Lamelle (18) besitzt umfangsverteilte Durchbrüche (24), von denen jedoch nur einer dargesteüt ist Bevorzugt sind drei Durchbrüche (24) vorgesehen. Die Durchbrüche (24) sind als Kreisringbogenaus-schnitte gestaltet und besitzen etwa eine Nierenform. Die Trennlamellen (18, 19) besitzen jeweils einen Verschlußschieber (25) je Durchbruch (24), welche in Führungen (26) radial bewegbar angeordnet sind. Die Führungen (26) sind dazu als Schwalbenschwanzführungen gestaltet Die Seitenflächen (25a) der Schieb«' (25) sind hierzu passend gestaltet Die Schieber (25) werden über Zugfedern (27) in ihr« radial inneren Position, bei der sie den zugehörigen Durchbruch (24) abdecken, gehalten. Mit steigender Drehzahl wirktauf den Verschlußschieber (25) eine Fliehkraft ein, die den Schieber (25) veranlaßt sich radial nach außen zu bewegen und den zugehörigen Durchbruch (24) mehr oder minder freizugeben. Es wird somit ein mehr oder minder großer Durchgang zwischen der Hauptkamm« (22) und der Aufnahmekammer (23) bewirkt, sodaß gegenüber der Hauptkammer bei Scherung -3-

Claims (6)

1. AT395206B ein Temperatur- und Druckausgleich erfolgt und damit verhindert wird, daß die axial beweglichen Lamellen, im vorliegenden Beispiel die Innenlamellen (8) in Reibkontakt zu den benachbarten Außenlamellen (7) fiberführt werden. Es wird ein Durchschalten verhindert, was eine 100 %ige Weiterleitung des Antriebsmomentes auf die Abtriebsseite zur Folge hätte. Reduziert sich die Absolutdrehzahl, so wird der Verschlußschieber (25) wieder 5 aufgrund der wirksamen Kraft der Feder (27) in die Ausgangslage, das ist die radial innere Position, zurückbewegt und verdeckt den zugehörigen Durchbruch (24). In Fig. 4 ist ein sogenannter Torque-Splitter (5) dargestellt. Dies ist eine Flüssigkeitsreibungskopplung mit einem GehätDS (2) und zwei darin unabhängig drehbar voneinander gelagerten Naben (4). Dem Gehäuse (2) sind Außenlamellen (6) zugeordnet, während den beiden Naben (4) jeweils ein Satz von Innenlamellen (8) zugeordnet 10 ist Bei Antrieb beispielsweise des Gehäuses (2) wird aufgrund der Scherung des viskosen Mediums in den beiden gebildeten Hauptkammem (22) ein Drehmoment auf die beiden Naben (4) übertragen. Es sind zwei Aufnahme-kammem (23) vorgesehen, die jeweils über zwei Trennlamellen (18,19) von den beiden Hauptkammem (22) getrennt sind. Die Ausbildung der Trennlamellen (18,19) entspricht der den anhand der Fig. 2 und 3 beschriebenen. In Fig. 5 ist schließlich ein Antriebsschema für ein vierradgetriebenes Fahrzeug (28) dargestellt, das vom 15 Grundkonzept her als frontgetriebenes Fahrzeug ausgebildet ist Die beiden Vorderräder (29) werden vom Motor (31) über das Hauptgetriebe (32) und das Vorderachsdifferential (33) sowie die vorderen Seitenwellen (34) angetrieben. Vom Antrieb des Vorderachsdifferentials (33) ist der Antrieb für die Hinterräder (30) abgezweigt. Hierzu istdem Vorderachsdifferential ein Mittendifferential (35) zugeordnet, das beispielsweise miteiner Flüssigkeitsreibungskupplung (1) gemäß Fig. 1 ausgestattet ist, wobei jedoch nur eine Trennlamelle, die Trennlamelle (18), 20 vorgesehen ist. In einem solchen Fall wäre die Nabe (4) der angetriebene Teil, während das Gehäuse (2) den getriebenen Teil darstellt, der über eine Längswelle (37) mit dem Hinterachsdifferential (36) und über hintere Seitenwellen (38) mit den Hinterrädern (30) antriebsmäßig verbindbar ist. Das Hinterachsdifferential (36) kann beispielsweise mit einer Flüssigkeitsreibungskupplung entsprechend Fig. 1 mit zwei Trennlamellen (18, 19) versehen sein, über welche das beispielsweise als Kegelraddifferential ausgebildete offene Differential sperrbar ist, 25 wenn an einem der beiden Hinterräder ein Schlupf auftritt. An die Position des Hinterachsdifferentials (36) kann auch ein Torque-Splitter (5) entsprechend der Ausbildung Flüssigkeitsreibungskupplung nach Fig. 4 eingesetzt werden, wobei jedoch dann das Mittendifferential (35) entbehrlich ist, da eine so ausgebildete Flüssigkeitsreibungskupplung sowohl die Funktion des Mittendifferentiales, als auch des sperrbaren Hinterachsdifferentiales umfaßt (Fig. 6). Für den Fall, daß bei der Ausgestaltung mit einem Mittendifferential (35) die beiden positiv angetriebenen 30 Vorderräder (29) des Kraftfahrzeuges (28) sich auf einem Untergrund mit geringerem Haftbeiwert befinden als die Hinterräder (30), wird in der Flüssigkeitsreibungskupplung (1) des Mittendifferentials (35) in der Hauplkammer (22) das viskose Medium zwischen den Außenlamellen (6) und den Innenlamellen (7) geschert und damit ein Drehmoment über die Längswelle (37) und das Hinterachsdifferential (36) und die hinteren Seitenwellen (38) auf die Hinterräder (30) übertragen. Bei hoher Vortriebsgeschwindigkeit des Fahrzeuges könnte es jedoch hinderlich sein, 35 wenndieHinterräderaufgrundunterschiedlichenHaftbeiwertesplötzlichindenModusderDrehmomentübertragung überführt würden, da bei der hohen Absolutdrehzahl eine schnelle Überführung in den Hump-Modus eintritt, welcher die Fahrstabilität beeinflussen kann. Aus diesem Grunde erfolgt die Abschaltung der Kupplung, beziehungsweise die Reduzierung deren Drehmomentübertragungsfähigkeit, auf ein Maß, das je nach Auslegung dem normalen Viskosemoment entspricht, zumindest aber eine reduzierte Weiterleitung des Antriebsmomentes bewirkt. 40 PATENTANSPRÜCHE 45 1. Flüssigkeitsreibungskupplung mit einem Gehäuse als einem Kupplungsteil und mindestens einer darin drehbar aufgenommen Nabe als weiteren Kupplungsteil, mit einer der Anzahl der Kupplungsteile entsprechenden Anzahl von Lamellensätzen, die jeweils mit einem der Kupplungsteile drehfest verbunden sind und deren Lamellen in einer 50 bestimmten Folge abwechselnd in einem die Hauptkammer bildenden Teil des Innenraumes des Gehäuses angeordnet sind und zusätzlich eine Aufnahmekammer für das den von Lamellen nicht besetzten Innenraum zumindest teilweise füllende viskose Medium vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die von Lamellen (6, 8) besetzte Hauptkammer (22) des Innenraumes (11) des Gehäuses (2) von der Aufnahmekammer (23) durch mindestens eine einem Kupplungsteil (2, 4) zugeordnete Trennlamelle (18, 19) getrennt ist, welche in ihrer 55 Ringfläche (20) mit mindestens einem axialen, über einen Verschluß (25) bei Überschreiten einer bestimmten Drehzahl geöffneten Durchbruch (24) zwischen der Hauptkammer (22) und der Aufnahmekammer (23) versehen ist. -4- AT 395 206 B
2. 2. Flüssigkeitsreibungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Kupplungsteil (2,4) eine Trennlamelle (18,19) zugeordnet ist.
3. 3. Flüssigkeitsreibungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl von drei Durchbrü chen (24) vorgesehen ist, die umfangsverteilt angeordnet sind.
4. 4. Flüssigkeitsreibungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschluß als Verschlußschieber (25) ausgebildet ist, der in einer Führung (26) der Trennlamelle (18,19) zwischen einer radial inneren und einer 10 radial äußeren Position radial bewegbar geführt und in Richtung der radial inneren Position, den zugehörigen Durchbruch (24) abdeckend, von einer Feder (27) beaufschlagt ist.
5. 5. Flüssigkeitsreibungskupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Feder (27) und Verschlußschieber (25) so aufeinander abgestimmt sind, daß der Verschlußschieber (25) ab einer bestimmten Drehzahl in die radial 15 äußere Position bewegbar ist.
6. 6. Flüssigkeitsreibungskupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung (26) als Schwalbenschwanzführung in der Ringfläche (20) der Trennlamelle (18,19) ausgebildet ist, zu welcher die Seitenflächen (25a) des Verschlußschiebers (25) passend ausgebitdet sind. 20 Hiezu 5 Blatt Zeichnungen 25 30 35 40 45 50 -5- 55