DE1160241B

DE1160241B - Fluid coupling

Info

Publication number: DE1160241B
Application number: DESCH25528A
Authority: DE
Inventors: Thomas James Weir
Original assignee: Schwitzer Corp
Current assignee: Schwitzer Corp
Priority date: 1958-02-17
Filing date: 1959-02-16
Publication date: 1963-12-27

Description

Flüssigkeitskupplung Die Erfindung betrifft eine Flüssigkeitskupplung, bei der ein teilweise mit Flüssigkeit gefülltes Kupplungsgehäuse die eine Kupplungshälfte und eine in dem Gehäuse rotierende, mit Querbohrungen ausgestattete Kupplungsscheibe die andere Kupplungshälfte bildet und wobei das Drehmoment durch die innere Flüssigkeitsreibung und die Reibung der Flüssigkeit an den Wänden der Kupplungshälften übertragen wird.Fluid coupling The invention relates to a fluid coupling, in which a coupling housing partially filled with liquid forms one coupling half and a clutch disc that rotates in the housing and is equipped with transverse bores the other half of the coupling forms and the torque through the internal fluid friction and the friction of the fluid is transmitted on the walls of the coupling halves.

Bei Flüssigkeitskupplungen dieser Art ist es bekannt, das getriebene Gehäuse und den auf der treibenden Welle befestigten Rotor mit ineinandergreifenden, radial ausgerichteten Scheiben zu versehen, die mit einer bestimmten Anordnung von Querbohrungen zum Durchlauf der Flüssigkeit versehen sind. Hierbei ist eine Flüssigkeitsumlaufpumpe vorgesehen, mit der mehr oder weniger Flüssigkeit in die Kupplung gepumpt werden kann, um durch Veränderung des Flüssigkeitsspiegels eine Änderung des übertragbaren Drehmoments zu erzielen.In fluid couplings of this type, it is known that the driven Housing and the rotor attached to the driving shaft with intermeshing, to provide radially aligned washers with a specific arrangement of Cross bores are provided for the liquid to flow through. Here is a liquid circulation pump provided with which more or less liquid can be pumped into the coupling can in order to change the transmissible by changing the liquid level To achieve torque.

Eine andere bekannte Flüssigkeitskupplung weist zwei relativ zueinander axial verschiebbare Kupplungshälften auf, die mit hohlzylinderförmigen, konzentrisch zueinander angeordneten, axial gerichteten Vorsprüngen ineinandergreifen. Durch Veränderung der Eingriffstiefe dieser Vorsprünge kann die Drehzahl der getriebenen Kupplungshälfte verändert werden.Another known fluid coupling has two relative to each other axially displaceable coupling halves, with the hollow cylindrical, concentric mutually arranged, axially directed projections engage in one another. By Changing the depth of engagement of these projections can change the speed of the driven Coupling half can be changed.

Es ist weiterhin bekannt, eine mit der treibenden Welle verbundene kreisförmige Scheibe eng zwischen zwei mit der getriebenen Welle verbundenen Scheiben anzuordnen.It is also known to be connected to the driving shaft circular disc tightly between two discs connected to the driven shaft to arrange.

Diese bekannten Flüssigkeitskupplungen weichen vom Erfindungsgegenstand sowohl in ihrer Aufgabenstellung und Ausbildung recht erheblich ab, wie dies bei fortschreitender Beschreibung noch klar ersichtlich werden wird.These known fluid couplings deviate from the subject matter of the invention both in their assignment and training quite considerably, as is the case with as the description proceeds.

Die Erfindung bezweckt, eine Flüssigkeitskupplung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei der das die getriebene Kupplungshälfte bildende Kupplungsgehäuse auf der die treibende Kupplungshälfte bildenden Kupplungsscheibe während des Betriebs mittels eines sich ständig erneuernden Flüssigkeitsfilmes gelagert ist. Durch den das Kupplungsgehäuse während des Betriebs tragenden Flüssigkeitsfilm soll einmal eine schwingungsdämpfende Drehmomentübertragung von der Kupplungsscheibe auf das Kupplungsgehäuse und zum anderen durch die ständige Erneuerung des Flüssigkeitsfilms eine schnelle Abführung der durch innere und an den Oberflächen der Kupplungsteile auftretenden Flüssigkeitsreibung erzeugten Wärme erzielt werden. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine in die äußere Umfangsfläche der Kupplungsscheibe oder in die innere Umfangsfiäche des Kupplungsgehäuses eingearbeitete Nut einen Kanal bildet, der mit in den Seitenflächen der Kupplungsscheibe oder des Kupplungsgehäuses. durch Nuten gebildeten Kanälen sowie den Querbohrungen in der Kupplungsseheibe einen Umlauf der Kupplungsflüssigkeit ermöglicht.The invention aims to provide a fluid coupling of the type mentioned at the outset Type of creation in which the clutch housing forming the driven clutch half on the clutch disc forming the driving clutch half during operation is stored by means of a constantly renewing liquid film. Through the the clutch housing during operation supporting liquid film should once a vibration-damping torque transmission from the clutch disc to the Clutch housing and on the other hand by the constant renewal of the liquid film a quick removal of the through inner and on the surfaces of the coupling parts occurring liquid friction generated heat can be achieved. This task will according to the invention achieved in that one in the outer peripheral surface of the clutch disc or a groove machined into the inner peripheral surface of the clutch housing Forms channel, which with in the side surfaces of the clutch disc or the clutch housing. channels formed by grooves and the transverse bores in the clutch disc Allows circulation of the clutch fluid.

Dadurch, daß in der Umfangsfläche der Kupplungsscheibe eine vorzugsweise schraubenlinienförmig, über die Breite der Kupplungsscheibe verlaufende Nut eingearbeitet ist, wird in dem zwischen der Umfangsfläche der Kupplungsscheibe und der Lagerfläche der schalenförmigen Gehäusehälfte gebildeten Spalt ständig ein Flüssigkeitsfilm aufrechterhalten und erneuert, der wesentlich zur Abstützung der Gehäusehälfte und Schwingungsdämpfung beiträgt, wobei die in die Umfangsfläche der Kupplungsscheibe eingearbeitete Nut nicht nur zur Aufrechterhaltung dieses schwingungsdämpfenden und schmierenden Flüssigkeitsfilms dient, sondern ebenfalls im Zusammenwirken mit den Querbohrungen der Kupplungsscheibe und den Kanälen in den Seitenflächen des Gehäuses einen Umlauf der Kupplungsflüssigkeit ermöglicht.Characterized in that one preferably in the peripheral surface of the clutch disc Machined in a helical groove running across the width of the clutch disc is, is in the between the peripheral surface of the clutch disc and the bearing surface the shell-shaped housing half formed a gap constantly a liquid film maintained and renewed, which is essential to support the housing half and Vibration damping contributes, being in the peripheral surface of the clutch disc incorporated groove not only to maintain this vibration-damping and lubricating liquid film, but also in cooperation with the cross bores of the clutch disc and the channels in the side surfaces of the Housing allows the clutch fluid to circulate.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigt Fig. 1 einen Schnitt durch eine Flüssigkeitskupplung gemäß der Erfindung, Fig. 2 eine Ansicht der Kupplungsscheibe längs der Linie 2-2 in Fig. 1, Fig. 3 einen Schnitt durch die Kupplungsscheibe längs der Linie 3-3 in Fig. 2, Fig. 4 eine Ansicht eines Teils des in Fig. 1 gezeigten axial beweglichen Gehäusedeckels, Fig. 5 eine Ansicht eines Abschnitts des in Fig. 1 gezeigten Gehäuses.The invention is illustrated below with reference to one in the drawings Embodiment explained. 1 shows a section through a fluid coupling according to the invention, Fig. 2 is a view of the clutch disc along the line 2-2 in Fig. 1, 3 shows a longitudinal section through the clutch disc the line 3-3 in FIG. 2, FIG. 4 is a view of part of that shown in FIG axially movable housing cover, FIG. 5 a view of a section of the housing cover shown in FIG. 1 housing shown.

In Fig. 1 ist die treibende Welle 10 z. B. mit der Kurbelwelle einer Verbrennungskraftmaschine drehfest verbunden. Auf dieser Welle 10 ist eine Kupplungsscheibe 11 befestigt, die eine Anzahl äußere, auf Abstand angeordnete Querbohrungen 13 aufweist, die sich durch die Kupplungsscheibe in axialer Richtung erstrecken. Mit radialem Abstand von diesen Bohrungen 13 nach innen ist eine weitere Anzahl Querbohrungen 14 vorgesehen. Die Kupplungsscheibe weist ringförmige Ausnehmungen 16 auf, die dazu dienen, eine zweckmäßige Verteilung der Masse der Kupplungsscheibe zu erreichen. Ferner ist eine kontinuierliche, schraubenlinienförmig in der Umfangsfläche 18 der Kupplungsscheibe verlaufende Nut 17 vorgesehen. Die Seitenfläche 19 der Kupplungsscheibe und deren Umfangsfläche 18 haben vorzugsweise eine Oberfläche mit Gleiteigenschaften, wie dies beispielsweise durch einen Überzug mit Zinn, Chrom oder Cadmium erreicht werden kann.In Fig. 1, the driving shaft 10 is z. B. with the crankshaft one Internal combustion engine rotatably connected. On this shaft 10 is a clutch disc 11 attached, which has a number of outer, spaced-apart transverse bores 13, which extend through the clutch disc in the axial direction. With radial A further number of transverse bores is spaced inwardly from these bores 13 14 provided. The clutch disc has annular recesses 16, which for this purpose serve to achieve an appropriate distribution of the mass of the clutch disc. Furthermore, there is a continuous, helical shape in the circumferential surface 18 of FIG Clutch disc extending groove 17 is provided. The side surface 19 of the clutch disc and their peripheral surface 18 preferably have a surface with sliding properties, as achieved, for example, by a coating with tin, chromium or cadmium can be.

Ein getriebenes Gehäuse umschließt die Kupplungsscheibe. Dabei besteht das Gehäuse aus einem becherförmigen Teil 21, dessen offenes Ende durch einen Gehäusedeckel 22 verschlossen ist.A driven housing encloses the clutch disc. There is the housing consists of a cup-shaped part 21, the open end of which is covered by a housing cover 22 is closed.

Der becherförmige Teil 21 des Kupplungsgehäuses weist zur Aufnahme der Kupplungsscheibe eine Bohrung auf, deren Umfangsfläche eine Lagerfläche 33 bildet. Der Außenumfang des becherförmigen Teiles 21 kann als Antrieb für andere Maschinenelemente, beispielsweise als Keilriemenscheibe mit V-förmigen Ringnuten 34, ausgebildet sein.The cup-shaped part 21 of the coupling housing has to be received the clutch disc has a bore, the peripheral surface of which forms a bearing surface 33. The outer circumference of the cup-shaped part 21 can be used as a drive for other machine elements, for example as a V-belt pulley with V-shaped annular grooves 34.

Der Teil 21 weist außen eine Reihe von sich in radialer Richtung erstreckenden Kühlrippen 36 auf, die die in der Kupplung erzeugte Wärme abführen. Ringförmige Dichtungen 37 und 38 dichten das Gehäuse 21, 22 gegen die Welle 10 ab. Die Dichtungen 37 und 38 dienen außerdem dazu, das Gehäuse zu tragen, wenn die Anordnung außer Betrieb ist. Im Betrieb wird das Gehäuse durch den Flüssigkeitsfilm an der Lageroberfläche 33 abgestützt, wie im folgenden näher beschrieben wird.The part 21 has on the outside a row of extending in the radial direction Cooling fins 36, which dissipate the heat generated in the clutch. Annular Seals 37 and 38 seal the housing 21, 22 against the shaft 10. The seals 37 and 38 also serve to support the housing when the assembly except Operation is. During operation, the housing is blocked by the film of liquid on the bearing surface 33 supported, as will be described in more detail below.

Die innere Fläche des Gehäusedeckels 22 weist zwei tangentiale Kanäle oder Durchlässe 41 auf (Fig. 4), die einen Umlauf der Flüssigkeit gestatten.The inner surface of the housing cover 22 has two tangential channels or passages 41 (FIG. 4) which allow the liquid to circulate.

Die Seitenwandfläche des becherförmigen Teiles 21 ist in ähnlicher Weise mit tangentialen Strömungskanälen 42 versehen (Fig. 5), die ebenfalls dem Flüssigkeitsumlauf dienen.The side wall surface of the cup-shaped part 21 is similar Way provided with tangential flow channels 42 (Fig. 5), which are also the Serve fluid circulation.

Die in dem becherförmigen Gehäuseteil21 gebildete Lagerbohrung 33, die durch den Gehäusedeckel 22 abgeschlossen ist, bildet eine Flüssigkeitskammer, in der die Kupplungsscheibe 11 angeordnet ist. Durch eine Füllöffnung wird eine Flüssigkeit, die sich zur Drehmomentübertragung eignet und die außerdem Schmiereigenschaften besitzt, in die Kammer eingefüllt. Die Menge der Flüssigkeit wird derart gewählt, daß sich der Flüssigkeitsspiegel innerhalb der Kammer ungefähr in der durch die gestrichelte Linie 44 (Fig. 1) angegebenen Höhe befindet, wenn die Kupplung außer Betrieb ist.The bearing bore 33 formed in the cup-shaped housing part 21, which is closed by the housing cover 22, forms a liquid chamber, in which the clutch disc 11 is arranged. A filling opening becomes a Fluid that is suitable for torque transmission and also has lubricating properties possesses, filled into the chamber. The amount of liquid is chosen in such a way that that the liquid level within the chamber is approximately in that by the dashed line 44 (Fig. 1) indicated height is when the clutch except Operation is.

Im Betrieb, wenn. die Kupplungsscheibe 11 durch die Welle 10 angetrieben wird und sich relativ zu dem Gehäuse dreht, wird die das Drehmoment übertragende Flüssigkeit über die ganze Flüssigkeitskammes verteilt, gelangt also auch in den Raum zwischen der Ringflächen 18 und 33. Infolgedessen wird durch die Scherwirkung der Flüssigkeit, welche zwischen der einander gegenüberliegenden Seitenwandflächen unc der Lagerbohrung 33 des Gehäuses sowie den beider Seitenflächen 19 und der Umfangsfläche 18 der Kupplungsscheibe 11 auftritt, ein Drehmoment von der treibenden Welle 10 auf das Gehäuse 21, 22 übertragen.In operation when. the clutch disc 11 is driven by the shaft 10 is and rotates relative to the housing, the torque-transmitting Liquid distributed over the entire liquid comb, so it also gets into the Space between the annular surfaces 18 and 33. As a result, the shear action of the liquid between the opposing side wall surfaces unc the bearing bore 33 of the housing and the two side surfaces 19 and the circumferential surface 18 of the clutch disc 11 occurs, a torque from the driving shaft 10 transferred to the housing 21, 22.

Zum Zweck der Erläuterung sei angenommen, daß die treibende Welle 10, in Fig. 1 von rechts gesehen, sich im Gegenuhrzeigersinn dreht. Die Drehung der Kupplungsscheibe hat eine Drehung des Gehäuses zur Folge. Die Drehgeschwindigkeit des Gehäuses 21, 22 bleibt um den Schlupf zwischen den beiden Kupplungshälften hinter derjenigen der treibenden Kupplungsscheibe 11 zurück. Dadurch und durch die besondere Anordnung der Kanäle 41 und 42 (Fig. 4 und 5) in dem Gehäusedeckel 22 und irr dem Gehäuseteil 21 wird die Kupplungsflüssigkeit in dem Deckel 22 nach innen und im Gehäuseteil 21 nach außen geleitet.For the purpose of explanation it is assumed that the driving wave 10, seen from the right in FIG. 1, rotates counterclockwise. The rotation the clutch disc causes the housing to rotate. The turning speed of the housing 21, 22 remains behind by the slip between the two coupling halves that of the driving clutch disc 11 back. Because of that and because of the special Arrangement of the channels 41 and 42 (Fig. 4 and 5) in the housing cover 22 and the irr Housing part 21 is the clutch fluid in the cover 22 inwardly and in the Housing part 21 passed to the outside.

Bei der angenommenen Drehrichtung der Kupplungsscheibe im Gegenuhrzeigersinn bewirkt die schraubenlinienförmige Nut 17, daß sich die Flüssigkeit durch die Nut in Richtung der in Fig. 3 eingezeichneten Pfeile bewegt.With the assumed direction of rotation of the clutch disc counterclockwise the helical groove 17 causes the liquid to move through the groove moved in the direction of the arrows shown in FIG.

Wie in Fig. 1 angegeben, ergibt sich somit offensichtlich ein Flüssigkeitsumlauf durch die Bohrungen 13, 14, die Kanäle 41, 42 und die schraubenlinienförmige Nut 17. Durch Umkehr der tangentialen Lage der Kanäle 41 und 42 und durch Umkehr der Steigungsrichtung der schraubenlinienförmigen Nut 17 erfolgt ein Flüssigkeitsumlauf in umgekehrter Richtung. In gleicher Weise ließe sich bei einer Drehrichtungsumkehr der Kupplungsscheibe bei gleichzeitiger Umkehr der Richtung der schraubenförmigen Nut sowie der Richtung der Kanäle 41 und 42 derselbe ringförmige Flüssigkeitsumlauf aufrechterhalten.As indicated in Fig. 1, this results obviously a fluid circulating through the bores 13, 14, the channels 41, 42 and the helical groove 17. By reversing the tangential location of the channels 41 and 42 and by reversing the pitch direction of the helical groove 17 the liquid circulates in the opposite direction. In the same way, if the direction of rotation of the clutch disc is reversed while the direction of the helical groove and the direction of the channels 41 and 42 are reversed, the same annular fluid circulation can be maintained.

Im Betrieb der Kupplung wird das Gehäuse zunächst von einem Flüssigkeitsfilm getragen, der durch die schraubenförmige Nut 17 an der Lageroberfläche 33 aufrechterhalten wird. Die Abscherwirkung des Flüssigkeitsfilms ergibt eine Drehmomentübertragung zwischen der Kupplungsscheibe und dem Gehäuse. Ein weiteres wesentliches funktionelles Merkmal des an der Lageroberfläche 33 durch die schraubenförmige Nut 17 aufrechterhaltenen Flüssigkeitsfilms betrifft die Dämpfung von Schwingungen der Kurbelwelle der Maschine, die natürlich auf die Kupplungsscheibe 11 übertragen werden. Da die Kupplungsscheibe auf Grund der Schwingungen der Kurbelwelle ehre sich ändernde Geschwindigkeit aufweist, ergibt der Widerstand des Flüssigkeitsfilms gegen Scherspannungen eine Dämpfungskraft, die diese Schwingungen ausgleicht.When the coupling is in operation, the housing is initially supported by a film of liquid which is maintained by the helical groove 17 on the bearing surface 33. The shearing action of the liquid film results in a torque transmission between the clutch disc and the housing. Another essential functional feature of the liquid film maintained on the bearing surface 33 by the helical groove 17 relates to the damping of vibrations of the crankshaft of the engine which are naturally transmitted to the clutch disc 11. As the speed of the clutch disc changes due to the vibrations of the crankshaft, the resistance of the liquid film to shear stresses results in a damping force that compensates for these vibrations.

Der gleiche Flüssigkeitsumlauf wird dadurch erreicht, daß man Kanäle ähnlich den Kanälen 41 und 42 in den Seitenflächen der Kupplungsscheibe 11 statt in der Seitenfläche des becherförmigen Teiles 21 und der Seitenwand des Deckels 22 anbringt. In diesem Fall müßten sich die Kanäle in entgegengesetzter Richtung erstrecken. Dieser Umlauf der das Drehmoment übertragenden Flüssigkeit innerhalb der Vorrichtung, die durch die Kanäle 41 und 42 ermöglicht wird, unterstützt das Abführen der durch die Flüssigkeit erzeugten Wärme und verhindert die Bildung örtlicher Bereiche hoher Temperatur auf der Lagerfläche oder an anderen, ein Drehmoment übertragenden Flächen, wobei die Rippen 36 dazu beitragen, die Wärme an die umgebende Atmosphäre abzuführen.The same fluid circulation is achieved by creating channels similar to the channels 41 and 42 in the side surfaces of the clutch disc 11 instead in the side surface of the cup-shaped part 21 and the side wall of the lid 22 attaches. In this case the channels would have to go in the opposite direction extend. This circulation of the torque transmitting fluid within the device made possible by channels 41 and 42 supports this Drain the through the liquid generated heat and prevents the formation of local areas of high temperature on the storage area or on others, a torque transmitting surface, with the ribs 36 helping to dissipate the heat dissipate to the surrounding atmosphere.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Fluid coupling in which a partially with Fluid-filled clutch housing one clutch half and one in the Housing rotating clutch disc equipped with cross bores the other Coupling half forms and the torque through the internal fluid friction and the friction of the fluid is transmitted on the walls of the coupling halves, characterized in that one in the outer peripheral surface (18) of the clutch disc (11) or machined into the inner circumferential surface (33) of the clutch housing (21, 22) Groove (17) forms a channel that is part of the side surfaces of the clutch disc (11) or of the coupling housing (21, 22) channels (41, 42) formed by grooves as well the transverse bores (13, 14) in the clutch disc (11) one circulation of the clutch fluid enables.

2. Coupling according to claim 1, characterized in that the groove (17) runs helically over the width of the clutch disc (11).

3. Coupling according to claims 1 and 2, characterized in that the channels (41, 42) are tangential are directed so that the liquid on one side of the clutch disc is conveyed from the inside out and on the other side from the outside in, and that the helical groove promotes the liquid from the outside Side moved to the inwardly conveying side.

4. Coupling according to one of claims 1 to 3, characterized in that the coupling housing (21, 22) is provided in a manner known per se with radially extending cooling fins (36). Documents considered: German Patent No. 857 720; French Patent No. 1058 290; British Patent Nos. 124 210, 478 006; U.S. Patent Nos. 1238 447, 1972 741, 2629472.