DE4037652C2 - Viskokupplung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Viskokupplung mit einem Kupplungs­ gehäuse, mit einer im Kupplungsgehäuse drehbar angeordneten Kupplungsnabe, mit einer Arbeitskammer, die zwischen Kupplungs­ gehäuse und Kupplungsnabe gebildet ist, mit einer Keilverzahnung an der Innenfläche des Kupplungsgehäuses, in der erste ringför­ mige Lamellen mit einer an ihrem äußeren Umfang angeordneten Keilverzahnung drehfest in Eingriff sind, mit zweiten ringförmi­ gen Lamellen, die abwechselnd mit den ersten Lamellen in der Arbeitskammer angeordnet sind und an ihrer inneren Umfangsfläche eine Keilverzahnung aufweisen, mit der sie mit einer Keilver­ zahnung auf der äußeren Umfangsfläche der Kupplungsnabe drehfest verbunden sind, mit Abstandsringen zur Distanzierung der Lamel­ len und mit einer in der Arbeitskammer aufgenommenen Viskoflüs­ sigkeit.

Eine Viskokupplung dieser Art ist z. B. in der JP 1-250 626 (A) offenbart. Danach sind jeweils zwischen zwei der Kupplungsnabe zugeordneten Lamellen zwei Abstandsringe angeordnet. Jeder die­ ser beiden Abstandsringe weist radial vorstehende Vorsprünge auf, die einen Teil der angrenzenden und über die Abstandsringe auf Abstand zueinander gehaltenen, der Kupplungsnabe zugeord­ neten Lamellen radial nach außen überdecken. Durch Sicherungs­ ringe wird ein Paket aus Abstandsringen und Lamellen gegenüber der Kupplungsnabe fixiert. Ein durch zwei gegenüberliegende Vorsprünge gebildeter Spalt ist größer als die Dicke der dem Gehäuse zugeordneten Lamellen. Die Lamellen sind in der Keil­ verzahnung axial verstellbar. Durch die Vorsprünge soll verhin­ dert werden, daß bei einer Elektroviskokupplung, bei der eine Spannung angelegt wird, ein unmittelbarer Kontakt zwischen den Lamellen entsteht. Andererseits soll noch eine axiale Beweglich­ keit der Lamellen gegeben sein. Durch eine solche Maßnahme kann eine exakte Positionierung der Lamellen nicht erreicht werden, da deren Positionen von der Position des Gehäuses und der Kupp­ lungsnabe beeinflußt werden.

Herkömmliche Viskokupplungen finden als Teil einer Kraftübertra­ gungseinheit zwischen der Vorderradachse und Hinterradachse eines Fahrzeugs mit Allradantrieb oder als Differential mit begrenztem Schlupf zwischen den sich einander gegenüberliegenden Rädern einer Vorderradachse eines Fahrzeugs mit Vorderradantrieb oder dergleichen Anwendung.

Wenn z. B. im Betrieb die Hinterräder eines Fahrzeugs mit Allrad­ antrieb und der herkömmlichen Viskokupplung im Schlamm oder dergleichen steckenbleiben und eine Drehzahldifferenz zwischen der Vorderradachse und der Hinterradachse des Fahrzeugs mit Allradantrieb auftritt, begrenzt die Viskokupplung dieses Fahr­ zeugs die Drehzahldifferenz zwischen der Vorderradachse und Hinterradachse, damit sich das Fahrzeug aus dem Schlamm oder dergleichen herausbewegen kann. Insbesondere erhöht sich in Fällen, wo sich die Hinterradachse des Fahrzeugs mit einer hohen Drehzahl dreht, wenn die Hinterräder des Fahrzeugs im Schlamm oder dergleichen stecken, die Temperatur der in der Arbeitskam­ mer der Viskokupplung enthaltenen Viskoflüssigkeit, wie z. B. ein hochviskoses Silikonöl, wobei der Druck in dem in der hermetisch eingeschlossenen Arbeitskammer der Viskosekupplung enthaltenen Viskoflüssigkeit ansteigt. Wenn unter diesen Umständen der Druck der in der Arbeitskammer enthaltenen Viskoflüssigkeit einen vorbestimmten Wert erreicht, wird ein enger Flächenkontakt zwi­ schen den ersten Lamellen und den zweiten Lamellen hergestellt, so daß das von den drehmomentübertragenden Körpern zu übertra­ gende Drehmoment schlagartig erhöht wird. Die Kupplung arbeitet dann im sogenannten "Hump"-Modus, das es dem Fahrzeug ermög­ licht, sich aus dem Schlamm oder dergleichen zu befreien.

Wird eine solche herkömmliche Viskokupplung als Differential mit begrenztem Schlupf zwischen den sich einander gegenüberliegenden Rädern der Vorderachse des Fahrzeugs verwendet, ist es für den Fahrer sehr schwierig, das Fahrzeug sicher zu steuern, da der oben erwähnte Hump-Modus die Vorderräder im wesentlichen daran hindert, eine Drehzahldifferenz relativ zueinander zuzulassen. Dies ist der Nachteil der herkömmlichen Viskokupplung.

In Fällen, wo die Viskokupplung als Differential mit begrenztem Schlupf zwischen den sich einander gegenüberliegenden Rädern der Vorderachse eines Fahrzeugs Anwendung findet, ist es daher wün­ schenswert, die Erzeugung des "Hump"-Modus in einer solchen Vis­ kokupplung zu verhindern und zwar durch die Schaffung einer Vielzahl von Abstandsringen, die jeweils zwischen den benachbar­ ten ersten Lamellen des ersten drehmomentübertragenden Körpers und benachbarten zweiten Lamellen des zweiten drehmomentüber­ tragenden Körpers angeordnet sind, so daß ein enger Kontakt zwischen den ersten und zweiten Lamellen verhindert wird, wo durch der "Hump"-Modus in der auf diese Weise abgeänderten her­ kömmlichen Viskokupplung ausgeschaltet wird. Durch diese Ab­ standsringe wird jedoch die Anzahl der für eine auf diese Weise abgeänderte herkömmliche Viskokupplung erforderlichen Teile wesentlich erhöht. Dies ist der Nachteil der abgeänderten her­ kömmlichen Viskokupplung.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine leichtgewichtige, einfach konstruierte, kostengünstige Viskokupplung mit kleinen Abmessun­ gen zu schaffen, bei der die Anzahl der erforderlichen Bauteile auf ein Minimum reduziert ist und bei der die Lamellen
eines ersten Drehmomentübertragungskörpers sicher in einem Ab­ stand von zweiten Lamellen eines zweiten Drehmomentübertragungs­ körpers gehalten ist, um zu verhindern, daß im Betrieb der soge­ nannte "Hump"-Modus eintreten kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die sich abwechselnden ersten und zweiten Lamellen auf einem festen Ab­ stand zueinander durch Abstandsringe gehalten sind, welche dem Außenumfang der zweiten Lamellen und/oder dem Innenumfang der ersten Lamellen zugeordnet sind und diese mit einem Umfangs ab­ schnitt in eine in der zugewandten Umfangsfläche der Abstands­ ringe vorgesehenen ringförmigen Umfangsnut eingreifen.

Neben der Verhinderung des Hump-Modus wird eine Verringerung der Anzahl der Bauteile erzielt. Des weiteren wird mit der Ausge­ staltung nach der Lehre der Erfindung in einfacher Weise eine Distanzierung sämtlicher Lamellen zueinander erreicht, ohne daß eine genaue Positionierung von Kupplungsnabe und Kupplungsgehäu­ se einander gegenüber erfolgen müßte. Darüber hinaus genügt jeweils für die Distanzierung, daß entweder die ersten Lamellen oder die zweiten Lamellen mit entsprechenden Abstandsringen ausgerüstet werden. Die Abstandringe distanzieren bei Befesti­ gung auf dem Außenumfang der zweiten Lamellen die ersten Lamel­ len unmittelbar einander gegenüber und darüber hinaus die je­ weils zwischen zwei ersten Lamellen angeordnete zweite Lamelle über die Nut im Abstandsring.

Eine solche Bauweise und Anordnung erlaubt, daß Toleranzen hin­ sichtlich der Lage von Kupplungsnabe und Kupplungsgehäuse ein­ ander gegenüber ohne Einfluß auf die Frage der Lamellen zuein­ ander sind. Schließlich ist zwischen zwei Außen- und einer In­ nenlamelle nur ein einziger Abstandsring erforderlich, um die beschriebene Wirkung zu erreichen.

Es ergibt sich also eine erhebliche Vereinfachung bei der Monta­ ge. Darüber hinaus können auch die Abstandsringe nach der Erfin­ dung vormontiert den Lamellen zugeordnet werden, so daß auch Montagefehler vermieden werden.

Gemäß einem weiteren Vorschlag ist vorgesehen, daß die Abstands­ ringe jeweils einstückig mit den äußeren Umfangsabschnitten der zweiten Lamellen ausgebildet sind.

Alternativ ist es möglich, gemäß dem zweiten Vorschlag vorzuse­ hen, daß die Abstandsringe jeweils einstückig mit den inneren Umfangsabschnitten der ersten Lamellen ausgebildet sind.

Die obigen Aufgaben, weitere Aufgaben, weitere Ausführungsformen und Vorteile der Erfindung werden für den Fachmann unter Bezug­ nahme auf die folgende Beschreibung und beigefügte Zeichnung klargestellt, die eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung gemäß den Prinzipien der Erfindung zeigt.

Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine bevorzugte Ausführungs­ form einer erfindungsgemäßen Viskokupplung und;

Fig. 2 einen vergrößerten Schnitt durch einen wesentliches Detail der Viskokupplung gemäß Fig. 1.

Nachfolgend ist eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Viskokupplung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.

Die Viskokupplung umfaßt einen ersten Drehmomentüber­ tragungskörper 1 mit einem zu einem Kupplungsgehäuse 3 geformten Endabschnitt, einen gegenüber dem ersten Drehmomentübertragungskörper 1 drehbar angeordneten zweiten Drehmomentübertragungskörper 5, wobei eine äußere Umfangsfläche eines Endabschnitts des zweiten Drehmoment­ übertragungskörpers 5 über eine Keilverzahnung mit einer inneren Umfangsfläche eines Endabschnitts einer hülsen­ förmigen Kupplungsnabe 7 in der Weise verbunden ist, daß sich der zweite Drehmomentübertragungskörper 5 und die Kupplungsnabe 7 zusammen drehen müssen, wobei die Kupplungsnabe 7 über Lager 9, 11 drehbar im Kupplungs­ gehäuse 3 des ersten Drehmomentübertragungskörpers 1 angeordnet ist, und eine Arbeitskammer 13, die durch das Kupplungsgehäuse 3 des ersten Drehmomentübertragungs­ körpers 1 und die Kupplungsnabe 7 definiert und hermetisch abgeschlossen ist und mit einer Viskoflüssigkeit, wie z. B. einem hochviskosen Silikonöl, gefüllt ist.

In der Arbeitskammer 13 der Viskokupplung nach Fig. 1 ist eine Vielzahl von ersten Lamellen 17 so an einer inneren Umfangsfläche des Kupplungsgehäuses 3 des ersten Dreh­ momentübertragungskörpers 1 angebracht, daß sie mit diesen drehfest verbunden ist, wozu ein äußerer Umfangsabschnitt einer jeden ersten Lamelle 17 über eine Keilverzahnung mit der inneren keilverzahnten Fläche 15 des Kupplungsgehäuses 3 des ersten Drehmomentübertragungskörpers 1 so verbunden ist, daß sich die ersten Lamellen 17 und das Kupplungsgehäuse 3 zu­ sammen drehen müssen. Eine Vielzahl von zweiten Lamellen 21 ist so an einer äußeren Umfangsfläche der Kupplungsnabe 7 befestigt, daß sie mit dieser drehfest verbunden sind, wobei die zweiten Lamellen 21 in der Arbeitskammer 13 abwechselnd mit den ersten Lamellen 17 in einem Abstand von diesen angeordnet sind. Dabei ist ein innerer Umfangsabschnitt einer jeden zweiten Lamelle 21 über eine Keilverzahnung mit der äußeren Umfangsfläche der Kupp­ lungsnabe 7 in der Weise verbunden, daß sich die zweiten Lamel­ len 21 und die Kupplungsnabe 7 zusammen drehen müssen. Der Scherwiderstand der Viskoflüssigkeit gegen Drehung der ersten Lamellen 17 relativ zu den zweiten Lamellen 21 oder umgekehrt (d. h. der zweiten Lamellen 21 relativ zu den ersten Lamellen 17) bewirkt eine Drehmomentübertragung zwischen den ersten Lamellen 17 und den zweiten Lamellen 21.

Das übertragene Drehmoment variiert automatisch, da es im we­ sentlichen proportional zu der Drehzahldifferenz zwischen den ersten Lamellen 17 des ersten Drehmomentübertragungskörpers 1 und den zweiten Lamellen 21 des zweiten Drehmomentübertragungs­ körpers 5 ist. Einer dieser Drehmomentübertragungskörper 1 oder 5 kann z. B. mit einer Vorderradwelle und der andere Drehmoment­ übertragungskörper 5, 1 mit einer Hinterradwelle verbunden sein.

Aus Fig. 1 ist zu sehen, daß jeweils zwischen den benachbarten ersten Lamellen 17 des ersten Drehmoment­ übertragungskörpers 1 Abstandsringe 23 angeordnet sind. Wie aus Fig. 2 hervorgeht, sind die Abstandsringe 23 ausgehend von ihrer inneren Umfangsfläche jeweils mit einer ringförmigen Nut 25 versehen. In die ringförmige Nut 25 der Abstandsringe 23 greift jeweils ein äußerer Umfangsabschnitt der zweiten Lamellen 21 ein, deren innere Umfangsfläche über eine Keilverzahnung mit der äußeren Umfangsfläche der Kupplungsnabe 7 in der Weise verbunden ist, daß sich die zweiten Lamellen 21 und die Kupplungsnabe 7 zusammen drehen müssen.

Hierdurch ist erreicht, daß die ersten Lamellen 17 über die Abstandsringe 23 stets und sicher in einem Abstand von den zweiten Lamellen 21 gehalten sind.

Im übrigen sind die Abstandsringe 23 aus einem Werkstoff hergestellt, der geeignet ist, den Gleitwiderstand der Abstandsringe 23 gegenüber den Lamellen 21 zu reduzieren.

Es folgt nun eine Beschreibung der Betriebsweise der Viskokupplung.

Das auf den ersten Drehmomentübertragungskörper 1 übertragene Drehmoment wird auf das Kupplungsgehäuse 3 des Drehmomentübertragungskörpers 3, von dort auf die ersten Lamellen 17 und von dort aus weiter auf die zweiten Lamellen 21 übertragen, und zwar als Folge des viskosen Widerstands der Viskoflüssigkeit gegenüber der Drehung der ersten Lamellen 17, wobei die Viskoflüssigkeit, wie z. B. ein hochviskoses Silikonöl, in der Arbeitskammer 13 der Viskokupplung enthalten ist. Daraufhin wird das Drehmoment von den zweiten Lamellen 21 auf die Kupplungsnabe 7 und von dort auf den zweiten Drehmomentübertragungskörper 5 weitergeleitet.

Wenn sich die Drehzahldifferenz zwischen dem ersten Drehmomentübertragungskörper 1 und dem zweiten Drehmomentübertragungskörper 5 erhöht, haben die ersten Lamellen 17 des ersten Drehmomentübertragungskörpers 1 die Tendenz, einen engen Kontakt mit den zweiten Lamellen 21 des zweiten Drehmomentübertragungskörpers 5 einzugehen. Da die Abstandsringe 23 jeweils zwischen den benachbarten ersten Lamellen 17 angeordnet sind, und einen engen Kontakt der ersten Lamellen 17 mit den zweiten Lamellen 21 verhindern, besteht keinerlei Gefahr, daß die Visko­ kupplung in den sogenannten Hump-Modus gelangen kann.

Da außerdem die ersten Lamellen 17 des ersten Drehmoment­ übertragungskörpers 1 mit gleichem Abstand von den benachbarten zweiten Lamellen 21 angeordnet sind, trifft im wesentlichen keine Variation bei der Drehmoment­ übertragung zwischen den ersten Lamellen 17 und den zweiten Lamellen 21 auf.

Alternativ können die Abstandsringe 23 jeweils zwischen den benachbarten zweiten Lamellen 21, anstatt zwischen den benachbarten ersten Lamellen 17 angeordnet werden. Bei der auf diese Weise abgeänderten Ausführungsform sind die Abstandsringe 23 anstatt auf deren innerer Umfangsfläche auf der äußeren Umfangsfläche mit einer ringförmigen Nut versehen, so daß ein innerer Umfangsabschnitt einer jeden ersten Lamelle 17 in die ringförmige Nut eines jeden Abstandsringes 23 der abgeänderten Ausführungsform eingreift. Weiterhin kann die erfindungsgemäße Ausführungsform dahingehend abgeändert werden, daß die Abstandsringe 23 zwischen benachbarten ersten Lamellen 17 und benachbarten zweiten Lamellen 21 angeordnet sind, so daß der äußere Umfangsabschnitt einer jeden zweiten Lamelle 21 in die ringförmige Nut in der inneren Umfangsfläche eines jeden Abstandsringes 23 eingreift, wobei die Abstandsringe jeweils zwischen benachbarten ersten Lamellen 17 angeordnet sind, und der innere Umfangsabschnitt einer jeden ersten Lamelle 17 greift in die ringförmige Nut in der äußeren Umfangsfläche eines jeden Abstandsringes 23 ein, wobei die Abstandsringe jeweils zwischen benachbarten zweiten Lamellen 21 vorgesehen sind. Weiterhin kann die erfindungsgemäße Ausführungsform dahingehend abgeändert werden, daß die Abstandsringe 23 jeweils einteilig mit den Umfangs­ abschnitten der Lamellen 17, 21 ausgebildet sind.

Bei einer ausgeschalteten Viskokupplung, wie oben beschrieben, ist verhindert, daß ein Hump-Drehmoment erzeugt wird, selbst dann, wenn die Drehzahldifferenz zwischen dem ersten Drehmomentübertragungskörper 1 und dem zweiten Drehmomentübertragungskörper 5 ansteigt. Da außerdem bei der Viskokupplung die Abstandsringe 23 nur an einem Satz (17 oder 21) der Lamellen 17, 21 angebracht zu werden brauchen, ist die Anzahl der erforderlichen Bauteile wesentlich reduziert. Dies ist ein weiterer Vorteil.

Claims (3)

1. Viskokupplung mit einem Kupplungsgehäuse (3), mit einer im Kupplungsgehäuse (3) drehbar angeordneten Kupplungsnabe (7), mit einer Arbeitskammer (13), die zwischen Kupplungs­ gehäuse (3) und Kupplungsnabe (7) gebildet ist, mit einer Keilverzahnung (15) an der Innenfläche des Kupplungsgehäu­ ses (3), in der erste ringförmige Lamellen (17) mit einer an ihrem äußeren Umfang angeordneten Keilverzahnung dreh­ fest in Eingriff sind, mit zweiten ringförmigen Lamellen (21), die abwechselnd mit den ersten Lamellen (17) in der Arbeitskammer (13) angeordnet sind und an ihrer inneren Um­ fangsfläche eine Keilverzahnung aufweisen, mit der sie mit einer Keilverzahnung (19) auf der äußeren Umfangsfläche der Kupplungsnabe (7) drehfest verbunden sind, mit Abstands­ ringen (23) zur Distanzierung der Lamellen und mit einer in der Arbeitskammer (13) aufgenommenen Viskoflüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß die sich abwechselnden ersten und zweiten Lamellen (17, 21) auf einem festen Abstand zueinander durch Abstandsringe (23) gehalten sind, welche dem Außenumfang der zweiten Lamellen (21) und/oder dem Innenumfang der ersten Lamellen (17) zugeordnet sind und diese mit einem Umfangsabschnitt in eine in der zugewandten Umfangsfläche der Abstandsringe (23) vorgesehenen ringförmigen Umfangsnut (25) eingreifen.

2. Viskokupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandsringe (23) jeweils einstückig mit den äuße­ ren Umfangsabschnitten der zweiten Lamellen (21) ausgebil­ det sind.

3. Viskokupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandsringe (23) jeweils einstückig mit den inne­ ren Umfangsabschnitten der ersten Lamellen (17) ausgebildet sind.