DE3041793C2 - Flüssigkeitsreibungskupplung - Google Patents

Description

sigkeitsreibungskupplungen (DE-A 27 50 520) auf, bei denen anstelle einer beweglichen Rolle eine schwenkbare Stauklappe vorgesehen ist, die mindestens in ihrer Mittellage an der Antriebsscheibe streift Nachteilig ist bei der Verwendung einer Klappe aber auch, daß sie im s Betrieb in der Regel einen Zwischenraum zur Antriebsscheibe freiläßt, der eine gute Stauwirkung zunichte macht und damit ein vollständiges Zurückpumpen der Arbeitsflüssigkeit aus dem Arbeitsraum verhindert

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Flüssigkeitsreibungskupplung zu schaffen, bei der die Rückführung der Arbeitsflüssigkeit vom Arbeitsraum in den Voiratsraum zuverlässig und ohne Verschleißerscheinungen der hierfür notwendigen Bauteile erfolgen kann. Außerdem soll eine Flüssigkeitskupplung geschaffen werden, bei der die Arbeitsflüssigkeit nahezu vollständig aus dem Arbeitsraum »gepumpt« werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe werden die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 vorgesehen. Durch diese Ausgestaltung wird erreicht, daß der Staukörper die Arbeitsflüssigkeit auf der axialen Ltefangsfläche der Antriebsscheibe aufstaut und dafür sorgt, daß die Arbeitsflüssigkeit je nach Drehrichtung in eine im Bereich der Enden des Staukörpers mündende Bohrung geführt wird. Die Arbeitsflüssigkeit gelangt dann in den Steuerraum, in dem das Steuerglied sitzt, welches dann bei geeigneter Ausbildung den Rückführkanal so öffnet, daß die Arbeitsflüssigkeit durch diesen in den Vorratsraum eindringt Da zwei Bohrungen vorgesehen sind, die beide in den Sfeuerraum münden, kann das Abpumpen der Arbeitsflüssigkeit aus beiden Drehrichtungen der Antriebsscheibe gegenüber dem Sekundärteil erfolgen. Der Staukörper kann fest oberhalb der axialen Umfangsfläche der Antriebsscheibe angebracht sein, ohne diese zu berühren, ebenso wird das Steuerglied keinen Reibungen ausgesetzt und zeichnet sich daher durch eine sehr hohe Lebensdauer aus.

Die radiale Begrenzung des Arbeitsraumes kann von einer radial nach innen weisenden Fläche eines Kragens, der in axialer Richtung weisend am Deckel des Sekundärteils ausgebildet ist, vorgenommen werden. Bei der Montage kommt dieser Kragen damit über der Außenfläche der Antriebsscheibe zu liegen. Der Staukörper kann dann vorteilhaft als radial nach innen weisender Vorsprung mit einer gewissen Länge in Umfangsrichtung an der nach innen weisenden Fläche des Kragens verlaufend ausgebildet sein. Er kann daher einstückig mit dem Deckel hergestellt sein, was sich sehr einfach erreichen läßt Die bei anderen Bauarten als Staukörper vorgesehenen beweglichen Pumpschlitten auf der Antriebsscheibe können damit entfallen.

In sehr vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, daß der Steuerraum symmetrisch zum Mittelpunkt des Staukörpers mit einer in Umfangsrichtung kürzeren Länge als der Staukörper selbst ausgebildet ist Da gemäß der Erfindung der Steuerraum auch axial versetzt gegenüber dem Staukörper angeordnet iit, führen die Bohrungen, die den äußeren Spalt des Arbeitsraumes mit dem Steuerraum verbinden, einen spitzen Winkel mit der vertikalen Ebene durch die Antriebsscheibe bildend in den Steuerraum. Die Arbeitsflüssigkeit muß daher nicht um einen Winkel von 90° umgelenkt werden, um aus dem Arbeitsraum zu gelangen. Ihre durch die Drehung der Antriebswelle hervorgerufene Beschleunigung in Umfangsrichtung kann hierdurch ausgenützt werden, die Arbeitsflüssigkeit in die Bohrungen zu leiter, und somit kann der Arbeitsraum nahezu vollständig entleert werden.

Günstig ist es, wenn als Steuerglied eine Rolle vorgesehen ist Die Rolle kann in den auf die Dimensionen der Rolle abgestimmten Steuerraum eingesetzt wenden und dort je nach Drehrichtung über den Druck, den die Arbeitsflüssigkeit auf die Rolle ausübt, in eine Position gebracht werden, in der sie die Mündung der jeweils anderen Bohrung in dem Steuerraum abdeckt Dadurch kann sichergestellt werden, daß die in den Steuerraum eingetretene Arbeitsflüssigkeit nicht wieder über die zweite Bohrung in den Arbeitsraum gelangt, sondern über die ebenfalls in den Steuerrauin mündende Öffnung 3 am Rückführkanal in diesen und damit in den Vorratsraum eintritt

Die Rolle kann mit ihrer Achse in radialer Richtung weisend in den Steuerraum eingesetzt werden, woraus sich der Vorteil ergibt, daß der Steuerraum mit relativ geringer Breite ausgebildet sein kann, die aber so bemessen ist, daß sie etwas größer als cer Durchmesser der Rolle ist Dadurch kann sich die Rolle zwischen den den Steuerraum in Umfangsrichtung begrenzenden Seiten frei bewegen und sich je nach Dv ,'«richtung in die entsprechende Stellung begeben. Günstig st es weiterhin, wenn die in Umfangsrichtung weisenden Stirnflächen des Steuerraumes halbkreisförmig ausgebildet sind, da dann die Rolle zuverlässig die jeweils in diesem Bereich ir den Steuerraum mündenden Bohrungen abdichten kann.

Die Erfindung wird anhand einer im folgenden beschriebenen Ausführungsform erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine im Querschnitt dargestellte erfindungsgemäße Flüssigkeitsreibungskupplung,

F i g. 2 Draufsicht auf den Bereich, in dem die Rückführung erfolgt,

F i g. 3 einen Längsschnitt entlang der vertikalen EbeneIII-IIIderFig.2,

F i g. 4 einen Längsschnitt entlang der vertikalen Ebene IV-IV der F i g. 2

In der F i g. 1 ist eine im Querschnitt dargestellte Flüssigkeitsreibungskupplung mit 1 bezeichnet die vereinfacht insofern dargestellt ist als auf die Darstellung des Steuermechanismus, welcher die Zufuhr der Arbeitsflüssigkeit in den Arbeitsraum regelt, verzichtet wurde. Der prinzipielle Aufbau einer solchen Kupplung ist aus der F i g. 1 zu erkennen. Sie ist aus einem Primärteil 2 und einem Sekundärteil 3 aufgebaut die gegeneinander drehbar über Lager 17 gelagert sind. Der Primärteil 2 umfaßt die Antriebsscheibe 4, die in einem Arbeitsraum 7 umläuft welcher teilweise bei dieser Ausführungsform von dem Sekundärteil 3 gebildet wird, indem an den dem Sekundärteil 3 zugeordneten Deckel 5 ein in axialer Richtung weisender Kragen 9 angeformt ist, dessen radial nach innen weisende Fläche 10 den radialen Abschluß des Arbeitsraumes 7 darstellt Im Deckel 5 des Sekundärtsiles 3 ist weiter ein Vorratsraum 6 ausgebildet Die schematisch gezeigte Zuflußsteuerung 15 gibt eine Bohrung 16 mehr oder weniger frei, was ζ-.ιτ Folge hat, daß die Arbeitsflüssigkeit in den Arbeitsraum eindringen kann. Je nachdem, wieviel Arbeitsflüssigkeit sich im Arbeitsraum befindet, können unterschiedlich große Drehmomente übertragen werden. Um die Arbeitsflüssigkeit wieder aus dem Arbeitsraum 7 pumpen zu können, sind im Bereich der axialen Umfargsiläche 11 an der Antriebsscheibe Staukörper angebracht, die das sich auf der axialen Umfangsfläche 11 der Antriebsscheibe befindende Arbeitsfluid anstaut und bewirkt, daß dieses über einen Rückführkanal 14 wieder in den Vorratsraum gelangen kann. Erfindungsgemäß geschieht dies bei der in Fig. 1 gezeigten Kupplung da-

durch, daß am Kragen 9 eine in radialer Richtung nach innen weisende Erhebung angebracht ist, die in F i g. 1 mit 19 bezeichnet ist und als Staukörper wirkt. Das Arbeitsfluid gelangt über die Bohrung 18a (oder Mb) in einen Steuerraum 12, in dem das Steuerglied 13 sitzt. Der Steuerraum 12 ist um einen Abstand a in axialer Richtung versetzt gegenüber einer vertikalen Ebene I-l durch die Antriebsscheibe auf der Höhe der axialen Umfangsfläche 11 im Deckel 5 ausgebildet.

In der F i g. 2 ist aus der dort gezeigten Draufsicht auf einen Deckel in dem Bereich, in dem der Steuerraum 12 und der Staukörper 19 angeordnet sind, zu erkennen, daß zwei Bohrungen 18a und 186 vom zwischen dem in F i g. 1 mit 8 bezeichneten Spalt zwischen der Umfangsfläche 11 der Antriebsscheibe und der radial nach innen is weisenden Fläche 10 des Kragens zum Steuerraum 12 führen. Der Staukörper 19 erstreckt sich in Umfangsrichtung über eine bestimmte Länge / Die Bohrungen münde" irr? Bereich der Enden 19h und 196 des Stsukörpers und führen einen Winkel mit der vertikalen Ebene I-I durch die Antriebsscheibe bildend, zum Steuerraum 12. Der Steuerraum 12 ist erfindungsgemäß in axialer Richtung um einen Betrag a gegenüber dem Staukörper versetzt in den Deckel eingebracht. Da seine Länge auch kleiner als die des Staukörpers ist und er symmeirisch zum Mittelpunkt M des Staukörpers ausgebildet ist, ergibt sich daraus zwangsläufig der Verlauf der Bohrungen 18a und 186, die hierdurch im Bereich der Stirnseiten 12a und 12b des Stcuerraumes 12 in diesen münden. In der Mitte des Steuerraumes ist in F i g. 2 die öffnung 21 des Rückführkanals 14 zu erkennen, über den das Arbeitsfluid dem Vorratsraum zurückgeführt wird.

Als Steuerglied 13 ist eine Rolle vorgesehen, die mit ihrer Achse in radialer Richtung weisend in den entsprechend dem Durchmesser der Rolle ausgebildeten Steuerraum 12 eingesetzt wird. Dabei sind die Dimensionen des Steuerraumes so bemessen, daß sich die Rolle zwischen den Stirnseiten 12a und YIb frei in Umfangsrichtung gesehen bewegen kann. Dreht sich die in F i g. 2 nicht gezeigte Antriebsscheibe in Pfeilrichtung D, so nimmt das Steuerglied 13 die Position ein, die in der F i g. 2 zu sehen ist Dies geschieht deshalb, weil das Arbeitsfluid sich am Ende 19a des Staukörpers 19 aufstaut und über die Bohrung 18a in den Steuerraum 12 geführt wird. Dort wirkt sie auf das Steuerglied 13 so, daß es sich in die in der F i g. 2 gezeigten Lage bewegt In dieser Lage ist wegen der halbkreisförmigen Ausbildung der Stirnseiten 12a und 126 dafür gesorgt, daß das Steuerglied die Bohrung 186 verschließt Das Arbeits- so fluid kann dadurch nur über die öffnung 21 in den Rückführkanal entweichen. Wird die Drehrichtung geändert, so bewegt sich das Steuerglied 13 zwangsläufig wegen des nun über die Bohrung 186 wirkenden Druckes auf das Steuerglied in Richtung der Stirnseite 12a, bis es dort fest anliegt und die Bohrung ISa verschließt

Das Steuerglied ist keinen hohen Reibungen unterworfen, da es sich während des Betriebes der Kupplung in einer festen Stellung befindet und dort ohne sich zu drehen in einer Position durch den Druck des Arbeitsfluids gehalten wird. Auch wird wegen des Winkels, den die Bohrungen zur Vertikalebene IH-III bilden, ein sehr hoher Prozentsatz des Arbeitsfluids aus dem Arbeitsraum herausgeführt da die Beschleunigung in Umfangsrichtung des Arbeitsfluids so ausgenützt wird, daß es durch die Bohrungen gedrückt wird. Es muß daher nicht in einem rechten Winkel, wie bei herkömmlichen Bauarten, aus dem Arbeitsraum herausgeführt werden.

In dem in Fig.3 gezeigten Querschnitt durch die in Fig. 2 mit III-III bezeichnete Vertikalebene ist die Ausbildung des Staukörpers zu erkennen. Dieser wird als radial nach innen weisende Erhebung 19 am Kragen 9 des Deckels angeformt und erstreckt sich über eine Länge /. Im Bereich der Enden 19a und 196 staut sich, je nach Drehrichtung der Antriebsscheibe 4, das Arbeitsfluid auf und dringt dann in die Bohrungen ein. Ein solcher Staukörper ist sehr einfach ausgebildet, wirkt in beide Richtungen und muß nicht als separater Bauteil gesondert befestigt werden, wie dies bei anderen Bauarten geschehen muß. Er kann in beiden Richtungen wirken, ohne daß er irgendwelche Verschleißerscheinungcn aufweist, da keine Reibungen an ihm auftreten.

In F i g. 4 ist das Steuerglied 13 zu sehen, welches als Rolle ausgebildet ist und mit seiner Achse in radialer Richtung weisend in den Steuerraum 12 eingesetzt ist. Der Rückführkanal 14 mündet in der Mitte des Steuerraumes, wobei der Durchmesser des Steuergliedes 13 so bemessen ist, dab dann, wenn dieser an den Stirnseiten 12a oder 126 anliegt, er den Rückführkanal nicht verdeckt, so daß für ein zuverlässiges Austreten des Arbeitsfluids aus dem Steuerraum gesorgt ist.

Da das Steuerglied sich nicht abreiben kann und auch der Staukörper nach langer Zeit noch zuverlässig wirken kann, ergibt sich damit eine Flüssigkeitsreibungskupplung, bei der die Rückführung des Arbeitsfluids aus dem A !"beitsraum sehr zuverlässig nahezu vollständig und auch nach langem Betrieb erfolgen kann. An der Antriebsscheibe müssen keine Nuten o. dgl. mehr ausgebildet sein, wie das bei bekannten Bauarten der Fall war, so daß sich auch eine kostengünstigere Herstellung der Teile, die zur Rückführung des Arbeitsfluids zusammenwirken, erzielen läßt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

1 2 12b) des Steuerraumes (12) halbkreisförmig ausge- Patentansprüche: bildet sind.

1. Flüssigkeitsreibungskupplung, bestehend aus ei-

nem Primärteil mit einer Antriebsscheibe sowie ei- 5

nem Sekundärteil mit einem Deckel, wobei Primarund Sekundärteil gegeneinander drehbar gelagert Die Erfindung betrifft eine Flüssigkeitsreibungskuppsind und die Antriebsscheibe in einem im Sekundär- lung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. Solche teil ausgebildeten Arbeitsraum angeordnet ist, der Flüssigkeitsreibungskupplungen sind in vielfachen Ausüber einen Rückführkanal mit einer ebenfalls im Se- 10 führungsformen bekannt Das Drehmoment zwischen kundärteil ausgebildeten Vorratskammer zur Rück- den Kupplungsteilen wird dabei ohne Berührung der führung der Kupplungsflüssigkeit in Verbindung Kupplungsteile durch eine hochviskose Flüssigkeit versteht wobei die Rückführung der Kupplungsflüssig- schleißfrei übertragen. Je nach Menge der Kupplungskeit aus dem zwischen axialer Umfangsfläche der flüssigkeit, die zwischen der Antriebsscheibe und dem Antriebsscheibe und der radialen Begrenzungsflä- υ Arbeitsraum die Übertragung der Drehmomente beche des Arbeitsraumes belassenen Spalt erfolgt und sorgt, erfolgt die Kupplungswirkung von Primär- und ein Staukörper zur Erhöhung des Rückführdruckes, Sekundärteil mit unterschiedlichen Ubertragungsfaktosowie ein in einem seinen Dimensionen angepaßten ren. Der Anteil der Kupplungsflüssigkeit im Arbeits-Steuerraum angeordnetes Steuerglied vorgesehen raum, im folgenden Arbeitsflüssigkeit genannt, wird bei sind, welches die Rückführung je nach Drehrichtung 20 bekannten Bauarten dadurch gesteuert, daß z.B. eine der Antijebsscheibe ermöglicht, dadurch ge- Ventilbohrung in einer Wand vorgesehen ist, die den kennzeichnet, daß der Steuerraum (12) für das Kupplungsinnenraum in einen Arbeits- und einen Vor-Steuerglied (13) im Sekundärteil (3) axial um einen ratsraum unterteilt Diese Ventilbohrung wird je nach Betrag (a) versetzt gegenüber einer durch die An- Betriebsbedingungen mehr oder weniger geöffnet, und triebsscheibe (4) verlaufenden Vertikalebene (I-I) 25 erlaubt so, daß die sich im Vorratsraum befindende und im Bereich des Antriebsscheibenumfanges an- Kupplungsflüssigkeit in den Arbeitsraum übergeführt geordnet ist und daß zwei Bohrungen (18a, iSb) werden kann. Um die Arbeitsflüssigkeil wieder aus dem schräg zu dieser Vertikalebene (I-I) vorgesehen sind, Arbeitsraum in den Vorratsraum zurückführen zu köndie im Bereich der Enden (19a, 19b) des Staukörpers nen, ist es bekannt, Staukörper vorzusehen, die im Be-(19), der von der radialen Begrenzungsfläche (10) des 30 reich des Umfanges der Antriebsscheibe die Arbeits-Arbeitsraumes (7) radial in Richtung auf die An- flüssigkeit aufstauen und sie über einen Rückführkanal triebsscheiix: (4) hin abragt in den zwischen der An- dem Vorratsraum wieder zuführen. Diese Staukörper triebsscheibe (4) und der rc^Jialen Begrenzungsflä- können entweder am Deckel oder auf der Antriebsche (10) des Arbeitsrai'mes (7) belassenen Spalt (8) scheibe befestigt sein. In jedem Fall müssen entspresowie in den Steuerraum (12) tr -3nden und daß in den 35 chende Aussparungen entweder am Deckel oder an der Steuerraum (12) der Rückführkanal (14) mündet Antriebsscheibe vorgesehen sein, die z. B. als Ringnut

2. Flüssigkeitsreibungskupplung nach Anspruch 1, ausgebildet sind, um die gewünschte Wirkung zu erziedadurch gekennzeichnet, daß als radiale Begrenzung len. Neben Staukörpern, die nur in einer Drehrichtung des Arbeitsraumes (7) die radial nach innen weisende wirken, sind auch solche bekannt, die zum Einsatz von Fläche (10) eines Kragens (9), der in axialer Richtung 40 Kupplungen geeignet sind, weicht irt beiden Drehrichweisend am Deckel (5) des Sekundärteiles (3) ausge- tungen arbeiten können.

bildet ist, vorgesehen ist. Ein solches System, welches geeignet ist, die Arbeits-

3. Flüssigkeitsreibungskupplung nach einem lisr flüssigkeit aus beiden Drehrichtungen der Antriebs-Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der scheibe gegenüber dem Sekundärteil zurückzuführen, Staukörper (19) als mit einer gewissen Länge (I) in 45 ist aus der DE-OS 27 50 289 bekannt Als Staukörper Umfangsrichtung verlaufender Vorsprung an der sind dabei zwei Erhebungen am Deckel des Sekundärnach innen weisenden Fläche (10) des Kragens (9) teiles vorgesehen, die sich in axialer Richtung nicht über ausgebildet ist die volle Breite der Antriebsscheibe erstrecken und ei-

4. Flüssigkeitsreibungskupplung nach einem der nen Innenraum einschließen, in den eine axial gerichtete Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß der 50 Ventilrolle eingelegt ist In der Mitte dieses Innenrau-Steuerraum (12) symmetrisch zum Mittelpunkt (M) mes ist eine öffnung zum Rückführkanal vorgesehen, des Staukörpers (19) mit einer in Umfangsrichtung Die Rolle kann sich in dem Raum je nach Beaufschlakürzeren Länge als der Staukörper (19) ausgebildet gungsrichtung so verschieben, daß sie entweder in der ist. einen oder in der anderen Drehrichtung sowohl als

5. Flüssigkeitsreibungskupplung nach einem der 5s Staukörper als auch als Steuerglied wirkt Dabei legt sie Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als sich an ihrem Umfang ebenso am äußeren Rand der Steuerglied (13) eine Rolle vorgesehen ist. Antriebsscheibe, wie am inneren Rand des zwischen den

6. Flüssigkeitsreibungskupplung nach einem der Erhebungen ausgebildeten Raumes an. Nachteilig ist Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die hierbei, daß wegen des Reibungskontaktes die Rolle Rolle (13) mit ihrer Achse in radialer Richtung wei- 60 sehr stark abgenützt wird. Die laufenden Reibungen send in den Steuerraum (12) eingesetzt ist, zwischen der Außenfläche der Antriebsscheibe und der

7. Flüssigkeitsreibungskupplung nach einem der Rolle selbst führen zu einer Verringerung deren DurchAnsprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der messer, so daß nach bestimmter Zeit die Staufunktion Steuerraum (12) etwa größere Breite als dem Durch- der Rolle nachläßt. Das hat zur Folge, daß nicht mehr messer der Rolle (13) entsprichl; aufweist. 65 der erforderliche Anteil der Arbeitsflüssigkeit vom Ar-

8. Flüssigkeitsreibungskupplung nach einem der beits- in den Vorratsraum gepumpt wird. Die Rolle kann Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die daher nicht zuverlässig als Staukörper und als Steuerin Umfangsrichtung weisenden Stirnflächen (12a, glied wirken. Ähnliche Nachteile treten auch bei Flüs-