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Regelbare Flüssigkeitsreibungskupplung Die Erfindung betrifft eine
regelbare, Flüssigkeitsreibungskupplung mit einer von einem drehbaren Gehäuse gebildeten
Arbeitskammer und einem darin angeordneten, relativ zum Gehäuse drehbaren Eingriffsglied,
das mit dem Gehäuse Ober einen mit viskoser Flüssigkeit gefüllten Spalt in drehmomentübertragender
Beziehung steht, wobei die maximale DrehmomentübQrtragungsfähigkeit der Kupplung
durch Axialverschiebung des Eingriffsgliedes gegenüber dem Gehäuse veränderbar ist.
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Bei einer bekannten Kupplung dieser Art kann das Eingriffsglied mittels
einer Schaltgabel, die in eine auf der Welle des Eingriffsgliede# angeordnete Muffe
eingreift, axial von Hand verschoben werden, so daß je nach Stellung der
Schaltgabel ein mehr oder weniger großes Drehmoment übertragen werden kann. Es ist
hiermit jedoch keine selbsttätige Begrenzung des übertragbaren Drehmoments möglich.
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Ferner sind Kupplungen bekannt, bei denen die Axialverschiebung mittels
Thermostaten in Abhängigkeit von der Temperatur erfolgt, Die Übertragungsfähigkeit
der Kupplung wird hierbei ebenfalls nicht drehmornentabhängig geregelt.
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Dem Erfindungsgegenstand liegt die Aufgabe zugrunde, eine regelbare
Flüssigkeitsreibungskupplung der eingangs erwähnten Bauart zu schaffen, deren übertragungsfähigkeit
drehmomentabhängig geregelt wird, um so eine selbsttätige Regelung oder Begrenzung
des übertragenen Drehmoments zu ermöglichen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß
dadurch gelöst, daß das Eingriffsglied auf der zugehörigen drehmomentführenden Welle
begrenzt relativ drehbar angeordnet ist und bei einer diesbezüglichen Relativdrehung
durch eine zwischen dem Eingriffsglied und der zugehörigen drehmomentführenden Welle
wirksame Nasen-Kurvenpaarung in Abhängigkeit von der Größe des übertragenen Drehmoments
gegen die Kraft einer Feder axial verschoben wird. Steigt bei dieser Kupplung das
Drehmoment an, so wird mittels der Nasen-Kurvenpaarung das Eingriffsglied entgegen
der Federkraft verschoben. Hierdurch ändert sich die Größe des Spaltes, in welchem
sich die viskose Flüssigkeit befindet. Bei dem besonderen nachstehend beschriebenen
Ausführungsbeispiel wird der Spalt, soweit er sich in Umfangsrichtung erstreckt,
axial verkürzt, während der in einer Radialebene verlaufende Spalt verbreitert wird.
In beiden Fällen tritt durch diese Spaltveränderung eine Verringerung des übertragbaren
Drehmoments ein, so daß das übertragene Drehmoment selbsttätig begrenzt wird.
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Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung soll die Nasen-Kurvenpaarung
so ausgebildet sein, daß sie in beiden Drehrichtungen wirksam ist.
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Hierdurch erfolgt eine selbsttätige Drehmomentsbegrenzung unabhängig
von der Drehrichtung. Vorteilhaft wird ferner die Nasen-Kurvenpaarung so ausgebildet,
daß sie aus zwei sich V-förmig in entgegengesetzter Richtung schräg zu einem Radialschnitt
erstreckenden Kurvenflächen, die sich in einem gemeinsamen Scheitel treffen, und
aus der sich in radialer Richtung erstreckenden Nase besteht Diese Ausbildung ermöglicht
eine besonders einfache und gedrängte Bauart. Eine Begrenzung des übertragenen Drehmoments
erfolgt hierbei in beiden Richtungen. Solange das Drehmoment einen bestimmten Wert
nicht überschreitet, wird dank der Nase, die in den Scheitel der Kurvenfläche eingreift,
das Eingriffsglied in einer bestimmten, festliegenden Stellung gehalten, wobei der
mit viskoser Flüssigkeit gefüllte Spalt die für die übertragung von Drehmomenten
erforderliche günstige Form aufweist. Erst bei überschreitung eines durch die Federkraft
bestimmten Drehmoments gleitet eine der Kurvenflächen an der Nase entlang und verschiebt
das Eingriffsglied entgegen dieser Federkraft, so daß der Spalt verändert wird und
hierdurch nur noch die übertragung eines geringeren Drehmoments möglich ist.
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Die Erfinduno, wird an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführ-ungsbeispieles
im folgenden näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 einen Axialschnitt durch
die Kupplung,
F i g. 2 einen teilweisen Radialschnitt nach
der Linie 2-2 der F i g. 1,
F i g. 3 einen Schnitt nach der Linie
3-3 der F i g. 2, F i g. 4 einen teilweisen Axialschnitt in
vergrößertem Maßstab.
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Die in der Zeichnung dargestellte regelbare Flüssigkeitsreibungskupplung
10 besteht im wesentlichen aus einem drehbaren Gehäuse 12, welches eine Arbeitskammer
20 enthält und einem darin angeordneten relativ zum Gehäuse 12 drehbaren Eingriffsglied
13, das mit dem Gehäuse 12 über einen mit viskoser Flüssigkeit 21 gefüllten
Spalt 38 in drehmomentübertragender Beziehung steht. Das Gehäuse 12 ist hierbei
drehfest mit der Antriebswelle 14 verbunden. Die Abtriebswelle 15 ist koaxial
und drehbar auf der Antriebswelle 14 angeordnet und trägt die Riemenscheibe
17.
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Damit die maximale Drehmomentübertragungsfähigkeit der Kupplung durch
Axialverschiebung des Eingriffsgliedes 13 gegenüber dem Gehäuse 12 veränderbar
ist, ist erfindungsgemäß des Eingriffsglied 13 auf der zugehörigen drehmomentführenden
Abtriebswelle 15 begrenzt relativ drehbar angeordnet. Zu diesem Zweck weist
das Eingriffsglied 13 den hülsenförmigen Teil 46 auf, der in zwei Bereichen
des Umfanges Erweiterungen 47 besitzt, die insbesondere aus F i g. 2 erkennbar
sind. In diese Erweiterungen greifen Nasen 52 ein, die auf der Abtriebswelle
15 angeordnet sind. Wie man insbesondere aus F i g. 3 erkennen kann,
werden durch die Stirnwände der Erweiterung 47 zwei sich V-förmig in entgegengesetzter
Richtung schräg zu einem Radialschnitt erstreckende Kurvenfläche 49 und
50 gebildet, die sich in einem gemeinsamen Scheitel 51 treffen. Mit
diesen Kurvenflächen 49, 50 liegt die Erweiterung 47 an gekrümmten Flächen
55 der Nasen 52 an. Eine Feder 42, die sich an der Scheibe 44 einerseits
und an dem Eingriffsglied 13 andererseits abstützt, übt auf das Eingriffsglied
13 einen Druck aus, der das Eingriffsglied 13 gemäß der Zeichnung
F i g. 1 und 3
nach rechts zu verschieben versucht, so daß sich normalerweise
die Nase 52 in dem Scheitel 51 der Erweiterung 47 abstützt. Die Nase
52 sowie die Teile 47, 49, 50 sind in folgendem und in den Ansprüchen
mit »Nasen-Kurvenpaarung« 11 bezeichnet.
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Zur Drehmomentübertragung weist das Eingriffsglied 13 einen
ringförmigen Ansatz 40 auf, der in eine Ringnut 39 des Gehäuses 12 mit Abstand
eingreift. Zwischen beiden Teilen wird der Arbeitsspalt 38 gebildet, der
mit viskoser Flüssigkeit 21, beispielsweise mit Silikonöl, gefüllt ist. Wie man
aus F i g. 4 besser erkennen kann, weist der ringförmige Ansatz 40 eine axiale
äußere Scherfläche 40a und eine axiale innere Scherfläche 40 b auf
und besitzt außerdem eine sich in radialer Richtung erstreckende Scherfläche 40
e. Dementsprechend ist die Ringnut 39 mit zwei axialen Scherflächen
39a, 39b und einer radialen Scherfläche 39c ausgestattet.
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Die Wirkungsweise ist folgende: Während des normalen Betriebes wird
die Antriebswelle 14 beispielsweise durch einen Elektromotor angetrieben, wodurch
sich die viskose Flüssigkeit 21 gleichmäßig in den radial außen liegenden Teilen
der Arbeitskammer 20 des Gehäuses verteilt. Sie füllt hierbei den Spalt
38 aus, wobei durch die in dem Spalt 38
enthaltene Flüssigkeitsschicht
ein Drehmoment von den Flächen 39a bis 39c auf die Flächen 40a bis 40c des
Eingriffsgliedes 13 übertragen wird und somit dieses mitgenommen wird. Von
dem Eingriffsglied 13 wird das Drehmoment je nach Drehrichtung von
den Kurvenflächen 49 bzw. 50 auf die Nasen 52 und damit auf die Abtriebswelle
15 übertragen.
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Wächst nun der Widerstand an der mit der Abtriebswelle 15 verbundenen
Riemenscheibe 17 über einen bestimmten Wert, so verdreht sich das Ein-"riffsglied
a 13 relativ zu der Antriebswelle 15, da es über die im Spalt 38 enthaltene
Flüssigkeit weiterhin von dem Gehäuse 12 mitgenommen wird. Bei einer diesbezüglichen
Relativdrehung kommt jedoch die Nasen-Kurvenpaarung 11 zur Wirkung. Hierbei
schiebt sich je nach Drehrichtung eine der beiden Kurvenflächen 49 an der
gerundeten Endfläche 55
der Nase entlang, wodurch das Eingriffsglied entgegen
der Kraft der Feder 42 axial gemäß der Zeichnung nach links verschoben wird. Hierdurch
tritt der Ansatz 40 mehr oder weniger stark aus der Ringnut 39 aus. Die gegenseitige
überdeckung der Scherflächen 39 a und 40 a bzw. 39 b
und 40 b, d. h. die Spaltlänge der axialen Scherflächen wird hiermit
verringert. Hierdurch verringert sich auch das durch diese Scherflächen übertragbare
Drehmoment. Gleichzeitig wird aber auch der Spalt im radialen Bereich der Scherflächen
39c, 40c verbreitert, wodurch wegen der größeren Spaltbreite ebenfalls das übertragbare
Drehmoment abnimmt. Auf diese Weise erfolgt eine selbsttätige Begrenzung des übertragbaren
Drehmoments, so daß die Abgabe eines übermäßigen oder überlastdrehmoments an der
Abtriebswelle 15
verhindert wird. Umgekehrt kann jedoch auch an der Antriebswelle
14 kein zu großes Drehmoment auftreten, was z. B. ein Elektromotor am Anlaufen verhindern
würde.
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Wie man aus der obigen Beschreibung erkennen kann, wirkt die neue
Kupplung in beiden Drehrichtungen gleichmäßig. Je nach Drehrichtung wirken mit den
Nasen 52 die Kurvenflächen 49 oder die Kurvenflächen 50 zusammen.
Die neue Kupplung besteht, obwohl sie in beiden Drehrichtungen verwendbar ist, aus
einer verhältnismäßig geringen Anzahl von Einzelteilen, so daß sie billig in der
Herstellung, von verhältnismäßig geringer Baugröße und auch dementsprechend geringen
Gewichts ist. Sie eignet sich deshalb für besonders viele Einbau- und Verwendungszwecke.