DE19630667C2 - Flüssigkeitsreibungskupplung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Flüssigkeitsreibungskupplung zum Antrieb des Flügelrades einer Kühlmittelpumpe eines Verbren­ nungsmotors mit einer Antriebsscheibe, die drehbar in einem ihren Abmessungen angepaßten und mit dem Flügelrad der Kühl­ mittelpumpe verbindbaren Kupplungsgehäuse angeordnet ist.

Eine Flüssigkeitsreibungskupplung dieser Art ist aus der EP 0 641 947 A2 bekannt, wo man das Flügelrad bei einer Ausfüh­ rungsform als Teil des Kupplungsgehäuses ausgebildet hat. Solche Bauarten bergen aber dann, wenn Kupplungen und Pumpen­ räder als getrennte Bauteile von verschiedenen Herstellern stammen, die große Gefahr in sich, daß die mit Silikonöl zu füllende und verschlossene Kupplung nicht die für ihren Be­ trieb notwendige Charakteristik einhält. Auch die Abdichtung des Kupplungsraumes macht Schwierigkeiten.

Dazu kommt, daß bei den bekannten Bauarten zweiteilige Dich­ tungen zur Abdichtung einer die Antriebswelle für die Kupp­ lung und das Pumpenrad tragenden Lagerglocke vorgesehen sind, von denen ein Teil in eine Ausnehmung der Lagerglocke ein­ gepreßt werden muß, aber beim Anbau der Kupplung keine Garan­ tie besteht, daß die dann miteinander in Eingriff kommenden Gleitringdichtungen auch tatsächlich dauerhaft dicht sind. Dies ist, weil bei solchen Bauarten Kupplung und Pumpenrad unmittelbar im Kühlmittelstrom des zugeordneten Motors sit­ zen, mit erheblichen Gefahren auch für die Lebensdauer des Motors verbunden.

Schließlich macht auch die Montage der Kupplungspumpenrad­ einheit insofern Schwierigkeiten, als beim axialen Aufpressen des Lagers für das Kupplungsgehäuse dieses zwangsläufig am Außenring beaufschlagt wird und die axialen Aufpreßkräfte aufnehmen muß. Dies kann zu dauerhaften Lagerschäden führen.

Aus der DE-OS 17 75 421 ist eine Flüssigkeitsreibungskupplung bekannt, bei der die Antriebsscheibe auch an einer Nabe sitzt, die auf eine Antriebswelle aufgepresst werden soll. Die Nabe ist dort mit einem bis in den Bereich des Deckels für das Kupplungsgehäuse reichenden Bereich verlängert und bildet dort mit dem Deckel und einer in diesem sitzenden Dichtung den Abschluß des Kupplungsgehäuses. Für das Aufpres­ sen auf die Antriebswelle hat man dort einen Schraubbolzen vorgesehen, der in das offene Ende der Nabe eingeführt wird und mit einem Gewinde in eine entsprechende Gewindebohrung am Ende der Antriebswelle eingreift. Mit Hilfe dieses Schraub­ bolzens wird das Aufpressen der Nabe auf die Welle bewirkt. Ein zweiter Schraubbolzen, der nicht in die Welle eingreift, aber in ein in der Öffnung der Nabe vorgesehenes Gewinde, kann dann zur Demontage der Kupplung vorgesehen werden. Bei dieser Bauart kann zwar die Gefahr der Beschädigung von Dich­ tungsteilen weitgehend ausgeschaltet werden, die Art der Mon­ tage ist aber relativ aufwendig und zeitraubend.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Flüssig­ keitsreibungskupplung der eingangs genannten Art so auszubil­ den, daß eine äußerst einfache axiale Montage möglich wird, ohne daß die Gefahr der Beschädigung von Teilen besteht und zwar auch dann, wenn die Kupplung mit dem Flügelrad der Kühl­ mittelpumpe als kombiniertes Bauteil eingesetzt werden soll.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einer Flüssigkeits­ reibungskupplung der eingangs genannten Art vorgesehen, daß die Antriebsscheibe an einer Nabe sitzt, die mit einer zent­ ralen Sackbohrung zum Aufpressen auf eine Antriebswelle ver­ sehen ist und daß die Nabe an der geschlossenen Seite der Sackbohrung eine Anlagefläche aufweist, die einem Deckel des Kupplungsgehäuses gegenüberliegt, der zumindest im Bereich der Nabe elastisch nachgiebig ausgebildet ist und beim Auf­ pressen der Nabe auf die Antriebswelle an die Anlagefläche der Nabe anlegbar ist. Durch diese Ausgestaltung wird es in einfacher Weise möglich, die Kupplung axial dadurch aufzu­ pressen, daß Aufpreßkräfte zentral auf die Nabe ausgeübt wer­ den, wobei der Deckel des Kupplungsgehäuses mit seinem elas­ tisch nachgiebigen Bereich sich an der Nabe anlegt und so Montagekräfte zentral auf die Nabe ausgeübt werden können, ohne daß das Lager des Kupplungsgehäuses mit Kräften belastet zu werden braucht. Da der zentrale Bereich des Deckels, der der Nabe gegenüberliegt, nach dem Aufpreßvorgang aufgrund seiner Elastizität wieder zurückweicht, verbleibt der für den Betrieb der Kupplung notwendige Axialabstand zwischen Deckel und Nabe beim Einsatz der Kupplung.

In Weiterbildung der Erfindung kann die Nabe und die An­ triebsscheibe aus einem einzigen Stück bestehen. Die Anlage­ fläche der Nabe kann als ebene Fläche ausgebildet sein. Beim Aufpreßvorgang liegt der Deckel daher an einer großen Fläche an, so daß die örtlich wirkenden Kräfte bei der Montage nicht zu hoch werden.

In Weiterbildung der Erfindung kann die Sackbohrung abgestuf­ te Durchmesser aufweisen, wobei der axial außenliegende, ei­ nen Presssitz mit der Antriebswelle bildende Bereich der Sackbohrung einen etwas größeren Durchmesser als der innen­ liegende Bereich aufweist. Diese Ausgestaltung führt dazu, daß die Sackbohrung - in Zusammenwirkung mit der Antriebswel­ le - einen ersten Einführungs- und Zentrierungsbereich bil­ det, der der Montagevereinfachung dient. Dabei kann der den Presssitz mit der Antriebswelle bildende Bereich der Sackboh­ rung axial so angeordnet werden, daß er nicht oder kaum radi­ al innerhalb eines Lagers liegt, mit dem das Kupplungsgehäuse auf der Nabe gelagert ist. Eine Beeinträchtigung des inneren Lagerringes durch Radialkräfte kann dadurch vermieden werden.

In Weiterbildung der Erfindung kann der Deckel drehfest mit dem Flügelrad verbindbar sein, wobei dann das Flügelrad als ein Ring mit einer zentralen Durchgangsöffnung ausgebildet wird, die axial in etwa fluchtend zu dem elastisch nachgiebi­ gen Bereich des Deckels ausgerichtet ist. Diese Ausgestaltung ermöglicht die Vormontage von Kupplung und Flügelrad der Was­ serpumpe zu einem einheitlichen Modul, der sich dann auf die Antriebswelle pressen läßt, wozu die axialen Druckkräfte durch die Öffnung im Flügelrad hindurch auf die Deckel und Nabe der Kupplung wirken können.

In Weiterbildung der Erfindung kann der Deckel fest an einem Außenrand des Kupplungsgehäuses anbringbar sein. Zur Montage­ vereinfachung kann auch vor dem endgültigen dichten Verbinden an einen Aufschnappvorgang gedacht werden. Der Deckel kann einen äußeren parallel zu der Antriebsscheibe verlaufenden Ringbereich und einen im Zentrum daran anschließenden, axial nach außen abstehenden Kragen sowie einen sich von dort der Nabe annähernden zentralen Deckelbereich aufweisen. Diese Ausgestaltung ermöglicht es auch, den Deckel aus einem Mate­ rial gleichbleibender Stärke mit elastischen Eigenschaften zu formen und im äußeren Ringbereich mit Verstärkungsrippen zu versehen, während der innere, elastisch nachgiebige Bereich über mindestens eine balgartige Wellung mit dem zylindrischen Kragen verbunden ist. Der Deckel kann aus einem relativ dün­ nen Blech hergestellt sein. Der Außendurchmesser des zylind­ rischen Kragens kann dabei dem Durchmesser der Durchgangsöff­ nung des Flügelrades angepaßt sein. Somit kann letzteres zur Montage mit der Kupplung über den Kragen gepreßt werden.

Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispieles in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 den Längsschnitt durch eine Flüssigkeitsreibungs­ kupplung,

Fig. 2 die Darstellung der Flüssigkeitsreibungskupplung der Fig. 1 mit dem ansetzbaren Flügelrad und der mon­ tierten Antriebswelle, und

Fig. 3 die Reibungskupplung als Teil des Flügelrades einer Kühlmittelpumpe für das Kühlmittels eines Verbren­ nungsmotors im montierten Zustand am Motorblock.

In den Figuren ist eine Flüssigkeitsreibungskupplung (1) ge­ zeigt, die aus einer stabilen Nabe (2) mit einer Sackbohrung (3) und aus einem auf dieser Nabe (2) mit Hilfe eines Lagers (4) in Form eines Wälzlagers gelagerten Kupplungsgehäuse (5) besteht, das durch einen Deckel (6) abgeschlossen ist. In dem zwischen dem Deckel (6) und dem Kupplungsgehäuse (5) gebilde­ ten Arbeitsraum (7) läuft eine Antriebsscheibe (8) der Flüs­ sigkeitsreibungskupplung (1) um, die aus einem Stück mit der Nabe (2) besteht. Der Arbeitsraum (7) ist durch eine Dichtung (9) gegenüber dem Lager (4) abgedichtet und in nicht näher gezeigter (weil bekannter) Weise mit Silikonöl oder einer an­ deren geeigneten, die Scherkräfte zwischen der Antriebsschei­ be (8) und dem Kupplungsgehäuse (5) übertragenden Flüssigkeit gefüllt.

Der Deckel (6) ist an seinem äußeren Rand (6a) um einen Ab­ satz des Kupplungsgehäuses (5) herumgelegt und auf diese Wei­ se fest und dicht mit diesem verbunden. Der Deckel (6) be­ steht beim Ausführungsbeispiel aus einem Stahlblech mit ver­ hältnismäßig geringer Dicke, das in seinem äußeren Bereich einen Ring bildet, der mit Verstärkungsrippen (10) bestückt ist, die beispielsweise radial in der Art von Speichen ver­ laufen können und aus dem Material des Deckels herausgedrückt sind. Anschließend an diesen mit den Verstärkungsrippen (10) versehenen Ringbereich besitzt der Deckel(6) einen axial nach außen abragenden Kragen (11), der in eine nach innen zur Nabe (2) hin gerichtete balgförmige Wellung (12) übergeht. Die balgartige Wellung (12) ihrerseits ist etwa S-förmig ausge­ bildet und geht nach innen in einen zentralen scheibenförmi­ gen Bereich (13) des Deckels (6) über, der einer Anlagefläche (14) der Nabe (2) mit verhältnismäßig geringem Abstand gege­ nüberliegt. Die Anlagefläche (14) bildet die Außenseite eines von der Antriebsscheibe (8) aus axial abragenden Ansatzes (16). Durch diese Ausgestaltung ist der Bereich (13) des De­ ckels (6), der über die Wellung (12) mit dem Kragen (11) ver­ bunden ist, elastisch bewegbar in Richtung der Achse (15) ausgebildet. Hierauf wird noch eingegangen werden.

Die Fig. 2 zeigt zunächst, daß die Flüssigkeitsreibungskupp­ lung (1) der Fig. 1 mit dem gestrichelt dargestellten Flügel­ rad einer Kühlmittelpumpe bestückt werden kann. Dieses Flü­ gelrad (17) bildet einen mit Pumpenschaufeln (21) bestückten Ring (20) mit einer Durchgangsöffnung (19), die einen Absatz (18) aufweist, dessen Durchmesser dem Außendurchmesser des Kragens (11) des Deckels (6) entspricht. Das Flügelrad (17) ist aufgrund dieser Ausgestaltung auf den Kragen (11) auf­ gepreßt und sitzt so drehfest auf dem Kupplungsgehäuse (5). Selbstverständlich ist es auch möglich, noch für eine zusätz­ liche Befestigung des Flügelrades (17) am Deckel (6) zu sor­ gen, wenn dies notwendig sein sollte.

In die Sackbohrung (3) der Nabe (2) ist ein Endzapfenstück (22) einer Antriebswelle (24) eingepreßt, die über ein Lager (23) in noch zu erläuternder Weise am Motorblock eines Verbrennungsmotors gehalten werden kann. Die Sackbohrung (3) ist, wie Fig. 1 zu entnehmen ist, in zwei Bereiche (3a und 3b) mit unterschiedlichem Durchmesser unterteilt, die axial hintereinander liegen. Der Bereich (3a) ist dabei in seinem Durchmesser so ausgelegt, daß er einen Preßsitz mit dem Teil (22a) des Endzapfenstückes (22) der Antriebswelle (24) bildet. Der Durchmesser des Bereiches (3a) ist etwas grö­ ßer ausgelegt als der des Bereiches (3b).

Die Montage der in der Fig. 2 dargestellten Kupplungs- Pumpenradeinheit auf der Antriebswelle (24) gestaltet sich daher wie folgt. Der Zapfen (22b) der Antriebswelle (24) wird zunächst in den größeren Bohrungsabschnitt des Bereiches (3a) der Sackbohrung eingeführt, so daß dadurch die Baueinheit, bestehend aus Flüssigkeitsreibungskupplung (1) und Flügelrad (17), auf der Welle vorzentriert werden kann. Anschließend wird eine Druckkraft in Richtung der Achse (15) und in Rich­ tung des Pfeiles (25) auf diese Baueinheit ausgeübt, so daß die Baueinheit mit Preßsitz auf die Antriebswelle (24) aufge­ schoben werden kann und zwar so weit, daß das Pumpenrad nach dem Einbau (siehe Fig. 3) den für seinen Wirkungsgrad notwen­ digen Abstand (s) zu dem es umgebenden Pumpenraum einnimmt. Dabei gestaltet sich die Montage äußerst einfach, weil im Sinn des Pfeiles (25) unmittelbar auf den mittleren Bereich (13) des Deckels und - nach dessen axialer Verlagerung bis zur Anlagefläche (14) - unmittelbar auf die Nabe (2) gedrückt werden kann, so daß eine Beeinträchtigung anderer Kupplungs­ teile ausgeschlossen wird. Dies setzt die Ausbildung des Flü­ gelrades (17) als Ring mit der Durchgangsöffnung (19) voraus. Nach der Montage kann der in Axialrichtung zunächst bis zur Anlage an der Anlagefläche (14) gedrückte Bereich (13) des Deckels aufgrund der ihm wegen der Wellung (12) innewohnenden Elastizität wieder in die in den Fig. 1 bis 3 gezeigte Ausgangsstellung zurückbewegt werden, in der ein ausreichen­ der Abstand zu der Nabe (2) besteht. Bekanntlich dreht sich im Betrieb die Nabe und die Antriebsscheibe (8) relativ zum Kupplungsgehäuse (5) und zum Deckel (6).

Die Fig. 3 zeigt, daß der eben geschilderte Montagevorgang zwischen Antriebswelle (24) und Kupplungsgehäuse (5) erst nach der Montage des Lagers (23) in einer Lagerglocke (26) erfolgen kann, die mit Hilfe eines Flansches (27) an einer Stirnseite des Motorblockes (28) einer Verbrennungskraftma­ schine montiert wird. Die Fig. 3 läßt auch erkennen, daß das Flügelrad (17) der Kühlmittelpumpe unmittelbar in eine im Mo­ torblock (28) gebildete, nach außen offene Kammer (29) einge­ setzt ist, die zentral mit einem Kühlmittelkanal (30) im Mo­ torblock (28) und - in nicht näher gezeigter Weise - mit wei­ terführenden Kanälen eines Kühlmittelkreislaufsystems im Mo­ torblock (28) in Verbindung steht. Diese Kammer (29) muß da­ her nach dem Einbau der Kupplungspumpeneinheit zu der Lager­ glocke (26) hin abgedichtet werden. Dies geschieht in einfa­ cher Weise über einen trichterförmigen Tragring (31), der den feststehenden Teil (32) einer in sich geschlossenen Gleit­ ringdichtung trägt, deren drehender Teil (33) am Kupplungsge­ häuse (5) fest angebracht ist. Über eine Keilriemenscheibe (34) kann in bekannter Weise der Antrieb der Antriebswelle (24) und über diese und die Antriebsscheibe (8) der Antrieb des Kupplungsgehäuses (5) mit dem Flügelrad (17) zur Umwäl­ zung des Kühlmittels im Motorblock (28) erfolgen.

Claims (10)

1. Flüssigkeitsreibungskupplung zum Antrieb des Flügel­ rades (17) einer Kühlmittelpumpe eines Verbrennungsmotors mit einer Antriebsscheibe (8), die drehbar in einem ihren Abmes­ sungen angepaßten und mit dem Flügelrad (17) der Kühlmittel­ pumpe verbindbaren Kupplungsgehäuse (5) angeordnet ist, da­ durch gekennzeichnet, daß die Antriebsscheibe (8) an einer Nabe (2) sitzt, die mit einer zentralen Sackbohrung (3) zum Aufpressen auf eine Antriebswelle (24) versehen ist und daß die Nabe (2) an der geschlossenen Seite der Sackbohrung (3) eine Anlagefläche (14) aufweist, die einem Deckel (6) des Kupplungsgehäuses (5) gegenüberliegt, der zumindest im Be­ reich der Nabe (2) elastisch nachgiebig ausgebildet ist und beim Aufpressen der Nabe (2) auf die Antriebswelle (24) an die Anlagefläche (14) der Nabe (2) anlegbar ist.

2. Flüssigkeitsreibungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabe (2) und die Antriebsscheibe (8) aus einem Stück bestehen.

3. Flüssigkeitsreibungskupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlagefläche (14) der Nabe (2) als ebene Fläche ausgebildet ist.

4 Flüssigkeitsreibungskupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sackbohrung (3) ab­ gestufte Durchmesser aufweist und daß der axial außenliegen­ de, einen Presssitz mit der Antriebswelle (24) bildende Be­ reich (3a) der Sackbohrung (3) einen etwas größeren Durchmes­ ser als der innenliegende Bereich (3b) aufweist.

5. Flüssigkeitsreibungskupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der den Preßsitz mit der Antriebswelle (24) bildende Bereich (3a) der Sackbohrung (3) axial so ange­ ordnet ist, daß er nicht oder kaum radial innerhalb eines La­ gers (4) liegt, mit dem das Kupplungsgehäuse (5) auf der Nabe (2) gelagert ist.

6. Flüssigkeitsreibungskupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (6) drehfest mit dem Flügelrad (17) verbindbar ist und daß das Flügelrad (17) als ein Ring mit einer zentralen Durchgangsöffnung (19) ausgebildet ist, die axial in etwa fluchtend zu dem elastisch nachgiebigen Bereich (13) des Deckels (6) ausgerichtet ist.

7. Flüssigkeitsreibungskupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (6) fest an einem Außenrand des Kupplungsgehäuses (5) anbringbar ist.

8. Flüssigkeitsreibungskupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (6) einen äu­ ßeren, parallel zu der Antriebsscheibe (8) verlaufenden Ring­ bereich und einen im Zentrum daran anschließenden, axial nach außen abstehenden Kragen (11) sowie einen sich von dort der Nabe (2) annähernden zentralen Deckelbereich aufweist.

9. Flüssigkeitsreibungskupplung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (6) aus einem Material gleich­ bleibender Stärke mit elastischen Eigenschaften geformt und im äußeren Ringbereich mit Verstärkungsrippen (10) versehen ist und daß der innere, elastisch nachgiebige Bereich über mindestens eine balgartige Wellung (12) mit dem zylind­ rischen Kragen (11) verbunden ist.

10. Flüssigkeitsreibungskupplung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser des zylind­ rischen Kragens (11) dem Durchmesser der Durchgangsöffnung (19) des Flügelrades (17) angepaßt ist.