AT398233B - Viskokupplung für eine antriebsanordnung - Google Patents

Description

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Die gegenständliche Erfindung betrifft eine Viskokupplung mit einem als Kupplungsgehäuse ausgebildeten ersten Kupplungsteil sowie mindestens einem als Kupplungsnabe ausgebildeten zweiten Kupplungsteil und weiters mit mindestens zwei Gruppen von Kupplungslamellen, von denen die Lamellen einer ersten Gruppe drehfest mit dem Kupplungsgehäuse und die Lamellen mindestens einer zweiten Gruppe drehfest mit der Kupplungsnabe verbunden sind, wobei die Lamellen der beiden Gruppen axial abwechselnd angeordnet sind sowie die Lamellen mindestens einer Gruppe begrenzt axial verschiebbar sind und wobei weiters der Innenraum des Kupplungsgehäuses zumindest teilweise mit einer Viskoflüssigkeit, deren Druck über einen steuerbaren, aus einer Kolben-Zylinder-Einheit bestehenden Druckgeber erzeugbar ist, gefüllt ist.

Aus der GB 22 02 602 A ist eine Viskokupplung mit einer Pumpe zur Förderung einer viskosen Flüssigkeit bekannt. Die in dieser Literaturstelle geoffenbarte Viskokupplung enthält eine Kolbenpumpe, welche eine Veränderung des Innendruckes in der Viskokupplung ermöglicht, wobei der maximale Druck und der vorgebbare Druck durch zwei Regelventile einstellbar sind. Ein Nachteil dieser Ausbildung besteht jedoch insbesondere in einer zunehmenden Verschmutzung der Viskoflüssigkeit durch den Abrieb der Kupplungslamellen.

Die US-PS 4,846,299 offenbart gleichfalls eine Viskokupplung, bei welcher der im Innenraum herrschende Druck durch einen auf die Viskoflüssigkeit einwirkenden Kolben veränderbar ist, wodurch die Kupplungslamellen miteinander in Anlage und damit in Reibkontakt gebracht werden. Durch diesen Reibkontakt entsteht jedoch aufgrund der Drehzahldifferenz zwischen den beiden Kupplungsteilen ebenfalls ein Abrieb, welcher die Viskoflüssigkeit verschmutzt, wodurch deren Eigenschaften verändert werden.

Der gegenständlichen Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, die den bekannten Viskokupplungen anhaftenden Nachteile zu vermeiden. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erzielt, daß die Viskokupplung einen mit einem Vorratsbehälter verbundenen Zulaufkanal mit einer Spülpumpe zur Zufuhr der Viskoflüssigkeit und einen Ablaufkanal mit einem Absperrventil zu deren Abfuhr aufweist, wobei das Absperrventil zur Druckbeaufschlagung des Innenraumes geschlossen und zum Spülen des Innenraumes geöffnet ist. Hierdurch können die durch die Reibung der Lamellen anfallenden Abriebspartikel aus dem Kupplungsgehäuse ausgespült werden und gleichzeitig wird eine Kühlung der Viskoflüssigkeit bei hoher Beanspruchung ermöglicht.

Um eine Beeinträchtigung der Funktion der Viskokupplung zu vermeiden, wird die Spülung nur im nicht druckbeaufschlagten Zustand der Viskokupplung durchgeführt. Hierfür kann der Zulaufkanal durch ein Absperrventil gesperrt werden.

Vorzugsweise ist die Pumpe zum Spülen der Viskokupplung über die Kolben-Zylinder-Einheit mit dem Innenraum verbunden und ist zur Druckbeaufschiagung des Innenraumes die Verbindung zur Spülpumpe durch den Kolben gesperrt. Hierdurch wird der Zulauf der Spülpumpe bei Druckbeaufschlagung durch den Weg des Kolbens selbsttätig gesperrt und wird die Funktion der Viskokupplung aufrecht erhalten. Die Spülpumpe kann dabei als Flügelzellenpumpe oder als Schlauchpumpe ausgebildet sein.

Vorzugsweise bildet weiters die Spülpumpe einen Bestandteil einer Baueinheit, wobei der Antrieb der Spülpumpe aus der Differenzdrehzahl zwischen den Kupplungslamellen der Antriebsseite und der Abtriebsseite abgeleitet wird und diese Baueinheit von einem Vorratsbehälter umschlossen ist. Durch die Kombination der Viskokupplung mit der Spülpumpe kann diese Baueinheit innerhalb eines Vorratsbehälters angeordnet werden und ermöglicht sie den vielfältigen Einsatz in der Antriebsanordnung eines Kraftfahrzeuges.

Weiters kann ein zur Kühlung der Viskoflüssigkeit dienender Durchiaufkühler vorgesehen sein. Weiters befindet sich zweckmäßigerweise der Flüssigkeitsspiegel im Vorratsbehälter unterhalb der Durchtrittsöffnungen für den An- und den Abtrieb der aus Viskokupplung und Spülpumpe bestehenden Baueinheit. Hierdurch ist gewährleistet, daß trotz fehlender Durchführung eine einfache Regelung bzw. Steuerung der Viskokupplung ermöglicht ist und daß die Abdichtung des Kupplungsgehäuses gegenüber der Kupplungsnabe keine hohen Anforderungen erfüllen muß.

Der Gegenstand der Erfindung ist nachstehend anhand von zwei in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Rg. 1 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Prinzipes, Fig. 2 das Prinzip nach Fig. 1 mit einem zusätzlichen Durchlaufkühler, Fig. 3 eine Ausführungsform der Kolben-Zylinder-Einheit mit Zulaufkanal, Fig. 4 die Spülpumpe in Form einer Schlauchpumpe, Fig 5 die Viskokupplung, in welche die Spülpumpe integriert ist, und Fig. 6 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Viskokupplung mit einer integrierten Spülpumpe.

In den Fig. 1 und 2 ist das erfindungsgemäße Prinzip durch einen skizzierten Flüssigkeitskreislauf dargestellt.

Eine Viskokupplung 1 ist über eine Kolben-Zylinder-Einheit 2 mit einer Spülpumpe 3 verbunden. Die Zulaufleitung 4 der Spülpumpe 3 ist an den Vorratsbehälter 5 angeschlossen, aus welchem eine viskose 2

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Flüssigkeit angesaugt wird. Durch die Spülpumpe 3 und über die Kolben-Zylinder-Einheit 2 sowie die Verbindungsleitungen 6, 7 gelangt die viskose Flüssigkeit in den Innenraum der Viskokupplung 1. Ein Überdruck in der Viskokupplung 1 wird durch weitere Verbindungsleitungen 8, 9 zwischen der Viskokupplung 1 und dem Vorratsbehälter 5 vermieden, wobei über ein Absperrventil 10 eine Sperrung vorgenommen werden kann. Eine Sperrung der Verbindungsleitungen 8, 9 ist immer dann erforderlich, wenn durch die Viskokupplung 1 ein Drehmoment übertragen werden soll und der Innendruck durch die Kolben-Zylinder-Einheit 2 erhöht wird. Gleichzeitig wird bei Druckbeaufschlagung der Viskokupplung 1 der Zulauf der Spülpumpe 3 durch die Kolben-Zylinder-Einheit 2 gesperrt, wodurch die Funktion der Viskokupplung 1 voll gewährleistet ist.

In der Fig. 2 ist zur Kühlung der viskosen Flüssigkeit ein Durchlaufkühler 11 zwischen Spülpumpe 3 und Kolben-Zylinder-Einheit 2 vorgesehen.

In Fig. 3 ist eine Ausführungsform der Kolben-Zylinder-Einheit 2 dargestelit. Die Dichtung zwischen Innenraum der Viskokupplung 1 und der Kolben-Zylinder-Einheit 2 besteht aus einer napfförmigen Manschette 12. Der Ringraum 13 ist durch Axialbohrungen 14 mit der druckseitigen Kolbenfläche 15 verbunden. Die napfförmige Manschette 12 weist einen Boden und einen Manschettenrand 16 auf. Zwischen dem Außenboden 17 der Manschette 12 und der druckseitigen Kolbenfläche 15 ist eine Federscheibe 18 angeordnet. Die Manschette 12 wird durch eine Feder 19, die sich einenends an der Bodenfläche 20 des Zylinderraumes 21 und anderenends an dem Innenboden 22 der Manschette 12 abstützt in Anlage zur Federscheibe 18 gehalten. Gleichzeitig dient die Feder 19 zur Zurückbewegung des Kolbens 23 in seine Ausgangsstellung in Anlage zum Anschlagring 24. Die Federscheibe 18 ist getellert und wirkt auf den äußeren Rand der Manschette 12 ein. Bei Abbau der Kraftbeaufschlagung des Kolbens 23 in Pfeilrichtung A werden die Dichtlippen, d.h. der Manschettenrand 16 unter der Mithilfe der Federscheibe 18 und dem auftretenden Unterdrück radial nach innen gedrückt, so daß die Manschette 12 ihre Dichtfunktion verliert und Flüssigkeit aus dem Ringraum 13 über die Axialbohrung 14 zwischen der Bohrungswandung 25 und dem Manschettenrand 16 hindurchgelangen kann und so zu einem Austausch von Flüssigkeit mit dem Zylinderraum 21 beiträgt. Der Kolben 23 kann also ungehindert und schlagartig in seine Grundstellung zurückkehren. Eine vorhandene Zulaufbohrung 26 ermöglicht den Anschluß der Spülpumpe 3 für die Viskokupplung 1.

Im Falle einer Druckbeaufschlagung des Kolbens 23 in Pfeilrichtung A wird diese Zulaufbohrung 26 durch den Manschettenrand 16 bzw. Kolben 23 verschlossen und unterbricht den Flüssigkeitskreislauf der Spülpumpe 3, so daß die Viskokupplung 1 ihre volle Funktion wahrnehmen kann.

In Fig 4 wird der schematische Aufbau einer Schlauchpumpe gezeigt. Die Schlauchpumpe 27 besteht im wesentlichen aus einem ringförmigen Gehäuse 28 und einem hierin drehbar gelagerten Mittelteil 29 sowie einem in diesem geführten Schlauch 30. Das Gehäuse 28 und das Mittelteil 29 sind jeweils einem Lamellensatz der Viskokupplung 1 zugeordnet. Das rotierende Mittelteil 29 weist an seinen radialen Enden eine kugelförmige Verdickung 31 auf, die so bemessen ist, daß der Schlauch 30 im ringförmigen Gehäuse 28 zusammengedrückt wird und einen Transportraum 32 bildet. Bei einer Differenzdrehzahl zwischen den Lamellensätzen pumpt die Schlauchpumpe 27 die viskose Flüssigkeit von einer Eingangsöffnung 33 zu einer Ausgangsöffnung 34. Die Pumprichtung wird hierbei durch die Relativdrehrichtung bestimmt. Die Schlauchpumpe 27 arbeitet hierbei relativ verschleißfrei und ist unempfindlich gegen Abtragungspartikel in der viskosen Flüssigkeit.

In Fig. 5 wird eine erste Ausführungsform der Erfindung mit einer Viskokupplung 1 und einer integrierten Spülpumpe 3 gezeigt. Die gesamte Baueinheit ist von einem allseitig geschlossenen Vorratsbehälter 5 umgeben, weicher zwei Drehdurchführungen 35 für die Eingangs- (36) und Ausgangswelle 37 aufweist. Die Eingangswelle 36 greift mit einer Innenverzahnung eines Anschlußflansches 38 in die Außenverzahnung des ersten Lamellensatzes ein und treibt die Viskokupplung 1 an. Gleichzeitig ist der erste Lamellensatz mit dem Gehäuse 28 der Spülpume 3 verbunden. Der zweite Lamellensatz der Viskokupplung 1 ist der Abtriebsseite zugeordnet und mit dem Mittelteil 29 der Spülpumpe 3 sowie der Ausgangswelle 37 verbunden. Die Druckbeaufschlagung der Viskokupplung 1 in Pfeilrichtung A erfolgt über eine Kolben-Zylinder-Einheit 2, welche in der ausgangsseitigen Drehdurchführung 35 bzw. Ausgangswelle 37 angeordnet ist. Die Verbindungsleitung zwischen Viskokupplung 1 und Spülpumpe 3 sowie das Absperrventil 10 sind in dieser Figur nicht ausgeführt. Der die Baueinheit umgebende Vorratsbehälter 5 weist einen Flüssigkeitsstand 39 auf, der unterhalb der beiden Drehdurchführungen 35 liegt, so daß keine besonderen Abdichtungen vorzusehen sind. An der untersten Stelle des drehtest angeordneten Vorratsbehälters 5 befindet sich ein Absetzsack 40, indem sich die Abriebspartikel der Lamellensätze sammeln können. Eine Entlüftungsbohrung 41 sorgt für einen Druckausgleich bei Erwärmung der Baueinheit. Durch die Ausbildung des Entlüftungsstutzens 42 nach Art eines in der Installation üblichen Geruchsverschlusses kann der Entlüftungsstutzen 42 mit dem sich einstellenden Flüssigkeitsspiegel als Verschluß gegen die 3

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Außenluft angesehen werden, so daß kein Schmutz von außen in den Vorratsbehälter 5 eindringen kann. Die Spülpumpe 3 saugt das Fluid aus dem Flüssigkeitsstand 39 an und über die nicht dargestellte Zulaufbohrung wird das Fluid in die Viskokupplung 1 gepumpt. Das Absperrventil 10 mit dessen Verbindungsleitungen 8,9 zur Viskokupplung 1 ist ebenfalls nicht dargestellt. 5 In Fig. 6 ist der Aufbau einer Viskokupplung 1 mit einer Spülpumpe 3 dargestellt. Die Viskokupplung 1 weist ein Kupplungsgehäuse 43 auf, welches einen zylindrischen Mantel besitzt, in dessen Innenfläche Verzahnungen, die axial verlaufen, umfangsverteilt angeordnet sind. Konzentrisch zum Kupplungsgehäuse 43 ist in diesem eine Kupplungsnabe 44 drehbar gelagert. Die Kupplungsnabe 44 ist hierzu mit ihrer Außenfläche 45 in entsprechenden Bohrungen des Kupplungsgehäuses 43 aufgenommen. Die Kupplungs-io nabe 4 weist auf ihrer Außenfläche 45 entsprechend der Axiailänge des Kupplungsgehäuses 43 sich erstreckende Verzahnungen auf, die umfangsverteilt angeordnet sind. Dem Kupplungsgehäuse 43 und der Kupplungsnabe 44 sind Lamellen 46,47 zugeordnet.

Dabei sind die Lamellen 46 über eine Außenverzahnung drehfest im Gehäuse 43 aufgenommen, während die Lamellen 47 mit einer verzahnten Bohrung drehfest auf dem Außenumfang der Kupplungsnabe 15 44 angebracht sind. Das Kupplungsgehäuse 43 ist endseitig durch einen Gehäusedeckel 48 verschlossen. Der Gehäusedeckel 48 ist gegenüber der Innenwandung des Gehäuses 43 abgedichtet und durch einen Befestigungsring 49 in seiner Position gehalten. Ferner ist das Gehäuse 43 über Dichtungen 50 gegenüber der Außenfläche 45 der Kupplungsnabe 44 abgedichet.

Der nicht von den Kupplungslamellen 46 und 47 besetzte Innenraum 51 des Gehäuses 43 ist mit einer 20 viskosen Flüssigkeit gefüllt. Bei Relativbewegung des Gehäuses 43 gegenüber der Kupplungsnabe 44 erfolgt eine Scherung der Flüssigkeit und es bildet sich mit zunehmender Relativgeschwindigkeit ein ansteigendes Drehmoment auf. Das Drehmoment ist desweiteren abhängig von dem im Gehäuseinnenraum herrschenden Druck der viskosen Flüssigkeit. Das Gehäuse 43 kann beispielsweise mit einem Antrieb verbunden sein, während die Kupplungsnabe 44 als Abtriebsseite dient. 25 Die Kupplungsnabe 44 ist teilweise hohl ausgebildet und weist eine Bohrung 52 auf. Endseitig ist eine Trennungswand vorgesehen, die den Boden 53 des Zylinderraumes 54 darstellt, der von der Bohrung gebildet wird. In dem Zylinderraum 54, d.h. an der Bohrungswandung der Bohrung 52 ist ein Kolben 55 verschiebbar gelagert. Der Kolben 55 ist über eine Primärdichtung 56 und eine Sekundärdichtung 57 gegenüber der Wandung der Bohrung 52 abgedichtet. Der Kolben 55 wird durch eine Feder 58 in seiner in 30 der Zeichnungsebene nach rechts verschobenen Stellung gehalten bzw. durch die Feder 58 in diese zurückbewegt. Die zurückgezogene Position ist durch einen Anschlagring 59 gesichert. Der Zylinderraum 54 steht mit dem Innenraum 51 des Kupplungsgehäuses 43 über radiale Bohrungen 60, die über den Umfang verteilt sind, in Verbindung. Dabei sind die Radialbohrung 60 so angeordnet, daß sie etwa mittig der axialen Erstreckung des Gehäuses 43 münden. Ferner weist die Kupplungsnabe 44 an ihrem Mantel 35 umfangsverteilt angeordnete Zulaufbohrungen 61 auf. Der Kolben 55 befindet sich in seiner Ausgangsstellung, d.h. bei entkuppeltem Zustand, in dem praktisch kein Drehmoment zwischen Kupplungsgehäuse 43 und Kuppiungsnabe 44 übertragen wird, in einer Stellung, bei der die Zulaufbohrung 61 nicht abgedeckt wird, sondern mit dem Zylinderraum 54 in Verbindung steht. Auf der Außenfläche 45 der Kuppiungsnabe 44 ist eine Drehdurchführung 62 relativ bewegbar zur Kuppiungsnabe 44 angeordnet. Die Zulaufbohrung 61 ist 40 mit einer Spülpumpe 3 über eine Verbindungsleitung 63 verbunden. Befindet sich der Kolben 55 in der in Figur 6 dargestellten Stellung, so steht die im Zylinderraum 54 und im Innenraum 51 des Kupplungsgehäuses 43 befindliche viskose Flüssigkeit unter Atmosphärendruck. Wird der Kolben 55 in Richtung der Bodenfläche 53 des Zylinderraumes 54 bewegt, und zwar entgegen der Federkraft der Feder 58, so wird zunächst die Zulaufbohrung 61 verschlossen, so daß bei Weiterbewegung ein Druckaufbau im Zylinderraum 45 54 und im Innenraum 51 des Gehäuses erfolgt. Der Druckaufbau sorgt dafür, daß ein entsprechendes Drehmoment zwischen dem Kupplungsgehäuse 43 und der Kuppiungsnabe 44 übertragbar ist. Wird der Kolben 55 entlastet, so wird dieser in seine Ausgangsposition unter der Wirkung der Feder 58 zurückbewegt, bis die Zulaufbohrung 61 wieder eine Verbindung des Zylinderraumes 54 mit der Spülpumpe 3 herstellt. so Der Kolben 55 und die Bohrung 52 bilden eine Kolben-Zylinder-Einheit 2. Aufgrund der offenen Verbindung zwischen dem Zylinderraum 54 und dem Innenraum 51 des Kupplungsgehäuses 43 einerseits und dem Zylinderraum 54 und der Spülpumpe 3 über die Zulaufbohrung 61 andererseits ist dafür gesorgt, daß eine Spülung der Viskokupplung 1 erfolgt. Die Verbindungsleitung zwischen der Spülpumpe 3 und dem Vorratsbehälter sowie die Verbindungsleitung zwischen Viskokupplung 1 und Vorratsbehälter 5 sind in 55 dieser Zeichnung ebenfalls nicht dargestellt. 4

Claims (7)

1. AT 398 233 B Patentansprüche 1. Viskokupplung mit einem als Kupplungsgehäuse ausgebildeten ersten Kupplungsteil sowie mindestens einem als Kuppiungsnabe ausgebildeten zweiten Kupplungsteil und weiters mit mindestens zwei Gruppen von Kupplungslamellen, von denen die Lamellen einer ersten Gruppe drehtest mit dem Kupplungsgehäuse und die Lamellen mindestens einer zweiten Gruppe drehtest mit der Kupplungsnabe verbunden sind, wobei die Lamellen der beiden Gruppen axial abwechselnd angeordnet sind sowie die Lamellen mindestens einer Gruppe begrenzt axial verschiebbar sind und wobei weiters der Innenraum des Kupplungsgehäuses zumindest teilweise mit einer Viskofiüssigkeit, deren Druck über einen steuerbaren, aus einer Kolben-Zylinder-Einheit bestehenden Druckgeber erzeugbar ist, gefüllt ist, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen mit einem Vorratsbehälter (5) verbundenen Zulaufkanal mit einer Spülpumpe (3) zur Zufuhr der Viskofiüssigkeit und einen Ablaufkanal (9) mit einem Absperrventil (10) zu deren Abfuhr aufweist, wobei das Absperrventil (10) zur Druckbeaufschlagung des Innenraumes geschlossen und zum Spülen des Innenraumes geöffnet ist.
2. 2. Viskokupplung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spülpumpe (3) zum Spülen der Viskokupplung (1) über die Kolben-Zylinder-Einheit (2) mit dem Innenraum verbunden ist und zur Druckbeaufschlagung des Innenraumes die Verbindung zur Spülpumpe (3) durch den Kolben gesperrt ist.
3. 3. Viskokupplung nach einem der Patentansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spülpumpe (3) als Flügelzellenpumpe ausgebildet ist.
4. 4. Viskokupplung nach einem der Patentansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spülpumpe (3) als Schlauchpumpe (27) ausgebildet ist.
5. 5. Viskokupplung nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet, durch die Verbindung mit der Spülpumpe (3) zu einer Baueinheit, wobei der Antrieb der Spülpumpe (3) aus der Differenzdrehzahl zwischen den Kupplungslamellen der Antriebsseite und der Abtriebsseite abgeleitet wird und die Baueinheit von einem Vorratsbehälter (5) umschlossen ist.
6. 6. Viskokupplung nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein zur Kühlung der Viskofiüssigkeit dienender Durchlaufkühler (11) vorgesehen ist.
7. 7. Viskokupplung nach einem der Patentansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsspiegel im Vorratsbehälter (5) unterhalb der Durchtrittsöffnungen für den Antrieb und den Abtrieb der Baueinheit gehalten ist. Hiezu 3 Blatt Zeichnungen 5