AT398117B - Viskokupplung - Google Patents

Description

AT398117B

Die Erfindung betrifft eine Viskokupplung mit einem Kupplungsgehäuse, mit mindestens einer koaxial in diesem drehbar aufgenommenen Kupplungsnabe und mit ringförmigen und als sich überlappende Außen-und Innenlamellen gestalteten Kupplungslamellen, die mit dem Gehäuse und der Kupplungsnabe drehfest über korrespondierende, aus Vorsprüngen und Vertiefungen bestehenden Profilierungen und zugeordneten und in einer bestimmten Folge abwechselnd im Innenraum zwischen Kupplungsgehäuse und Kupplungsnabe entlang deren Achsen verteilt angeordnet sind, und mit einem den verbleibenden Hohlraum zumindest teilweise ausfüllenden Fluid.

Derartige Viskokupplungen sind beispielsweise aus der GB-PS 1 357 106 bekannt. Dabei weisen die Außenlamellen auf ihrem Außenumfang eine Verzahnung auf, mit der sie in einer entsprechenden Verzahnung des Kupplungsgehäuses aufgenommen sind. Die Innenlamellen besitzen ebenfalls in ihrer Bohrung Verzahnungen, mit der sie auf einer Außenverzahnung der Kupplungsnabe aufgenommen sind. Derartige Viskokupplungen werden insbesondere in Antriebssträngen von Kraftfahrzeugen benutzt, um entweder eine Leistungsverzweigung zwischen den beiden angetriebenen Achsen oder aber um die Differentialfunktion zwischen den beiden angetriebenen Räder einer Achse bei Durchrutschen eines Rades zumindest teilweise sperren zu können, um einen Vortrieb zu erzeugen.

Die Viskokupplungen arbeiten bevorzugt mit einem Silikonöl als Fluid, das zwischen den Kupplungslamellen geschert wird. Solche Viskokupplungen arbeiten in zwei verschiedenen Modi, und zwar in dem sogenannten Visko-Modus und im Hump-Modus. Beim Visko-Modus findet eine reine Scherung des Fluids im Bereich zwischen den Kupplungslamellen statt, während im Hump-Modus die Innen- und Außenlamellen in Reibschluß zueinander sind und dabei ein wesentlich höheres Drehmoment übertragen als im Visko-Modus. Dementsprechend höher ist die Belastung des Formschlußes zwischen dem jeweiligen Kupplungsteil und den zugehörigen Lamellen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Viskokupplung zu schaffen, die ein geringes Gewicht aufweist und sich kostengünstig hersteilen läßt, wobei jedoch keine negativen Einflüsse auf die Übertragung des Drehmomentes in den verschiedenen Modi eintritt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eines oder beide Kupplungsteile, nämlich Kupplungsgehäuse oder Kupplungsnabe, aus Kunststoff bestehen. Die zur Drehmomentübertragung vorgesehenen und in die Vertiefungen der Profilierung der zugehörigen Kupplungslamelle eingreifenden umfangsverteilten Profilierungen von Kupplungsgehäuse und/oder Kupplungsnabe werden durch sich parallel zur Achse erstreckende metallische Rundstäbe gebildet. Diese Rundstäbe sind aus Metall hergestellt. Kunststoffteile, d.h. das Kupplungsgehäuse oder die Kupplungsnabe lassen sich in einfacher Weise durch Spritzgießen herstellen. Hierdurch wird eine erhebliche Verbilligung und Gewichtserleichterung erzielt. Um jedoch die Drehmomentübertragung in allen Betriebszuständen zu sichern sind die Rundstäbe vorgesehen.

Die Rundstäbe greifen in die Vertiefungen der Profilierungen der Kupplungslamellen ein. Sie verteilen die Belastung gleichmäßig auf das Kupplungsgehäuse bzw. die Kuppiungsnabe. Die Rundstäbe sind formschlüssig mit der Kupplungsnabe bzw. Kupplungshülse verbunden. Bevorzugt ist jedoch vorgesehen, daß die Rundstäbe bei der Herstellung des Kupplungsgehäuses und/oder der Kupplungsnabe eingeformt sind. Die Rundstäbe werden in das Formwerkzeug für das jeweilige Kupplungsteil eingelegt und beim Spritzvorgang eingebettet. Je nach Anwendungsfall, d.h. nach geforderter Drehmomentübertragungskapazität kann die Anzahl der Rundstäbe leicht angepaßt werden, da hierzu lediglich Einsätze im Formwerkzeug auszutauschen sind.

Als Kunststoff kommt bevorzugt ein Werkstoff der Polyphenylen-Sulfid Gruppe in Betracht. Dieser zeichnet sich durch gute Formbeständigkeit aus.

Zur Verbesserung der Festigkeitseigenschaften kann der Kunststoff faserverstärkt sein. Dabei kommen Kohle- oder Glasfasern in Betracht, welche als Kurzfasem ausgebildet sind und infolgedessen beim Spritzgießen mit verarbeitet werden können. Dabei sind sie im Grundmaterial verteilt.

Zur Verbesserung der Wärmeleiteigenschaften des aus Kunststoff hergestellten Teils, kann dem Kunststoff Metall in Form von Spänen oder Pulver beigemischt sein. Hierzu kommen vor allen Dingen Aluminium oder Messing in Betracht. Diese soll eine Überhitzung der Kupplung vermeiden.

Kupplungsnabe und Kupplungsgehäuse dienen jeweils zur Einleitung bzw. Weiterleitung des Drehmomentes. Sie sind normalerweise mit einer entsprechenden Verzahnung versehen, über welche sie mit einer Gegenverzahnung verbindbar sind. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist daher vorgesehen, daß die als Kunststoffteil ausgebildeten Kupplungsteile, nämlich Kupplungsgehäuse und/oder Kupplungsnabe mit einem eingeformten Metallring zu versehen sind, der die Verzahnung besitzt.

Ferner ist nach der Erfindung vorgesehen, die Lagersitze zwischen den beiden Kupplungsteilen ebenfalls mit einem in das aus Kunststoff bestehende Kupplungsteil eingeformten metallenen Lagerring auszustatten. 2

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Schließlich ist vorgesehen, daß die Rundstäbe aus gezogenem Stahl-Rundprofil bestehen. Bevorzugt sind die Rundstäbe gehärtet. Es können auch Nadeln, wie sie beispielsweise in Nadellagern verwendet werden, oder Zylinderstifte, wie sie zur Herstellung von Vorlochern in Stanzwerkzeugen verwendet werden, als Rundstäbe verwendet werden. Hierdurch ist die Verwendung billiger Serienprodukte möglich.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch dargestellt.

Es zeigt Fig. 1 eine Viskokupplung nach der Erfindung, halb in Ansicht, halb geschnitten, Fig. 2 einen Schnitt A-A gemäß Fig. 1 durch die Kupplungsnabe, die als Kunststoffteil ausgebildet ist, Fig. 3 eine zur Kupplungsnabe gemäß Fig. 2 passende Innenlamelle, Fig. 4 eine Viskokupplung, bei der das Gehäuse als Kunststoffteil ausgebildet ist, Fig. 5 einen Schnitt durch den Gehäusemantel gemäß Schnittlinie B-B nach Fig. 4 und Fig. 6 eine zum Gehäuse nach Fig. 5 passend profilierte Außenlamelle.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Viskokupplung ist das Kupplungsgehäuse mit 2 bezeichnet. Das Kupplungsgehäuse 2 besteht aus einem Gehäusemantel 3 und einer daran fest angebrachten Stirnwand 4. Dem Gehäusemantel 3 ist ferner ein Deckel 5 zugeordnet, der über einen Sicherungsring 6 gegen axiales Verschieben am Gehäusemantel 3 festgelegt ist. Stirnwand 4 und Deckel 5 weisen Lagerbohrungen 7 auf, in welchen eine Kupplungnabe 9 drehbar aufgenommen ist. Zwischen den Lagerflächen der Kupplungsnabe 9 und den Lagerbohrungen 7 sind zur Abdichtung Dichtungen 8 eingesetzt. Der Deckel 5 ist gegenüber dem Gehäusemantel 3 ebenfalls durch eine Dichtung 8 abgedichtet. Im Bereich zwischen der Stirnwand 4 und dem Deckel 5 ist der Gehäusemantel 3 mit parallel zur Achse x-x verlaufenden umfangsverteilten Profilierungen 16 versehen, welche aus Erhebungen und Vertiefungen bestehen. Die Kupplungsnabe 9 weist ebenfalls eine Profilierung 17 auf. Diese besteht, wie insbesondere aus Figur 2 erkennbar ist, aus Rundstäben 18, die aus Metall bestehen und gehärtet sind. Die Rundstäbe 18 erstrecken sich der Länge nach ebenfalls über den axialen Abstand zwischen Gehäusestirnwand 4 und Deckel 5.

Sie sind in die Wandung der hohlen Kupplungnabe 9 eingebettet. In der Profilierung 16 des metallenen Gehäusemantels 3 sind Außenlamellen 11 mit einer entsprechenden Profilierung 15 drehfest aufgenommen. In der Profilierung 17 in Form der Rundstäbe 18 der Kupplungsnabe 9 sind die Innenlamellen 12 mit einer entsprechenden Profilierung 15 aufgenommen. Die Profilierungen 15 sind jeweils dem Querschnitt der Rundstäbe 18 angepaßt. Sie ergeben sich ausgehend von dem Innenumfang 14 der Bohrung der Innenlamellen 12. Der Außenumfang 13 der Innenlamelien 12 ist kreisförmig gestaltet. Bei den Außenlamellen 11 weist die Bohrung 14 eine Kreisform auf. Die Innenlamellen 12 und Außenlamellen 11 sind in einer bestimmten Folge im Innenraum 19 verteilt angeordnet. Der Innenraum 19 ist im übrigen mit einem Fluid, beispielsweise Silikonöl, zumindest teilweise gefüllt. Die Drehmomentübertragung zwischen den Innenlamellen 12 und der Kupplungsnabe 9 erfolgt über die in die Kupplungsnabe 9 eingebetteten Rundstäbe 18.

Die Viskokupplung 1 dient bevorzugt dazu, im Antriebsstrang von Personenkraftwagen entweder als Zwischenachsdifferential für eine Verteilung des Drehmomentes zu den Rädern der Vorder- und denen der Hinterachse oder aber zur Sperrung der Differentialfunktion eines zwischen den Rädern einer Achse angeordneten Differentiales bei Auftreten von Schlupf zu sorgen. Zur Erzielung einer drehfesten Verbindung zur Antriebs- bzw. Abtriebsseite ist auf der Außenfläche 22 des Gehäusemantels 3 eine Verzahnung 21 angebracht. Da der Gehäusemantel 3 aus Metall hergestellt ist, kann die Verzahnung unmittelbarer Bestandteil des Gehäusemantels 3 sein. Für die der Kupplungsnabe 9 zuzuordnende Verzahnung ist jedoch ein anderer Weg zu wählen. In die aus Kunststoff hergestellte Kupplungsnabe 9 ist bei der Herstellung ein metallener Ring 20 eingeformt, der die Verzahnung 24 trägt. Der Metallring 20 ist in der Bohrung 23 der Kupplungsnabe 9 angebracht. Bei dem aus Figur 1 ersichtlichen Ausführungsbeispiel ist die Kupplungsnabe 9 mit einem eingeformten Lagerring 10 versehen. Dieser ist Bestandteil der Kupplungsnabe 9 und ebenfalls beim Herstellen durch Spritzgießen eingeformt worden. Er dient zur Lagerung in der Bohrung 7 des Deckels 5 bzw. der Gehäusestirnwand 4. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1 ist der Lagerring 10 nur als dem Gehäusedeckel 5 zugeordnet dargestellt. Er kann auch die Lagerbohrung 7 der Gehäusestimwand 4 sein, wenn das Kupplungsgehäuse 3 entsprechend dem Ausführungsbeispiel nach Figur 4 das Kunststoffteil ist.

Dann ist der Gehäusemantel 3 einstückig mit der Gehäusestirnwand 4 ausgebildet, wie aus Figur 4 ersichtlich. Die Verzahnung 21, die der Außenfläche 22 des Kupplungsgehäuses 2 zugeordnet ist, ist Bestandteil eines Metallringes 20, der bei der Herstellung des Kupplungsgehäuses 2 eingeformt wurde. Der Deckel 5 ist wieder aus Metall hergestellt und ebenso die Kupplungsnabe 9. Die Verzahnung 24 der Kupplungsnabe 9 ist direkt in die Bohrung 23 eingeformt. Die Profilierung 17 für die innenlamellen 12 ist ebenfalls Bestandteil der Außenfläche der Kupplungsnabe 9, während die Profilierung 16, in der die Außenlamellen 11 mit ihrem Außenumfang 13 aufgenommen sind, dem Gehäusemantel 3 zugeordnet ist. Hierzu sind, wie aus Figur 4 und 5 ersichtlich, die Rundstäbe 18 über die Länge des Gehäusemantels 3 zwischen der Gehäusestirnwand 4 und dem Deckel 5 mit einer Ausrichtung parallel zur Achse x-x in die Gehäusewandung eingebettet. Die Außenlamelle 11 ist, wie aus Figur 6 ersichtlich, mit einer die Rundstäbe 3

Claims (13)

1. AT 398 117 B 18 aufweisenden Profilierung 16 entsprechend ausgebildeten Profilierung 15 versehen. Hierzu sind ausgehend von der Außenfläche Vertiefungen auf dem Außenumfang 13 der Außenlamelle 11 entsprechend der Verteilung der Rundstäbe 18 angebracht. Die Innenumfangsfläche 14 der Bohrung der Außenlamelle 11 ist kreisrund. Patentansprüche 1. Viskokupplung mit einem Kupplungsgehäuse, mit mindestens einer koaxial in diesem drehbar aufgenommenen Kupplungsnabe und mit ringförmigen und als sich überlappende Außen- und Innenlamellen gestalteten Kupplungslamellen, die mit dem Gehäuse und der Kupplungsnabe drehfest über korrespondierende, aus Vorsprüngen und Vertiefungen bestehenden Profilierungen und zugeordneten und in einer bestimmten Folge abwechselnd im Innenraum zwischen Kupplungsgehäuse und Kupplungsnabe entlang deren Achsen verteilt angeordnet sind, und mit einem den verbleibenden Hohlraum zumindest teilweise ausfüllenden Fluid, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungsgehäuse (2) und/oder die Kupplungsnabe (9) aus Kunststoff bestehen, deren in die Vertiefung der Profilierung (15) der zugehörigen Kupplungslamellen (11,12) eingreifenden umfangsverteilten Profilierungen (16,17) von sich parallel zur Achse (x-x) erstreckenden metallischen Rundstäben (18) gebildet sind.
2. 2. Viskokupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rundstäbe (18) bei der Herstellung des Kupplungsgehäuses (2) und/oder der Kuppiungsnabe (9) eingeformt sind.
3. 3. Viskokupplung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff ein Werkstoff der Polyphenylen-Sulfid Gruppe ist.
4. 4. Viskokupplung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff faserverstärkt ist.
5. 5. Viskokupplung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kunststoff Metall in Form von Spänen oder Pulver beigemischt ist.
6. 6. Viskokupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern Kohle- oder Glasfasern sind und als Kurzfasern ausgebildet sind.
7. 7. Viskokupplung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall Aluminum oder Messing ist.
8. 8. Viskokupplung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungsgehäuse (2) und/oder die Kupplungsnabe (9) durch Spritzgießen hergestellt sind.
9. 9. Viskokupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsnabe (9) und/oder das Kupplungsgehäuse (2) mit einem in das Kunststoffteil eingeformten Metallring (20) versehen sind, der eine Verzahnung besitzt.
10. 10. Viskokupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsnabe (9) und/oder das Kupplungsgehäuse (2) mit einem eingeformten Lagerring (10) zur gegenseitigen Lagerung versehen sind. 4 AT 398 117 B
11. 11. Viskokupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rundstäbe (18) aus gezogenem Stahl-Rundprofil hergesteilt sind.
12. 12. Viskokupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rundstäbe (18) aus Zylinderstiften bestehen.
13. 13. Viskokupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rundstäbe (18) aus Nadeln bestehen. Hiezu 2 Blatt Zeichnungen 5