DE1185426B

DE1185426B - Fluessigkeitsreibungskupplung mit veraenderbarem Arbeitsraum

Info

Publication number: DE1185426B
Application number: DEL34719A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Otto Lutz; Dipl-Ing G Caroli
Original assignee: OTTO LUTZ DR ING
Current assignee: OTTO LUTZ DR ING
Priority date: 1959-11-16
Filing date: 1959-11-16
Publication date: 1965-01-14
Also published as: CH384955A; GB911586A; US3180571A

Description

Flüssigkeitsreibungskupplung mit veränderbarem Arbeitsraum Die Erfindung bezieht sich auf eine Flüssigkeitsreibungskupplung mit veränderbarem Arbeitsraum, insbesondere für den Antrieb von Lüftern, bei der das Drehmoment allein durch die Reibung zwischen der Flüssijkeit und den Kupplungshälften übertragen wird, wobei die äußere Kupplungshälfte aus einem ringförmigen Behälter besteht, zwischen dessen beide radial gerichtete Wände mit axialem Spiel eine die andere Kupplungshälfte bildende Kupplungsscheibe eingreift und der zum Teil mit der Kupplungsflüssigkeit gefüllt ist.
Bei einer bekannten Flüssigkeitsreibungskupplung mit in konstantem Abstand angeordneten Kupplungslamellen ist die den Flüssigkeitsring innerhalb des Kupplungsgehäuses bildende Ölmenge über in ihrer Größe veränderliche Räume, die seitlich vom eigentlichen Kupplungsraum angeordnet sind, veränderbar. Die Größe dieser Flüssigkeitsräume wird dabei durch einen Kolben festgeleA der eine Endwand bildet und durch entsprechende Betätigungsmittel verstellt werden kann. Durch Veränderung der Ölmenge im eigentlichen Kupplungsraum ändert sich die Benetzungsfläche und damit das übertragbare Drehmoment. Ab- gesehen davon, daß diese bekannte Kupplung konstruktiv aufwendig ist, läßt sich mit ihr nur schwer eine geradlinige Drehzahleharakteristik erzielen, insbesondere wenn die Kupplung zum Antrieb eines Lüfters verwendet wird, bei dem das Drehmoment quadratisch mit der Drehzahl anwächst.
Es ist weiter eine Kupplung für einen Lüfter bekannt, bei der innerhalb des Kupplungsgehäuses eine axial bewegliche ebene Antriebsscheibe vorgesehen ist, die mit einer ebenfalls ebenen Abtriebsscheibe verbunden ist. Hierbei ist die wirksame Flüssigkeitsmenge unveränderlich. Bei einer derartigen Kupplung ergibt sich eine stark gekrümmte Regelcharakteristik, und die Abtriebsscheibe wird stets mit einer erheblichen Mindestdrehzahl mitgenommen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kupplung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die einfach im Aufbau ist und bei angetriebenen Teilen, deren Drehmoment sich mit dem Quadrat der Drehzahl ändert, eine geradlinige Drehzahlcharakteristik ergibt, wie sie beispielsweise bei Lüftern erwünscht ist.
Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß eine radiale Wand der äußeren Kupplungshälfte axial verschiebbar und gegen die andere unverschiebbare Wand abgedichtet ist und daß sich der Abstand zwischen der unverschiebbaren Wand der äußeren Kupplungshälfte und der in festem Abstand zu dieser Wand befindlichen inneren Kupplungsscheibe am äußeren Umfang radial nach außen derart vergrößert, daß sich die dem anderen Teil zugewandte Fläche eines dieser beiden Glieder nach einer Hyperbelfunktion von dem anderen entfernt.
Zweckmäßig ist die Kupplungsscheibe im Bereich ihres äußeren Umfanges mit einem konischen Ansatz versehen, der sich in Richtung auf die axial verschiebbare Wand der äußeren Kupplungshälfte erstreckt. Dabei kann die axial unverschiebbare Wand der äußeren Kupplungshälfte im Bereich ihres äußeren Umfanges mit einem Querschnitt entsprechend einer Hyperbelfunktion versehen sein, wobei sich der Abstand zwischen dieser Wand und dem Konus der Kupplungsscheibe radial nach außen entsprechend der Hyperbelfunktion vergrößert.
Zusätzlich kann auch die axial verschiebbare Wand der äußeren Kupplungshälfte im Bereich des Konusansatzes der Kupplungsscheibe entsprechend einer Hyperbelfunktion ausgebildet sein, wobei sich der Abstand radial nach innen vergrößert.
Als Abdichtung kann zwischen der axial verschiebbaren Wand und der axial unverschiebbaren Wand der äußeren Kupplungshälfte ein elastischer Balg vorgesehen sein.
In einer zweckmäßigen Ausführungsform ist die Kupplungsscheibe fest mit der treibenden Welle verbunden, auf der die äußere Kupplungshälfte frei drehbar gelagert ist, wobei die axial verschiebbare Wand der äußeren Kupplungshälfte in einem Schiebering gelagert ist, der durch eine axial in der treibenden Welle gelagerte Druckstange hin und her verschiebbar ist.
Die Verstellung der axial verschiebbaren Wand der äußeren Kupplungshälfte kann in an sich bekannter Weise durch einen temperaturgesteuerten Automaten erfolgen. Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht und im nachstehenden-an Hand der Zeichnung beschrieben.
Die Zeichnung zeigt in ihrem oberen Teil die Kupplung in der Stellung, in der das maximale Drehmoment -übertragen wird, während sie in ihrer unteren Hälfte die Kupplung im ausgekuppelten Zustand wiedergibt.
In einem Ständer 1 ist mit Hilfe einer Lagerbuchse 12 eine Antriebswelle 2 gelagert.
Auf der Antriebswelle 2 ist ein Flansch 3 angeordnet, der eine Kupplungsscheibe 4 trägt, deren Funktion weiter unten besprochen werden wird.
Auf dem freien Ende der Antriebswelle 2 ist über Kugellager 13 eine unverschiebbare Wand 5 der äußeren Kupplungshälfte frei drehbar gelagert, die bei dem gezeichneten Ausführungsbeispiel die Nabe eines Lüfters mit Lüfterflügeln 15 bildet.
Auf der Antriebswelle 2 ist weiter axial verschieblich ein Schiebering 9 angeordnet. Die axiale Verschiebung dieses Ringes erfolgt über eine axial verschieblich in der Antriebswelle 2 gelagerte Druckstange 10. Die Verbindung zwischen dem Schiebering 9 und der Druckstange 10 erfolgt über einen Verbindungsstift 16, der durch ein Langloch 17 in der Antriebswelle 2 hindurchgreift.
Die axiale Verstellung der Druckstange erfolgt über einen Steuermechanismus, der an dem außenliegenden Ende der Druckstange angreift.
Auf dem Schiebering 9 ist eine Scheibe 18 drehbar gelagert, die auf ihrem äußeren Umfang eine verschiebbare Wand 8 der äußeren Kupplungshälfte trägt, die über einen elastischen Balg 7 mit der unverschiebbaren Wand 5 verbunden ist.
Das durch die unverschiebbare Wand 5 und die verschiebbare Wand 8 gebildete Gehäuse ist mit einer gewissen Menge Öl gefüllt. Diese Ölmenge ist so bemessen, daß sich im Betrieb im Bereich des äußeren Umfan-es des Gehäus2s 5, 8 ein Ölring bildet, der infolge der Schubspannungen, die zwischen den einander gegenüberliegenden Flächen der Kupplungsscheibe 4 und den Gehäuseteilen 5, 8 auftreten, bei Antrieb der Kupplungsscheibe 4 das Gehäuse 5, 8 mitnimmt.
Durch axiale Verschiebung der Gehäusewand 8 wird der sich im Betrieb einstellende freie innere Ölspiegel 11 radial nach außen bzw. nach innen verschoben, wodurch die Benetzungsfläche und damit das übertragbare Drehmoment verändert wird.
In dem gezeichneten Ausführungsbeispiel ist die Kupplungsscheibe 4 im Bereich ihres äußeren Umfangs konisch ausgebildet. Durch diese Konizität wird einmal der äußere Durchmesser der Kupplung verringert, zum anderen läßt sich die für eine Regelung über den gesamten Regelbereich erforderliche axiale Verschiebung der Druckstange 10 klein halten.
Die gewünschte geradlinige Regelcharakteristik wird dadurch erzielt, daß der Abstand zwischen der treibenden Kupplungsscheibe 4 und der angrenzenden unverschiebbaren Wand 5 über den Durchmesser nach außen vergrößert wird, wobei die Vergrößerung einer Hyperbelfunktion folgt.
Bei Kupplungen für den Antrieb von Lüftern wird zweckmäßig weiter auch die axial verschiebbare Gehäusewand 8 im Querschnitt in Form einer Kurve ausgebildet, die sich vom äußeren Umfang dieser Wand nach radial innen hin von der angrenzenden Fläche der Kupplungsseheibe 4 entfernt, und zwar vorzugsweise gleichfalls hyperbolisch. -Für die Betätigung der Kupplung kann ein übliches Steuergestänge vorgesehen werden, das auf das außenliegende Ende der Druekstange 10 wirkt. Dieses Gestänge kann dabei von Hand betätigt werden oder aber auch von einer automatischen Steuerung, die im Fall eines Lüfters als angetriebenen Maschinenteil in Ab- hängigkeit von der Temperatur des Kühlers oder Wärmetauschers arbeitet.
Es ist auch möglich, auf die Druckstange 10 direkt den Betätigungsbalgen eines Thermostaten wirken zu lassen.

Claims

Patentansprüche: 1. Flüssig ,k eitsreibungskupplung mit veränderbarem Arbeitsraum, insbesondere für den Antrieb von Lüftern, bei der das Drehmoment allein durch die Reibung zwischen der Flüssigkeit und den Kupplungshälften übertragen wird, wobei die äußere Kupplungshälfte aus einem ringförmigen Behälter besteht, zwischen dessen beide radial gerichtete Wände mit axialem Spiel eine die andere Kupplungshälfte bildende Kupplungsscheibe eingreift und der zum Teil mit der Kupplungsflüssigkeit gefüllt ist, d ad urch geken nzei ch n et, daß eine radiale Wand (8) der äußeren Kupplungshälfte axial verschiebbar und gegen die andere unverschiebbare Wand (5) abgedichtet ist und daß sich der Abstand zwischen der unverschiebbaren Wand der äußeren Kupplungshälfte und der in festem Abstand zu dieser Wand befindlichen inneren Kupplungsscheibe (4) am äußeren Umfang radial nach außen derart vergrößert, daß sich die dem anderen Teil zugewandte Fläche eines dieser beiden Glieder nach einer Hyperbelfunktion von dem anderen entfernt.
2. Flüssigkeitsreibungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsscheibe (4) im Bereich ihres äußeren Umfanges mit einem konischen Ansatz versehen ist, der sich in Richtung auf die axial verschiebbare Wand (8) der äußeren Kupplungshälfte erstreckt. 3. Flüssigkeitsreibungskupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die axial unverschiebbare Wand (5) der äußeren Kupplungshälfte im Bereich ihres äußeren Umfanges mit einem Querschnitt, entsprechend einer Hyperbelfunktion, versehen ist, wobei sich der Abstand zwischen dieser Wand und dem Konus der Kupplungsscheibe (4) radial nach außen entsprechend der Hyperbelfunktion vergrößert. 4. Flüssigkeitsreibungskupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die axial verschiebbare Wand (8) der äußeren Kupplungshälfte im Bereich des Konusansatzes der Kupplungsscheibe (4) entsprechend einer Hyperbelfunktion ausgebildtet ist, wobei sich der Abstand radial nach innen vergrößert. 5. Flüssigkeitsreibungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Abdichtung zwischen der axial verschiebbaren Wand (8) und der axial unverschiebbaren Wand (5) der äußeren Kupplungshälfte ein elastischer Balg (7) vorgesehen ist. 6. Flüssigkeitsreibungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsscheibe (4) fest mit der treibenden Welle (2) verbunden ist, auf der die äußere Kupplungshälfte (5, 8) frei drehbar gelagert ist, wobei die axial verschiebbare Wand (8) der äußeren Kupplungshälfte in einem Schiebering (9) gelagert ist, der durch eine axial in der treibenden Welle gelagerte Druckstange (10) hin und her verschiebbar ist. 7. Flüssigkeitsreibungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellung der axial verschiebbaren Wand (8) der äußeren Kupplungshälfte in an sich bekannter Weise durch einen temperaturgesteuerten Automaten erfolgt. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 629 716, 857 720; französische Patentschrift Nr. 983 501; USA.-Patentschriften Nr. 1238 447, 2 879 755.