DE2453006A1

DE2453006A1 - Fluidkupplung

Info

Publication number: DE2453006A1
Application number: DE19742453006
Authority: DE
Inventors: Jeffrey Hall
Original assignee: Holset Engineering Co Ltd
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 1973-11-15
Filing date: 1974-11-08
Publication date: 1975-05-22
Also published as: SE7414340L; SE431903B; JPS5088449A; US3978952A; IN142403B; BR7409492A; IT1043919B; ES431923A1; DE2453006C2; FR2251748B1; GB1446902A; FR2251748A1

Description

ΡΛΤ E N TA N WA LT H

HELMUTSCHROETER KLAUS LEHMANN

DIPL.-PHYS. DIPL.-INC.

Holset ihgeneering Comp.Ltd. tho-ho-20

6. November 1974

BB/p

Fluidkupplung

Die Erfindung betrifft eine Pluidkupplung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1, insbesondere für Kraftfahrzeugventilatoren.

Um eine Metall-Metall-Berührung zwischen den Laufflächen der zwei Teile bei ungünstigen Arbeltsbedingungen ,beispielsweise wie sie nach einem Stillstehen der Kupplung vorliegen können, zu verhindern, hat es sidi als notwendig gezeigt, nichtmetallische Laufflächen zwischen den relativ zueinander drehbaren Flächen der zwei Teile anzuordnen.

Als Werkstoff für solche .Laufflächen wurden bisher Platten aus gekörntem Kork oder aus Asbestfasern mit einer Dicke von 0,5 bis 0,75 mm verwendet. Der nicht metallische Werkstoff wurde auf dem Antriebs- oder inneren Teil der Kupplung aufgeklebt. Diese Anordnung ergibt äußerst günstige KUhlungsbedingungen für das viskose Fluid, wobei jedoch die nicht metallische Laufοberflache· im wesentlichen die Temperatur des Fluids annimmt.

Die Schwierigkeit bei solchen Kupplungen besteht darin, daß der Werkstoff für die Lager bei so hohen Arbeitstemperaturen nicht genau so lange beständig ist, wie das viskose Fluid. Wenn infolgedessen eine solche Kupplung bei der maximalen Temperatur arbeitet, die bezüglich des Fluids zufriedenstellende zeitliche Wartungsab-

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D-707 SCHWÄBISCH GMOND GEMEINSAME KONTEN: D-8 MÖNCHEN Telefon: (07171) 56 90 Deutsche Bank München 70/37369 (BLZ 700 700 10) Telefon: (0 89) 77 89 H. SCHROETER Telegramme: Schroepat Schwäbisch Gmünd 02/00 535 (BLZ 613 700 86) K.LEHMANN Telegramme: Sdiroepat Bockigasse 49 Telex: 7248 868 pagd d Postscheckkonto München 1679 41-804 Lipowskystraße 10 Telex: 5 212 248 pawe d

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stände ergibt, so wird jedoch vorher der Lagerwerkstoff verschlissen Ein Übertragen von solchen Lagerwerkstoffen auf den angetriebenen oder äußeren Teil der Kupplung erhöht die Pluidtemperatur bei gleichen Arbeitsbedingungen und ergibt infolgedessen eine kürzere Wartungsperiode.

Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Kupplung darzustellen, die die bekannten Nachteile nicht aufweist.

Eine Lösung der Aufgabe wird durch den Anspruch 1 dargestellt.

Es hat sich ergeben, daß eine 0,01 bis 0,o4 mm dicke Schicht aus einem nicht metallischen, reibungsarmen Werkstoff, die mindestens auf jene Abschnitte des Antriebteiles aufgebracht ist, die als Scherflächen für das Fluid wirken, eine geeignete Lauffläche ergibt.

Vorzugsweise besteht der Antriebsteil aus Metall (beispielsweise Gußeisen) und der angetriebene Teil aus einem Metall, das Wärme ableitet und leichter als das Metall ist, aus dem der Antriebsteil hergestellt wird. Ein bevorzugtes Metall für den angetriebenen Teil ist Aluminium,beispielsweise in der Qualität von Druckgußaluminium.

Reibungsarme Oberflächenbeschichtungen können heutzutage aufgesprüht werden und als dünne Filme mit einer Dicke von 0,01 bis 0,04 mm aufgetragen werden. Es gibt verschiedene solche Beschichtungs mittel, wobei eine bevorzugte Beschichtung zur Verwendung in einer Fluidkupplung erfindungsgemäß aus Polytetrafluoroäthylen oder aus dieser Flurverbindung zusammen mit einem Kunstharz besteht, das eine bessere Adhäsion ergibt und welches bei niedereren Temperaturen an Ort und Stelle aushärtet als die Sintertemperatur von reinem Polytetrafluoroäthylen . Ein bevorzugter solcher. Werkstoff ist unter dem Namen "Xylan" im Handel erhältlich.

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Es hat sich herausgestellt, daß solche Beschichtungen in Fluid-kupplungen bei Temperaturen eingesetzt werden können, die mindestens genau so hoch sind,: wie die des Silikonfluids, welches häufig als viskoses Scherfluid verwendet wird. Durch die Verwendung einer solchen Beschichtung kann die Kupplung bei so hohen Temperaturen arbeiten, wie es der Temperatur des Fluids entspricht, ohne daß die zeitlichen Wartungsabstände verkleinert werden. Da solche .Beschichtungen dünn sind verglichen mit den bisher verwendeten Werkstoffen, setzen sie der Wärmeableitung nahezu keinen Widerstand entgegen und haben dadurch eine geringe Wirkung auf "die Arbeitstemperatur des Fluids.

Ähnliche Laufflächen wie die auf dem angetriebenen Teil können, wenn dieses erwünscht ist, auch auf der ebenen Vorder- und/oder Umfangsfläche des Antriebsteiles aufgebracht werden.

Beim Einsatz erzeugen solche Kupplungen eine beträchtliche Wärme in den Scherräumen, die an die umgebende Atmosphäre abgeleitet werden muß. Aus diesem Grunde ist es vorteilhaft, daß Kühlrippen an der Außenfläche des angetriebenen Teiles vorhanden sind.

Wenn die Kupplung zusammen mit einem Ventilator verwendet wird, werden Flügel oder Ventilatorarme an dem angetriebenen Teil angeordnet. Um die Kühlfläche des angetriebenen Teiles zu vergrößern, ist es von Vorteil, daß die Ventilatorarme, an denen die Ventilatorflügel befestigt sind, einstückig mit dem angetriebenen Teil hergestellt werden. Die wirksame Kühlfläche kann auch dadurch vergrößert werden, daß Ventilatorflügel aus Aluminium direkt an den Ventilatorarmen befestigt werden, wobei eine wesentliche Berührungsfläche zwischen den Ventilatorflügeln und den Ventilatorarmen vorhanden sein soll.

Durch die Verwendung einer Beschichtung aus nicht metallischem,

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reibungsarmen Werkstoff auf den inneren Flächen des angetriebenen Teiles erhält man nicht nur eine ausgezeichnete Lauffläche, sondern es ergeben sich auch Vorteile bezüglich der Herstellung. Um die Wärme, die während des Einsatzes der Kupplung entsteht, besser abzuleiten, ist der angetriebene Teil vorzugsweise aus Aluminium und am günstigsten aus Druckgüßaluminium hergestellt, wodurch die bevorzugte, komplizierte äußere Rippenform mit geringem Kostenaufwand hergestellt werden kann. Die Verwendung von Aluminium jedoch ergibt normalerweise Schwierigkeiten bezüglich der inneren Laufflächen des angetriebenen Teiles. Sie reiben sich ab und verschleißen bei den Arbeitsbedingungen, so daß nicht metallische Laufflächen notwendig werden. Bei bisherigen Kupplungen war es schwierig, eine zufriedenstellende Bearbeitung der Oberfläche auf den Laufflächen aus Aluminium bei einer normalen Bearbeitung zu erhalten. Die beste normaler weise erreichbare Oberflächengüte liegt bei 40 - 50 μ. Durch die Beschichtung der Aluminiumoberfläche mit dem erfindungsgemäßen dünnen Beschichtungswerkstoff sind besondere und teure Verfahren nicht mehr notwendig, um eine gute Oberflächenbearbeitung des Aluminiums zu erhalten. Infolgedessen können Oberflächengüten von beispielsweise 100 u ausreichen, die mittels normaler Maschinen hergestellt werden kennen. Die Güten der Oberflächen des Antriebsteiles andererseits können leicht mit einer Güte von 25 yu oder auch einer besseren Güte durch normale und relativ billige Schleifverfahren hergestellt werden. Eine bessere Lauffläche kann auf diese Weise einfach und billig erzeugt werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine Vorderansicht der Kupplung.

Fig. 2 zeigt einen Schnitt längs der Linie A-A der Kupplung gemäß Fig. 1.

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Pig. 3 ist eine Darstellung in der Richtung des Pfeiles, der in der Fig.2 eingezeichnet ist.

Die Kupplung hat einen aus Gußeisen hergestellten Antriebsteil 10, der in einem angetriebenen Teil 14 koaxial und relativ zu diesem drehbar angeordnet ist. Der Antriebsteil 10 hat zur Befestigung auf einer Antriebswelle (diese ist nicht dargestellt) einen Achsabschnitt 12. Der angetriebene Teil 14 der aus druckgegossenem Aluminium hergestellt ist, begrenzt eine Kammer 16, die ebene Frontflächen 18 und eine Umfangsflache 20 hat, die nahe zu den ebenen Frontflächen bzw. der Umfangsflache 24 des Antriebsteiles 10 angeordnet sind. Damit man den Antriebsteil 10 in den angetriebenen Teil 14 einführen kann, ist der angetriebene Teil 14 aus zwei Teilen 26 und 2 8 hergestellt. Der angetriebene Teil hat Wärmeableitungsrippen 30 und der Teil 26 des angetriebenen Teiles 14 ist einstückig mit sternförmigen Ventilatorarmen 32 ausgestaltet, die auch zur Wärmeableitung dienen. An den Ventilatorarmen sind Ventilatorflügel 354 befestigt, die einen gewölbten Abschnitt 36 zur Verstärkung der Flügel haben. Die Flächen 18 und 20 der Kammer 16 sind mit einer 0,01 bis 0,04 mm dicken Schicht 38 mit einer Polytetrafluor äthylen-Harzverbindung beispielsweise Xylan beschichtet. Die Schicht wurde mit einem Spritzverfahren aufgebracht. In der Kammer befindet sich ein viskoses Kupplungsfluid. Drehbare Achsdichtungen 36 sind zwischen dem Achsabschnitt 12 des Antriebsteiles 10 und dem angetriebenen Teil 14 eingesetzt.

Bei der Verwendung der Kupplung wird der Antriebsteil 10, der auf einer Antriebswelle (diese ist nicht dargestellt) angeordnet ist, gedreht, wodurch der angetriebene Teil 14 aufgrund der Scherwirkung in Drehung versetzt wird. Die beiden Teile können gegeneinander durchrutschen, wodurch Wärme erzeugt wird. Die Arbeitsweise der Kupplung ähnelt der bekannter Kupplungen, bei denen eine Beschichtung aus Kork oder ähnlichem auf den Laufflächen des Antriebsteiles aufgebracht ist. Der Unterschied besteht im wesentlichen darin

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daß die erfindungsgemäße Kupplung bei einer höheren Temperatur als die bekannten Kupplungen arbeiten kann.

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Claims

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PATENT ANS PRÜCHE

(l'.\ Fluidkupplung mit einem ringförmigen Antriebsteil, mit einem angetriebenen Teil, der eine innere, ringförmige Kammer zum Aufnehmen des ringförmigen Antriebsteiles hat, wobei die Kammer und der Antriebsteil einander gegenüberliegende ebene Front- und Umfangsflachen haben, die zumindest teilweise in geringem Abstand zueinander angeordnet sind, wobei der angetriebene Teil axial und radial zur relativen Drehung in Bezug auf den Antriebsteil angeordnet ist, und mit einem Kupplungsfluid in der Kammer, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t , daß eine 0,01 - 0,04 mm dicke Schicht (j58) aus einem nicht metallischem, reibungsarmen Werkstoff wenigstens in den Bereichen der ebenen Front- und Umfangsflächen der ringförmigen Kammer (16) aufgebracht ist, die einen geringen Abstand haben, wodurch eine Achs- und Drucklagereinrichtung zur relativen Drehung zwischen dem Antriebsteil (10) und dem angetriebenen Teil (14) herstellbar ist.
2. Kupplung nach Anspruch,1, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsteil (10) aus Metall hergestellt ist, und daß der angetriebene Teil (14) aus einem Metall hergestellt ist, 'durch welches die Wärme ableitbar ist und welches leichter als das Metall des Antriebsteiles (10) ist.
J5. Kupplung nach Anspruch 2, dadurch gekenn ζ ei chne t , daß der Antriebsteil 0-0) aus Gußeisen und der angetriebene Teil (14) aus Aluminium hergestellt ist.
4. Kupplung nach Anspruch J5, dadurch gekennzeichnet, daß der angetriebene Teil (14) aus einem druckgegossenen Werkstoff besteht.

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5- Kupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine 0,01 - 0,04 mm dicke Schicht aus einem nicht metallischen,reibungsarmen Werkstoff auf der ebenen Vorder- und/oder den Umfangsflachen des Antriebsteiles (10) aufgebracht ist.
6. Kupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g ekennzeichnet, daß der nicht metallische Werkstoff aus Polytetrafluor äthylen oder diesem Material zusammen mit Kunstharzen besteht, wodurch eine verbesserte Adhäsion herstell-, bar ist und wodurch eine Aushärtung an Ort und Stelle bei einer niedereren Temperatur als der Sinterungstemperatur der reinen FIuorVerbindung erzeugbar ist.
7. Kupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g ekennze lehnet, daß Kühlrippen (30) an der Außenfläche des angetriebenen Teiles (14) vorhanden sind.
8. Kupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich Ventilatorarme (32) von dem angetriebenen Teil (14) her erstrecken.
9. Kupplung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Vent11atorarme"(32) einstückig mit dem angetriebenen Teil (14) ausgebildet sind.
10.Kupplung -nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichn e t , daß Ventilatorflügel (34) aus Aluminium unmittelbar an den Ventilatorarmen (32) angeordnet sind, wobei zwischen den Ventilatorflügeln und den Ventilatorarmen eine wesentliche Berührungsfläche vorhanden ist.

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