DE2942052C2 - Flüssigkeitsreibungskupplung - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Flüssigkeitsreibungskupplung gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Es ist eine Flüssigkeitsreibungskupplung dieser Art bekannt, bei der beide Rückströmöffnungen eine Verbindung zwischen Arbeitskammer und Vorratskammer erlauben. Die in radialer Richtung und in Umfangsrichtung vorgesehene Versetzung der Rückströmöffnungen bewirkt unter funktioneller Abstimmung mit der Steuerplatte, daß drei Betriebszustände der Kupplung geschaltet werden können:

Im ersten Betriebszustand schließt die Steuerplatte beide Rückströmöffnungen, und die Pumpeinrichtungen leeren die Arbeitskammer, so daß sich aufgrund der geringen Scherkräfte im Labyrinthabschnitt eine erste, niedrige Drehzahl beispielsweise des Lüfters einstellt. Dadurch steigt in der Vorratskammer der Fluidpegel an, und die radial innenliegende Rückströmöffnung wird mit Strömungsmittel bedeckt.

Im zweiten Betriebszustand der Kupplung wird diese radial innenliegende Rückströmöffnung zunächst aufgesteuert, so daß ein Strömungsmittel-Rückstrom unter geringem Druck (Druckniveau aufgrund kleiner Zentrifugalkräfte) in die Arbeitskammer eingeleitet wird. Die Drehzahl steigt damit entlang einer logarithmisch verlaufenden Kurve an.

Wenn der Drehzahlanstieg seine Sättigung erreicht, wird die radial außenliegende Rückströmöffnung zunehmend geöffnet. Da der Strömungsmitteldruck im Bereich dieser äußeren Rückströmöffnung auf einem höheren Niveau liegt, erfolgt in diesem Betriebszustand eine Anhebung der Kupplungsdrehzahl entlang einer Kurve, die im wesentlichen exponentiellen Charakter hat.

Der dritte Betriebszustand ist gegeben, wenn beide Rückströmöffnungen aufgesteuert sind und sich eine stationäre zweite Drehzahl einstellt.

Diese bekannte hydraulische Kupplung kann daher genau genommen nur zwei stationäre Drehzahlen schalten, wobei das Zusammenwirken der Steuerplatte und der Rückströmöffnungen für einen weichen Übergang der beiden Drehzahlstufen sorgt. Da der zweite Betriebszustand dieser bekannten Kupplung eine instationäre Charakteristik aufweist, ist das Drehzahlspektrum zwischen den beiden stationären Drehzahlen zur Steuerung der Abtriebsdrehzahl der Kupplung nicht erwünscht; dieses Drehzahlspektrum soll vielmehr schnell überbrückt werden, so daß der Kupplung lediglich zwei funktionell verwertbare Leistungsstufen zugeordnet werden können. Wenn eine feinere Abstufung der Kupplungsleistung erwünscht ist, kann diese bekannte hydraulische Kupplung nicht mehr wirksam eingesetzt werden.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Kupplung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu schaffen, deren Leistung bei unverändert einfachem konstruktiven Aufbau in mehreren s'ationären Stufen steuerbar ist.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelös'..

Die erfindungsgemäße Ausbildung zweier getrennt zu- und abschaltbarer Labyrinthabschnitte erzeugt den erwünschten Effekt, daß bei stufenweiser Öffnung der Rückströmöffnungen nicht nur die Menge des Strömungsmittels, sondern auch die Größe der das Drehmoment übertragenden und die Abtriebsdrehzahlen bestimmenden Scherflächen zwischen Treib- und Schwungrad verändert wird und somit drei stationäre Abtriebsgeschwindigkeiten der hydraulischen Kupplung verwirklicht werden können. Nur der Übergang von den einzelnen Geschwindigkeitsstufen erfolgt mit dem Prinzip eines allmählich zunehmenden Strömungsmittelstroms durch die Rückströmöffnungen. Weil die Labyrinthabschnitte auf beiden Seiten der Zwischenscheibe ausgebildet sind, ergibt sich darüber hinaus der Vorteil, daß, verglichen mit dem Stand der Technik, die axiale Baulänge der erfindungsgemäßen Kupplung nicht größer wird und der Kupplungsaufbau dadurch unkompliziert bleibt.

Die Wirkflächen der Labyrinthabschnitte und der Rückströmöffnungen können dabei gemäß der Weiterbildung der Erfindung nach den Unteransprüchen 2 und aufeinander abgestimmt sein.

Die Erfindung wird nachstehend anhand schemati-

scher Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert Es zeigt

Fig.I einen Teilschnitt durch eine erfindungsgemäße flüssigkeitskupplung,

F i g. 2 einen Schnitt entlang der Linie U-II der F i g. 1 und

F i g. 3 die Kennlinie der erfindungsger.iäßen Flüssigkeilskupplung.

Wie aus der F i g. 2 ersehen werden kann, besitzt die Kupplung 10 eine treibende Welle 11, auf der über dai Lager 12 ein Gehäuse gelagert ist, das eine Bückwand 13 und eine Vorderwand 14 besitzt, die luftdicht an die Rückwand 13 angeflanscht ist. Eine (nicht dargestellte) Lüftereinheit ist am Gehäuse 14 oder am Abtriebsglied 13 durch geeignete Befestigungsmittel angebracht

Ein Treibrad 15 in Form einer Kreisscheibe ist fest in das Ende der Weile 11 eingesetzt. Durch ineinandergreifende Abschnitte des Treibrads 15 und der Rückwand 13 wird ein erster Labyrinthabschnitt 16 gebildet, der bei Drehung der treibenden Welle 11 das Drehmoment vom Treibrad 15 auf die Rückwand 13 überträgt.

Am Innenumfang der Vorderwand 14 des Gehäuses ist der Außenrand einer Zwiscbenscheibe 17 befestigt. Die Zwischenscheibe 17 unterteilt das Innere des Gehäuses in eine Strömungsmittel-Vorkammer 19 und in eine Arbeitskammer 18. die das Treibrad 15 enthält. Das Strömungsmittel, z. B. Siliconöl, das in der Vorratskammer 19 gespeichert ist, wird über eine zweite Rückströmöffnung 20 in der Zwischenscheibe 17 der Arbeitskammer 18 wieder zugeführt und zum Drehmoment übertragenden ersten Labyrinthabschnitt 16 weitergeleitet, wobei es bei Drehung der Welle 1ί das Drehmoment durch Scherkraft des Strömungsmittels der Arbeitskammer 18 auf das Gehäuse 13, 14 überträgt.

Die in der Fig. 1 rechte Stirnfläche des Außenumfangs der Zwischenscheibe 17 und die gegenüberliegende Stirnfläche des Treibrades 15 bilden einen zweiten Labyrinthabschnitt 21. Die Zwischenscheibe 17 hat eine erste Durchströmöffnung 22, die einen kleineren Querschnitt als die zweite Rückströmöffnung 20 hat. Die Übertragung des Drehmoments von der Welle 11 zum Gehäuse 13, 14 wird durch die Scherkraft des Strömungsmittels ermöglicht, wenn das von der Vorratskammer 19 über die erste Rückströmöffnung 22 zur Arbeitskammer 18 rückgeführte Strömungsmittel durch den Drehmoment übertragenden zweiten Labyrinthabschnitt 21 tritt. Ein geschlossener Ringsteg 23, der an der Zwischenscheibe 17 befestigt ist, verhindert, daß das Strömungsmittel, das dem zweiten Labyrinthabschnitt 21 über die Rückströmöffnung 22 zuzuführen ist, zum ersten Labyrinthabschnitt 16 strömt.

Der Strom von der Arbeitskammer 18 zur Vorratskammer 19 erfolgt durch eine Pumpeinrichtung 24, die an der Zwischenscheibe 17 angebracht ist. Die Menge des Strömungsmittels in der Arbeitskammer 18 ist durch die Menge des Strömungsmittels festgelegt, die durch die Rückströmöffnungen 20 und 22 zuströmt und die Menge, die durch die Pumpeinrichtung 2-1 wieder abgeführt wird. Die Pumpeinrichtung kann auch am Gehäuse 14 befestigt sein.

Eine Stange 26 wird durch eine Bimetall-Spirale 25, deren eines Ende mit dem Gehäuse 14 und deren anderes Ende mit der Stange 26 in Wirkverbindung steht, in Drehung versetzt Eine Steuerplatte 27, die mit einer Seite auf der Zwischenscheibe 17 sitzt, wird durch die Stange 26 verschoben. Die Fig. 2 veranschaulicht, wie die Steuerplatte 27 in dem Fall, daß eine erste vorbestimmte Temperatur durch die Bimetall-Spirale erfaßt wird, aus der Grundstellung a, bei der die

ίο Rückströmöffnung 20 und 22 geschlossen sind, in eine Stellung b bewegt wird, bei der nur die Rückströmöffnung 22 geöffnet ist Stellt sich eine zweite vorbestimmte Temperatur ein, wird die Steuerplatte 27 in eine Stellung c gebracht, bei der beide Rückslrömöffnungen 20 und 22 geöffnet sind. Ferner ist ein Anschlag 28 auf die Zwischenscheibe 17 montiert.

Besonders während des Fahrbetriebs des Fahrzeugs bei kalter Maschine, wenn z. B. die Temperatur unter einer ersten vorbestimmten Temperatur, beispielsweise unter 40° C liegt sind die Rückströmöffnungen 20 und 22 durch die Steuerplatte 27 verschlossen, wobei Strömungsmittel innerhalb der Arbeitskammer 18 durch die Pumpfunktion der Pumpeinrichtung 24 in die Vorratskammer 19 verdrängt wird, so daß sich in diesem Betriebszustand die kleinste Strömungsmittelmenge in der Arbeitskammer befindet. Folglich wird die Lüftereinheit bei geringer Drehzahl gehalten, was in F i g. 3 mit der Linie dgezeigt ist.
Steigt die Temperatur auf die erste vorbestimmte Temperatur, bewegt die Bimetall-Spirale 25 die Steuerplatte 27 in eine Stellung b, in der nur die zweite Rückströmöffnung 22 geöffnet ist und es wird eine Drehung der Lüftereinheit bewirkt (vergleiche F i g. 3, Linie e), wie sie der Strömungsmittelmenge entspricht, die über diese Rückströmöffnung 22 zum zweiten Labyrinthabschnitt 21 strömt. In diesem Betriebszustand ist die Verbindung des Strömungsmittels zum ersten Labyrinthabschnitt 16 durch den Ringsteg 23 unterbrochen.

Stellt sich die zweite vorgegebene Temperatur ein, wird die Steuerplatte 27 in die Stellung c gebracht, in der die Rückströmöffnungen 20 und 22 geöffnet sind, so daß das Strömungsmittel beide Labyrinthabschnitte 16 und 22 durchströmt, und die Lüftereinheit mit hoher Drehzahl angetrieben wird, wie es durch die Linie /"der F i g. 3 gezeigt wird.

Man erkennt, daß der erste Labyrinthabschnitt 16 über die zweite Rückströmöffnung 20 und einen Durchbruch im Treibrad 15 und der zweite Labyrinthabschnitt 21 über die erste Rückströmöffnung 22 unmittelbar mit der Vorratskammer in Verbindung steht.

Die Leistungscharakteristik läßt sich dadurch beeinflussen, daß die Labyrinthabschnitte 16 und 21 unterschiedliche Wirkflächen und die Rückströmöffnungen 20, 22 unterschiedliche Durchflußquerschnitte haben. So kann der zweite Labyrinthabschnitt 21 eine kleinere Wirkfläche als der erste haben und die erste Rückströmöffnung 22 zeitlich vor der zweiten Rück-

feo strömöffnung aufsteuern, wie es dargestellt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Flüssigkeitsreibungskupplung mit einem mit einer treibenden Welle verbundenen Treibrad und einem auf der treibenden Welle gelagerten, das Treibrad umschließenden getriebenen Gehäuse, dessen Inneres durch eine Zwischenscheibe in eine Strömungsmittel-Vorratskammer und eine das Treibrad aufnehmende Arbeitskammer unterteilt ist, innerhalb der das Treibrad und das Gehäuse mit stirnseitig gegenüberliegenden, axial vorstehenden und ineinandergreifenden Ringrippen sowie Ringnuten ausgebildet ist und einen ersten Labyrinthabschnitt bilden und aus der Strömungsmittel mittels Pumpeinrichtungen auf der Zwischenscheibe in die Vorratskammer gepumpt wird, die mit der Arbeitskammer über Rückströmöffnungen verbindbar ist, die in der Zwischenscheibe in Umfangsrichtung und in radialer Richtung zueinander versetzt angeordnet sind und deren Öffnungsgrad mittels einer temperaturabhängig arbeitenden und über eine Bimetallspirale drehend angetriebenen Steuerplalte veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die dem ersten Labyrinthabschnitt (16) abgewandte Stirnseite des Treibrads (15) zusammen mit der Zwischenscheibe (17) einen zweiten Labyrinthabschnitt (21) bildet, wobei der erste Labyrinthabschnitt (16) über die zweite Rückströmöffnung (20) und einen Durchbruch im Treibrad (15) und der zweite Labyrinthabschnitt (21) über die erste Rückströmöffnung (22) unmittelbar mit der Vorratskammer (19) in Verbindung steht und mittels eines zwischen den Rückströmöffnungen (20, 22) an der Zwischenscheibe (17) befestigten geschlossenen Ringstegs (23) vom ersten Labyrinthabschnitt (16) ij getrennt ist.

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Labyrinthabschnitte (16, 21) unterschiedliche Wirkflächen und die Rückströmöffnungen (20, 22) unterschiedliche Durchflußquerschnitte aufweisen.

3. Kupplung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Labyrinthabschnitt (21) eine kleinere Wirkfläche besitzt als der erste Labyrinthabschnitt (16), und daß die erste Rück-Strömöffnung (22) zeitlich vor der zweiten Rückströmöffnung (20) aufsteuerbar ist.