AT396971B - Steuerbare flüssigkeitsreibungskupplung mit abdichtung - Google Patents

Description

AT 396 971 B

Die Erfindung handelt von einer Flüssigkeitsreibungskupplung, die aus einem mit viskoser Flüssigkeit gefüllten Gehäuse, einem in dieses einragenden Innenteil und wechselweise mit dem .Innenteil und dem Gehäuse drehfest verbundenen zwischeneinandergreifenden Innen- und Außenlamellen besteht, wobei die Breite der Lamellenzwischenräume mittels eines im Gehäuse verschiebbaren Kolbens verstellbar ist. 5 Eine derartige Flüssigkeitsreibungskupplung ist beispielsweise aus der AT-PS 384 086 bekannt. In dieser trennt der Kolben den mit viskoser Flüssigkeit gefüllten Arbeitsraum von einem mit Luft gefüllten Raum, der von einer Stellstange durchsetzt ist, die beispielsweise in einen mit Hydrauliköl für die Betätigung des Stellkolbens gefüllten Stellzylinder ragL Es könnte aber auch der mit Luft gefüllte Raum direkt als mit variablem Ölruck beaufschlagter Druckraum zur Verstellung des Stellkolbens ausgeführt sein. Der 10 Stellkolben ist außen am Gehäuse und innen am Innenteil gleitend geführt, wobei Abdichtungen vorgesehen sind, die gegenüber dem anderen Teil in axialer Richtung bewegt werden.

Die Abdichtung hochviskoser Flüssigkeiten bei einer Bewegung quer zur Richtung des Dichtelementes, beispielsweise bei der Axialbewegung eines Kolbens, ist durch deren hohe Viskosität immer mit einer Förderwirkung verbunden. Dadurch tritt bei einer Flüssigkeitsreibungskupplung Arbeitsflüssigkeit aus dem 15 Kupplungsteil des Gehäuses aus, was zu Funktionsstörungen führt, weil ja der FUllungsgrad einer solchen Kupplung ein wesentlicher Betriebsparameter ist.

Außerdem besteht die Gefahr, daß sich die leckende viskose Flüssigkeit mit dem gegebenenfalb direkt auf die andere Seite des Stellkolbens wirkenden Hydrauliköl mischt, wodurch auch die Funktion der Steuerung beeinträchtigt wird. 20 Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einer gattungsgemäßen Kupplung zur Verhinderung jeglicher Leckage quer zur Bewegungsrichtung wirkende Dichtungen zu vermeiden und dabei auch eine Funktionsverbesserung zu erzielen.

Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß außen zwischen den Außenlamellen und innen zwischen den Innenlamellen in axialer Richtung kompressible und mit den Lamellen dicht verbundene Fedenringe 25 angebracht sind und daß die erste und die letzte Innenlamelle gegenüber dem Kolben bzw. dem Gehäuse abgedichtet ist.

Es findet also die Abdichtung zwischen Arbeitsraum und dem hinter dem Stellkolben liegenden Raum bereits zwischen den Lamellen, also zwischen radial gerichteten Flächen statt, deren axiale Verschiebung durch die axiale Kompressibilität der Federringe aufgenommen wird. Dadurch, daß die Federringe zwischen 30 gleichartigen Lamellen angeordnet sind, tritt zwischen ihnen auch keine Drehung auf und es ist daher möglich, die Federringe fest und dicht mit den Lamellen zu verbinden. Nebstbei gewinnt man dadurch noch den Vorteil eines geringen Totvolumens, was dem Regelverhalten der Kupplung zugutekommt.

Man braucht dann nur mehr die erste und letzte Innenlamelle gegenüber Kolben bzw. Gehäuse abzudichten, wobei diese Dichtung dann einer reinen Drehbewegung ohne axiale Verschiebung ausgesetzt ist, und auch das 35 nur, wenn die Kupplung gerade ein Drehmoment überträgt. Das bedeutet einen unkomplizierten Dichtungsaufbau und die Dichtung übernimmt gleichzeitig die Funktion der Abdichtung nach außen, die jedenfalls vorhanden sein muß und bei einer Flüssigkeitsreibungskupplung nach dem Stand der Technik zusätzlich zu der Kolbenabdichtung vorhanden wäre.

In Weiterbildung der Erfindung sind die Federringe mit den Lamellen unlösbar verbundene Gummi- oder 40 Kunststoffiinge mit einer Verstärkung in Umfangsrichtung (Anspruch 2).

Die Federringe sind also in axialer Richtung zusammenpreßbar und dichten durch die unlösbare Verbindung leckfrei ab. Da die Federringe unter Druck stehende Räume begrenzen, deren Innendruck bei Verminderung der Lamellenabstände ansteigt, dienen die Verstärkungen dazu, die in diesen Ringen durch die Steigerung des Innendruckes entstehenden Umfangsspannungen (Zug in den äußeren Ringen und Druck in den inneren Ringen) 45 aufzufangen. Dabei ist es hilfreich, daß bei Verringerung des Lamellenabstandes, mit der die Drucksteigerung einhergeht, die axiale Breite der Federringe abnimmt.

Dabei sind die Federringe vorzugsweise entweder aus Gummi und an den Lamellen anvulkanisiert (Anspruch 3) oder aus Kunststoff und an die Lamellen angeklebt (Anspruch 4).

In Weiterbildung der Erfindung enthalten die Federringe in Umfangsrichtung verlaufende Verstärkungs-50 fasern (Anspruch 5). Dadurch erreichen die Federringe in sich die erforderlichen inhomogenen Festigkeitseigenschaften.

In einer anderen Weiterbildung besteht die Verstärkung in Umfangsrichtung in einem Stützring, der den äußeren Federring außen umgibt und eine hohe Zugfestigkeit aufweist bzw. am Innenring von innen anliegt und eine hohe Steifigkeit aufweist (Anspruch 6). 55 Es liegt weiters im Rahmen der Erfindung, die Federringe mit nach der Seite abnehmendem Querschnitt auszuführen (Anspruch 7) wodurch sich beim Zusammenpressen die Dichtfläche vergrößert und die Stellcharakteristik verbessert wird.

In einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist der Federring ein durch Löten oder Schweißen mit den jeweiligen Lamellen verbundener Metallbalg (Anspruch 8). Ein derartiger in beiden Richtungen gewölbter 60 Metallteil hat ohne zusätzliche Maßnahmen die erforderliche Steifigkeit und die erforderlichen Verformungseigenschaften.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die erste und letzte Innenlamelle als verdickter -2-

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Ring ausgebildet, der mit einem Axiallager am Kolben bzw. Gehäuse abgestützt ist und es ist zwischen dessen Umfangfläche und einer entsprechenden Zylinderfläche im Kolben bzw. im Gehäuse eine Dichtung angeordnet (Anspruch 9). Die verdickte Lamelle ist, so wie die anderen Innenlamellen, auf der Innenverzahnung des Innenteiles gelagert und hat dadurch ein begrenztes radiales Spiel, wodurch sie Radialschlag der Welle 5 ausgleichen und so Schwingungen von der Dichtung an der zylindrischen Umfangsfläche femhalten kann, was deren Lebensdauer zugute kommt. Durch die Verwendung von Axiallagem wird diese vorteilhafte Anordnung der Dichtungen auch für Kupplungen geeignet, bei denen häufig ein sehr hohes Drehmoment übertragen wird.

In Verfeinerung der Erfindung weist die erste und letzte Außenlamelle in ihrem inneren Teil einen auswärts gerichteten Kragen auf, der in die entsprechenden Zylinderflächen von Gehäuse bzw. Kolben paßt und 10 der die Gegenfläche für in den verdickten Lamellen eingelassene Dichtungen abgibt (Anspruch 10). Diese Ausbildung gibt die Möglichkeit, den bereits fertig vormontierten Lamellensatz einfach als Paket zu montieren bzw. auszutauschen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Abbildungen verschiedener Ausführungsformen erläutert.

Fig. 1: Erfindungsgemäße Flüssigkeitsreibungskupplung in einer ersten Ausführungsform im Axialschnitt, 15 Fig. 2: Wie Fig. 1, in einer zweiten Ausführungsform,

Fig. 3: Detail (A) aus Fig. 1 oder Fig. 2 in einer ersten Variante, vergrößert,

Fig. 4: Detail (A) vergrößert in einer zweiten Variante,

Fig. 5: Detail (A) vergrößert in einer dritten Variante.

Die in Fig. 1 abgebildete erfindungsgemäße Flüssigkeitsreibungskupplung besteht aus einem Gehäuse (1), 20 das auf einer Seite eine Gehäusestimwand (3) mit Gehäuseflansch (4) aufweist und auf der anderen Seite von einem Gehäusedeckel (2) geschlossen ist, aus einem Innenteil (6), aus mit einer Verzahnung (9) des Gehäuses (1) drehfest verbundenen Außenlamellen (7) und aus mit einer Verzahnung (10) des Innenteiles (6) drehfest verbundenen Innenlamellen (8).

Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Gehäuseflansch (4) innen eine Keilverzahnung (5) für eine 25 nicht dargestellte Welle auf, die eine Antriebswelle sein kann und so das gesamte Gehäuse (1) in Drehung versetzt. Das Innenteil (6) dient dann als Abtriebswelle bzw. ist mit dieser verbunden.

Im Gehäuse (1, 3, 4) ist ein ringförmiger Stellkolben (15) axial verschiebbar geführt. Er wird durch Stellstangen (16), die die Gehäusestimwand (3) durchdringen, von außen über ein Drucklager (17) von einer nicht rotierenden Verstellvorrichtung aus bewegt. Durch die Verschiebung des Stellkolbens (15) werden die 30 Zwischenräume (11) zwischen den Lamellen verstellt, wodurch sich die Charakteristik der Flüssigkeitsreibungskupplung ändert. Erfindungsgemäß sind nun zwischen den Außenlamellen (7) Federringe (20) fest und dichtend angebracht, und zwischen den Innenlamellen (8) in derselben Weise Federringe (21). Die erste und die letzte Außenlamelle liegt am Stellkolben (15) bzw. am Gehäusedeckel (2) an, die erste und letzte Innenlamelle (22) ist gekürzt und mit einer Verdickung (23) zur Aufnahme einer Dichtung (24) versehen, Ae an 35 einer radial gerichteten Dichtfläche von Steuerkolben (15) bzw. Gehäusedeckel (2) anliegt. Die Federringe (20, 21) dichten also den Arbeitsraum der Flüssigkeitsreibungskupplung zusammen mit den Radialdichtungen (24) der ersten und letzten Innenlamelle hermetisch nach außen ab, sodaß keine hochviskose Arbeitsflüssigkeit aus dem Arbeitsraum lecken kann. Dadurch, daß bei Verschieben des Stellkolbens (15) an keiner Dichtung eine Axialbewegung auftritt, ist diese Abdichtung auch bei hochviskosen Arbeitsflüssigkeiten zuverlässig. 40 Die in Fig. 2 dargestellte weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der gleiche Teile ihre Bezugszeichen behalten, unterscheidet sich von der ersten dadurch, daß der Stellkolben (25) mit der Gehäusestimwand (3) einen Druckraum (26) bildet, dem durch eine Bohrung (27) Steueröl zugeführt wird und dadurch, daß die axiale Abdichtung anders ausgeführt ist. Außerdem handelt es sich hier um eine Flüssigkeitsreibungskupplung mit stillstehendem Gehäuse, sodaß daß Innenteil (6) eine Antriebswelle, oft sogar eine Hohlwelle ist 45 Die erste und letzte Außenlamelle (30) weist hier in ihrem inneren Teil einen Kragen (31) auf und die erste und letzte Innenlamelle bildet je einen dicken Ring (32), der wie die anderen Innenlamellen (8) durch Ae Keilverzahnung (10) drehfest geführt ist. Diese verdickten Lamellen (32) sind durch axiale Lager beispielsweise durch Wälzlager (33) am Stellkolben (25) bzw. am Gehäusedeckel (2) abgestützt und enthalten Dichtungen (34), die mit den zylinAischen Krägen (31) Zusammenwirken. Um überall ganz gleiche 50 Lamellenabstände (11) zu erhalten, hat der erste und der letzte innere Federring (35) nur die halbe axiale Breite.

Der in Hg. 3 in einer ersten Ausführungsform dargestellte äußere Fedemng (20), - die Form des Innenringes (21) ist analog - besteht aus einem geschlossenen Kunststoffring (40) mit verjüngten Seitenteilen (41) und einem Stützring (43) aus einem zugfesten Material. Die Seitenflächen (44) des Kunststoffringes (40) sind mittels eines geeigneten Klebers dicht und fest mit den Außenlamellen (7) verbunden. Zur Verbesserung der 55 axialen Kompressibilität und zur Beeinflussung der Charakteristik der Hüssigkeitsreibungskupplung weist der Ring (40) innen eine mittige Umfangsrille (42) auf.

In der Ausführungsvariante gemäß Fig. 4 ist der Federring (20) ein Gummiring (45) kreisförmigen Querschnittes, der beispielsweise durch in Umfangsrichtung verlaufende Fasern (46) verstärkt ist. Es könnte aber auch ein Stützring (43) wie in Fig. 3 verwendet werden. Der Gummiring (45) ist an den Stellen (47) über 60 seinen ganzen Umfang mit den Außenlamellen (7) durch Vulkanisieren dicht verbunden. Bedingt durch den Kreisquerschnitt vergrößert sich beim axialen Zusammendrücken Ae Dichtfläche.

In einer weiteren Variante nach Fig. 5 ist der Fedemng ein elastischer Metallbalg (48), der bei (49) über -3-

Claims (10)

1. AT 396 971B seinen ganzen Umfang mit den Außenlamellen (7) verlötet oder verschweißt ist. Ein solcher Metallbalg braucht aufgrund seiner Festigkeit in radialer Richtung keine Stützringe. Zur Beschreibung der Funktion wird auf Fig. 1 zurückgegriffen und angenommen, daß die Flüssigkeitsreibungskupplung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges zwischen einer nicht dargestellten permanent angetriebenen Vorderachse und einer Hinterachse angeordnet ist. Wenn kein Radschlupf auftritt, dreht sich Gehäuse (1) und Innenteil (6) mit derselben Drehzahl und es tritt daher in der Kupplung keine Relativbewegung auf. Wenn die Achsdrehzahlen voneinander abweichen, dreht sich das Innenteil langsamer, wobei eine Relativdrehung zwischen den Dichtungen (24) und dem Kolben (15) bzw. dem Gehäusedeckel (2) auftreten. Dabei wird nun ein Drehmoment übertragen, das von der Spaltbreite (11) zwischen je einer Außenlamelle (7) und einer Innenlamelle (8) abhängt. Soll das übertragene Drehmoment erhöht werden, so wird durch Verschieben des Stellkolbens (15) dieser Abstand (11) verringert. Dabei werden die Federringe (20, 21) in axialer Richtung zusammengedrückt. Da der von den Federringen (20, 21) und den Dichtungen (24) eingeschlossene Arbeitsraum dicht geschlossen ist, steigt dabei der Druck im Inneren an. In Fig. 2 sind die kinematischen Verhältnisse zwar anders, doch wird auch hier bei Verschieben des Stellkolbens (25) der Lamellenabstand (11) unter Steigerung des Druckes im Arbeitsraum verändert und es treten an keiner der beiden Dichtungen axiale Verschiebungen auf. PATENTANSPRÜCHE 1. Flüssigkeitsreibungskupplung, die aus einem mit viskoser Flüssigkeit gefüllten Gehäuse, einem in dieses einragende Innenteil und wechselweise mit dem Innenteil und dem Gehäuse drehfest verbundenen zwischeneinandergreifenden Innen- und Außenlamellen besteht, wobei die Breite der Lamellenzwischenräume mittels eines im Gehäuse verschiebbaren Kolbens verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß außen zwischen den Außenlamellen (7) und innen zwischen den Innenlamellen (8) in axialer Richtung kompressible, mit den Lamellen (7,8,22,32) dicht verbundene Federringe (20,21,35) angebracht sind und daß die erste und letzte Innerilamelle (22,32) gegenüber Kolben (15,25) bzw. Gehäuse (2) abgedichtet ist.
2. 2. Steuerbare Flüssigkeitskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federringe (20,21, 35) mit den Lamellen (7, 8, 22, 32) unlösbar verbundene Gummi- oder Kunststoffringe (45, 40) mit einer Verstärkung (43,46) in Umfangsrichtung sind.
3. 3. Steuerbare Flüssigkeitsreibungskupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Federringe (45) an den Lamellen (7,8,22,32) anvulkanisiert (47) sind.
4. 4. Steuerbare Flüssigkeitsreibungskupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Federringe (20,21,35) aus Kunststoff bestehen und an den Lamellen (7,8,22,23) angeklebt (44) sind.
5. 5. Steuerbare Flüssigkeitsreibungskupplung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Federringe (45) in Umfangsrichtung verlaufende Verstärkungsfasem (46) enthalten.
6. 6. Steuerbare Flüssigkeitsreibungskupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkung in Umfangsrichtung in einem den äußeren Federring (40, 45) außen umgebenden Stützring (43) mit hoher Zugfestigkeit und in einem Innenring innen anliegenden Stützring hoher Steifigkeit besteht.
7. 7. Steuerbare Flüssigkeitsreibungskupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fedeninge (20,40) mit nach der Seite abnehmendem Querschnitt (41) ausgeführt sind.
8. 8. Steuerbare Flüssigkeitsreibungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Fedemng (20) ein durch Löten oder Schweißen mit den jeweiligen Lamellen (7,8,22,32) verbundener Metallbalg (48) isL
9. 9. Steuerbare Flüssigkeitsreibungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die letzte Innenlamelle (32) als dicker Ring ausgebildet ist und je mit einem Axiallager (33) am Kolben (15, 25) bzw. Gehäuse (1, 2) abgestützt ist und daß zwischen deren Umfangsfläche und einer entsprechenden Zylinderfläche im Kolben (15,25) bzw. Gehäuse (1,2) je eine Dichtung (34) angeordnet ist. -4- 10 AT 396 971B
10. 10. Steuerbare Flüssigkeitsreibungskupplung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und letzte Außenlamelle (30) innen einen auswärts gerichteten Kragen (31) aufweist,-der in die entsprechenden Zylinderflächen von Kolben und Gehäuse paßt und daß in der Umfangsfläche jedes dicken Ringes (32) eine Dichtung (34) angeordnet ist. Hiezu 3 Blatt Zeichnungen -5-