DE4121555A1 - Fluessigkeitsreibungskupplung - Google Patents
FluessigkeitsreibungskupplungInfo
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- F16D35/005—Fluid clutches in which the clutching is predominantly obtained by fluid adhesion with multiple lamellae
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
- F16D35/00—Fluid clutches in which the clutching is predominantly obtained by fluid adhesion
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Description
Die Erfindung handelt von einer Flüssigkeitsreibungs
kupplung mit einem einen Kupplungsteil bildenden, mit
viskoser Flüssigkeit gefüllten Gehäuse und einer in dieses
einragenden, den anderen Kupplungsteil bildenden Welle
sowie mit ineinandergreifenden, wechselweise mit dem Ge
häuse bzw. der Welle drehfest verbundenen Lamellen und
dazwischen angeordneten Abstandhaltern.
Flüssigkeitsreibungskupplungen dieser Art finden bei
spielsweise in Fahrzeugantrieben Verwendung. Dabei wird von
ihrer Eigenschaft Gebrauch gemacht, ein mit steigender
Differenzdrehzahl steigendes Drehmoment zu übertragen.
Bei gebräuchlichen Flüssigkeitsreibungskupplungen wirkt
sich aber nachteilig aus, daß das übertragene Drehmoment
bei gleicher Differenzdrehzahl und steigender Temperatur
(durch die bei der viskosen Reibung entstehenden) Wärme
abnimmt. Das Moment ist also bei niederer Temperatur, also
wenn der Schlupf beginnt, zu hoch und bei hoher Temperatur
zu niedrig.
Um diesem ungünstigen Drehmomentverlauf entgegen zu wirken,
ist es z. B. aus der AT-PS 3 83 195 bekannt, die Breite der
Spalte zwischen den Lamellen mittels eines außerhalb des
Lamellenraumes angeordneten Druckkörpers mit temperatur
abhängiger Formänderung, die in axialer Richtung auf die
Lamellen einwirkt, zu verringern. Das übertragene Dreh
moment steigt nämlich mit abnehmender Spaltbreite pro
gressiv an.
Die in dieser AT-PS beschriebene Kupplung bringt aber einen
hohen Bauaufwand mit sich, sowohl für den seitlich angeord
neten Druckkörper als auch für die zur Vergleichmäßigung
der Abstände zwischen den Lamellen erforderlichen federnden
Abstandhalter. Damit wird dann zwar im Bereich flüssiger
Reibung der gewünschte Drehmomentenverlauf erreicht, nicht
aber im Bereich metallischer Reibung, der sich ab einer
bestimmten Temperatur mit sehr starkem Drehmomentenanstieg
einstellen soll. Dieser Bereich, wegen des starken Dreh
momentenanstieges auch Hump-Bereich genannt, ist wichtig
als Schutz vor thermischer Überlastung der Kupplung. Diese
Schutzwirkung tritt allerdings nur ein, wenn dieses Hump-
Moment auch groß genug ist. Man denke etwa an ein ein Ge
ländehindernis überwindendes Fahrzeug, bei dem eines der
angetriebenen Räder rutscht. Dann soll das Hump-Moment
einer zwischen dem rutschenden Rad und einem greifenden Rad
angeordneten Flüssigkeitsreibungskupplung so groß sein, daß
entweder das Hindernis überwunden oder der Motor abgewürgt
wird.
Der steile Momentenanstieg im Bereich metallischer Reibung
dürfte unter anderem dadurch entstehen, daß die Viskose
flüssigkeit zwischen zwei Scheiben verdrängt wird und durch
einseitige Wirkung des durch den Temperaturanstieg zu
nehmenden Innendruckes sich Paare von Lamellen aneinander
legen. Damit dieser Zustand auch tatsächlich auftritt, muß
die Viskoseflüssigkeit zwischen den Scheiben verdrängt
werden, wozu Schabekanten an den Lamellen gebräuchlich
sind, und der einseitige Druck zum Aneinanderpressen der
Lamellenpaare ausreichen. Damit das Hump-Moment möglichst
groß wird, muß die tatsächliche metallische Berührungs
fläche möglichst groß sein, d. h. es müssen möglichst alle
Lamellenpaare auf möglichst der ganzen Fläche aneinander
anliegen.
Das ist bei der Kupplung gemäß der AT-PS aber trotz der
federnden Abstandhalter nicht der Fall. Diese gleichen wohl
den Abstand zwischen den Innenlamellen aus, die Lage der
verschiebbaren Außenlamellen gegenüber den Innenlamellen
bleibt jedoch unbestimmt und willkürlich, wodurch sich der
Bereich metallischer Reibung bei den einzelnen Lamellen
paaren nicht gleichzeitig und nur unvollständig einstellt.
Diese undefinierte Stellung der Außenlamellen (das trifft
analog auch bei verschiebbaren Innenlamellen zu) führt zum
Verschleiß der Lamellen auch im Bereich flüssiger Reibung,
durch welchen sich im Laufe der Zeit die Drehmomenten
charakteristik der Kupplung verändert.
Zwar ist es aus der DE-PS 38 28 421 bekannt, zur Ver
besserung des Schabeeffektes, durch den die Viskoseflüs
sigkeit zwischen zwei Scheiben beschleunigt verdrängt wird,
statt der gebräuchlichen vorbekannten Schabekanten,
Sektoren der Lamellen um radiale Kanten zu verbiegen.
Dadurch wird jedoch nur das Hump-Moment erhöht, ohne das
das Verhalten im Bereich flüssiger Reibung sich verbessern
würde. Außerdem ist eine erhöhte Anzahl von Lamellen
notwendig und der Verschleiß der Lamellen ist höher.
Es ist somit Aufgabe der Erfindung, eine Flüssigkeits
reibungskupplung der eingangs definierten Art zu schaffen,
die bei minimalem konstruktiven Aufwand einen verbesserten
Momentenverlauf im Bereich flüssiger Reibung, einen hohen
und steilen Momentenanstieg im Bereich fester Reibung und
durch geringem Verschleiß eine lange Lebensdauer ohne
Veränderung des Momentenverlaufes erreicht.
Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß die Außen-
oder die Innenlamellen ganz oder teilweise in axialer
Richtung temperaturabhängig verformbar sind und daß
zwischen je einer Innenlamellen und einer Außenlamelle des
benachbarten Lamellenpaares ein Abstandshaltering angeord
net ist.
Durch die temperaturabhängig in axialer Richtung verform
baren Lamellen bzw. Lamellenteile verringert sich im Be
reich viskoser Reibung die Spaltbreite mit zunehmender
Temperatur. Die sich aus der Verkleinerung der Spaltbreite
bei konstanter Temperatur ergebende Steigerung des Momentes
wirkt dem Abfall des Momentes durch die Temperatur
steigerung entgegen. Dadurch ist der Momentenverlauf in
diesem Bereich konstant bis leicht steigend, je nach
Auslegung. Dadurch ist es auch möglich, den Drehmomenten
verlauf der Kupplung auf ganz sanftes Einsetzen bei
beginnendem Schlupf (also geringes Moment bei niedriger
Temperatur), der fahrdynamisch sehr erwünscht ist,
abzustimmen.
Der Bereich metallischer Reibung wird durch die variable
Krümmung der Lamellen und die durch die Distanzringe de
finierte Lage der Lamellen zu ihren Gegenlamellen von den
Lamellenpaaren gleichzeitig und vollständig erreicht, wo
durch das Hump-Moment stark ansteigt.
Die durch die Distanzringe definierte Position aller
Lamellen bezüglich ihrer Gegenlamellen verringert den
Verschleiß im Bereich viskoser Reibung, wodurch sich die
Momentenkennlinie der Kupplung im Verlauf der Lebensdauer
nicht verändert.
Die temperaturabhängige Verformbarkeit der Lamellen oder
Lamellenteile läßt sich in einer Grundform der Erfindung
durch deren Herstellung aus einer Legierung mit Formge
dächtniseffekt oder ganz oder teilweise aus einem Bimetall
erreichen, wobei sich der Anstieg der Momentenkennlinie in
einem Fall durch entsprechend gewählte Vorverformung, im
anderen Fall durch entsprechend gewählte Werkstoffpaarungen
und -dicken der beiden metallischen Schichten erzielen
läßt.
In Weiterbildung der ersten Grundform bestehen entweder die
Außenlamellen oder die Innenlamellen ganz aus einem tempe
raturabhängig verformbaren Material und sind im kalten Zu
stand von der nächstliegenden Gegenfläche schüsselförmig
weggekrümmt. Sie nähern sich mit steigender Temperatur der
ebenen Form und damit dieser Gegenlamelle. Dadurch steigt
das Moment bereits im viskosen Bereich stärker an, weil
sich die Spaltbreite von innen nach außen verringert, wo
durch dann auch der Bereich metallischer Reibung von allen
Lamellenpaaren gleichzeitig erreicht wird.
In Weiterbildung des Erfindungsgedankens werden die
Abstandshalteringe so gestaltet, daß deren Seitenflächen
zumindest eine der beiden benachbarten Lamellen nur
stellenweise berühren. Durch die nur stellenweise Berührung
wird eine hydrodynamschie Schmierung erreicht. Auf
besonders einfache Weise läßt sich eine beidseitige und
drehrichtungsunabhängige hydrodynamische Schmierung durch
gewellte Ausbildung des Abstandshalteringes erzielen.
Es ist besonders vorteilhaft, die Abstandshalteringe am
inneren Durchmesser der Lamellen anzuordnen, weil dadurch
Berührungsfläche zwischen den Lamellen dort verloren geht,
wo sie das geringste Drehmoment übertragen würde, und der
hydrodynamische Schmiereffekt auch sicher noch ausreicht.
In einer bevorzugten Ausführungsform dieser ersten Grund
form sind es die Innenlamellen, die temperaturabhängig
verformbar sind. Weil die Außenlamellen dann bei steigender
Temperatur nicht in ihrer drehfesten Verbindung mit dem
Gehäuse, wo die Berührungsfläche mit diesem am größten ist,
verschoben zu werden brauchen, bleiben Verluste und Ver
schleiß besonders gering.
In weiterer Ausgestaltung dieser Ausführungsform sind die
Innenlamellen durch radiale Schlitze in Sektoren geteilt,
wobei sie durch die temperaturabhängige Verformbarkeit im
kalten Zustand in Umfangsrichtung zur Gegenlamelle hin
konvex gebogen, und bei hoher Temperatur zur Gegenlamelle
hin leicht konkav gebogen sind. Dadurch wird die Lamelle
bei kalter Kupplung von der Gegenlamelle durch hydrody
namische Kräfte weggedrückt, wodurch sich der Spalt er
weitert und das übertragene Moment verringert und wodurch
sich bei der Temperatur, bei der metallische Reibung auf
treten soll, Schabekanten bilden.
In Abwandlung der ersten Grundform ist es möglich, die
Abstandshalteringe mit den zugehörigen Innenlamellen
einstückig auszubilden. Dadurch werden Fertigung und
Zusammenbau vereinfacht und die Berührungsfläche des
Distanzringteiles mit der benachbarten Außenlamelle kann
auch so wieder so ausgebildet sein, daß hydrodynamische
Schmierung auftritt. Besonders groß ist die Ersparnis, wenn
die Innenlamellen mit angeformtem Abstandshaltering aus
ebenen Ausgangsmaterial durch Prägen oder Stanzen herge
stellt wird, wobei im Falle einer Legierung mit Gedächt
niseffekt auf diese Weise auch gleich die entsprechende
Vorverformung erfolgen kann.
In einer zweiten Grundform der Erfindung weisen die
Außenlamellen an ihren inneren Endteilen temperaturabhängig
in axialer Richtung verformbare Ringteile auf, die gleich
zeitig als Abstandshalteringe zur benachbarten Innenlamelle
wirken. Mit dieser Form wird durch die große und beider
seits der Außenlamelle gleiche Spaltbreite ein besonders
niedriges Moment bei Schlupfbeginn erreicht und ein sehr
breiter Regelbereich, bis dann durch die Wirkung des auch
an der anderen Gegenlamelle anliegenden verformbaren
Ringteiles der Bereich metallischer Reibung erreicht wird.
Außerdem bleiben die Außenlamellen in dieser Form, in der
sie im übrigen aus nicht temperaturabhängig verformbarem
Material bestehen, immer parallel zu den Innenlamellen.
In Weiterbildung dieser Grundform können die Ringteile oder
die ganzen Lamellen aus einer Legierung mit Formgedächtnis
effekt bestehen. Es ist besonders praktisch, wenn die
gesamte Lamelle aus einer solchen Legierung besteht und so
vorverformt ist, daß der Gedächtniseffekt nur in den inne
ren Teilen der Außenlamellen auftritt.
In einer besonders vorteilhaften Abwandlung dieser zweiten
Grundform besteht der Ringteil aus einem Kunststoff, vor
zugsweise aus PTFE, in dem außerhalb der Symmetrieebene ein
vorzugsweise radial geschlitzter und aus Stahl bestehender
Metallring eingesetzt ist. Durch die verschiedenen Wärme
ausdehnungskoeffizienten der beiden Werkstoffe entsteht
dann die gewünschte Verkrümmung.
Im folgenden werden einige Ausführungsbeispiele der Erfin
dung zur Erläuterung anhand der Fig. 1 bis 12 beschrie
ben, die darstellen:
Fig. 1 Flüssigkeitsreibungskupplung nach dem Stand der
Technik, die die erfindungsgemäßen Merkmale in al
len Ausführungsformen aufnehmen kann, im Axial
schnitt,
Fig. 2 Vergrößertes Detail D aus Fig. 1 mit den erfin
dungsgemäßen Merkmalen in einer ersten Ausführungs
form, dargestellt im Bereich der Flüssigkeits
reibungskupplung,
Fig. 3 Umfangsschnitt nach AA in Fig. 2,
Fig. 4 wie Fig. 2, jedoch im Bereich der festen Reibung
(Hump-Bereich),
Fig. 5 Umfangsschnitt nach BB in Fig. 4,
Fig. 6 Vergrößertes Detail D aus Fig. 1 analog Fig. 2, in
einer erfindungsgemäßen zweiten Ausführungsform, im
Bereich der Flüssigkeitsreibung,
Fig. 7 wie Fig. 6, jedoch im Bereich fester Reibung,
Fig. 8 Vergrößertes Detail D aus Fig. 1 in einer dritten
Ausführungsform,
Fig. 9 Vergrößertes Detail D aus Fig. 1 in einer vierten
Ausführungsform,
Fig. 10 Vergrößertes Detail D aus Fig. 1, in einer weite
ren Variante der Erfindung im Bereich der flüssigen
Reibung,
Fig. 11 wie Fig. 10, jedoch im Bereich der festen
Reibung,
Fig. 12 Schnitt nach CC in Fig. 2, abgewickelt.
Die erfindungsgemäße Flüssigkeitsreibungskupplung wird
beispielsweise in einem Ausgleichsgetriebe zwischen zwei
getriebenen Fahrzeugachsen eingesetzt. Der eine Kupplungs
teil bildet ein Gehäuse 1, das drehbar auf einer als
zweiter Kupplungsteil dienenden Hohlwelle 2 gelagert ist.
Mit dem Gehäuse 1 ist ein Satz von äußeren Kupplungs
lamellen 3 drehfest verbunden, die zwischen mehrere einen
zweiten Satz bildende, auf der Hohlwelle 2 drehfest ange
ordnete, innere Lamellen 4 greifen. Auf die erfindungs
gemäße Gestaltung der in dieser Figur nur schematisch
angedeuteten Lamellen 3, 4 und deren Zubehör wird im
weiteren näher eingegangen. Dabei sind jeweils drei
Lamellen dargestellt, wobei die Kupplung eine beliebige
Anzahl von Lamellenpaaren jeweils identischer Konstruktion
und Wirkungsweise enthalten kann. Der Innenraum 5 Gehäuses
1 ist mit einer viskosen Flüssigkeit befüllt, was durch mit
Stopfen 15 verschließbare Öffnungen geschieht.
In Fig. 2 und in allen analogen Radialschnitten weist das
Gehäuse 1 eine geeignete Innenverzahnung 7 auf, die über
eine passende Außenverzahnung 15 der Außenlamellen 3 mit
diesen eine drehfeste Verbindung herstellt. Auf dieselbe
Weise ist die Hohlwelle 2 über ihre Außenverzahnung 6 mit
den eine passende Innenverzahnung 16 aufweisenden Innen
lamellen 4 drehfest verbunden. Die Gestaltung dieser Innen
verzahnung ist beliebig, solange sie nur die Übertragung
eines Drehmomentes und geringfügige axiale Verschiebungen
der Lamellen zuläßt.
Die Lamellen 3, 4 bilden ein Lamellenpaar. Die Zahl solcher
identischer Lamellenpaare ergibt sich bei der Auslegung der
Kupplung. Die Innenlamelle eines benachbarten Lamellen
paares ist mit 3′ bezeichnet.
In einer bevorzugten Ausführungsform gemäß Fig. 2 bis 5 ist
die Innenlamelle 4 in axialer Richtung temperaturabhängig
verformbar. Dazu besteht sie entweder aus einer Legierung
mit Formgedächtnis (nicht dargestellt) oder aus
bimetallischen, fest miteinander verbundenen Platten 9, 10,
wobei beispielsweise die Platte 9 aus Eisen und die Platte
10 aus Aluminium besteht. Die beiden Außenlamellen 3, 3′
bestehen aus konventionellem Material. Fig. 2 und Fig. 3
zeigen diese Ausführugnsform bei Umgebungstemperatur, bei
der die Innenlamelle 4 die dargestellte in axialer Richtung
gekrümmte Gestalt aufweist. Das wird im Falle einer bime
tallischen Lamellen durch geeignete Auswahl der bime
tallischen Werkstoffe und Schichtdicken der Platten 9, 10
und deren Verbindung bei geeigneter Temperatur und im Falle
einer Legierung mit Gedächtniseffekt durch geeignete Ver
formung bei geeigneter Temperatur erreicht.
Dabei kann die Innenlamellen 4, wie in Fig. 3 dargestellt,
durch nach außen offene radiale Schlitze 14 in Sektoren
geteilt sein, sodaß die Verformung in axialer Richtung
nicht durch Umfangsspannungen gestört wird. In Fig. 2 und
3, die den Zustand bei niedriger Temperatur im Bereich der
Flüssigkeitsreibung darstellt, sind links und rechts der
Innenlamelle die Spaltweiten z1 und z2, die sich über den
Radius ändern, erkennbar. Aufgrund der bekannten etwa
hyperbolischen Beziehung zwischen dem übertragenen Dreh
moment und des Verhältnisses der Spaltweiten z1 zu z2 bei
konstantem Abstand z zwischen einem Paar gleichartiger
Lamellen ist das übertragene Drehmoment hier gering. Dabei
ist zu bedenken, daß die Außenzone, in der der Spalt z2 am
größten ist, zur Übertragung des Drehmomentes mehr bei
trägt als die Innenzone.
Weiters ist in Fig. 3 zu erkennen daß bei Krümmung des
Lamellensektors auch im Umfangsschnitt die Lamelle 4 der
Außenlamelle 3 eine konvex gewölbte Fläche 12 zuwendet.
Diese konvexe Wölbung übt eine den Spalt z2 vergrößernde
hydrodynamische Wirkung aus. Diese Wölbung kann natürlich
nur auftreten, wenn die Innenlamelle 4 durch radiale
Schlitze 14 in Sektoren unterteilt ist.
Bei durch Schlupfverluste ansteigender Temperatur wird sich
die Innenlamelle strecken, d. h. die Spaltweite z2 wird
sich in von innen nach außen zunehmenden Maße langsam
verringern, wodurch sich die mittlere Spaltweite und das
übertragene Drehmoment langsam erhöhen. Diese Wirkung
kompensiert die Abnahme des übertragenen Momentes durch
Abnahme der Viskosität bei steigender Temperatur. Je nach
Auslegung und Bemessung der thermosensiblen Innenlamelle 4
läßt sich somit ein von der Temperatur ganz unabhängiger,
und sogar ein mit der Temperatur leicht steigender
Drehmomentverlauf erreichen.
Sobald die Temperatur, bei der feste Reibung beginnen soll
erreicht ist, ist die Innenlamelle im Radialschnitt (Fig. 4)
fast gestreckt, sodaß sie sich leicht und ohne Verzögerung
an die rechte Außenlamelle anlegt. Dieses rasche Anlegen
wird durch die Druckverteilung um die Innenlamelle ge
fördert, die dadurch entsteht, daß der erhöhte Innendruck
nur mehr am äußeren Teil ihrer der Gegenlamelle zugewandten
Fläche, jedoch an der gesamten der Gegenlamelle abgewandten
Fläche anliegt. Dazu kommt noch, daß sich durch die thermo
sensible Wirkung die Krümmung des Innenlamellensektors im
Umfangschnitt durch den Temperaturanstieg von konvex zu
konkav ändert, wodurch Schabekanten 13 entstehen, die das
sofortige und vollständige Umschlagen in den Bereich fester
Reibung bewirken.
In Fig. 2 und 4 ist weiters ein Abstandshaltering 8 zwi
schen der Innenlamelle und der mit dieser nicht zusammen
arbeitenden (also bereits dem nächsten Lamellenpaar ange
hörenden) Außenlamelle 3′ zu erkennen. Dieser Abstands
haltering 8 definiert den Abstand zwischen je einer
Innenlamelle 4 und einer Außenlamelle 3′, zum Unterschied
vom Stand der Technik, in dem Distanzierungsvorrichtungen
zwischen gleichartigen Lamellen wirken. Durch Vergleich
mäßigung dieses Abstandes wird der Verschleiß der Lamellen
im Bereich der Flüssigkeitsreibung vermindert und das
gleichzeitige Auftreten des Zustandes fester Reibung für
alle Lamellenpaare gefördert. Die verschleißmindernde
Wirkung des Distanzringes beruht auf der hydrodynamischen
Schmierung und darauf, daß er ganz innen angeordnet ist.
Zur Förderung dieser Schmierwirkung bereits bei sehr
geringem Schlupf, also geringer Differenzgeschwindigkeit
der beiden Oberflächen, kann der Abstandshaltering
Schmiertaschen (z. B. 33 in Fig. 9) aufweisen oder gleich
als gewellter Ring (siehe Fig. 12) ausgebildet sein.
Fig. 6 und 7 zeigen eine andere Ausführungsform der
Erfindung, die sich von der der Fig. 2 bis 5 dadurch
unterscheidet, daß bei ihr die Innenlamellen 4 aus
konventionellem Werkstoff und die Außenlamellen 3 aus
thermosensiblen Werkstoff bestehen. Die Wirkung ist
dieselbe, nur verschieben sich hier die Außenzähne 15 der
Außenlamelle in der Innenverzahnung 7 des Gehäuses 1, wenn
sich durch Temperaturanstieg die Außenlamellen gerade
richten.
Die Ausführungsform nach Fig. 8 und 9 unterscheiden sich
von der nach Fig. 2 bis 5 dadurch, daß anstelle eines losen
Abstandshalteringes 8 die Innenteile der Innenlamellen 4
(es könnten auch die der Außenlamellen 3 sein) als
Abstandshalter ausgebildet sind. In der Ausführungsform der
Fig. 8 wird die konkave Ausbildung des Innenteiles 34 bei
der Verformung oder Vorverformung der Innenlamelle 4 gleich
in einem einzigen Arbeitsgang erreicht. In der Ausführungs
form nach Fig. 9 wird der Teil 30 der Bimetalllamelle 4 als
Distanzteil 32 ausgebildet. Dabei kann dieser Distanzteil
32 auch Schmiertaschen 33 erhalten, was übrigens auch beim
Ausformen des Distanzteiles 34 in Fig. 8 gleich in einem
einzigen Arbeitsgang geschehen kann.
In einer Variante der Erfindung, dargestellt in Fig. 10 und
11, sind nicht nur die Innenlamellen 4 aus konventionellem
Werkstoff, sondern auch ein Teil der Außenlamellen 3. Die
Außenlamelle 3 besteht aus einem nicht thermosensiblen
Ringteil 40, der sich in einem inneren Ringteil 42 aus
Kunststoff (vorzugsweise PTFE) fortsetzt. Dieser innere
Ringteil 42 enthält außerhalb seiner Mittenebene 42 einen
Metallring 41, der vorzugsweise radial geschlitzt ist
(nicht dargestellt).
Durch die verschiedene Wärmeausdehnung von Kunststoff und
Metall ergibt sich auch hier eine "bimetallartige" Form
änderung. Die Ringteile 43 sind so geformt, daß sie ganz
innen Distanzwulste bilden, die sich gegen die benachbarten
Lamellen 4′ abstützen.
In der in Fig. 10 dargestellten Stellung befindet sich die
Kupplung bei Raumtemperatur im Bereich der Flüssigkeits
reibung. Die beiden Spalten Z1, Z2 sind gleich, sodaß das
übertragene Drehmoment minimal ist. Bei ansteigender Tem
peratur wölbt sich der Ringteil 42 unter dem Einfluß des
Metallringes 41. Durch den sich an der linken Innenlamelle
4′ abstützenden Distanzwulst 43 wird die Platte 40 der
Außenlamelle 3 nach rechts bewegt, wobei durch die Ver
ringerung der Spaltweite Z2 das übertragene Drehmoment
zunimmt, bis zum Übergang in den Zustand fester Reibung.
Auch hier kann der Übergang wenn nötig, oder wenn er
besonders schnell erfolgen muß, wieder durch Schabekanten
beschleunigt werden.
Jedenfalls führt die plötzliche Berührung der beiden
Lamellen auf ihrer ganzen Fläche zu einem besonders steilen
Anstieg des Drehmomentes. Wenn dieser zum gewünschten
Erfolg (beispielsweise zur Überwindung des Geländehin
dernisses) führt, wird das Gebiet fester Reibung verlassen,
weil sich die Kupplung wieder abkühlt. Darauf reagiert der
thermosensible Ringteil 42, indem er sich wieder zurück
verformt und dabei die Platte 40 wieder nach links bewegt,
bis die Spaltbreiten z1, z2 gleich sind.
Diese Variante erlaubt einen besonders breiten Arbeits
bereich von ganz niedrigem übertragenem Moment bis zu einem
ziemlich hohen, von dem dann noch der steile Anstieg auf
ein hohes Hump-Moment erfolgt.
Es ist abschließend zu bemerken, daß es sich bei den be
schriebenen Ausführungsformen nur um Beispiele handelt und
daß andere Kombinationen dieser Varianten denkbar sind. So
könnte etwa der Ringteil 42 auch aus einem Bimetall oder
einer Legierung mit Erinnerungsvermögen bestehen, oder auf
beliebige Weise mit der Platte 40 verbunden sein.
Claims (16)
1. Flüssigkeitsreibungskupplung mit einem einen
Kupplungsteil bildenden, mit viskoser Flüssigkeit gefüllten
Gehäuse und einer in dieses einragenden, den anderen
Kupplungsteil bildenden Welle, sowie mit ineinander
greifenden, wechselweise mit dem Gehäuse bzw. der Welle
drehfest verbundenen Lamellen und mit Abstandhaltern,
dadurch gekennzeichnet, daß die Außen-
oder die Innenlamellen (3, 4) ganz oder teilweise in axialer
Richtung temperaturabhängig verformbar sind, und daß
zwischen je einer Innenlamelle (4) und einer Außenlamelle
(3′) des benachbarten Lamellenpaares ein Abstandshaltering
(8) angeordnet ist.
2. Flüssigkeitsreibungskupplung nach Anspruch 1, da
durch gekennzeichnet, daß die Außen-
oder die Innenlamellen (3, 4) aus einer Legierung mit
Formgedächtnis (Memory-Legierung) bestehen oder einen Teil
aus einer solchen enthalten.
3. Flüssigkeitsreibungskupplung nach Anspruch 1, da
durch gekennzeichnet, daß die Außen-
oder Innenlamellen (3, 4) aus einem Bimetall (9, 10; 20, 21;
30, 31) bestehen oder einen bimetallischen Teil (41, 42)
enthalten.
4. Flüssigkeitsreibungskupplung nach Anspruch 1, da
durch gekennzeichnet, daß die Außen-
oder Innenlamellen (3, 4) ganz aus temperaturabhängig
verformbarem Material bestehen und im kalten Zustand von
der nächstliegenden Gegenfläche (4, 3) schüsselförmig
weggekrümmt sind und sich mit steigender Temperatur der
ebenen Form nähern.
5. Flüssigkeitsreibungskupplung nach Anspruch 4, da
durch gekennzeichnet, daß die Seiten
flächen der Abstandshalteringe (8, 34, 32) zumindest eine der
beiden benachbarten Lamellen (3′, 4) nur stellenweise be
rühren.
6. Flüssigkeitsreibungskupplung nach Anspruch 4, da
durch gekennzeichnet, daß die Abstands
halteringe (8) in Umfangsrichtung gewellt sind.
7. Flüssigkeitsreibungskupplung nach Anspruch 4, da
durch gekennzeichnet, daß die Abstands
halteringe (8, 34, 32, 43) am inneren Durchmesser der Lamellen
(3, 4) angeordnet sind.
8. Flüssigkeitsreibungskupplung nach Anspruch 7, da
durch gekennzeichnet, daß die Innen
lamellen (4) temperaturabhängig verformbar sind.
9. Flüssigkeitsreibungskupplung nach Anspruch 8, da
durch gekennzeichnet, daß die Innen
lamellen durch radiale Schlitze (14) in Sektoren (11)
geteilt sind, wobei sie durch die temperaturabhängige
Verformbarkeit im kalten Zustand in Umfangsrichtung zur
Gegenlamelle hin konvex gebogen und bei hoher Temperatur
zur Gegenlamelle hin leicht konkav gebogen sind.
10. Flüssigkeitsreibungskupplung nach Anspruch 3, da
durch gekennzeichnet, daß die Abstands
halteringe (32, 34) mit den zugehörigen Innenlamellen (4)
einstückig ausgebildet sind.
11. Flüssigkeitsreibungskupplung nach Anspruch 10, da
durch gekennzeichnet, daß die mit den
Innenlamellen (4) einstückigen Abstandshalteringe (32, 34)
die Außenlamellen (3′) nur stellenweise berühren.
12. Flüssigkeitsreibungskupplung nach Anspruch 10, da
durch gekennzeichnet, daß die Innen
lamellen (4) mit angeformten Abstandshaltering (34) aus
ebenem Ausgangsmaterial durch Prägen oder Stanzen herge
stellt sind.
13. Flüssigkeitsreibungskupplung nach Anspruch 1, da
durch gekennzeichnet, daß die Außen
lamellen (3) an ihren inneren Endteilen temperaturabhängig
in axialer Richtung verformbare Ringteile (42) aufweisen,
die gleichzeitig als Distanzhalter zur benachbarten Innen
lamelle (4′) wirken.
14. Flüssigkeitsreibungskupplung nach Anspruch 13, da
durch gekennzeichnet, daß die Ringteile
(42) aus einer Legierung mit Formänderungseffekt bestehen.
15. Flüssigkeitsreibungskupplung nach Anspruch 13, da
durch gekennzeichnet, daß die Ringteile
(42) aus einem Kunststoff, vorzugsweise aus PTFE, bestehen,
in den außerhalb der Symmetrieebene ein Metallring (41)
eingelassen ist.
16. Flüssigkeitsreibungskupplung nach Anspruch 15, da
durch gekennzeichnet, daß der einge
lassene Metallring (41) aus Stahl besteht und geschlitzt
ist.
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