DE3630974A1 - Fluessigkeitsreibungskupplung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Flüssigkeitsreibungskupplung, deren Kupplungsglieder zwei koaxiale, ineinandergreifende Sätze bilden, in einem mit viskoser Flüssigkeit gefüllten Gehäuse angeordnet und zur Veränderung der Breite der zwischen ihnen vorhandenen Spalte axial verschiebbar sind.

Bei derartigen Flüssigkeitsreibungskupplungen erfolgt die Drehmomentübertragung durch Schubspannungen in der viskosen Flüssigkeit, die sich in den Spalten zwischen den Kupplungsgliedern befindet. Der Schlupf bzw. die Drehzahl des getriebenen Kupplungsteiles kann nun dadurch geregelt werden, daß die Spaltbreite durch das gegenseitige Verschieben der Kupplungsglieder geändert wird, wobei die Mitnahme bzw. das übertragbare Drehmoment etwa verkehrt proportional der Spaltbreite ist. Bei einer bekannten Flüssigkeitsreibungskupplung dieser Art (US-PS 12 38 447) sind die beiden von Kupplungsgliedern gebildeten Sätze als Scheiben mit einer Vielzahl von koaxialen Ringansätzen ausgeführt, wobei diese Ringansätze doppelkonisch, d. h. mit konischer Innen- und Außenumfangsfläche ausgebildet sind, so daß jeder der beiden Sätze im Radialschnitt kammförmig ist. Die Ringansätze der beiden Scheiben sind zueinander gerichtet und radial gegeneinander auf Lücke versetzt, so daß die Ringansätze der einen Scheibe in die Ringspalte der anderen Scheibe eindringen können, wenn eine Axialverschiebung der von den Ringansätzen dargestellten Kupplungsglieder erfolgt. Da diese Ringansätze konische Innen- und Außenflächen besitzen, ergibt sich je der Eindringtiefe eine verschiedene Spaltbreite zwischen den ineinandergreifenden Kupplungsgliedern und damit eine verschiedene Höhe des übertragbaren Drehmoments. Diese bekannte Flüssigkeitsreibungskupplung weist eine vergleichsweise komplizierte Konstruktion mit hohem Herstellungsaufwand auf, da die die ineinandergreifenden Sätze der Kupplungsglieder bildenden Scheiben mit den Ringansätzen nicht leicht und billig aus Blech od. dgl. herstellbar sind und einer genauen Nachbearbeitung bedürfen. Dazu kommt noch, wenn die wirksamen Oberflächen der Kupplungsglieder zur Übertragung höherer Drehmomente genügend groß sein sollen, eine beträchtliche radiale Abmessung. Es ist auch ungünstig, wenn sich die die Spalte begrenzenden Flächen der Ringansätze beim In- und Auseinanderschieben der Kupplungsglieder verändern. Wesentlich ist schließlich, daß die Veränderung der Spaltbreite nicht selbständig erfolgen kann, sondern willkürlich hervorgerufen werden muß.

Es ist auch schon eine Flüssigkeitsreibungskupplung bekannt (FR-PS 77 62 10), bei der der eine Kupplungsteil von einem mit viskoser Flüssigkeit gefüllten Gehäuse gebildet wird, in das eine den anderen Kupplungsteil bildende Welle eingreift. Mit dem Gehäuse einerseits und der Welle anderseits sind ineinandergreifende Lamellen drehfest verbunden, die axial verschiebbar gelagert sind. Zwischen den Lamellen sind elastische Abstandhalter vorgesehen. Die Lamellenverschiebung und damit die Abstandsveränderung erfolgen hier aber in Abhängigkeit von der Betriebstemperatur der viskosen Flüssigkeit, um die Verringerung der Flüssigkeitsviskosität, die eine Verringerung des übertragbaren Drehmomentes mit sich bringt, bei zunehmender Temperatur zu kompensieren.

Bei Flüssigkeitsreibungskupplungen üblicher Bauweise ohne Regelmöglichkeit ergibt sich wegen der Strukturviskosität der eingefüllten Flüssigkeit eine degressive Momentenkennlinie über der Differenzdrehzahl der beiden Kupplungsteile. Eine Verdoppelung des zu übertragenden Drehmomentes ist demnach nur mit einer mehr als doppelt so großen Differenzdrehzahl zu erreichen. Damit ist dann aber auch ein überproportionaler Anstieg der in der Zeiteinheit entstehenden Verlustwärme verbunden. Falls dies nicht über das Kupplungsgehäuse abgeführt werden kann, führt sie zu einem Abfall der Viskosität der Flüssigkeit und damit auch der Momentenkennlinie.

Schließlich ist es bekannt (DE-PS 4 24 978), Lamellen mit Hilfe von Druckscheiben axial zusammendrücken, jedoch handelt es sich hierbei um eine übliche Lamellenkupplung mit vergeschalteter Klauenkupplung und einer Brems- bzw. Synchronisiereinrichtung, wobei das Zusammendrücken der Lamellen durch äußere Krafteinwirkung beim Einrücken der Klauenkupplung erfolgt, so daß eine ganz andere Problemstellung vorliegt.

Der Erfindung liegt dagegen die Aufgabe zugrunde, die eingangs geschilderte Flüssigkeitsreibungskupplung so zu verbessern, daß sich eine selbständige Veränderung der Kupplungscharakteristik in Abhängigkeit von der Größe des zu übertragenden Drehmomentes ergibt.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß zur Spaltbreitenveränderung eine drehelastische Kupplung mit einem sich bei Relativverdrehung der Kupplungsscheiben axial verschiebenden, als Druckscheibe ausgebildeten Kupplungsscheibe vorgesehen ist.

Je nach der Größe des zu übertragenden Drehmomentes ändert sich der Winkel der Relativverdrehung der Kupplungsscheiben der drehelastischen Kupplung. Da aber die Relativverdrehung dieser Kupplungsscheiben eine Axialverschiebung der auf die ineinandergreifenden Sätze der Flüssigkeitsreibungskupplung wirkenden Druckscheibe zur Folge hat, wird die Breite der zwischen den Gliedersätzen vorhandenen Spalte entsprechend dem zu übertragenden Drehmoment verändert. Die Abstandsänderung der Gliedersätze erfolgt also nicht wie bisher in Abhängigkeit von der Betriebstemperatur oder durch Einfluß äußerer Kräfte. Durch die axiale Verschiebung der als Druckscheibe ausgebildeten Kupplungsscheibe und damit der ineinandergreifenden Gliedersätze wird aber auch das Volumen des Füllraumes der Flüssigkeitsreibungskupplung verändert, was wiederum eine Erhöhung des Füllungsgrades zur Folge hat, womit eine weitere Veränderung der Kupplungscharakteristik im Sinne einer Erhöhung des übertragbaren Drehmomentes verbunden ist.

In weiterer Ausbildung der Erfindung ist zwischen den Kupplungsscheiben der drehelastischen Kupplung eine gefederte, die Relativverdrehung bis zur Überschreitung eines bestimmten Grenzmomentes hindernde Rasteinrichtung vorgesehen. Dadurch wird erreicht, daß die Wirkung der drehelastischen Kupplung und damit eine Veränderung der Spaltbreite zwischen den Gliedersätzen der Flüssigkeitsreibungskupplung erst einsetzt, wenn ein bestimmtes Drehmoment bzw. eine bestimmte Drehzahldifferenz zwischen den Kupplungsgliedern überschritten wird, daß also im unteren Bereich der Drehzahldifferenz eine sogenannte weiche Charakteristik gegeben ist.

Schließlich ergibt sich eine wesentliche Konstruktionsvereinfachung, wenn erfindungsgemäß die eine als Druckscheibe ausgebildete Kupplungsscheibe der drehelastischen Kupplung in an sich bekannter Weise zugleich mit dem Innengehäuse als Träger des einen Gliedersatzes ausgebildet ist.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in einem Ausführungsbeispiel dargestellt, und zwar zeigen

Fig. 1 eine Flüssigkeitsreibungskupplung im Axialschnitt und

Fig. 2 im Querschnitt nach der Linie II-II der Fig. 1.

Das Gehäuse einer als Lamellenkupplung ausgebildeten Flüssigkeitsreibungskupplung besteht aus einem Außengehäuse 1 und einem mit viskoser Flüssigkeit gefüllten Innengehäuse 2, wobei das Außengehäuse 1 von der Welle 3 her angetrieben wird. Zwischen dem Außen- und Innengehäuse 1, 2 ist eine drehelastische Kupplung eingeschaltet, die aus einer mit dem Außengehäuse 1 drehfest verbundenen Scheibe 4 und einer mit dem Innengehäuse 2 verschweißten Scheibe 5 zusammengesetzt ist. Die Scheibe 5 weist achsparallele Fortsätze 6 auf, die in in der Scheibe 4 eingesetzte Gummikörper 7 einragen. Die beiden Scheiben 4, 5 weisen im Querschnitt V-förmige und sich in Umfangsrichtung nach beiden Seiten verjüngende Ausnehmungen 8 auf, in denen Kugeln 9 gelagert sind. Bei einer durch die Gummikörper 7 ermöglichten Relativverdrehung der Kupplungsscheiben 4, 5 werden diese zufolge der besonderen Ausbildung der Ausnehmungen 8 axial auseinandergedrückt, wobei aber die Scheibe 4 fixiert ist und nur die gleichzeitig das Innengehäuse tragende Scheibe 5 die Axialverschiebung ausführt.

Im Innengehäuse 2 ist eine Hohlwelle 10 drehbar gelagert, von der der Antrieb 11 abgeleitet wird. Mit dem Innengehäuse 2 einerseits und der Hohlwelle 10 andererseits sind zwei ineinandergreifende Sätze von Lamellen 12, 13 drehfest verbunden, wobei zwischen den Innenlamellen federnde Abstandhalter 14 eingesetzt sind. Die Kupplungsscheibe 5 wirkt über ein Drucklager auf den Satz der Innenlamellen 13, der sich auf der andern Seite ebenfalls über ein Drucklager am Deckel des Außengehäuses 1 abstützt.

Erfolgt durch Steigerung des zu übertragenden Drehmomentes eine Relativverdrehung der die drehelastische Kupplung bildenden Scheiben 4, 5, so wird, wie bereits erwähnt, die Scheibe 5 von der axial festgelegten Scheibe 4 weggedrückt und es wirkt die Scheibe 5 als Druckscheibe auf den durch die Innenlamellen 13 gebildeten Gliedersatz, so daß sich die Breite der Spalte zwischen den Innen- und Außenlamellen 12, 13 verringert. Mit 15 ist eine durch eine Feder belastete Kugel bezeichnet, die einerseits in einem der Fortsätze 6 der Scheibe 5 lagert und anderseits in eine seichte Nut der Scheibe 4 eingreift. Dadurch wird eine Rasteinrichtung gebildet, die eine Relativverdrehung der Kupplungsscheiben 4, 5 erst nach Überschreiten eines bestimmten Grenzdrehmomentes, das ein Einwärtsdrücken der Kugel 15 aus der Nut der Scheibe 4 bewirkt, erlaubt.

Claims (3)

1. Flüssigkeitsreibungskupplung, deren Kupplungsglieder zwei koaxiale ineinandergreifende Sätze bilden, in einem mit viskoser Flüssigkeit gefüllten Gehäuse angeordnet und zur Veränderung der Breite der zwischen ihnen vorhandenen axial verschiebbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß zur Spaltbreitenveränderung eine drehelastische Kupplung (4-9) mit einer sich bei Relativverdrehung der Kupplungsscheiben (4, 5) axial verschiebenden, als Druckscheibe ausgebildeten Kupplungsscheibe (5) vorgesehen ist.

2. Flüssigkeitsreibungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Kupplungsscheiben (4, 5) der drehelastischen Kupplung (4-9) eine gefederte die Relativverdrehung bis zur Überschreitung eines bestimmten Grenzmomentes hindernde Rasteinrichtung (15) vorgesehen ist.

3. Flüssigkeitskupplung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die als Druckscheibe ausgebildete Kupplungsscheibe (5) der drehelastischen Kupplung (4-9) in an sich bekannter Weise zugleich mit dem Innengehäuse (2) als Träger eines Gliedersatzes (12) ausgebildet ist.