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Die Erfindung betrifft eine Flüssigkeitsreibungskupplung mit einer
auf einer treibenden Welle fest angeordneten Kupplungsscheibe aus Schwermetall,
vorzugsweise Stahl, und einem diese mit geringem Abstand umgebenden, außen Ventilatorflügel
tragenden und mit hochviskoser schmierfähiger Arbeitsflüssigkeit gefüllten Gehäuse,
das auf der treibenden Welle flüssigkeitsdicht frei drehbar gelagert ist, wobei
zumindest die zylindrische Mantelfläche der treibenden Kupplungsscheibe mit einem
Arbeitsflüssigkeit aufsaugenden, nichtmetallischen Belag versehen ist.
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Es sind bereits Flüssigkeitsreibungskupplungen der vorausgehend genannten
Art bekannt, bei denen die Kupplungsscheibe in einem Gehäuse aus Schwermetall angeordnet
ist. Das Gehäuse besitzt daher gegenüber der Kupplungsscheibe ein verhältnismäßig
hohes Trägheitsmoment, wodurch der Schlupf zwischen dem Gehäuse und der antreibenden
Kupplungsscheibe bei hohen Winkelbeschleunigungen verhältnismäßig groß ist und damit
eine relativ lange Zeit zur Erzielung einer stabilen Drehzahl benötigt wird. Dabei
besteht die Gefahr, daß der obere Teil der Kupplungsscheibe gegen das Gehäuse für
eine gewisse Zeit bei hoher Drehzahl unter Reibung abläuft, bis sich ein Flüssigkeitsfilm
zwischen den beiden Teilen aufbaut. Um dieses Aufbauen eines Flüssigkeitsfilms zu
beschleunigen, sind bei der bekannten Flüssigkeitsreibungskupplung Schmiernuten
vorgesehen. Die Verwendung dieser Schmiernuten beschränkt jedoch die Anwendung einer
derartigen Kupplung auf eine einzige Drehrichtung. Außerdem kann das Gegeneinanderablaufen
von Kupplungsscheibe und Gehäuse beim Anlaufen nicht vollkommen unterdrückt werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine weniger aufwendige
Flüssigkeitskupplung zu schaffen, die einen einwandfreien Betrieb gewährleistet
und bei der eine zufällige Berührung zwischen dem antreibenden und dem getriebenen
Teil für die Kupplung nicht schädlich ist. Dabei soll insbesondere die Anlaufperiode,
während welcher die Gefahr besteht, daß die Kupplungsscheibe und das Gehäuse ohne
voll ausgebildete Flüssigkeitsschmierung umlaufen, möglichst kurz sein.
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Ausgehend von der eingangs erwähnten Flüssigkeitsreibungskupplung
wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Gehäuse aus Leichtmetall,
vorzugsweise Aluminium, besteht und zumindest die Mantelfläche der treibenden Kupplungsscheibe
glatt ausgebildet ist.
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Eine nach den Merkmalen der Erfindung aufgebaute Flüssigkeitsreibungskupplung
bietet den Vorteil, daß eine Beschädigung der zusammenwirkenden Oberflächen des
Gehäuses und der treibenden Kupplungsscheibe während der Anlaufperiode vermieden
wird. Auf Grund der guten Schmiereigenschaften infolge der faserartigen, nichtmetallischen
Flächen an der antreibenden Kupplungsscheibe werden die Flächen des angetriebenen
Gehäuses permanent benetzt, da sich eine natürliche Flüssigkeitszirkulation rund
um die Kupplungsscheibe sofort aufbaut. Diese natürliche Zirkulaton ergibt sich
auch aus dem Differentialschlupf zwischen dem Gehäuse und der Kupplungsscheibe sowie
durch die Wirkung des in Axialrichtung verlaufenden Schubs der Ventilator- i flügel.
Die Wirkung des Schubs der Ventilatorflügel besteht in der Axialauslenkung des Gehäuses
auf die Kupplungsscheibe und damit in der Schaffung ungleichmäßiger Abstände in
den beiden Zwischenräumen zwischen den radialen Flächen der Kupplungsscheibe und
des Gehäuses. Dadurch wird sichergestellt, daß der durch die Zentrifugalkraft geschaffene
Flüssigkeitsdruck an einer Seite des Rotors größer als an der anderen Seite ist,
so daß folglich eine natürliche Zirkulation von dem Bereich größeren Abstands zu
dem Bereich kleineren Abstands erzielt wird.
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Ein weiterer Vorteil besteht auch in den sehr guten Kühleigenschaften
des Aluminiumgehäuses im Vergleich zu einem Gehäuse aus einem anderen Material.
Das rasche Abführen der auftretenden Reibungswärme ist sehr wesentlich, weil dadurch
die Viskosität erhalten und die Betriebsdaten der viskosen Kupplungsflüssigkeit
stabilisiert werden. Die Kupplung läßt sich ferner durch den einfachen Aufbau sehr
wirtschaftlich herstellen und bietet die Möglichkeit des Betriebs in entgegengesetzten
Drehrichtungen mit gleichem Betriebsverhalten.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt,
die eine Flüssigkeitsreibungskupplung im Axialschnitt zeigt.
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In der in der Zeichnung dargestellten Kupplung ist eine aus Gußeisen
bestehende treibende Kupplungsscheibe 10 zentral an einem zylindrischen Nabenkörper
12 angeordnet, mit dessen Hilfe die Kupplung auf einer nicht gezeigten Antriebswelle
montiert wird. Die treibende Kupplungsscheibe 10 ist in einer Ringkammer 14 angeordnet,
die von einem zweiteiligen ringförmigen Gehäuse 16 gebildet wird. Dieses Gehäuse
16 besteht aus unlegiertem Aluminium in Spritzgußqualität. Es besteht aus einem
Teil 18, der eine zentral angeordnete, axiale Vertiefung und eine ebene, radial
auswärts gelegene Fläche 20 hat, die mit einem axial vorstehenden Rand 22 versehen
ist, sowie aus einer ebenen Verschlußscheibe 24, die an der ebenen Fläche
20 des Teils 18 anliegt und an sie angeschraubt ist. Zwischen dem
Nabenkörper 12 und dem Gehäuse 16 sind Wellendichtungen 25 angeordnet. Das Gehäuse
ist auf der treibenden Kupplungsscheibe 10 frei gelagert. Der äußere Randteil
des vorstehenden Randes 22 ist umgebördelt und liegt dicht an der Verschlußscheibe
24 an. Dadurch wird ferner die Wirkung der Schrauben 20 unterstützt, mit denen die
Scheibe 24 an der Fläche 20 befestigt ist.
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Um die erforderliche Verbindung zwischen dem treibenden Teil und dem
angetriebenen Gehäuse herzustellen, ist die treibende Kupplungsscheibe
10 an einer radialen Fläche und an ihrer Umfangsfläche in geringem Abstand
von den Wandungen der Ringkammer-14 angeordnet und diese Kammer mit einem viskosen
Silikonöl von relativ geringer Viskosität von beispielsweise nicht mehr als 1500
Centistokes gefüllt. Eine axiale Ausnehmung 15 der treibenden Kupplungsscheibe bildet
einen Vorratsbehälter für das Kupplungsmedium. Infolge der freien Anordnung des
Gehäuses 16 und der geringen Abstände zwischen ihm und der treibenden Kupplungsscheibe
wäre jedoch eine metallische Berührung zwischen diesen beiden Gliedern möglich.
Bei dem hier verwendeten Kupplungsmedium ist aber eine derartige metallische Berührung
zwischen der aus Eisen bestehenden treibenden Kupplungsscheibe und dem aus Aluminium
bestehenden Gehäuse unerwünscht, insbesondere, weil dieses eine Behandlung, beispielsweise
Eloxierung, erfahren hat. Daher ist die treibende
Kupplungsscheibe
10 an ihrem Außenumfang mit einem Radiallager 26 in Form eines nichtmetallischen
Belags und an ihren Radialflächen mit Axiallagern 28 ebenfalls in Form von
nichtmetallischen Belägen versehen. Die nichtmetallischen Lager bestehen vorzugsweise
aus granuliertem Korkmaterial oder Fasermaterial, beispielsweise Asbestfasermaterial,
in beiden Fällen mit Füllstoffen und Bindemitteln.
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Im Betrieb der Kupplung kann der Schlupf zwischen der treibenden Kupplungsscheibe
und dem Gehäuse bis zu 3000 U/min betragen und wird durch die Scherung des viskosen
Kupplungsmediums eine beträchtliche Wärmemenge erzeugt. Infolge der Verwendung von
Aluminium für das Gehäuse 16 wird eine gute Wärmeableitung erzielt. Diese wird durch
die Anordnung von Kühlrippen 30 und 32 noch verbessert.
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Die Erfindung schafft somit eine Kupplung mit einem viskosen Strömungsmittel,
die zum Antrieb von Ventilatoren von Fahrzeugen verwendet werden kann, indem man
an das Gehäuse 16 einen Kühlventilator schraubt. Diese Kupplung kann relativ
einfach und billig hergestellt werden, weil eine treibende Kupplungsscheibe
10 aus Gußeisen und ein angetriebenes Gehäuse 16 aus Aluminium verwendet
wird. Einen zuverlässigen Betrieb erzielt man durch die Verwendung der nichtmetallischen
Lager 26 und 28
und ferner durch die Verwendung eines Kupplungsmediums,
das eine geeignete Viskosität und geeignete oxydationsverhindernde Eigenschaften
hat, sowie durch die wärmeabführenden Eigenschaften des Gehäuses 16.