AT396812B - Viskosekupplung - Google Patents

Description

AT 396 812 B

Die gegenständliche Erfindung betrifft eine Kupplung mit einem Gehäuse als einem ersten Kupplungsteil und einer in diesem Gehäuse drehbar aufgenommenen Nabe als zweiten Kupplungsteil, welche beiden Teile jeweils mit einem Antrieb und einem Abtrieb verbindbar sind, mit an den beiden Kupplungsteilen in Verzahnungen drehfest aufgenommenen, mit Durchbrächen versehenen Lamellen und mit einer zumindest 5 teilweisen Füllung des Innenraumes der Kupplung mit einem viskosen, flüssigen Medium, insbesondere auf der Basis von SilikonüL

Bei bekannten derartigen Viskosekupplungen sind jeweils abwechselnd erste Kupplungslamellen dem einen Kupplungsteil, nämlich dem Gehäuse, und zweite Kupplungslamellen dem anderen Kupplungsteil, nämlich der Nabe, zugeordnet. Vorzugsweise sind die dem Gehäuse zugeordneten Außenlamellen voneinander distanziert 10 angeordnet. Weiters sind die Innenlamellen in den Verzahnungen, auf welchen sie drehfest gehalten sind, gegenüber den dem Gehäuse zugeordneten Außenlamellen axial verschiebbar. Der Innenraum der Kupplung ist zumindest teilweise mit Silikonöl gefüllt.

Derartige Kupplungen werden insbesondere im Antriebsstrang γοη Kraftfahrzeugen, beispielsweise in vierradgetriebenen Kraftfahrzeugen, zwischen der Hinter- und Vorderachse, in Verbindung mit einem 15 Differential angeordnet, um im Falle des Auftretens eines niedrigeren Haftbeiwertes an den Vorderrädern oder den Hinterrädern eine Zuschaltung des Antriebes zu den Rädern der anderen Achse zu bewirken. Sobald nämlich eine Differenzdrehzahl zwischen dem Kupplungsgehäuse und der Nabe, also zwischen den Außenlamellen und den Innenlamellen, auftritt, wird aufgrund der Scherbeanspruchung der Flüssigkeit ein Moment aufgebaut, wodurch auch auf die normalerweise nicht angetriebenen Räder ein Drehmoment übertragen wird. 20 Aufgrund der Scherbeanspruchung der viskosen Flüssigkeit wird eine Temperaturerhöhung bewirkt, wodurch sich der gesamte Innenraum füllt. Beginnend mit dem Zustand des Erreichens einer vollständigen Füllung tritt zudem eine axiale Bewegung der nicht fixierten Lamellen in Richtung auf eine der benachbarten fixierten Außenlamellen ein. Diese Bewegung erfolgt deshalb, da normalerweise die beweglichen Lamellen nicht mittig zwischen zwei fixierten Lamellen verharren, sondern vielmehr unterschiedlich große Spalte zu 25 den benachbarten Lamellen auftreten. Aufgrund der unterschiedlichen Spalte pflanzt sich die Druckerhöhung aufgrund der beiderseitig unterschiedlichen Drosselwirkung in den Bereichen des größeren Spaltes schneller fort, wodurch sich die jeweils bewegliche Lamelle in Richtung auf die dem kleineren Spalt benachbarte, fixierte Lamelle zu bewegt

Wenn die bewegliche Lamelle mit der fixierten Lamelle einseitig in Kontakt kommt, wird ein Reibschluß 30 bewirkt, wodurch die Kupplung in einem dualen Modus arbeitet, da einerseits eine Scherbeanspruchung des Silikonöls eintritt und andererseits ein Reibkontakt auftritt, wodurch durch die Anlage der Lamellen aneinander eine Wirkung als Reibkupplung eintritt Dieser Effekt, der als Hump bezeichnet wird, stellt insofeme eine Selbstschutzfunktion der Kupplung dar, da er eine Überlastung verhindert In diesem Zustand kann die Kupplung deshalb mehr Drehmoment übertragen, als dies aufgrund der gescherten Flüssigkeit möglich 35 wäre, da zwischen den dem Gehäuse und den der Nabe zugeordneten Lamellen keine Relativbewegung mehr auftritt Sobald das Silikonöl abkühlt wird die Kupplung wieder in den Modus der Funktion als Flüssigkeitsreibungskupplung übergeführt.

Solche Zustände treten z. B. beim Einsatz einer solchen Kupplung im selbsttätig sperrbaren Differential eines Kraftfahrzeuges auf, wenn aufgrund eines nur schwer zu überwindenden Hindernisses für die Räder 40 kurzzeitig ein hohes Moment aufgebracht werden muß. In dieser Situation wird aufgrund des eintretenden Humps eine solche hohe Drehmomentübertragungskapazität erreicht Dabei tritt keine Relativbewegung und keine Scherbeanspruchung ein. Da eine der hohen Drehmomentübertragung entsprechende schnelle Scherung dar Flüssigkeit ohne Hump-Bildung zu einer Beschädigung der Flüssigkeit führen würde, sichert die Humpfunktion die Funktion der Kupplung über eine längere Lebensdauer. 45 Bei den bekannten Kupplungen besteht jedoch der Nachteil, daß durch die bewegliche Lamelle die zugeordnete feststehende Lamelle verformt wird. Ein solcher Fall, welcher als Tellern der feststehenden Lamelle bezeichnet wird, kann eine bleibende Verformung bedingen. Da aufgrund einer Tellerung keine ordnungsgemäße Anlage mehr gewährleistet ist, wird hierdurch die Schutzfunktion des Humps vermindert. Dazu kommt, daß nicht immer gewährleistet ist, daß die Lamelle sich tatsächlich auf die andere Lamelle 50 zubewegt.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der gegenständlichen Erfindung die Aufgabe zugrunde, die an sich angestrebte Funktion des Humps zu verbessern und die Drehmomentkapazität der Kopplung während dieses Zustandes zu erhöhen, ohne daß Verformungen der Lamellen bedingt weiden. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jeweils zwischen zwei einem ersten Knpplnngsteil zugeordneten ersten 55 Lamellen ein Paar von dem zweiten Kupplungsteil zugeordneten zweiten Lamellen angeordnet ist, wobei zumindest die zweiten Lamellen in der Verzahnung des zugehörigen Kupplungsteiles axial beweglich aufgenommen sind, und daß die Begrenzungskanten der Durchbrüche zumindest eines Teiles der Lamellenpaare, die jeweils der anderen Lamelle zugewandt sind, einen Einlauftrichter bilden.

Durch diese Ausbildung wird eine gezielte und beschleunigte Bewegung der beiden zweiten Lamellen in 60 Richtung auf die seitlich daneben angeordneten ersten Lamellen bewirkt, da eine Bewegung der Flüssigkeit aus den Spalten zwischen den ersten Lamellen und den zweiten Lamellen durch die Durchbrüche in den zwischen zwei zweiten Lamellen befindlichen Spalt deren Auseinanderbewegung bewirkt. Da jeweils paarweise -2-

AT396812B angeordnete zweite Lamellen mit ersten Lamellen abwechseln, wird auch erreicht, daß sich die zweiten Lamellen jeweils so bewegen, daß sich im Zustand des Humps jeweils eine Lamelle zweier Paare von zweiten Lamellen an eine erste Lamelle anlegen und diese zwischen sich einschließen. Hierdurch wird eine beidseitige Abstützung der ersten Lamellen erreicht, wodurch eine Verformung derselben verhindert wird. Zudem wird aufgrund dieser Ausbildung eine Verdopplung der Reibflächen erreicht, wodurch insgesamt eine Vergrößerung der Drehmomentkapazität während der Humpfunktion eintritt, da mehr Reibflächen an der Drehmomentübertragung teilnehmen. Gleichzeitig wird aber auch die Pressung verringert, wodurch keine Beschädigungen bedingt werden. Zudem tritt auch noch der Effekt ein, daß nicht mehr aufgrund der Spaltunterschiede in einer statischen Weise ein einseitiger Druckaufbau für eine Bewegung der einen Lamellen in Richtung auf die anderen Lamellen erfolgt, sondern daß bei der Scherung aufgrund der Spaltwirkung zwischen zwei zweiten Lamellen, die ein Paar bilden, eine Auseinanderbewegung unter Nutzung eines hydrodynamischen Effektes eintritt. Die trichterförmigen Durchbrüche bewirken eine gezielte Förderung der Flüssigkeit in den Spalt zwischen zwei zweite Lamellen.

Vorzugsweise bilden die jeweils paarweise angeordneten zweiten Lamellen die der Nabe zugeordneten Innenlamellen und bilden die einzeln angeordneten Lamellen die dem Gehäuse zugeordneten Außenlamellen.

Eindeutige Bewegungsverhältnisse treten auf jeden Fall dann ein, wenn die einzeln angeordneten Lamellen in der Verzahnung des zugeordneten Kupplungsteiles durch Ringe voneinander distanziert sind. Weiters können die jeweils ein Paar bildenden zweiten Lamellen die dem Gehäuse zugeordneten Außenlamellen und die einzeln angeordneten Lamellen die der Nabe zugeordneten Innenlamellen bilden.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform sind die Einlauftrichter durch eine Einziehung in Form einer Schräge oder abgerundeten Ausbildung der Begrenzungskante der Durchbrüche gebildet

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird die Wirkungsweise der Lamellen dadurch verbessert daß der Abstreifeffekt von der Planfläche der Gegenlamelle wirksamer gestaltet ist wodurch eine schnellere Überführung in den Zustand der Anlage zweier Lamellen aneinander erreicht wird. Dies wird dadurch erreicht, daß die Einlauftrichter durch von einer radialen Planfläche ausgehende, aus der anderen radialen Planfläche vorstehende Knickkanten gebildet sind, die durch Abkantungen der Ränder der Durchbrüche hergestellt sind. Durch die Knickkanten wird ein hydrodynamischer Effekt erzielt, aufgrund dessen eine verstärkte Kraftkomponente in Achsrichtung auf die mit den Knickkanten versehenen Lamellen auftritt, wodurch sich diese in Richtung auf die anderen Lamellen, die keine Knickkanten aufweisen, bewegen. Bevorzugt sind diejenigen Lamellen, welche keine Knickkanten aufweisen, voneinander im Abstand gehalten. Sie sind zueinander im definierten axialen Abstand in der Verzahnung des sie aufnehmenden Kupplungsteiles angeordnet

Es können jedoch auch alle Lamellen beider Lamellensätze beweglich angeordnet sein. Dabei besteht die Möglichkeit daß nur ein Teil der Lamellen mit den anliegenden Lamellen in Reibkontakt kommt Sobald die mit Knickkanten versehenen Lamellen in Anlage zu den Planflächen der anderen Lamellen kommen, wird eine Art Dichtungseffekt erzielt, da die dünnen Schabekanten sich aufgrund der axialen Kraftkomponente federnd an die Planfläche anlegen. Das im Sektorraum zwischen den Knickkanten zweier benachbarter Durchbrüche befindliche viskose Medium entweicht aus diesem Raum. Es unterliegt aber in jedem Fall einem geringeren Druck als dem sonst im Gehäuseinnenraum anstehenden Druck in der viskosen Flüssigkeit welche bevorzugt durch Silikonöl gebildet ist. Es entsteht also in den abgedichteten Bereichen ein reduzierter Druck, der es ermöglicht, daß der anstehende Druck im übrigen Teil des Gehäuseinnenraumes voll in eine Kraft zur Erzeugung des Reibschlusses umgesetzt wird.

Aufgrund der gezielten Abkantung der Ränder der Durchbrüche wird eine relativ feine und dünne Schabekante erzeugt, welche diesen Abdichtungseffekt bei anliegender Planfläche erzielt

Es ist bei Viskosekupplungen bekannt, Schabekanten an den Lamellen in Form von Verdickungen vorzusehen (DE-PS 3632283).

Diese definierten Schabekanten bewirken eine Verbesserung des Überganges der Kupplung vom normalen Arbeitsmodus, in dem eine reine Flüssigkeitsscherbeanspruchung stattfindet, zu einem Modus, bei dem die Lamellen in Reibkontakt zueinander kommen und gehalten werden. Die Schabekanten sorgen dafür, daß der Flüssigkeitsfilm auf der Planfläche der anderen Lamelle nach Art eines Scheibenwischereffektes abgestreift wird. Der Arbeitsmodus, bei dem die Lamellen in Reibkontakt zueinander kommen, ist in der Fachwelt als Hump-Modus bekannt

Diesen bekannten Ausführungen haftet jedoch der Nachteil an, daß nur ein Teil der Lamellen in Reibkontakt kommt, wodurch die Drehmomentcharakteristik der Kupplung Beschränkungen unterworfen ist

Bevorzugt sind die Durchbrüche als umfangsverteilte radial verlaufende Schlitze ausgebildet. Obwohl es denkbar ist, daß nur einige der Durchbrüche mit Knickkanten versehen sind, weisen jedoch bevorzugt alle Durchbrüche Knickkanten auf. In weiterer Ausgestaltung können die Durchbrüche der Paare von zweiten Lamellen gegeneinander versetzt angeordnet sein, wodurch sie nicht fluchten. Für den Fall, daß die Durchbrüche als Radialschlitze ausgebildet sind, ist ein Umfangsversatz der Lamellen zueinander vorgesehen. Hierbei sind die Durchbrüche von der Fläche der jeweils anderen zweiten Lamellen abgedeckt.

Eine besonders günstige Wirkungsweise und schnelle Auseinanderbewegung der paarweise angeordneten Lamellen mit Knickkanten wird dann erzielt, wenn die Durchbrüche der die Knickkanten aufweisenden -3-

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Lamellen zueinander fluchtend in der Keilverbindung des zugehörigen Kupplungsteiles aufgenommen sind. Hierdurch wird ein schnelleres Entweichen und ein schnellerer Aufbau des hydrodynamischen Effektes erzielt. Die Knickkanten sorgen für eine schnelle Überleitung der gescherten Flüssigkeit in den Zwischenraum zwischen zwei mit Knickkanten versehenen Lamellen, worauf diese auseinanderbewegt werden.

Es hat sich gezeigt, daß die Höhe der Knickkanten, gemessen von der Radialfläche, aus der sie hervorstehen, bis zu ihren Schabekanten zwischen 10 % bis 30 % der rechnerischen Spaltbreite zwischen jeweils zwei Lamellen betragen sollte. Durch eine solche Ausbildung wird erreicht, daß unter der Axialkraflkomponente auch der zwischen zwei Schabekanten befindliche Sektoranteil der mit Knickkanten versehenen Lamelle bei elastischer Durchfederung an die Planfläche der anderen Lamelle zur Anlage kommt, wodurch der Reibschluß erhöht wird.

Weiters ist es zur Erzielung einer dauerhaften Wirkungsweise vorteilhaft, die Lamellen mit einer verschleißfesten Schichte auszubilden. Diese wird bevorzugt durch Nitrieren erzeugt Schließlich können die Lamellen anschließend an die Oberflächenbehandlung einer Temperung, welche bei einer Temperatur zwischen 300 °C und 400 °C erfolgt, unterworfen werden, wobei die Lamellen jeweils zu einem Paket geschichtet sind. Dabei sind die Durchbrüche bzw. Knickkanten aller Lamellen fluchtend ausgerichtet

Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet für eine derartige Kupplung ist der Antriebsstrang in Kraftfahrzeugen zur selbsttätigen Sperrung der Ausgleichbewegung eines Differentialgetriebes oder aber zur Weiterleitung einer Drehbewegung auf die nicht ständig angetriebenen Räder des Kraftfahrzeuges.

Erfindungsgemäße Kupplungen und deren Anwendung sind nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform einer Kupplung mit paarweise angeordneten Innenlamellen als zweite Lamellen, im Schnitt,

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform mit paarweise angeordneten Außenlamellen als zweite Lamellen, im Schnitt,

Fig. 3 die gegenseitige Zuordnung der zweiten Lamellen hinsichtlich des Ausführungsbeispieles nach Fig. 1, in Draufsicht,

Fig. 4 die gegenseitige Zuordnung zweier erster und zweiter Lamellen mit gerundeten Kanten zur Bildung der Einlauftrichter, als Detail im Schnitt nach der Linie (A-A) der Fig. 1, in vergrößertem Maßstab,

Fig. 5 eine mit Knickkanten versehene Innenlamelle als zweite Lamellen, in Draufsicht,

Fig. 6 den Schnitt nach der Linie (B-B) der Fig. 5,

Fig. 7 eine Lamellenanordnung mit paarweise angeordneten Innenlamellen im normalen Arbeitsmodus, im Schnitt,

Fig. 8 die gegenseitige Zuordnung der Lamellen gemäß Fig. 7 im Hump-Modus, im Schnitt,

Fig. 9 eine Variante der paarweisen Anordnung der Innenlamellen im normalen Aibeitsmodus,

Fig. 10 eine in ein sperrbaies Ausgleichsgetriebe integrierte Kupplung, im Schnitt,

Fig. 11 ein Antriebsschema für ein vierradgetriebenes Fahrzeug und

Fig. 12 ein Antriebsschema entsprechend Fig. 11, wobei jedoch die Hinterräder über einen Torque-Splitter antreibbar sind.

Die in Fig. 1 dargestellte Kupplung (17) weist ein Gehäuse (1) auf, das aus einem zylindrischen Mantel (2) und zwei radialen Wänden (3), (4) besteht. Die Wand (3) ist bevorzugt mit dem Mantel (2) unlösbar verbunden, wogegen die Wand (4) in den Mantel (2) lösbar eingesetzt ist und diesem gegenüber mittels einer Dichtung (13a) abgedichtet und durch einen Sicherungsring axial unverschiebbar gehalten ist. Der Mantel (2) weist an seiner Innenfläche eine Verzahnung (6) auf, welche umfangsverteilte Zähne umfaßt, die sich parallel zur Richtung der Drehachse (X-X) der Kupplung (17) erstrecken. In Bohrungen der Wände (3), (4) des Gehäuses (1) ist eine Nabe (5) drehbar gelagert. Die Nabe (5), welche hohl ausgebildet ist, weist eine Bohrung (11) auf, in welcher eine Innenverzahnung (10) vorgesehen ist, welche zur Verbindung mit einem Abtriebsteil oder einem Antriebsteil dient. Das Gehäuse (1) ist ebenfalls mit einem Antriebsteil oder einem Abtriebsteil verbindbar.

Die Nabe (5) weist eine zylindrische Außenfläche auf, welche in den Bohrungen der Wände (3), (4) aufgenommen ist. Zur Abdichtung zwischen der zylindrischen Außenfläche der Nabe (5) und dem Gehäuse (1) sind in die Wände (3), (4) Dichtungen (13) eingesetzt. Zwischen den Wänden (3), (4) ist die Nabe (5) auf ihrer Außenfläche über ihren Umfang mit in Richtung der Drehachse (X-X) verlaufenden Zähnen (9) versehen.

Im Innenraum (12) des Gehäuses (1) sind zwei verschiedene Sätze von Lamellen (7), (8a), (8b) angeordnet Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 sind dem Gehäuse (1) erste Lamellen (7) drehfest zugeordnet Diese nachstehend als Außenlamellen bezeichneten Lamellen sind mit Zähnen ausgebildet, welche der Verzahnung (6) im Gehäuse (1) entsprechen. Dadurch sind die Außenlamellen (7) mit dem Gehäuse (1) drehfest verbunden. Sie sind weiters im Abstand voneinander angeordnet, wobei zur Distanzierung zweier Außenlamellen (7) ein Distanzring (14) vorgesehen ist Eine Distanzierung ist jedoch nicht in allen Anwendungsfällen erforderlich.

Zwischen zwei benachbarten Außenlamellen (7) ist jeweils ein Paar von zweiten Lamellen (8a), (8b) vorgesehen, die der Nabe (5) drehfest zugeordnet sind und welche nachstehend als Innenlamellen bezeichnet sind. Die beiden Innenlamellen (8a), (8b) sind in ihrer Bohrung mit einer der Verzahnung (9) der Nabe (5) entsprechenden Zahnung ausgebildet, durch welche sie auf der Nabe (5) drehfest aber axial verschiebbar angeordnet sind. Dabei sind jeweils zwei Innenlamellen (8a), (8b) als Paar unmittelbar nebeneinander -4-

AT 396 812 B angeordnet. Der gesamte Innenraum (12) ist abwechselnd mit Außenlamellen (7) und Paaren von Innenlamellen (8a), (8b) besetzt. Der verbleibende Gehäuseinnenraum ist zumindest teilweise mit einer viskosen Flüssigkeit, insbesondere mit einer solchen auf der Basis von Silikonöl, gefüllt

Bei einer Relativbewegung zwischen dem Gehäuse (1) und der Nabe (5) baut sich aufgrund der Scherbeanspruchung der im Innenraum (12) befindlichen Flüssigkeit ein Drehmoment auf, wodurch dar nicht angetriebene Kupplungsteil, also entweder die Nabe (5) oder das Gehäuse (1), mitgenommen wird. Mit fortschreitender Erwärmung des Silikonöls im Innenraum aufgrund der Scherbeanspruchung bewegen sich die beiden Linenlamellen (8a), (8b) in entgegengesetzten Richtungen auseinander und kommen an den benachbarten Außenlamellen (7) zur Anlage. Es legen sich also beispielsweise eine Innenlamelle (8a) rechts an eine Außenlamelle (7) und die Innenlamelle (8b) des benachbarten Paares von zwei Lamellen nach links ebenfalls an diese Außenlamelle (7) an. Die beiden Innenlamellen (8b), (8a) sind also seitlich mit der zwischen ihnen eingeschlossenen Außenlamelle (7) in Reibkontakt

Durch beidseitiges Anliegen der zweiten Lamellen (8a), (8b) an den jeweils benachbarten Außenlamellen (7) wird die Kupplung von einem Modus der reinen Flüssigkeitsreibungskupplung in einen Modus einer Reibkupplung oder zumindest einer im gemischten Modus der Flüssigkeitsreibung und Flächenreibung arbeitenden Kupplung überführt wodurch zumindest kurzzeitig ein höheres Moment übertragen werden kann. Durch die beidseitige Anlage der Innenlamellen, d. h. dadurch, daß jeweils zwei unterschiedlichen Paaren von Außenlamellen zugehörige Lamellen gemeinsam eine Innenlamelle einschließen, wird eine geringe Flächenpressung bzw. eine höhere Drehmomentkapazität erreicht Diese Funktion der Kupplung bewirkt insofeme einen Schutz derselben, als die sich im Innenraum befindliche Flüssigkeit nicht unzulässig über eine größere Dauer beansprucht wird. Der Eintritt des als Hump bezeichneten Phänomens ist durch die Viskosität des viskosen Mediums, mit welchem der Innenraum des Gehäuses zumindest teilweise gefüllt ist und durch den Füllungsgrad des Innenraumes bestimmbar.

Vorzugsweise sind die Lamellen (7), (8a), (8b) mit schlitzförmigen Durchbrüchen ausgebildet In den Fig. 3 und 4 ist die prinzipielle Zuordnung von ersten und zweiten Lamellen im Schnitt im Detail dargestellt Die Begrenzungskanten der Schlitze (15), (16) sind an denjenigen Seiten der zweiten Lamellen (8a), (8b), welche einander zugewandt sind, mit Einziehungen (33) versehen. Da diese Einziehungen (33) als Abrundung oder Schräge ausgebildet sind, ist hierdurch eine Art Trichter gebildet, der ausgehend von der Begrenzungskante sich verengender Einziehungsquerschnitte zwischen den beiden aneinander angrenzenden zweiten Lamellen (8a), (8b), die ein Paar bilden, entsteht

Aufgrund dieser Anordnung wird erreicht, daß bei einer Relativbewegung der ein Paar bildenden Innenlamellen (8a), (8b) gegenüber den dazu seitlich angeordneten Außenlamellen (7) eine Scherbeanspruchung auftritt, wobei das in den beiden Spalten (45) zwischen jeweils einer ersten Lamelle (7) und einer zweiten Lamelle (8a), (8b) befindliche flüssige Medium durch die Radialschlitze (15), (16) hindurch in den Spalt (44) zwischen das Paar der zweiten Lamellen (8a), (8b) gefördert wird. Die Einziehung (33) an den Begrenzungskanten der Radialschlitze (15), (16) sorgt dafür, daß die Flüssigkeit auch tatsächlich in den Spalt (44) gelangen kann, wodurch aufgrund des Druckaufbaues die beiden Innenlamellen (8a), (8b), auseinanderbewegt werden.

Diese Bewegung erfolgt so lange, bis die beiden Innenlamellen (8a), (8b) an den beiden Außenlamellen (7) zur Anlage gekommen sind. Diese Wirkung kann dadurch begünstigt werden, daß die mit Radialschlitzen (15), (16) versehenen zweiten Lamellen (8a), (8b) in besonderer Weise zueinander angeordnet sind. Die zweiten Lamellen (8a), (8b) sind so ausgebildet, daß die Schlitze (15) der Lamellen (8a) umfangsversetzt zu den Schlitzen (16) der Lamellen (8b) angeordnet sind, wodurch die Schlitze (15) der Lamellen (8a) durch die Fläche der angrenzend angeordneten Lamellen (8b) abgedeckt werden. Die dadurch erzeugte Drosselwirkung begünstigt die Auseinanderbewegung der beiden zweiten Lamellen (8a), (8b), welche dann an den jeweils benachbarten ersten Lamellen (7) zur Anlage kommen.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2, das eine alternative Anordnung zu Fig. 1 betrifft, sind die dem Gehäuse (1) zugeordneten Lamellen als zweite Lamellen (8a), (8b) paarweise angeordnet und sind die ersten Lamellen (7) der Nabe (5) zugeordnet. Weiters sind auch die beiden osten Lamellen (7) auf der Nabe (5) axial verschiebbar, wobei zwischen jeweils zwei benachbarten ersten Lamellen (7) kein Distanzring angeordnet ist Bei diesem Ausführungsbeispiel stellen die ersten Lamellen (7) die der Nabe (5) zugeordneten Innenlamellen und die paarweise angeordneten zweiten Lamellen (8a), (8b), die dem Gehäuse (1) zugeordneten Außenlamellen dar.

In den Hg. 5 und 6 ist eine mit Knickkanten (33) an den Durchbrüchen (15), (16) versehene Lamelle (8a), (8b) dargestellt, die als Innenlamelle ausgebildet ist. Diese Innenlamelle (8a), (8b) stellt eine der zweiten Lamellen, welche paarweise angeordnet sind, dar. Sie weist eine zentrale Bohrung (36) auf, in welcher eine Verzahnung vorgesehen ist, mit der sie in den Keilnuten (9) der Nabe (5) drehfest und axial verschiebbar gehalten ist. Diese Lamelle (8a), (8b) ist umfangsverteilt mit radial ausgerichteten Schlitzen (15), (16) ausgebildet, welche zum Außenrand (39) hin offen sind. Die Ränder (34) der Schlitze (15), (16) sind scharf abgekantet, wodurch die Knickkanten (33) gebildet sind. Die Abkantung erfolgt nach oder bei der Herstellung der Schlitze (15), (16) ausgehend von der Planfläche (31). Die Knickkanten (33) bilden gegenüber der Planfläche (31) einen Überstand der Innenlamelle (8a), (8b). In Fig. 6 ist nur ein Sektor (37) zwischen zwei benachbarten -5-

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Schlitzen (15), (16) und dementsprechend auch nur jeweils ein Rand der beiden benachbarten Schlitze dargestellt Durch das Abkanten ist eine scharfkantige Schabekante (35) gebildet welche eine Linienberührung mit der Planfläche der anliegenden Außenlamelle (7), wie dies im Zusammenhang mit den Fig. 7 bis 9 erläutert ist ermöglicht

Fig. 7 zeigt einen Ausschnitt durch eine Anordnung der Lamellen (7), (8a), (8b) entsprechend Fig. 1. Es ist ein Sektor zweier Außenlamellen (7) dargestellt, die mittels Distanzelementen voneinander im Abstand gehalten sind. Diese beiden Außenlamellen (7) weisen jeweils ebenfalls radial oder sich im wesentlichen radial erstreckende Durchbrüche in Form von Schlitzen auf. Zwischen jeweils zweier solcher Außenlamellen (7) sind zwei Innenlamellen (8a), (8b) angeordnet Die beiden Innenlamellen (8a), (8b) weisen Schlitze (15), (16) auf, welche mit Knickkanten (33) und daran befindlichen Schabekanten (35) ausgebildet sind. Die beiden Innenlamellen (8a), (8b) sind mit ihren radialen Planflächen (31), von denen die Knickkanten (33) ausgehen, einander zugewandt Die Planflächen (32), aus welchen die die Schlitze (15), (16) begrenzenden Knickkanten (33) und Schabekanten (35) abragen, liegen den Planflächen (38) der ohne Knickkanten ausgebildeten Außenlamellen (7) gegenüber. Im normalen Arbeitsmodus befinden sich die beiden Innenlamellen (8a), (8b) in ein» zueinander angenäherten Position, wie dies in Fig. 7 dargestellt ist wobei die beiden Innenlamellen (8a), (8b) mit ihren Planflächen (31) aneinanderliegen oder sich in einem Minimalabstand zueinander befinden. Der Spalt zwischen den Innenlamellen (8a), (8b) und den Außenlamellen (7) ist auf jeden Fall größer als der Abstand zwischen den beiden Innenlamellen (8a), (8b).

Die beiden Innenlamellen (8a), (8b) sind so zueinander in der Verzahnung (9) der Nabe (5) gehalten, daß die Schlitze (15), (16) der beiden Innenlamellen (8a), (8b) fluchten. Bei Auftreten einer Relativbewegung zwischen den Innenlamellen (8a), (8b) und den Außenlamellen (7) erfolgt eine Förderung der gescherten Flüssigkeit in den Bereich der beiden Schlitze (15), (16) der beiden Innenlamellen (8a), (8b) hinein und aufgrund der Knickkanten (33) eine Förderung in den zwischen den beiden Innenlamellen (8a), (8b) befindlichen Spalt (31). Aufgrund des hierdurch eintretenden hydrodynamischen Effektes werden die beiden Innenlamellen (8a), (8b) auseinander in Richtung auf die beiden Außenlamellen (7) hin bewegt Sobald die Innenlamellen (8a), (8b) an den Planflächen (38) der Außenlamellen (7) zur Anlage kommen, wird aufgrund der Schabekanten (35) nach Art eines Scheibenwischereffektes das Silikonöl von diesen abgeschabt. Hierdurch bildet sich im Sektorbereich (37) zwischen den Schabekanten (35) zweier benachbarter Schlitze (15), (16) ein Raum verminderten Druckes. Hierdurch wird der Effekt bewirkt, daß der gesamte auf die Planflächen (31) einwirkende Druck im Kupplungsgehäuse (1) zur Erzeugung eines Reibkontaktes der Innenlamellen (8a), (8b) mit den Planflächen (38) der Außenlamellen (7) umgesetzt wird. Darüberhinaus sind die Knickkanten (33) in der Höhe so bemessen, daß aufgrund des auftretenden Druckes ein Durchfedem erfolgt wodurch auch der Sektor (37) an der Planfläche (38) der Außenlamelle (7) flächig zur Anlage kommen kann.

Eine alternative Anordnungsform für eine paarweise Anordnung von Innenlamellen (8a), (8b) ist in Fig. 9 dargestellt wobei die Schlitze (15), (16) der beiden Innenlamellen (8a), (8b) zueinander versetzt sind.

Bei allen Ausführungsbeispielen nach den Fig. 7 bis 9 ist die Höhe der Knickkanten (33) bezogen auf die Planfläche (32), aus der sie hervorstehen, bis zur Schabekante (35) so bemessen, daß unter dem Flüssigkeits-druck eine elastische Anlage und Anpressung an die Planfläche (38) der Außenlamelle (7) erfolgen kann. Diese Bedingungen sind erfüllt wenn die Höhe etwa zwischen 10 % und 30 % des rechnerischen Spaltes beträgt der bei gleichmäßiger axialer Verteilung aller Lamellen im Gehäuse (1) entstehen würde.

Um die Verschleißfestigkeit der Lamellen zu erhöhen, werden insbesondere die Innenlamellen (8a), (8b) einem Oberflächenbeschichtungsverfahren, insbesondere einem Nitrierverfahren, unterworfen und anschließend einer Temperung unterzogen.

In Fig. 10 ist die Anwendung einer derartigen Kupplung auf ein selbsttätig sperrendes Ausgleichsgetriebe, das als Kegelraddifferentialgetriebe ausgeführt ist, dargestellt Dieses enthält einen Differentialkorb (18), welcher mit einem Fortsatz versehen ist, der das Gehäuse (la) für die Kupplung (17) bildet Gleichachsig zur Drehachse (X-X) sind zwei Abtriebskegelräder (19) und (20) vorgesehen. Diese kämmen mit auf einer Drehachse (22), welche senkrecht zur Drehachse (X-X) ausgerichtet ist, angeordneten Ausgleichskegelrädem (21). Die Abtriebskegelräder (19), (20) sind jeweils beispielsweise mit einer Antriebswelle für ein Rad oder einem abgezweigten Antrieb verbindbar. Normalerweise wird der Differentialkorb (18) angetrieben. Die Antriebsbewegung wird, solange ein Gleichgewicht zwischen den beiden Abtriebskegelrädem (19), (20) herrscht gleichzeitig auf beide weitergeleitet.

Ein erster Satz von Lamellen der Kupplung (17) ist mit dem Differentialkorb (18) und ein zweit» Satz von Lamellen ist mit einer Nabe (5) verbunden, die mit der Antriebswelle, welche mit dem Abtriebskegelrad (19) verbunden ist ebenfalls drehfest verbunden ist. Sofeme eines der Abtriebskegelräder (20) und (19) schneller als das andere läuft, so erfolgt eine Scherung der Flüssigkeit in der Kupplung (17), wodurch ein Drehmomentaufbau erfolgt, wodurch beispielsweise das langsamer laufende oder stillstehende Abtriebskegelrad mitgenommen wird. Die Wirkungen des Hump treten, so wie dies im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben ist auf.

Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet für Kupplungen (17) der beschriebenen Bauart und selbsttätig sperrender Ausgleichsgetriebe, welche mit einer Viskosekupplung versehen sind, ist der Antrieb von Kraftfahrzeugen. In Fig. 11 ist ein Antriebsschema für ein vierradgetriebenes Fahrzeug (23), welches von einer -6-

Claims (15)

1. AT396 812B Motor-Getriebeeinheit (26) angetrieben wird, dargestellt. Die beiden Vorderräder (24) werden über ein Ausgleichsgetriebe (27) und daran angeschlossene Seitenwellen (43) angetrieben. Die beiden Hinterräder (25) sind ebenfalls angetrieben. Hierzu ist an das Differential (27) ein Mittendifferential (29) drehmomentmäßig angeschlossen. Dieses steht über eine Gelenkwelle (30) und ein Hinterachsdifferential (28) sowie über hintere 5 Seitenwellen (42) mit den Hinterrädern (25) antriebsmäßig in Verbindung. Dabei kann mindestens eines der Differentiale (28), (29) in Form eines selbsttätig sperrenden Ausgleichsgetriebes nach Fig. 10 in Verbindung mit einer Kupplung (17) ausgebildet sein. Weiters kann anstelle des Differentials (29) lediglich eine Kupplung entsprechend den Fig. 1 oder 2 in den Antriebsstrang eingeschaltet sein, wobei beispielsweise die Nabe (5) antriebsmäßig mit einem Ausgang des Vorderachsdifferentiales (27) und das Gehäuse (1) mit der Längswelle 10 (30) verbunden ist. Beim Antriebsschema nach Fig. 12 ist die Anwendung auf ein vierradgetriebenes Kraftfahrzeug (23) dargestellt, bei dem das sperrbare Hinterachsdifferential durch einen Torque-Splitter (40) ersetzt ist. Dieser umfaßt ein drehend angetriebenes Gehäuse (41), dem die Außenlamellen (7) zugeordnet sind. Weiters sind zwei getrennte Naben vorgesehen, von denen eine erste mit der hinteren Seitenwelle (42) des linken Hinterrades (25) 15 und die zweite mit dem rechten Hinterrad (25) drehfest verbunden ist. Den Naben sind jeweils Innenlamellen (8a), (8b) zugordnet. Der Torquesplitter (40) vereinigt Differentialwiikung und Sperrung wie eine Viskosekupplung. 20 PATENTANSPRÜCHE 25 1. Kupplung mit einem Gehäuse als einem ersten Kupplungsteil und einer in diesem Gehäuse drehbar aufgenommenen Nabe als zweiten Kupplungsteil, welche beiden Teile jeweils mit einem Antrieb und einem Abtrieb verbindbar sind, mit an den beiden Kupplungsteilen in Verzahnungen drehfest aufgenommenen, mit 30 Durchbrüchen versehenen Lamellen und mit einer zumindest teilweisen Füllung des Innenraumes der Kupplung mit einem viskosen, flüssigen Medium, insbesondere auf der Basis von Silikonöl, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwischen zwei einem ersten Kupplungsteil (I) zugeordneten ersten Lamellen (7) ein Paar von dem zweiten Kupplungsteil (5) zugeordneten zweiten Lamellen (8a, 8b) angeordnet ist, wobei zumindest die zweiten Lamellen (8a, 8b) in der Verzahnung des zugehörigen Kupplungsteiles (5) axial 35 beweglich aufgenommen sind und daß die Begrenzungskanten der Durchbrüche (15,16) zumindest eines Teiles der Lamellenpaare (8a, 8b) die jeweils der anderen Lamelle (8a, 8b) zugewandt sind, einen Einlaufitrichter bilden.
2. 2. Kupplung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils paarweise angeoidneten zweiten 40 Lamellen (8a, 8b) die der Nabe (5) zugeordneten Innenlamellen und die einzeln angeordneten Lamellen (7) die dem Gehäuse (1) zugeordneten Außenlamellen bilden.
3. 3. Kupplung nach einem der Patentansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einzeln angeoidneten Lamellen (7) in der Verzahnung des zugehörigen Kupplungsteiles (1) in an sich bekannter Weise durch Ringe 45 (14) voneinander distanziert sind.
4. 4. Kupplung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils zwei ein Paar bildenden zweiten Lamellen die dem Gehäuse (1) zugeordneten Außenlamellen und die einzeln angeordneten Lamellen die der Nabe (5) zugeordneten Innenlamellen bilden. 50
5. 5. Kupplung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlauftrichter durch eine Einziehung in Form einer Schräge oder abgerundeten Ausbildung dar Begrenzungskante der Durchbrüche (15,16) gebildet sind.
6. 6. Kupplung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlauftrichter durch von einer radialen Planfläche (31) ausgehende, aus der anderen radialen Planfläche (32) vorstehende Knickkanten (33) gebildet sind, die durch Abkantungen der Ränder (34) der Durchbrüche (15,16) hergestellt sind.
7. 7. Kupplung nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils die Schabekanten (35) der 60 Knickkanten (33) den Lamellen (7) des von Knickkanten freien Lamellensatzes zugewandt sind. -7- AT396812B
8. 8. Kupplung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbrüche (15,16) als umfangsverteilte, radial verlaufende Schlitze ausgebildet sind.
9. 9. Kupplung nach den Patentansprüchen 1 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbrüche (15,16) eines Paares von zweiten Lamellen (8a, 8b) gegeneinander versetzt, nicht fluchtend angeordnet sind.
10. 10. Kupplung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbrüche (15,16) eines Paares von Lamellen (8a, 8b) zueinander fluchtend angeordnet sind.
11. 11. Kupplung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen (7,8a, 8b) mit einer verschleißfesten Schichte ausgebildet sind.
12. 12. Kupplung nach Patentanspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die verschleißfeste Schichte durch Nitrieren hergestellt ist
13. 13. Kupplung nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen (8a, 8b) anschließend an das Abknicken als geschichtetes Paket mit zueinander ausgerichteten Durchbrüchen und/oder Knickkanten einer Temperung bei einer Temperatur zwischen 300 °C und 400 °C unterworfen werden.
14. 14. Kupplung nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der Knickkanten (33) 10 % bis 30 % der rechnerischen Spaltbreite zwischen zwei Lamellen beträgt.
15. 15. Kupplung nach mindestens einem der Patentansprüche 1 bis 14, gekennzeichnet durch deren Verwendung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, insbesondere eines Personenkraftwagens. Hiezu 8 Blatt Zeichnungen -8-