DE3604771A1 - Fluessigkeitsreibungskupplung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Flüssigkeitsreibungskupplung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Durch Verändern des Lamellenabstandes läßt sich das Übertragungs­ verhalten solcher Flüssigkeitsreibungskupplungen in einem weiten Bereich variieren. Insbesondere steigt das übertragbare Dreh­ moment mit kleiner werdendem Abstand bei gleichbleibender Differenz­ drehzahl.

Diesen Umstand macht sich auch die DE-OS 34 08 977 zunutze. Hier verändert in einem Ausführungsbeispiel eine Stell­ scheibe den Lamellenabstand, in dem sie sich aufgrund auftreten­ der Scherkräfte gegenüber den Lamellensätzen verdreht und dabei durch eine mit ihr zusammenwirkende Anlaufschräge axial ver­ schoben wird. Diese Verschiebung bewirkt eine Verkleinerung jedes einzelnen Lamellenabstandes. In einem zweiten Ausführungs­ beispiel ersetzt ein Lamellenträger die Stellscheibe. Der Verstell­ mechanismus über Anlaufschrägen bleibt derselbe. Durch diese Anlaufschrägen muß bei der bekannten Flüssigkeitsreibungs­ kupplung immer zunächst eine gewisse Anfangsreibung überwunden werden. Dieser Nachteil läßt sich nach der Vorveröffentlichung durch Kugeln oder andere Wälzkörper verringern. Allerdings wird dadurch der Aufbau der Kupplung verhältnismäßig aufwendig.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Flüssigkeits­ reibungskupplung so weiterzubilden, daß die Verstellung des Lamellenabstandes ohne Anfangsreibung in einfacher Weise vorge­ nommen werden kann.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit den Merkmalen des Hauptanspruchs. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Er­ findung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Das Wesen der Erfindung liegt in der Unterteilung der Ring­ kammer durch die axial bewegliche Radialwand und deren Verbin­ dungsbohrung. Durch diese Maßnahme erfolgt die Änderung des Lamellenabstandes allein durch den Druck, der sich in der Ring­ kammer bei Differenzdrehzahlen der Lamellensätze aufbaut. Dabei ist es zweckmäßig, die Lamellensätze in der einen Teilkammer anzuordnen und die dieser Kammer zugewandte Wandfläche der Radialwand kleiner auszulegen als die gegenüberliegende. Es ergibt sich aufgrund der physikalischen Gesetzmäßigkeiten dann bei gleichbleibendem Druck in beiden Teilkammern eine resultierende Kraft, die die Radialwand in Richtung der Lamellensätze ver­ schiebt.

Es ist aber auch durchaus denkbar, daß eine axiale Verschiebung auch erfolgt, wenn die beiden Wandflächen gleich groß sind. Allerdings sollte dann die Verbindungsbohrung radial nach außen in Nähe des Randes der Radialwand verlagert sein. Es hat sich gezeigt, daß bei der drehenden Ringkammer sich ein radialer Druckgradient in Richtung äußere Ringkammerwand einstellt. Im Bereich der Verbindungsbohrung weist der Druck einen gegenüber den achsnahen Bereichen größeren Wert auf. Mit diesem Wert pflanzt sich der Druck über die Verbindungsbohrung in die zweite Teilkammer fort und es herrscht dort in der gesamten Kammer derselbe Druck. Die Summe der Einzeldrücke in der ersten Kammer ergibt somit einen geringeren Wert als in der zweiten Kammer, so daß sich selbst bei gleich großen Wandflächen eine resultierende Verstellkraft ergibt.

Unabhängig davon, ob die Wandflächen gleich oder verschieden groß sind, läßt die erfindungsgemäße Flüssigkeitsreibungskupplung unterschiedliche Übertragungsverhalten zu. Soweit es gewünscht ist, bei geringen Differenzdrehzahlen kein oder nur ein gering­ fügiges Moment zu übertragen, läßt sich dies mit der Vorspannung der auf die Radialwand wirkenden Feder einstellen. In diesem Fall steigt das übertragbare Drehmoment erst nach Überwindung der Vorspannung bei sich weiter erhöhenden Differenzdrehzahlen stark an. Eine so ausgelegte Flüssigkeitsreibungskupplung eignet sich besonders gut für den Einsatz in einem Ausgleichsgetriebe, das zwischen zwei angetriebenen Achsen - Vorder- und Hinterachse - liegt.

Bei einem solchen Einsatz ist es bei manchen Fahrzuständen wünschens­ wert, die Sperrwirkung der Flüssigkeitsreibungskupplung voll­ ständig oder nahezu vollständig zu unterbinden. Ist beispielsweise das Kraftfahrzeug mit einer Anti-Blockier-Bremsanlage ausgerüstet, so benötigt die Steuerung der Bremsanlage während des Bremsens Referenzsignale der einzelnen Fahrzeugräder. Es sollten in diesem Falle die Räder der vorderen Achse unabhängig, also ohne Einfluß der Flüssigkeitsreibungskupplung gegenüber den hinteren Rädern drehen können. Ebenso sollten Giermomentreaktionen des Fahr­ zeuges bei Bremsvorgängen als Folge von Sperrwirkung zwischen zwei Achsen unterbunden werden.

Um dies zu verwirklichen, sieht die Erfindung in einer vorteil­ haften Ausführung vor, die axiale Verschiebbarkeit der Radialwand zu blockieren. Dabei kann die Blockierung durch einen verstell­ baren Anschlagbolzen erfolgen, der beispielsweise über den Brems­ lichtschalter oder aber auch - für andere Fälle - über den Zünd­ schaltkreis angesteuert wird. In einer weiteren zweckmäßigen Aus­ führung übernimmt ein aufbaufester Anschlag die Aufgabe des Nockens.

Als besonders vorteilhaft hat sich die Verbindung der Radialwand mit einem Lamellenträger herausgestellt. Dadurch wird die Radial­ wand axial sicher geführt. Außerdem lassen sich in einfacher Weise die Lamellen eines Satzes in diesem Bauteil anordnen.

Nachfolgend ist ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung anhand der dazugehörigen Zeichnung näher erläutert.

Die Zeichnung zeigt in der einzigen Figur Teile einer Flüssigkeits­ reibungskupplung 1, soweit sie zum Verständnis der nachfolgenden Beschreibung notwendig sind. Insbesondere ist nur der oberhalb einer Kupplungsachse 2 liegende Teil erkennbar. Der sich unter­ halb dieser Kupplungsachse 2 befindliche, nicht gezeichnete Ab­ schnitt der Flüssigkeitsreibungskupplung 1 ist hierzu rotations­ symmetrisch.

Die Flüssigkeitsreibungskupplung 1 weist eine Hohlwelle 3 auf, in deren Endabschnitt eine Hohlwelle 4 verdrehbar eingeschoben ist. Ein Radialflansch 5 der Hohlwelle 4 stößt dabei gegen das Ende der Hohlwelle 3 und begrenzt damit den Einschubweg. An seinem äußeren Rand geht der Radialflansch 5 in einen achsparallelen Führungsflansch 6 über mit einer Führungsfläche 6 a für einen noch näher zu beschreibenden Lamellenträger 7. Ein abgesetzter trommelförmiger Hohlkörper 8 erstreckt sich mit achsparallelem Abstand in Richtung der Hohlwelle 3 und ist mit seinem einen Ende an einem sich radial von dem Führungsflansch 6 nach außen er­ streckenden Befestigungsflansch 9 verschweißt. Die Innenwandung des Hohlkörpers 8 sieht ebenfalls Führungsflächen 8 a, 8 b für den Lamellenträger 7 vor. Eine radiale Abschlußwand 10 ist mit dem anderen Ende des Hohlkörpers 8 verschraubt und sitzt verdrehbar auf einem im Durchmesser verringerten Abschnitt der Hohlwelle 3.

Der Mantel des Hohlkörpers 8 bildet zusammen mit der Abschluß­ wand 10 und dem Radialflansch 5 sowie dem dazwischen angeord­ neten Abschnitt der Hohlwelle 3 die Ringkammer nach der Er­ findung. Dichtringe 11 dichten diese Ringkammer nach außen hin ab.

Die Hohlwellen 3 und 4 führen zu den jeweils nicht weiter darge­ stellten angetriebenen Wellen. Dabei kann es sich um die Halb­ wellen einer Achse handeln, in diesem Fall ist die Flüssig­ keitsreibungskupplung in einem Achsdifferential vorgesehen. Ebenso können aber auch die Hohlwellen 3, 4 mit Teilantriebswellen verbunden sein, die zur Vorder- und Hinterachse führen. In diesem Fall ist die Flüssigkeitsreibungskupplung einem Verteiler­ getriebe eines Vierradantriebs zugeordnet.

Die Ringkammer nimmt in ihrem Inneren axial verschiebbar den erwähnten Lamellenträger 7 auf. Dieser Lamellenträger 7 besteht im wesentlichen aus einer Radialwand 7 a, an der wiederum ein koaxial ausgerichteter Hohlzylinder 7 b angeschweißt ist. Die Radialwand 7 a geht an ihrem äußeren Rand in einen axialen Führungsflansch 7 c über, der auf der Führungsfläche 8 b des Hohlkörpers 8 gleitet. Der Hohlzylinder 7 b ist in seinem Außendurchmesser gegenüber dem Führungsflansch 7 c verringert und gleitet auf den Führungs­ flächen 8 a und 6 a.

Die Radialwand 7 a trennt die Ringkammer in eine erste Teilkammer 12 und eine zweite Teilkammer 13. Dabei wird diese Teilkammer 12 zugleich durch den Innenraum des Hohlzylinders 7 b gebildet. Die dieser Teilkammer zugewandte Wandfläche der Radialwand 7 a ist kleiner als die ihr gegenüberliegende und der Teilkammer 13 zugekehrte Wandfläche. Eine Verbindungsbohrung 14 ermöglicht den Übergang von Teilkammer 12 in Teilkammer 13. Außerdem sind die beiden Teilkammern 12, 13 über Dichtungen 15 nach außen bzw. gegeneinander abgedichtet.

Der Lamellenträger 7 sitzt frei drehbar auf der Hohlwelle 3, während er über einen Mitnahmebolzen 16 drehfest, jedoch axial verschiebbar mit dem trommelförmigen Hohlkörper 8 verbunden ist, der antriebsmäßig wiederum über den Befestigungsflansch 9 bzw. Radialflansch 5 mit der Hohlwelle 4 verbunden ist. Eine ange­ deutete Feder 17, die über den Mitnahmebolzen 16 geschoben ist, drückt den Lamellenträger 7 gegen die Abschlußwand 10.

Im Inneren der Teilkammer 12 sind die den jeweiligen Wellen an­ triebsmäßig zugeordneten Lamellensätze untergebracht. In der Zeichnung ist stellvertretend für jeden Lamellesatz nur eine einzelne Lamelle dargestellt. So ist eine Lamelle 18 erkennbar, die über eine Keilverzahnung verdrehfest, jedoch axial verschiebbar auf der Hohlwelle 3 sitzt. Ihr benachbart und mit Abstand befindet sich eine Kupplungslamelle 19 der anderen Antriebsverbindung. Sie greift mit entsprechenden Zähnen an ihrem äußeren Scheibenrand ebenfalls in eine Keilverzahnung, die in diesem Fall in die Innen­ wandung des Hohlzylinders 7 b des Lamellenträgers 7 eingearbeitet ist. Auch diese Lamellen 19 sind axial verschiebbar.

Die Teilkammern 12 und 13 sind vollständig mit einem zähflüssigen Medium, mit einer sogenannten Viskoflüssigkeit, gefüllt. Dabei ist die Verbindungsbohrung 14 so dimensioniert, daß dieses Medium ohne weiteres von Kammer 12 in Kammer 13 und umgekehrt fließen kann.

Die Flüssigkeitsreibungskupplung 1 arbeitet folgendermaßen: Drehen die angetriebenen Wellen gleich schnell, findet keine Rela­ tivdrehung der Lamellen 18, 19 statt. Gerät jedoch ein Rad bzw. einer Achse auf weniger griffigen Untergrund, dreht die zugeordnete Welle schneller als die andere. Dadurch verdrehen sich auch die Lamellen 18, 19 gegeneinander. In dem zähflüssigen Medium werden Scherkräfte aufgebaut, die die Lamellen am gegenseitigen Ver­ drehen zu verhindern versuchen. Die Scherkräfte, die durch innere Reibung des zähflüssigen Mediums erzeugt werden, be­ wirken eine Temperaturerhöhung in der Ringkammer. Diese wiederum führt durch die mit der Temperaturerhöhung einher­ gehende Volumenänderung des Mediums zu einer Drucksteigerung. Dieser Druck pflanzt sich über die Verbindungsöffnung 14 in die Teilkammer 13 fort. Es herrscht demnach in beiden Kammern 12, 13 der gleiche Druck. Da nun aber die der Teilkammer 13 zugewandte Wandfläche der Radialwand 7 größer dimensioniert ist, als die gegenüberliegende, der Teilkammer 13 zugewandte Wandfläche, ergibt sich aufgrund der physikalischen Beziehungen zwischen Druck und Fläche eine resultierende Kraft, die den Lamellenträger 7 gegen die Kraft der Feder 17 in Richtung des Radialflansches 5 drückt. Dadurch verringern sich die Abstände zwischen den Kupplungslamellen 18 und 19, was wiederum zu einer Erhöhung des übertragbaren Moments zwischen diesen Lamellensätzen führt.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele gestrichelt darge­ stellt, mit denen die axiale Verschiebung des Lamellenträgers blockiert werden kann. Die eine Möglichkeit zeigt einen durch den Mantel des trommelförmigen Hohlkörpers 8 greifenden Anschlag­ bolzen 20, der über einen Elektromagneten 21 in die Führungsbahn des Lamellenträgers 7 einrückbar ist. Der Elektromagnet 21 kann dabei, wie nicht näher dargestellt, durch ein Bremslichtschalter oder durch den Zündstromkreis angesteuert werden.

Die zweite Möglichkeit zur Blockierung des Lamellenträgers 7 sieht eine Anschlagplatte 22 vor, die sich verdrehbar gegen eine Anschlag­ platte 23 abstützt. Die Anschlagplatte 23 weist einen Bolzen 24 auf, der in einer aufbaufesten Halterung 25 geführt ist. In die Anschlagplatte 22 greift der Mitnahmebolzen 16 des Lamellenträgers 7. Bei normalem Brtrieb ist die Anschlagplatte 22 über einen nicht näher dargestellten, am Bolzen 24 angreifenden Mechanismus zurück­ gezogen, so daß sich der Bolzen 16 und damit der Lamellenträger 17 axial verschieben können. Soweit es gewünscht ist, verfährt jedoch die Anschlagplatte in die in der Figur gezeichneten Stellung und blockiert den Lamellenträger 7.

Claims (7)

1. Flüssigkeitsreibungskupplung, insbesondere für Kraftfahr­ zeug-Ausgleichsgetriebe mit einer Ringkammer, die mit zäh­ flüssigem Medium gefüllt ist und die mit den angetriebenen Wellen in Antriebsverbindung stehenden Kupplungslamellen­ sätze aufnimmt, wobei der axiale Abstand der Kupplungs­ lamellen zueinander veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ringkammer eine gegen Federkraft axial verschieb­ bare, auf den Lamellenabstand einwirkende Radialwand (7 a) vorgesehen ist, die die Ringkammer in zwei Teilkammern (12, 13) unterteilt und eine den Durchfluß des zähflüssigen Mediums erlaubende Verbindungsbohrung (14) zwischen den beiden Teilkammern (12, 13) aufweist.

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellensätze (Lamellen 18, 19) innerhalb der ersten Teil­ kammer (13) angeordnet sind und daß die vom Innendruck der Ringkammer beaufschlagten, wirksamen Wandflächen der Radialwand (7 a) unterschiedlich groß sind.

3. Kupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die den Kupplungslamellensätzen (Lamellen 18, 19) zugewandte Wandfläche der Radialwand (7 a) kleiner ist als die ihr gegen­ überliegende Wandfläche.

4. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Radialwand (7 a) in ihrer axialen Verschieb­ barkeit blockierbar ist.

5. Kupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringkammer einen auf die Radialwand (7 a) wirkenden, verstell­ baren Anschlagbolzen (20) enthält.

6. Kupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Radialwand (7 a) in der Blockierstellung mit einem aufbau­ festen Anschlag (Anschlagplatte 22) zusammenarbeitet.

7. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Radialwand von einem den Lamellensatz (Lamellen 19) einer Antriebsverbindung drehfest aufnehmen­ den Lamellenträger (7) gebildet ist, wobei der Lamellenträger (7) mit der zugeordneten Welle (Hohlwelle 4) antriebsmäßig verbunden, jedoch ihr gegenüber axial verschiebbar ange­ ordnet ist.