DE3907385A1

DE3907385A1 - Fluid friction clutch

Info

Publication number: DE3907385A1
Application number: DE19893907385
Authority: DE
Inventors: Ansgar Geist; Arndt Dipl Ing Ihlemann
Original assignee: Fichtel and Sachs AG
Current assignee: ZF Sachs AG
Priority date: 1988-03-25
Filing date: 1989-03-08
Publication date: 1989-10-05

Abstract

The fluid friction clutch has two parts (7b, 21b) which are rotatable relative to one another about a common axis of rotation (1b) and between them bound a zig-zag or meandering shear gap (23b). The shear gap (23b) is bounded by ribs (59, 61) which are coaxial with the axis of rotation (1b) and interlock alternately to form the zig-zag or meandering shear gap (23b). The individual ribs (59, 61) have side flanks (63, 65 and 67, 69, respectively) which are inclined towards one another and the generatrices of which are inclined at mutually differing angles to the axis of rotation (1b). The parts (7b, 21b), which are rotatable relative to one another, of the clutch have a different radial thermal expansion, so that the shear-gap portions (75, 77) defined by the side flanks of the ribs (59, 61) and with a different inclination to the axis of rotation (1b) contract and expand to varying degrees in the event of a change in temperature. The different inclination of the shear-gap portions (75, 77) determines the course of the output speed/input speed characteristic of the fluid friction clutch in the range of the higher input speeds. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Flüssigkeitsreibungskupplung insbesondere für einen Kühlluftventilator einer Brenn kraftmaschine.The invention relates to a fluid friction clutch especially for a cooling air fan of a combustion engine.

Aus der DE-A-22 09 879 ist eine Flüssigkeitsreibungs kupplung mit einem um eine Drehachse rotierend angetrie benen Eingangsteil und einem zum Eingangsteil gleich achsig drehbar gelagerten Ausgangsteil bekannt. Das Eingangsteil und das Ausgangsteil sind mit axial sich gegenüberliegenden Arbeitsflächen versehen, die einen im Querschnitt im wesentlichen mäander- oder zickzack förmigen Scherspalt zur Aufnahme eines das Drehmoment vom Eingangsteil zum Ausgangsteil übertragenden Scher fluids bilden. Der Scherspalt wird durch Rippen begrenzt, die an den sich gegenüberliegenden Arbeitsflächen konzentrisch zur Drehachse vorgesehen sind und von den Arbeitsflächen wechselweise in Rillen zwischen den Rippen der jeweils anderen Arbeitsfläche eingreifen. Die einzelnen Rippen sind durch aufeinander zu geneigte Seitenflanken begrenzt, so daß sich die einzelnen Rippen von ihrer Basis zu ihrem Rücken hin verjüngen. From DE-A-22 09 879 is a liquid friction coupling with a rotating around an axis of rotation level input part and the same as the input part Axially rotatably mounted output part known. The The input part and the output part are axially aligned opposite work surfaces that provide a in cross-section essentially meandering or zigzag shaped shear gap to accommodate the torque shear transferring from the input part to the output part form fluids. The shear gap is limited by ribs, on the opposite work surfaces are provided concentrically to the axis of rotation and of the Work surfaces alternately in grooves between the Intervene ribs of the other work surface. The individual ribs are inclined towards each other Side flanks limited so that the individual Taper ribs from their base to their back.

Bei der bekannten Flüssigkeitsreibungskupplung haben die einzelnen Rippen, bezogen auf die Richtung der Drehachse, symmetrischen Querschnitt und die Erzeugen den der Seitenflankenpaare sind zur Drehachse nur um einen sehr kleinen Winkel geneigt.In the known fluid friction clutch the individual ribs, based on the direction of the Axis of rotation, symmetrical cross-section and generating that of the side flank pairs are only around the axis of rotation inclined at a very small angle.

Die Charakteristik, mit der die Ausgangsdrehzahl der bekannten Flüssigkeitsreibungskupplung der Eingangsdreh zahl folgt, hängt von einer Vielzahl Parameter, bei spielsweise der Spaltbreite und der Viskosität des Scherfluids ab. Veränderungen eines Parameters führen in aller Regel auch zu Änderungen anderer Parameter, so daß in aller Regel für eine gewünschte Drehzahlcharak teristik umfangreiche Versuche durchgeführt werden müssen. Insbesondere problematisch ist der Verlauf der Drehzahlcharakteristik zu hohen Eingangsdrehzahlen hin. So ist es beispielsweise bei schnell fahrenden Fahrzeu gen, beispielsweise Personenkraftwagen, erwünscht, daß die Ausgangsdrehzahl der Kupplung oberhalb einer vorge gebenen Eingangsdrehzahlgrenze rasch abnimmt, da bei hohen Drehzahlen und der damit üblicherweise verbundenen hohen Fahrgeschwindigkeit der Fahrtwind den Motor ausreichend kühlt. Die Erniedrigung der Ausgangsdrehzahl mindert die für den Betrieb des Kühlluftventilators aufzubringende Leistung und die Geräuschentwicklung. Andererseits ist es bei langsamen Fahrzeugen, wie zum Beispiel Lastkraftwagen, erwünscht, daß die Ausgangsdreh zahl bei hohen Eingangsdrehzahlen nicht oder nur wenig abnimmt, um für eine ausreichende Kühlung des Motors zu sorgen.The characteristic with which the output speed of the known fluid friction clutch of the input rotation number follows depends on a variety of parameters, at for example, the gap width and the viscosity of the Shear fluids. Make changes to a parameter usually also changes to other parameters, see above that usually for a desired speed character extensive tests can be carried out have to. The course of the is particularly problematic Speed characteristic towards high input speeds. This is the case with fast-moving vehicles, for example gene, for example cars, desirable that the clutch output speed above a pre given input speed limit decreases rapidly because at high speeds and the associated usually high driving speed the head wind the engine cools sufficiently. The lowering of the output speed reduces the cooling fan operation performance and noise. On the other hand, it is with slow vehicles, such as Example truck, desired that the output rotation number at high input speeds only little decreases in order to cool the motor sufficiently to care.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen konstruktiv einfa chen Weg zu zeigen, wie die Drehzahlcharakteristik der Flüssigkeitsreibungskupplung insbesondere im Bereich hoher Drehzahlen gezielt beeinflußt werden kann. It is an object of the invention to construct a simple Chen way to show how the speed characteristic of the Fluid friction clutch especially in the area high speeds can be influenced specifically.

Die erfindungsgemäße Flüssigkeitsreibungskupplung entspricht insoweit einer herkömmlichen Kupplung, als sie wenigstens einen im wesentlichen mäanderförmigen und durch Rippen von sich axial gegenüberliegenden Arbeitsflächen eines Eingangsteils und eines Ausgangs teils gebildeten Scherspalt hat. Die zueinander komple mentaren, zur Drehachse konzentrischen und wechselweise ineinander greifenden Rippen haben wiederum zueinander geneigte Seitenflankenpaare, deren Erzeugende jedoch mit der Drehachse verschieden große Winkel zwischen 0° und 90° einschließen. Durch diese Maßnahme wird das unterschiedliche Wärmeausdehnungsverhalten der beiden den Scherspalt bildenden Arbeitsflächen zur Festlegung der Ausgangsdrehzahl-Eingangsdrehzahl-Charakteristik der Flüssigkeitsreibungskupplung im Bereich höherer Eingangsdrehzahlen ausgenutzt. Die Temperatur der Arbeitsflächen im Bereich des Scherspalts ist eine Funktion der Eingangsdrehzahl. Da die den Scherspalt begrenzenden Arbeitsflächen erfindungsgemäß unterschied liches Wärmeausdehnungsverhalten haben, wird sich die Breite der durch die unterschiedlich geneigten Seiten flanken bestimmten Scherspaltbereiche beiderseits der einzelnen Rippen unterschiedlich in Abhängigkeit von der Temperatur ändern. Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß sich durch die Wahl der Flankenwinkel der einzelnen Rippen und damit der Neigungswinkel der durch die Seitenflanken begrenzten Scherspaltabschnitte speziell im Bereich höheren Eingangsdrehzahlen der Drehzahlcharakteristik der Kupplung auswirkt.The fluid friction clutch according to the invention corresponds to a conventional clutch in that they have at least one essentially meandering and by ripping axially opposite one another Work surfaces of an entrance part and an exit partially formed shear gap. The comple to each other mentaries, concentric to the axis of rotation and alternating interlocking ribs in turn have each other inclined side edge pairs, but their generators with the axis of rotation different angles between 0 ° and include 90 °. This measure will different thermal expansion behavior of the two the working surfaces forming the shear gap the output speed-input speed characteristic the fluid friction clutch in the higher area Input speeds exploited. The temperature of the Work surfaces in the area of the shear gap is one Function of the input speed. Because the shear gap limiting work surfaces according to the invention have thermal expansion behavior, the Width of the sides inclined differently flank certain shear gap areas on both sides of the individual ribs differ depending on the temperature change. It has turned out surprisingly shown that the choice of the flank angle of the individual ribs and thus the angle of inclination through the side flanks delimited shear gap sections especially in the area of higher input speeds Speed characteristic of the clutch affects.

Im einzelnen hat sich gezeigt, daß die Drehzahlcharak teristik in erster Linie durch diejenigen Scherspaltab schnitte beeinflußt wird, deren Neigungswinkel bezogen auf die Drehachse flacher ist. Je steiler der Flanken winkel der Scherspaltabschnitte ist, desto geringer ist ihr Einfluß auf die Drehzahlcharakteristik. Wird durch die Gestaltung des Eingangsteils und des Ausgangsteils der Flüssigkeitsreibungskupplung dafür gesorgt, daß sich diejenige Arbeitsfläche, deren flachere Seitenflan ken radial innerhalb der flacheren Seitenflanken der anderen Arbeitsfläche liegen, stärker ausdehnt, als diese andere Arbeitsfläche, so verengen sich die flache ren Arbeitsspaltabschnitte mit wachsender Temperatur. Dies führt zu einer Anhebung der Drehzahlcharakteristik im Bereich hoher Eingangsdrehzahlen bzw. zu einer im Bereich höherer Eingangsdrehzahlen nicht oder nur wenig sich ändernden Ausgangsdrehzahlen der Flüssigkeitsrei bungskupplung. Werden die Wärmeausdehnungsverhältnisse in umgekehrter Weise gestaltet, so daß sich die flache ren Scherspaltabschnitte mit wachsender Temperatur erweitern, so führt dies zu einer im Bereich höherer Eingangsdrehzahlen mit wachsender Eingangsdrehzahl rasch abnehmenden Ausgangsdrehzahlcharakteristik. Das unterschiedliche Wärmeausdehnungsverhalten der beiden Arbeitsflächen läßt sich beispielsweise durch Auswahl von Materialien mit unterschiedlichem Wärmeausdehnungs koeffizienten oder aber auch durch die geeignete Wärme abfuhr- oder Kühlmaßnahmen, die auch bei gleichem Wärmeausdehnungskoeffizienten der beiden Arbeitsflächen für unterschiedliche Temperaturen der beiden Arbeitsflä chen sorgen.It has been shown in detail that the speed character teristics primarily through those shear gap bars cuts is affected, their angle of inclination related is flatter on the axis of rotation. The steeper the flanks is the angle of the shear gap sections, the smaller their influence on the speed characteristic. Will through the design of the entrance part and the exit part the fluid friction clutch ensured that the worktop whose flatter side flange radially within the flatter side flanks of the other work surface, stretches more than this other work surface, so the flat one narrows Ren working gap sections with increasing temperature. This leads to an increase in the speed characteristic in the range of high input speeds or at a Range of higher input speeds not or only slightly changing output speeds of the liquid fluid exercise clutch. Are the thermal expansion ratios designed in reverse, so that the flat Ren shear gap sections with increasing temperature expand, this leads to a higher range Input speeds with increasing input speed rapidly decreasing output speed characteristic. The different thermal expansion behavior of the two Work surfaces can be selected, for example of materials with different thermal expansion coefficient or also by the appropriate heat removal or cooling measures, even with the same Coefficient of thermal expansion of the two work surfaces for different temperatures of the two work surfaces worries.

Im folgenden wird die Erfindung näher erläutert. Hierbei zeigt:The invention is explained in more detail below. Here shows:

Fig. 1 einen Axiallängsschnitt durch einen Teil einer herkömmlichen Flüssigkeitsreibungskupplung für den Kühlluftventilator einer Kraftfahrzeug- Brennkraftmaschine; Figure 1 is an axial longitudinal section through part of a conventional liquid friction clutch for the cooling air fan of an automotive internal combustion engine.

Fig. 2 eine Detaildarstellung eines Arbeitsspalts der Kupplung, gesehen an einer Stelle A in Fig. 1; Fig. 3 eine Variante eines herkömmlichen Scherspalts der Flüssigkeitsreibungskupplung; FIG. 2 shows a detailed representation of a working gap of the clutch, seen at point A in FIG. 1; Fig. 3 shows a variant of a conventional shearing gap of the fluid friction clutch;

Fig. 4 eine erste Variante eines Scherspalts gemäß der Erfindung; Fig. 4 shows a first variant of a shear gap in accordance with the invention;

Fig. 5 eine zweite Variante eines Scherspalts gemäß der Erfindung und Fig. 5 shows a second variant of a shear gap according to the invention and

Fig. 6 ein Diagramm mit einer Eingangsdrehzahl-Aus gangsdrehzahl-Charakteristik einer erfindungs gemäßen Flüssigkeitsreibungskupplung. Fig. 6 is a diagram with an input speed-output speed characteristic of a fluid friction clutch according to the Invention.

Fig. 1 zeigt eine herkömmliche Flüssigkeitsreibungskupp lung, bei welcher die Erfindung einsetzbar ist. Die Flüssigkeitsreibungskupplung umfaßt eine um eine Dreh achse 1 von einer nicht näher dargestellten Brennkraft maschine eines Kraftfahrzeugs angetriebene Eingangswel le 3, an welcher über ein Wälzlager 5 ein Gehäuse 7 relativ zur Welle 3 gleichachsig drehbar gelagert ist. Das Gehäuse 7 ist über eine Dichtung 9 relativ zur Welle 3 abgedichtet und trägt mehrere radial abstehende Lüfterflügel 11. Das Gehäuse 7 ist durch einen Deckel 13 stirnseitig verschlossen und durch eine quer zur Drechachse 1 verlaufende Trennwand 15 in einen Vorrats raum 17 für Scherfluid und einen Arbeitsraum 19 axial unterteilt. In dem Arbeitsraum 19 ist ein mit der Welle 3 fest verbundener Läufer 21 angeordnet, der zusammen mit dem Gehäuse 7 einerseits und der Trennwand 15 andererseits Scherspalte 23 bzw. 25 bildet, die, wenn sie mit Scherfluid gefüllt sind, den ein Eingangsteil der Flüssigkeitsreibungskupplung bildenden Läufer 21 mit dem ein Ausgangsteil bildenden Gehäuse 7 kuppeln. Fig. 1 shows a conventional liquid friction clutch, in which the invention can be used. The fluid friction clutch comprises a rotation axis 1 by an internal combustion engine (not shown) of a motor vehicle driven input shaft 3 , on which via a roller bearing 5 a housing 7 is rotatably supported coaxially with respect to the shaft 3 . The housing 7 is sealed relative to the shaft 3 via a seal 9 and carries a plurality of radially projecting fan blades 11 . The housing 7 is closed at the end by a cover 13 and axially divided by a partition 15 running transversely to the turning axis 1 into a storage space 17 for shear fluid and a working space 19 . In the working space 19 a rotor 21 is fixedly connected to the shaft 3 , which together with the housing 7 on the one hand and the partition 15 on the other forms shear gaps 23 and 25 which, when filled with shear fluid, form an input part of the fluid friction clutch Couple rotor 21 to housing 7, which forms an output part.

Die Kupplung wird in üblicher Weise temperaturabhängig gesteuert und hat hierzu in der Trennwand 15 im Bereich eines mittleren Radius eine Ventilöffnung 27, die von einer Ventilplatte 29 oder dergleichen temperaturabhän gig geöffnet bzw. geschlossen wird. Die Ventilplatte 29 wird von einem nicht näher dargestellten Steuerorgan, beispielsweise einem Bimetallelement, temperaturabhän gig gesteuert und steuert ihrerseits die Zufuhr von Scherfluid vom Vorratsraum 17 in den Arbeitsraum 19. Der Ruckfluß von Scherfluid aus dem Arbeitsraum 19 in den Vorratsraum 17 erfolgt über eine weitere Öffnung 31 im Bereich des Außenumfangs der Trennwand 15 unter der Wirkung eines dynamisch wirkenden Pumpelements, bei spielsweise eines mit dem Gehäuse 7 verbundenen Staukör pers 33. Bei geöffneter Ventilöffnung 27 fließt Scher fluid aus dem Vorratsraum 17 in den Arbeitsraum 19, wodurch die Arbeitsspalte 23, 25 mit Scherfluid gefüllt und die Kupplung eingekuppelt wird. Bei geschlossener Ventilöffnung 27 pumpt der Staukörper 33 das Scherfluid aus den Arbeitsspalten 23, 25 zurück in den Vorratsraum 17, wodurch die Kupplung ausgekuppelt wird.The clutch is controlled in a conventional manner depending on the temperature and for this purpose has a valve opening 27 in the partition wall 15 in the region of a medium radius, which is opened or closed in a temperature-dependent manner by a valve plate 29 or the like. The valve plate 29 is controlled temperature-dependent by a control element, not shown, for example a bimetallic element, and in turn controls the supply of shear fluid from the storage space 17 into the work space 19 . The return flow of shear fluid from the working space 19 into the storage space 17 takes place via a further opening 31 in the area of the outer periphery of the partition 15 under the action of a dynamically acting pump element, for example a storage body 33 connected to the housing 7 . When the valve opening 27 is open, shear fluid flows from the storage space 17 into the work space 19 , as a result of which the working gaps 23 , 25 are filled with shear fluid and the clutch is engaged. When the valve opening 27 is closed, the bluff body 33 pumps the shear fluid from the working gaps 23 , 25 back into the storage space 17 , whereby the clutch is disengaged.

Fig. 2 zeigt Einzelheiten des Scherspalts 23, der durch senkrecht zur Drehachse 1 verlaufende Arbeitsflächen 35, 37 des Gehäuses 7 bzw. des Läufers 21 axial begrenzt wird. Da sich die für die Drehmomentcharakteristik relevanten Abmessungen des ausschließlich radial verlau fenden Scherspalts 23 auch bei unterschiedlicher Wärme ausdehnung der die Arbeitsflächen 35, 37 bildenden Teile 7, 21 nicht oder nur unwesentlich ändern, hat das Temperaturverhalten des Gehäuses 7 und des Läufers 21 keinen Einfluß auf die Drehzahlcharakteristik der Kupplung. Entsprechende Überlegungen gelten für den Scherspalt 25. FIG. 2 shows details of the shear gap 23 , which is axially delimited by working surfaces 35 , 37 of the housing 7 or of the rotor 21 running perpendicular to the axis of rotation 1 . Since the dimensions relevant to the torque characteristic of the exclusively radially extending shear gap 23 do not change, or change only insignificantly, even with different heat expansion of the work surfaces 35 , 37 forming parts 7 , 21 , the temperature behavior of the housing 7 and the rotor 21 has no influence the speed characteristic of the clutch. Corresponding considerations apply to the shear gap 25 .

Fig. 3 zeigt eine Variante eines Scherspalts, dessen Drehzahlcharakteristik ebenfalls unabhängig von einem eventuell unterschiedlichen Wärmeausdehnungsverhalten der den Scherspalt begrenzenden Arbeitsflächen. Hier und im folgenden sind gleichwirkende Teil mit den Bezugszahlen der Fig. 1 und zur Unterscheidung mit einem zusätzlichen Buchstaben versehen. Zur Erläuterung des Aufbaus und der Wirkungsweise wird auf die Beschrei bung der Fig. 1 Bezug genommen. Fig. 3 shows a variant of a shearing gap whose speed characteristics also independent from a possibly different thermal expansion behavior of the shear gap defining working surfaces. Here and in the following, parts with the same effect are provided with the reference numbers of FIG. 1 and with an additional letter to distinguish them. To explain the structure and operation, reference is made to the description of FIG. 1.

Der Scherspalt 23 a hat Zickzack- oder Mäanderform und wird durch Rippen 39, 41 des Gehäuses 7 a bzw. des Läufers 21 a begrenzt. Hierbei greifen die Rippen 39 des Gehäuses 7 a zwischen die Rippen 41 des Läufers 21 a und umgekehrt. Die einzelnen Rippen 39, 41 umschließen die Drehachse 1 a konzentrisch und haben jeweils von ihrer Basis zu ihrem Rippenrücken sich verjüngende Seitenflan ken 43, 45 bzw. 47, 49. Die Rippen 39, 41 sind, bezogen auf zur Drehachse 1 a parallele Gerade 51 bzw. 53 symmet risch, d.h. die Erzeugenden der Seitenflanken 43, 45 schließen mit der Drehachse 1 a betragsmäßig gleiche Winkel α und β ein und auch die entsprechenden Flanken winkel α′ und β′ der Seitenflanken 47, 49 sind betrags mäßig gleich. In Fig. 3 sind die Flankenwinkel der Einfachheit halber bezogen auf die achsparallelen Geraden 51 und 53 eingezeichnet.The shear gap 23 a has a zigzag or meandering shape and is delimited by ribs 39 , 41 of the housing 7 a or the rotor 21 a . Here, the ribs 39 of the housing 7 a engage between the ribs 41 of the rotor 21 a and vice versa. The individual ribs 39 , 41 enclose the axis of rotation 1 a concentrically and each have from their base to their rib back tapered Seitenflan ken 43 , 45 and 47 , 49th The ribs 39, 41, relative to the rotational axis 1 a parallel line 51 and 53 symmet driven, that is, the generatrices of the side flanks 43, 45 close with the rotational axis 1 a magnitude equal angles α and β, and also the corresponding edges angle α 'And β ' of the side flanks 47 , 49 are moderately the same amount. In Fig. 3 the flank angles are drawn for the sake of simplicity related to the axially parallel straight lines 51 and 53 .

Der durch die Seitenflanken 43 bis 49 begrenzte Scher spalt 23 a besteht damit, im Querschnitt gesehen, aus abwechselnd aufeinanderfolgenden Scherspaltabschnitten 55 bzw. 57, die unter betragsmäßig gleichem Winkel zur Drehachse 1 a geneigt sind. Damit ist die Drehzahlcharak teristik der mit dem Spalt gemäß Fig. 3 versehenen Flüssigkeitsreibungskupplung ebenfalls unabhängig von der Temperatur, da einer Verengung jedes Scherspaltab schnitts 55 eine im wesentlichen gleich große Erweite rung des benachbarten Scherspaltabschnitts 57 gegenüber steht. Die Auswirkungen von Breitenänderungen benachbar ter Scherspaltabschnitte 55, 57 kompensieren sich damit.The limited by the side flanks 43 to 49 shear gap 23 a consists, seen in cross section, of alternating successive shear gap sections 55 and 57 , which are inclined at the same amount to the axis of rotation 1 a . Thus, the Drehzahlcharak is teristik the fluid friction clutch provided with the gap shown in FIG. 3 also independent of the temperature, since a narrowing of each Scherspaltab section 55 a substantially equal expan sion of the adjacent shear gap portion 57 faces. The effects of changes in width of adjacent shear gap sections 55 , 57 are thus compensated for.

Fig. 4 zeigt die Querschnittsform eines Scherspalts 23 b gemäß der Erfindung. Der Scherspalt 23 b hat ähnlich dem Scherspalt 23 a der Fig. 3 Zickzack- bzw. Mäanderform und wird durch Rippen 59, 61 des Gehäuses 7 b bzw. des Läufers 21 b begrenzt. Die Rippen 59, 61 sind konzent risch zur Drehachse 1 b angeordnet und wechseln einander in radialer Richtung ab. Die Rippen 59 des Gehäuses 7 b greifen hierbei jeweils zwischen radial benachbarte Rippen 61 des Läufers 21 b und umgekehrt. Die Rippen 59 haben von ihrer Basis weggerichtet aufeinander zu geneigte Seitenflanken 63, 65, deren Erzeugende unter voneinander betragsmäßig abweichenden Winkeln α bzw. β gegen die Drehachse 1 b geneigt sind. Entsprechendes gilt für die Seitenflanken 67, 69 der Rippen 61, deren Erzeugende ebenfalls unter voneinander betragsmäßig abweichenden Flankenwinkeln α′ und β′ gegen die Drehachse 1 b geneigt sind. Die Flankenwinkel α, α′, β und β′ sind der Einfachheit halber in Fig. 4 bezogen auf zur Drehachse 1 b parallele Linien 71, 73 dargestellt. Da die zur Drehachse 1 b flacher geneigten Seitenflanken 65 bzw. 69 kürzer sind als die zur Dreh achse 1 b stärker geneigten Seitenflanken 63 bzw. 67, verläuft der Scherspalt 23 b in seiner generellen Richtung im wesentlichen radial. Die prinzipielle Konstruktion der Flüssigkeitsreibungskupplung nach Fig. 1 kann damit beibehalten werden. Fig. 4 shows the cross-sectional shape of a shear gap 23 b according to the invention. The shear gap 23 b has a zigzag or meandering shape similar to the shear gap 23 a of FIG. 3 and is limited by ribs 59 , 61 of the housing 7 b or the rotor 21 b . The ribs 59 , 61 are arranged concentrically to the axis of rotation 1 b and alternate in the radial direction. The ribs 59 of the housing 7 b each engage between radially adjacent ribs 61 of the rotor 21 b and vice versa. The ribs 59 have side flanks 63 , 65 that are inclined toward one another from their base, the generatrices of which are inclined at different angles α and β relative to the axis of rotation 1 b . The same applies to the side flanks 67, 69 of the ribs 61, the generatrix of α also among one another in terms of magnitude different flank angles 'and β' to the rotation axis 1 b inclined. The flank angles α , α ', β and β ' are shown for the sake of simplicity in Fig. 4 with respect to lines 71, 73 parallel to the axis of rotation 1 b . Since the b flat to the rotation axis 1 inclined side edges 65 and 69 are shorter than the axis of rotation 1b more inclined side edges 63 and 67, the shear gap 23 extends b in its general direction substantially radially. The basic construction of the fluid friction clutch according to FIG. 1 can thus be retained.

Die beiden den Scherspalt 23 b begrenzenden Teile 7 b und 21 b haben unterschiedliches Wärmeausdehnungsverhalten, wobei sich eines der beiden Teile radial zur Drehachse 1 b stärker ausdehnt als das jeweils andere Teil. Bei unterschiedlicher Wärmeausdehnung der Teile 7 b und 21 b verschieben sich benachbart gegenüberliegende Rippen 49 und 61 radial gegeneinander. Da jedoch die durch die Seitenflanken 65, 69 begrenzten Scherspaltabschnitte 75 gegenüber der Drehachse 1 b flacher geneigt sind als die durch die Scherspaltabschnitte 63, 67 begrenzten Scher spaltabschnitte 77, wirkt sich das Wärmedehnungsverhal ten der beiden Teile 7 b, 21 b auf die flacher geneigten Scherspaltabschnitte 75 stärker aus als auf die steiler geneigten Scherspaltabschnitte 77. Durch die Neigung der Scherspaltabschnitte 75, 77 relativ zueinander und zur Drehachse läßt sich damit die Temperaturabhängigkeit der Flüssigkeitsreibungskupplung und damit die Eingangs drehzahl-Ausgangsdrehzahl-Charakteristik beeinflussen. In gleicher Weise beeinflußt die Temperaturabhängigkeit der Kupplung die Drehmomentcharakteristik, d.h. den Zusammenhang des abhängig von der Eingangsdrehzahl übertragbaren Drehmoments.Both the shear gap 23 b-limiting parts 7 b and 21 b have different thermal expansion behavior, wherein one of the two parts expands radially to the rotation axis 1 b stronger than the respective other part. With different thermal expansion of the parts 7 b and 21 b, mutually opposite ribs 49 and 61 move radially against one another. However, since the shear gap sections 75 delimited by the side flanks 65 , 69 are inclined flatter than the axis of rotation 1 b than the shear gap sections 77 delimited by the shear gap sections 63 , 67 , the thermal expansion behavior of the two parts 7 b , 21 b acts on the flatter inclined sections Shear gap sections 75 more than on the more steeply inclined shear gap sections 77 . Due to the inclination of the shear gap sections 75 , 77 relative to one another and to the axis of rotation, the temperature dependence of the fluid friction clutch and thus the input speed-output speed characteristic can be influenced. In the same way, the temperature dependence of the clutch influences the torque characteristic, ie the relationship between the torque that can be transmitted as a function of the input speed.

Das unterschiedliche Wärmeausdehnungsverhalten läßt sich dadurch erreichen, daß die beiden Teile 7 b, 21 b aus Materialien mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungs koeffizienten bestehen, so daß sie bei gleicher Tempe ratur sich unterschiedlich stark ausdehnen. Unterschied liches Wärmeausdehnungsverhalten läßt sich aber auch bei gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten der Materia lien der Teile 7 b und 21 b erreichen, wenn durch geeigne te Warmeableitungs- oder Kühlungsmaßnahmen erreicht wird, daß die beiden Teile 7 b, 21 b unterschiedliche Temperatur haben. Der letztgenannte Fall läßt sich insbesondere bei einer Flüssigkeitsreibungskupplung gemaß Fig. 1 erreichen, da der Läufer 21 innerhalb des Gehäuses 7 angeordnet ist, so daß die Läufertemperatur in der Regel über der Gehäusetemperatur liegen wird.The different thermal expansion behavior can be achieved in that the two parts 7 b , 21 b consist of materials with different thermal expansion coefficients, so that they expand to different extents at the same temperature. Differential thermal expansion behavior can also be achieved with the same thermal expansion coefficient of the materia lines of the parts 7 b and 21 b if it is achieved by suitable heat dissipation or cooling measures that the two parts 7 b , 21 b have different temperatures. The latter case can be achieved in particular in the case of a fluid friction clutch according to FIG. 1, since the rotor 21 is arranged inside the housing 7 , so that the rotor temperature will generally be above the housing temperature.

Fig. 6 zeigt mit einer durchgehenden Linie 79 die Drehzahlcharakteristik einer Flüssigkeitsreibungskupp lung mit einem Scherspalt gemäß der Fig. 2 oder 3. Die Eingangsdrehzahl des Läufers ist hierbei mit n _in be zeichnet, die Ausgangsdrehzahl des Gehäuses mit n _out. Werden die Wärmeausdehnungsverhältnisse der Teile 7 b, 21 b im Rahmen der Erfindung so gewählt, daß sich die flacher geneigten Spaltabschnitte 75 mit wachsender Temperatur verengen, so ergibt sich eine, verglichen mit der Kurve 79 der herkömmlichen Kupplung progressi vere, in Fig. 6 durch eine Linie 81 dargestellte Aus gangsdrehzahl-Eingangsdrehzahl-Charakteristik. Die Charakteristik 81 verläuft im Bereich hoher Eingangs drehzahlen flacher, so daß die Flüssigkeitsreibungskupp lung bis zu hohen Eingangsdrehzahlen eingekuppelt bleibt, wie dies eingangs für langsam fahrende Kraft fahrzeuge als erwünscht angegeben ist. Fig. 6 shows with a solid line 79 the speed characteristic of a fluid friction clutch with a shear gap according to FIG. 2 or 3. The input speed of the rotor is in this case marked with n _in , the output speed of the housing with n _out . If the thermal expansion ratios of the parts 7 b , 21 b are selected in the context of the invention in such a way that the flatter inclined gap sections 75 narrow with increasing temperature, then a, as compared with the curve 79 of the conventional coupling progressi vere, results in FIG. 6 by a line 81 shown from output speed-input speed characteristic. The characteristic 81 runs flat in the area of high input speeds, so that the liquid friction clutch remains coupled up to high input speeds, as initially stated for slow-moving motor vehicles as desired.

Sind die Wärmedehnungsverhältnisse der Teile 7 b und 21 b andererseits so gewählt, daß sich die flacher verlaufen den Scherspaltabschnitte 75 mit wachsender Temperatur erweitern, so führt dies zu der in Fig. 6 bei 83 darge stellten, bezogen auf die Charakteristik 79 herkömmli cher Kupplungen degressive Ausgangsdrehzahl-Eingangsdreh zahl-Charakteristik. Die Drehzahlcharakteristik 83 führt bereits bei niedrigeren Eingangsdrehzahlen zu einer Begrenzung der Ausgangsdrehzahl und damit zu einer Begrenzung des übertragbaren Drehmoments, wie dies bei fahrtwindgekühlten Motoren schnell fahrender Kraftfahrzeuge, beispielsweise Personenwagen, erwünscht ist.Are the thermal expansion ratios of parts 7 b and 21 b on the other hand chosen so that the flatter the shear gap sections 75 expand with increasing temperature, this leads to the Darge shown in Fig. 6 at 83 , based on the characteristic 79 conventional couplings degressive Output speed-input speed characteristic. The speed characteristic 83 already leads to a limitation of the output speed and thus to a limitation of the transmissible torque at lower input speeds, as is desirable in the case of wind-cooled motors of fast-moving motor vehicles, for example passenger cars.

Fig. 5 zeigt eine weitere Variante eines Scherspalts 23 c, der sich vom Scherspalt 23 b der Fig. 4 in erster Linie durch die Flankenwinkel seiner Rippen unterschei det. Gleichwirkende Teile sind mit den Bezugszahlen der Fig. 4 bezeichnet und zur Unterscheidung mit dem Buch staben c versehen. Zur Erläuterung des Aufbaus und der Wirkungsweise wird zusätzlich zur Beschreibung der Fig. 1 auch auf die Beschreibung der Fig. 4 Bezug genommen. Der Scherspalt 23 c bildet den Grenzfall eines zickzack bzw. mäanderförmigen Scherspalts, bei welchem die zur Drehachse 1 c flacher verlaufenden Scherspaltabschnitte 75 c eine zur Drehachse 1 c parallele Erzeugende haben, während die Erzeugende der steileren Scherspaltabschnit te 77 c senkrecht zur Drehachse 1 c verläuft. Der Einfluß von Wärmedehnungen der Teile 7 c und 21 c auf die paral lel zur Drehachse 1 c verlaufenden Scherspaltabschnitte 75 c ist maximal, während der Einfluß auf die senkrecht zur Drehachse 1 c verlaufenden Scherspaltabschnitte 77 c minimal ist. Wie Fig. 5 zeigt, sind die Seitenflanken winkel α und α′ der Rippen 59 c bzw. 61 c gleich 90° bemessen, während die Seitenflankenwinkel β und β′ Null sind und in Fig. 5 der Einfachheit halber weggelas sen sind. Die zur Drehachse 1 c senkrechten Scherspalt abschnitte 77 c ändern bei einer relativen Wärmedehnungs änderung der beiden Teile 7 c, 21 c ihre Breite nicht. Fig. 5 shows a further variant of a shear gap 23 c , which differs from the shear gap 23 b of FIG. 4 primarily by the flank angle of its ribs. Identical parts are designated with the reference numerals of FIG. 4 and provided with the letter c to distinguish them. To explain the structure and the mode of operation, reference is also made to the description of FIG. 4 in addition to the description of FIG. 1. The shear gap 23 c is the limiting case of a zigzag or meandering shear gap in which the have the axis of rotation 1 c flatter shear gap portions 75 c a c to the rotation axis 1 parallel generatrix, while the generatrix of the steeper Scherspaltabschnit te c perpendicular to the axis of rotation 1 c extends 77 . The influence of thermal expansion of the parts 7 c and 21 c on the parallel to the axis of rotation 1 c extending shear gap sections 75 c is maximum, while the influence on the perpendicular to the axis of rotation 1 c shear gap sections 77 c is minimal. As Fig. 5 shows, the side edges are angularly α and α 'of the ribs 59 c and 61 c equal to 90 ° dimensioned, while the side flank angle β and β' are zero, and in Fig. 5 for simplicity weggelas sen. The axis of rotation 1 c perpendicular shear gap portions 77 c to change at a relative thermal expansion of the two parts change 7 c, 21 c not its width.

In bevorzugten Ausgestaltungen der Erfindung beträgt die Betragsdifferenz der Winkel wenigstens 15 Grad. Der Winkel β liegt damit vorzugsweise in einem Bereich zwischen 0 und 60 Grad und der Winkel α in einem Bereich von vorzugsweise zwischen 15 und 75 Grad. Die Erfindung ermöglicht es insbesondere die Kupplung so zu dimen sionieren, daß ein für den Anwendungsfall geforderter "Drehzahl-Auslegungspunkt" erreicht wird, und zusätzlich die Drehzahlcharakteristik bei Eingangsdrehzahlen ober halb des geforderten Auslegungspunkts variert werden kann. Unter dem Drehzahl-Auslegungspunkt wird ein vorbestimmter Ausgangsdrehzahlwert verstanden, den die Kupplung in dem speziellen Anwendungsfall bei einer vorbestimmten Ein gangsdrehzahl erreichen muß. Üblicherweise liegt der Dreh zahl-Auslegungspunkt im Bereich des Maximums der Dreh zahlcharakteristik, so daß insbesondere bei einer Dreh zahlcharakteristik mit einer degressiver als herkömmlich verlaufenden Kurve die Maximaltemperatur der Kupplung erniedrigt werden kann, was zu einer Lebensdauererhöhung führt.In preferred embodiments of the invention, the difference in amount of the angles is at least 15 degrees. The angle β is therefore preferably in a range between 0 and 60 degrees and the angle α is preferably in a range between 15 and 75 degrees. The invention makes it possible in particular to dimen the coupling so that a "speed design point" required for the application is achieved, and in addition the speed characteristic at input speeds can be varied above half the required design point. The speed designation point is understood to mean a predetermined output speed value that the clutch must achieve in the special application at a predetermined input speed. Usually, the speed-design point lies in the range of the maximum of the speed characteristic, so that in particular with a speed characteristic with a degressive than conventional curve, the maximum temperature of the clutch can be lowered, which leads to an increase in service life.

Claims

1. Fluid friction clutch comprising
a about a rotation axis (1 b, c) (b 21, c) rotationally drivable input part,
a coaxial (b 21, c) to the input part (b 7 c) rotatably mounted output member,
at least one by axially opposed working surfaces of the input member (21 b, c) and the output part (7 b, c) shearing gap formed (23 b, c) for receiving a shearing fluid, wherein the shearing gap (23 b, c) is substantially meander-shaped gap cross- has cut and from the axis of rotation ( 1 b, c ) concentric, alternately interlocking ribs ( 59 , 61 ; 59 c , 61 c ) of the opposing work surfaces and the individual ribs ( 59 , 61 ; 59 c , 61 c ) are limited by mutually inclined pairs of side flanks ( 63 , 65 , 67 , 69 ), characterized in that the input part ( 21 b , c ) and the output part ( 7 b , c ) are designed such that the shear gap ( 23 b , c ) delimiting work surfaces in operation have different radial thermal expansions and that the generatrix of the side flank pairs ( 63 , 65 , 67 , 69 ) of the individual ribs ( 59 , 61 ; 59 c , 61 c ) with the axis of rotation ( 1 b , c ) different sizes e Include angles between 0 ° and 90 °.

2. Fluid friction clutch according to claim 1, characterized in that the flank angle of both Erzeu gender of the individual ribs ( 59 , 61 ) include an acute angle less than 90 ° with the axis of rotation ( 1 b ).

3. A fluid friction clutch according to claim 1, characterized in that one of the generatrix of the sides flank pairs of the individual ribs ( 59 c , 61 c ) parallel to the axis of rotation ( 1 c ) and the other generatrix perpendicular to the axis of rotation ( 1 c ).

4. A fluid friction clutch according to one of claims 1 to 3, characterized in that the flank length of the side flanks ( 65 , 69 ) of the individual ribs ( 59 , 61 ) which are flatter with respect to the axis of rotation ( 1 b ) is smaller than the flank length of the axis of rotation ( 1 b ) steeply inclined side flanks ( 63 , 67 ).

5. A fluid friction clutch according to one of claims 1 to 4, characterized in that the resulting radial thermal expansion of a first of the two working surfaces forming the working gap is greater than the radial thermal expansion of the second of the two working gap forming working surfaces and that to the axis of rotation ( 1 b , c ) flat, inclined side flanks ( 65 , 69 ) of the individual ribs of the first work surface are arranged radially within the flat, inclined side flanks ( 63 , 67 ) of the second work surface which are assigned to form the working gap ( 23 b , c ).

6. Fluid friction clutch according to one of claims 1 to 4, characterized in that the resulting radial thermal expansion of a first of the two working surfaces forming the working gap is greater than the radial thermal expansion of the second of the two forming the working gap ( 23 b , c ) Work surfaces and that the to the axis of rotation ( 1 b , c ) flatter inclined side flanks of the individual ribs of the first work surface are arranged radially outside the flank inclined side flanks of the second work surface associated with the formation of the working gap ( 23 b , c ).