DE3526287A1 - Rillenlaeufe fuer visko-luefterkupplung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Visko-Kupplung, insbesondere Visko-Lüfterkupplung für Brennkraftma­ schinen, bestehend aus einem von der Brennkraftma­ schine angetriebenen Eingangsteil, einem Ausgangsteil, welches das Eingangsteil gehäuseartig umgibt und mit Lüfterflügeln versehen ist zwischen beiden Teilen ange­ ordneten Scherflächen, die einen Scherspalt bilden ei­ ner Füllung mit Scherflüssigkeit, welche temperaturab­ hängig den Scherspalten zugeführt wird und welche über eine Pumpeinrichtung im radial äußeren Bereich der Scherspalte abgepumpt wird. wobei die Scherspalte von Rillen und Stegen des Eingangsteils und Rillen und Stegen des Ausgangsteils gebildet sind, die radial um die halbe Teilung versetzt in Achsrichtung ineinander grei­ fen.

Eine Visko-Kupplung der obengenannten Bauart ist beispielsweise aus der deutschen Offenlegungsschrift 28 03 975 bekannt. Bei dieser benannten Visko-Kupp­ lung sind sowohl im Eingangsteil als auch im Ausgangs­ teil im Schnitt axial verlaufende Stege angeordnet die einen konstanten Materialquerschnitt aufweisen und die in entsprechende Rillen, die zwischen den Stegen ange­ ordnet sind, des Gegenteils eingreifen. Eine solche An­ ordnung dient dazu, bei vorgegebenen Platzverhältnis­ sen ein Maximum an Drehmomentübertragungsfähig­ keit zu erzielen. Durch die Ausbildung gemäß dem Stand der Technik wird tatsächlich eine große wirksaine Oberfläche von Eingangsteil und Ausgangsteil erzielt, ohne daß die Gesamtanordnung einen übermäßig gro­ ßen Außendurchmesser aufweisen müßte. Nachteilig bei der bekannten Ausführung ist jedoch, daß die in den Scherspalten während der Drehmomentübertragung entstehende Flüssigkeitsreibungswärme nicht schnell genug abgeführt werden kann, so daß sich die in den Scherspalten befindende Scherflüssigkeit stark erhitzt. Dies führt einmal zur deutlichen Verringerung des ma­ ximal übertragbaren Drehmomentes und zum anderen zu einer thermischen Überbelastung der Scherflüssig­ keit mit einer erheblichen Lebensdauereinbuße.

Es ist nun Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Visko-Kupplung zu erstellen, die optimale Drehmo­ mentübertragung auf kleinem Raum ermöglicht und einfach herzustellen ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgernäß durch das Kennzeichen des Hauptanspruches gelöst. Durch die Ausbildung von konischen Rillen und Stegen, wobei die Stege in Richtung auf das gegenüberliegende Bauteil im Materialquerschnitt abnehmen, ist sichergestellt daß ei­ ne optimale Wärmeabfuhr von den Scherspalten über das Material der Stege in die jeweiligen Eingangs- bzw. Ausgangstelle erfolgt. Die Wärmeabfuhr ist somit ge­ genüber dem Stand der Technik gaiiz erheblich verbes­ sert, so daß die Temperaturerhöhung der Scherflüssig­ keit in den Scherspalten sehr gering ausfällt. Dadurch sinkt auch während der maximalen Drehmomentüber­ tragung das übertragbare Drehmoment kaum ab.

Vorteilhafte Ausbildungsmöglichkeiten ergeben sich aus den Unteransprüchen. So ist beispielsweise der Flankenwinkel vorzugsweise mit 30° festgelegt. Dieser Flankenwinkel ist ein ausgezeichneter Kompromiß zwi­ schen günstiger Wärmeleitung von der Spitze der Stege aus in den Fußbereich hinein und einem möglichst gerin­ gem Umlenkwinkel für die von radial innen nach radial außen strömende Scherflüssigkeit. In Verbindung mit dem von einem Radius gebildeten Rillengrund, etwa entsprechend der Größe des Scherspaltes, ergibt sich ein sehr geringer Strömungswiderstand für die Scher­ flüssigkeit so daß die Visko-Kupplung sehr schnell auf von außen eingeleitete Zustandsänderungen reagieren kann. Zum Beispiel zur leichteren Herstellung endet je­ der Steg in einer zylindrischen Mantelfläche. Weiterhin beträgt der axiale Abstand zwischen Mantelfläche des Steges des einen Bauteils und Rillengrund des anderen Bauteils vorzugsweise das 1,2- bis 1,4 fache des Scher­ spaltes. Diese vorteilhaften Abmessungen ergeben zu­ sammen mit den übrigen Ausbildungen eine sehr hohe Ansprechempfindlichkeit der Visko-Kupplung bei Zu­ standsänderungen.

Die Erfindung wird anschließend anhand eines Aus­ führungsbeispieles im Vergleich zum Stand der Technik näher erläutert. Es zeigt im einzelnen

Fig. 1 die vergrößerte Darstellung eines Teilschnittes duech die drehmomentübenragenden Bereiehe einer Visko-Kupplung nach dern Stand der Technik;

Fig. 2 die gleiche Darstsllungsart einer Ausführung gemäß der Erfindung.

In Fig. 1 ist in vergrößerter Darstellung ein Teil­ schnitt durch die drehmomentübertragenden Beeeiche und die Drehachse 9 einer Visko-Kupplung dargestellt. Zur Erhöhung der an der Drehmomentübertragung be­ teiligten Flächen sind im Läufer 1, der als Drehmoment­ eingangsteil fungiert, und im Gehäuse 2, welches als Drehmomentausgangsteil fungiert, jeweils Rillen 3 bzw. Stege 4 gleicher Abmessungen angeordnet. Sie sind in den beiden Bauteilen 1 und2in radialer Richtung um die halbe Teilung T versetzt angeordnet und in axialer Rich­ tung ineinandergreifend festgelegt. Somit greift jeder Steg 4 in Achsrichtung gesehen in eine entsprechende Rille 3 des Gegenstückes ein. Die Anordnung ist so getroffen, daß dabei zwischen jedem Steg 4 und der entsprechenden Rille 3 in radialer Richtung gesehen auf beiden Seiten jeweils ein Scherspalt s berücksichtigt wird. Weiterhin ist in den axial freibleibenden Bereichen ein etwas größerer Abstand zum Durchtritt der Scher­ flüssigkeit freigelassen. Zur Drehmomentübertragung wird nun von radial innen her über eine üblicherweise temperaturgesteuerte Einrichtung Scherflüssigkeit in die freien Räume zwischen die beiden Teile 1 und 2 eingeleitet welche zumindest während der Drehmo­ rnentübertragung die Scherspalte vollkommen ausfül­ len. Durch die Flüssigkeitsreibung in der Scherflüssig- zo keit bei unterschiedlichen Drehzahlen zwischen Läufer 1 und Gehäuse 2 ergibt sich eine Drehmomentübertra­ gung, die entsprechend der umgesetzten Leistung eine Wärmeentwicklung nach sich zieht. Diese Wärmeent­ wicklung in der Scherflüssigkeit ist um so größer, je schlechter die Wärmeabfuhr gelöst ist. Beim Stand der Technik sind die Stege 4 in Achsrichtung erheblich län­ ger ausgeführt als ihre Breite. Sie sind daher nicht geeig­ net, eine günstige Wärmeabfuhr zu gewährleistcn. Es entsteht hier somit eine sehr starke Temperaturerhö­ hung in der Scherflüssigkeit, so daß einmal die Drehmo­ mentübertragungsfähigkeit infolge der abfallenden Vis­ kosiiät stark zurückgeht und zum anderen die Gefahr besteht, daß die Scherflüssigkeit durch örtliche Überhit­ zung Schaden leidet, wodurch sowohl die Drehmoment­ übertragungsfähigkeit als auch die Lebensdauer deut­ lich herabgesetzt werden. Weiterhin ist durch die eckige Ausführung der Rillen und Stege der in Richtung der Pfeile F fließenden Scherflüssigkeit ein großer Strö­ mungswiderstand entgegengesetzt. Nicht nur durch die scharfen Kanten wird der Fluß gebremst, sondern auch durch die Umlenkungswinkel von jeweils 180°. Dadurch ergibt sich eine große Trägheit der Visko-Kupplung bei Zustandsänderungen vom eingeschalteten zum ausge­ schalteten Zustand oder umgekehrt.

In Fig. 2 ist mit dem gleichen Abbildungsmaßstab ei­ ne Ausführung gemäß der vorliegenden Erfindung dar­ gestellt. Auf Einzelheiten der Funktion einer Visko- Kupplung muß dabei nicht mehr eingegangen werden Der Läufer 1 und das Gehäuse 2, die sich beide um die so Drehachse 9 drehen können, sind ebenfalls mit in Achs­ richtung weisenden Rillen 5 bzw. Stegen 6 versehen, welche ebenfalls in radialer Richtung um die Hälfte der Teilung T versetzt angeordnet sind und somit ineinan­ der eingreifen. Dabei sind die Stege 6 in ihren Endberei­ chen jeweils mit einer zylindrischen Mantelfläche 7 ver­ sehen und die dazwischen angeordneten Rillen 5 weisen jeweils einen Flankenwinkel a von vorzugsweise 30° auf und der Rillengrund 8 ist mit einem kontinuierlichen Radius R versehen, der etwa in der Größenordnung des Scherspaltes s ausgebildet ist. Durch diese Festlegungen ergibt sich ein Axialabstand zwischen zylindrischer Mantelfläche 7 und dem Rillengrund 8a mit einem Wert von etwa dem 1,2- bis 1,4 fachen des Scherspaltes s. Wei­ terhin ergibt sich hierbei die Steghöhe h. Durch den Flankenwinkel a von vorzugsweise 30° ergibt sich ein sehr geringer Umlenkwinkel β von 120°, der in Verbin­ dung mit dem Axialabstand a und dem Radius R im Rillengrund 8 für sehr gute Strömungsverhältnisse in den Scherspalten sorgt. Die vorgeschlagene Form von Läufer und Gehäuse läßt sich leicht herstellen und ver­ meidet durch das Vorsehen der zylindrischen Mantelflä­ che 7 eine scharfkantige Außenkontur, die während der Herstellung und der Montage zu Verletzungen führen könnte. Desweiteren ergibt sich durch den Flankenwin­ kel a von vorzugsweise 30° eine äußerst günstige Wär­ meabfuhr in den Stegen 6, so daß die Temperaturerhö­ hung während der Drehmomentübertragung innerhalb der Scherflüssigkeit auf ein Minimum beschränkt bleibt. Gleichzeitig ergeben sich beim Durchfließen der Scher­ flüssigkeit gemäß den Pfeilen F durch die Scherspalte s und durch die geringe Umlenkung sowohl geringe Strö­ mungswiderstände als auch eine hervorragende Reak­ tion auf Schaltzustandsänderungen.

Claims (6)

1. Visko-Kupplung, insbesondere Visko-Lüfter­ kupplung für Brennkraftrnaschinen, bestehend aus einem von der Brennkraftmaschine angetriebenen Eingangsteil, einem Ausgangsteil, welches das Ein­ gangsteil gehäuseartig umgibt und mit Lüfterflü­ geln versehen ist, zwischen beiden Teilen angeord­ neten Scherflächen. die einen Scherspalt bilden, ei­ ner Füllung mit Scherflüssigkeit, welche tempera­ turabhängig den Scherspalten zugeführt wird und welche über eine Pumpeinrichtung im radial äuße­ ren Bereich der Scherspalte abgepumpt wird, wo­ bei die Scherspalte von Rillen und Stegen des Ein­ gangsteils und Rillen und Stegen des Ausgangsteils gebildet sind, die radial um die halbe Teilung ver­ setzt in Achsrichtung ineinander greifen, dadurch gekennzeichnet, daß Rillen (5) und Steige (6) in Achsrichtung konisch ausgeführt sind mit vom je­ weiligen Bauteil (1, 2) in Richtung auf das gegen­ überliegende schmaler werdenden Stegen und ent­ sprechend breiter werdenden Rillen.

2. Visko-Kupplung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Flankenwinkel (a) vom Steg (6) bzw. Rille (5) im Bereich zwischen 20° und 40° vorgesehen ist.

3. Visko-Kupplung nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Flankenwinkel (a) vorzugs­ weise 30° beträgt.

4. Visko-Kupplung nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Rillengrund (8) von einem Radius (R) gebildet ist, der etwa dem Scherspalt (s) entspricht.

5. Visko-Kupplung nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Steg (6) in einer zylindri­ schen Mantelfläche (7) endet.

6. Visko-Kupplung nach Anspruch 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der axiale Abstand zwischen Mantelfläche (7) des Steges (6) des einen Bauteils (1) und Rillengrun (8) des anderen Bauteils (2) vor­ zugsweise dem 1,2- bis 1,4 fachen des Scherspaltes (s) entspricht.