DE2353461B2 - Flüssigkeits-Reibungskupplung - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Rüssigkeits-Reibungskupplung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, wie sie beispielsweise aus der DE-OS 20 09 268 als bekannt hervorgeht

Derartige Scherreibungskupplungen werden vor allem zum geregelten Antrieb von Lüfterrädern von Motorkühlern verwendet Bei diesem AnwendungJall ist oberhalb einer bestimmten Drehzahl des Motors, bei der in der Regel die Fahrgeschwindigkeit groß ist und der Fahrtwind für die Kühlzwecke ausreicht und oberhalb der eine starre Ankopplung des Lüfterrades nur unnötig Leistung schlucken würde, eine Trennung der Kupplung erwünscht Dieses Trennen der Kupplung soll z. B. durch eine fliehkraftabhängige Schaltung, w nämlich Absperrung der Durchlässe in der Wand zwischen dem zulaufseitigen und dem ablaufseitigen Raum bewirkt werden, so daß zulaufseitig das Arbeitsmedium durch die Förderwirkung des Arbeitsspaltes weggefördert wird und sich im ablaufseitigen « Raum sammelt, so daß schließlich der Arbeitsspalt ganz von Arbeitsmedium entleert wird. Diese Möglichkeit der Kupplungstrennung brachte aber bei ihrer praktischen Durchführung den Nachteil, daß sich am ablaufseitigen Ende des Arbeitsspaltes ein Stau von &o Arbeitsmedium bildete, der aufgrund der Fliehkraft eine der zentripetalen Förderwirkung des Arbeitsspaltes entgegenwirkende zentrifugal gerichtete Kraft entgegenstellte und der somit ein völliges Entleeren des Arbeitsspaltes von Arbeitsmedium verhinderte. Im Ergebnis gibt dies nicht nur ein relativ hohes Leerlaufmoment, sondern auch aufgrund der relativ hohen antreibsseitigen Drehzahlen eine hohe Schlupfdrehzahl und somit eine hohe mit der dritten Pozenz der Schlupfdrehzahl wachsende, das Arbeitsmedium und die Kupplung erwärmende Verlustleistung. Trotz intensiver Kühlung der Kupplung traten Temperaturen um 230°C auf, die nur mit sehr teueren synthetischen ölsorten beherrschbar waren.

Aufgabe der Erfindung ist es, die zugrunde gelegte Kupplung so zu gestalten, daß eine gute Entleerung des Arbeitsspaltes möglich ist und dementsprechend das Leerlaufdrehmoment der Kupplung und infolgedessen die Verlustleistung und die Temperaturentwicklung sehr klein sind, so daß herkömmliche billige Ölsorten als Arbeitsmedium verwendet werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst; d. h. der ablaufseitige Vorratsraum wird innerhalb des Fliehkraftfeldes auf ein geringeres Potential als das des Übertrittes vom Arbeitsspalt in den Vorratsraum verlegt Aufgrund dessen kann sich am Arbeitsspaltaustritt kein die Förderwirkung behindernder Stau mehr bilden. Der Arbeitsspalt kann sich also behinderungsfrei entleeren. Dadurch sinkt das Leerlaufmoment der Kupplung ganz beträchtlich ab und Verlustleistung und die demgemäß auftretende Leerlauftemperatur liegen noch im Zulässigkeitsbereich herkömmlicher hochviskoser Ölsorten.

Zwar geht aus der DE-OS 19 61 Ί07 eine Scherreibungskupplung als bekannt hervor, bei der ein einheitlich durch abtriebsseitig mitrotierende Wände gebildeter Vorratsraum radial außerhalb des Ablaufes aus dem Arbeitsspalt vorgesehen ist Diese Kupplung ist jedoch nicht mit der hier gattungsmäßig zugrunde gelegten und auch nicht mit der erfindungsgemäßen Kupplung vergleichbar, weil bei der weiteren vorbekannten Kupplung ein gesondertes von außen in das Innere der Kupplung hineinragendes vorzugsweise als Schöpfrohr ausgebildetes Rückförderorgan für einen Flüssigkeitsrücklauf von dem sekundärseitigen Vorratsraum in den Arbeitsspalt sorgt, der fliehkraftgleich radial von innen nach au3en durchströmt wird. Die Füllung des Arbeitsspaltes dieser Kupplung wird von außen bestimmt durch die Intensität der Rückforderung des Schöpfrohres. Ein Vorratsraum an der Zulaufseite des Arbeitsspaltes fehlt völlig, ebenso wie im Innern der Kupplung angeordnete selbsttätig wirksame Steuerungsmittel zur Regelung des Durchflusses von Arbeitsmedium durch die Kupplung. Wegen des fliehkraftgleichen Durchströmes des Arbeitsmediums durch den Arbeitsspalt stellt sich hier das Problem einer vollständigen Entleerung des Arbeitsspaltes überhaupt nicht Es braucht lediglich das Schöpfrohr radial nach innen zurückgezogen zu werden, so daß sich der Arbeitsspalt selbsttätig durch Fliehkrafteinfluß völlig entleeren kann. Wegen dieser unterschiedlichen Merkmale und Wirkungsweise im Vergleich zu der gattungsgemäß zugrunde gelegten und im Vergleich zu der erfindungsgemäßen Kupplung vermochte diese weitere vorbekannte Kupplung keinerlei Anregung in Richtung auf die vorliegende Erfindung zu geben.

Die im Anspruch erwähnte antriebsseitige Anordnung des Vorratsraumes ist zweckmäßiger gegenüber einer an sich auch möglichen abtriebseitigen Anordnung, weil die Antriebsseite schneller als die Abtriebsseite umläuft und somit der FliehkrafteinfluD auf das austretende in den Vorratsraum laufende öl bei einer solchen antriebsseitigen Anordnung höher als bei einer abtriebsseitigen Vorratsraumanordnung ist.

Zur Begünstigung einer völligen Entleerung des

Arbeitsspaltes ist es zweckmäßig, wenn dieser eckenfrei, vorzugsweise wenn er geradlinig, insbesondere wenn er konisch verläuft An den Ecksteilen kann sich nämlich aufgrund der schlechteren Förderwirkung an solchen Stellen nicht nur ein Stau von Arbeitsmedium sondern auch eine Ansammlung von Schmutz bilden. Beides setzt einer völligen Arbeitsspaltentleerung Hindernisse in den Weg. Bei eäier konischen Gestalt des Arbeitsspaltes kann trotz geringem Radiusunterschied am Ein- gegenüber dem Austritt eine gro&e Arbeits- ι ο Spaltfläche untergebracht, d. h. ein großes Arbeitsmoment übertragen werden.

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles im folgenden näher erläutert; die Figur zeigt eine radiale Schnitt-Ansicht is der erfindungsgemäßen Scherreibungskupplung.

Bei der dargestellten Kupplung ist die mit einem Kupplungsflansch 1 versehene angetriebene Welle mit 2 und das ebenfalls mit einem Flansch 3 versehene Kupplungsgehäuse, welches mittels des Wälzlagers 4 auf der Antriebswelle fliegend gelagert und abgedichtet (Dichtung 5) ist, mit 6 bezeichnet; das Kupplungsgehäuse ist der abtriebsseitige Teil der Kupplung. Auf der Antriebswelle 2 ist im Kupplungsinnern die Treibscheibe 7 verdrehfest angeordnet die außer der Nabe 8 aus der als Trennwand dienenden Radscheibe 9 und dem konischen antriebsseitigen Reibflansch 10 besteht an dessen Außenseite die konische primärseitige Reibfläche 11 mit einer eingearbeiteten Fördergewinderille 12 angebracht ist Das Gehäuse 6 weist an der entsprechen- Jo den Stelle eine parallel zur Reibfläche 11 verlaufende weitere abtriebsseitige Reibfläche 13 auf. Das Gehäuse 6 mit der Reibfläche 13 ist in einer solchen Axialposition auf der Welle 1 bzw. gegenüber der Treibscheibe 7 mit der anderen Reibfläche 11 gelagert, daß sich zwischen den parallel verlaufenden Reibflächen ein Scherreibungs- bzw. Arbeitsspalt 11/13 von definierter Spaltweite, z. B. Vio mm bildet Etwaiges axiales Spiel im Lager 4 und axiale temperaturbedingte Dehnungen wirken sich wegen der Konizität des Spaltes zwar auf ■»« die Spaltweite aus. Zum einen sind aber diese Axialbewegungen absolut gesehen recht klein — die axiale Bauhöhe der Kupplung ist je ebenfalls gering —, zum weiteren wirken sich diese Axialbewegungen nur zu einem Bruchteil — dem Sinus des Kegelwinkels, im « dargestellten Beispiel zu etwa ein Viertel — auf die Spaltweite aus und im übrigen sind geringe Spaltweitenänderungen im Größenordnungsbereich der Spaltweite selber und darunter funktionell vernachlässigba.·, da erst Spalterweiterungen von sehr viel größerem Außmaß so einen spürbaren Einfluß haben. Zwischen dem Gehäusedeckel 14 und der Radscheibe 9 der Treibscheibe 7 ist ein scheibenförmiger Raum, der zulaufseitjge Raum (5, gebildet Die Fördergewinderille 12 ist so eingearbeitet, daß bei der Arbeitsdrehrichtung der Kupplung bzw. bei der Arbeits-Relativdrehrichtung der treibenden Reibfläche U gegenüber der anderen getriebenen Reibfläche 13 eine das Arbeitsmedium vom Raum 15 in den Arbeitsspalt hineinziehende, durch ihn hindurch und in den ablaufseitig zwischen Gehäuse 6 und Treibscheibe 7 sich bildenden Raum 16 hineinfördernde Förderwirkung (Pfeilrichtung 17) ergibt Der Reibflansch läuft an der einen Seite relativ spitz aus, so daß sich ein Übergang von sehr geringer radialer Höhe vom Arbeitsspaltende in den ablaufseitigen Raum 16 ergibt Das radiale Niveau dieser Oberlaufkamte vom Arbeitsspalt 11/13 in den ablaufseitigen Raum 16 ist durch die strichpunktierte Linie 18 angedeutet Radial außerhalb dieser Niveaulinie ist ein Anteil 16' des ablaufseitigen Raumes 16 durch den Reibflansch 10 und durch die Radscheibe 9, d.h. durch antriebsseitig und i'imgemäß schneller umlaufende Wandungen radial nach außen hin begrenzt; dieser Raumanteil ist der eigentliche Vorratsraum für das Arbeitsöl. An der tiefsten, d. h. radial äußersten Stelle des Vorratsraumes 16' sind steuerbare Durchlässe 19 angeordnet, die den Vorratsraum mit dem zulaufseitigen Raum 15 verbinden und die durch einen fliehkraft- und/oder temperaturabhängig bewegbaren Schieber 20 (an sich bekannte Einzelheiten hierzu sind nicht dargestellt) verschließbar sind. Der Vorratsraum ist, etwa bei vorgegebenem mittleren Arbeitsspaltdurchmesser und Reibflächengröße, ζ. Β. aufgrund einer entsprechenden Steilheit des Arbeitsspaltkerns so groß gestaltet daß er das ganze Volumen des Arbeitsmediums der Kupplung aufzunehmen vermag.

Bei geschlossenem Durchlaß 19 sammelt sich aufgrund der Förderwirkung des Arbeusspaites 11/13 nach einer gewissen Zeit das Arbeitsmedium in dem Vorratsraum 16'. Am Auslxittsende des Spaltes bildet sich dank des schmalen Auslaufes des Reibflansches 10 zum Arbeitsspaltende hin und dank des radial außerhalb d.s Überlaufniveaus 18 liegenden Vorratsraumes kein Stau von Arbeitsflüssigkeit, so daß sich der Arbeitsspalt nach einer Absperrung des Durchlasses 19 behinderungsfrei leerfördern kann. Es wird dann aufgrund der guten Spaltentleerung nur noch ein geringes Leerlaufmoment an der Kupplung übertragen und die Leerlaufverluste und die Leerlauftemperaturen sind dementsprechend ohne weiteres erträglich.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Flüssigkeits-Reibungskupplung mit einem durch jeweils eine Wandung der treibenden und getriebenen Kupplungshälfte gebildeten Arbeitsspalt, je einem zulaufseitig und einem ablaufseitig an dem Arbeitsspalt angeordneten und jeweils mit ihm in Verbindung stehenden Raum, wobei der radial äußerste Übergang des zulaufseitigen Raumes in den Arbeitsspalt radial einen größeren Abstand von der ι ο Kupplungsachse aufweist als der radial äußerste Übergang vom Arbeitsspalt in den ablaufseitigen Raum und wobei die beiden Räume durch eine mit steuerbaren Durchlässen versehene Wand voneinander getrennt sind, sowie mit einem Fördergewinde : in einer der den Arbeitsspalt bildenden Wandungen zum ständigen selbsttätigen Fördern des Arbeitsmediums durch den Arbeitsspalt hindurch in Richtung zum ablaufseitigen Raum, dadurch gekennzeichnet, daß der ablaufseitige Raum (16) einen radial außerhalb des Radius seines radial äußersten Überganges in den Arbeitsspalt (11/13, Niveaulinie 18) liegenden, von gemeinsam miteinander umlaufenden Wänden (9 und 10) der treibenden Kupplungshälfte (7) begrenzten Vorratsraum (16') aufweist, dessen Rauminhalt zur Aufnahme wenigstens des überwiegenden Teiles des Volumens des Arbeitsmediums ausreichL

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitsspalt (11/13) eckenfrei, vorzugsweise geradlinig, insbesondere konisch verläuft