DE4125026C2 - Viskokupplung mit stabilisierter Lagerung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Viskokupplung, insbesondere Viskolüfterkupp­ lung zum Antrieb von Lüfterrädern bei Brennkraftmaschinen, bestehend aus ei­ nem getriebenen Aluminiumgehäuse, das über ein Wälzlager auf einer Welle drehbar gelagert ist, wobei das Gehäuse im Bereich der Lagerstelle für das Wälz­ lager in ein im wesentlichen zylindrisches Lagerteil übergeht, welches axial zu­ mindest in einer Richtung von der Gehäusewand weg gerichtet ist und wobei das mit der höheren Betriebstemperatur beaufschlagte Lagerteil mit einem auf dessen Außendurchmesser aufgesetzten Spannring stabilisiert ist, dessen Ausdehnungs­ koeffizient etwa dem des Wälzlageraußenringes entspricht.

Eine Viskokupplung der o. g. Bauart ist beispielsweise aus der deutschen Offen­ legungsschrift 36 05 443 A1 bekannt.

Bei der bekannten Ausführung wurde der Spannring auf einen bearbeiteten Au­ ßendurchmesser des Lagerteils aufgepreßt. Eine solche Ausbildung ist zwar funktionell einwandfrei, jedoch entstehen relativ hohe Bearbeitungskosten am Lagerring und am Spannring.

Die EP 0 269 835 A2 zeigt ebenfalls eine gattungsgemäße Viskokupplung, bei der das angetriebene Teil in eine umlaufende Kerbverzahnung der Antriebswelle eingepreßt ist. Somit ist eine sichere Drehmomentübertragung gewährleistet, jedoch hält die Anwendbarkeit dieser Konstruktion von der entsprechenden Ausbildung der Antriebswelle ab.

In der DE 34 09 247 A1 wird ein Verfahren zum Herstellen von achsgenauen Lagersätzen in Leichtmetalldruckgußteilen vorgeschlagen. Hierzu wird ein Sinter­ teil in Form einer Stegratsche vorgesehen, die sich mit rippenförmigen Ansätzen in die Innenwandungen zylindrischer Ausnehmungen in dem Leichtmetalldruck­ gußteil eingraben. Da es sich bei dem hier eingepreßten Bauteil um den Lagersitz selbst handelt, ist bei der Herstellung und Montage desselben hohe Präzision er­ forderlich.

Mit der DE 29 05 683 C2 wurde ein Verfahren zur Herstellung einer Lagerbau­ gruppe gezeigt, bei dem der äußere Lagerring mit einer Lagerhülse in Verbindung steht, welche eine Rändelung zur drehfesten Montage in einer zylinderförmigen Ausnehmung des Gußteils aufweist. Bei bestimmten Anwendungen können je­ doch die unvermeidlichen Radialkräfte auf die Wälzkörper zu vorzeitigem Ver­ schleiß der Lager führen.

In dem deutschen Gebrauchsmuster G 84 14 937 U1 wird zur Kompensation von Wärmedehnungen zwischen Lager und Gehäuse eine in letzteres eingepreßte Ela­ stomerhülse vorgeschlagen. Wegen des hohen Aufwands bei der Verwendung von elastomeren, für Bauteile mit drehmomentübetragenden Eigenschaften, ist diese Vorgehensweise relativ kostenintensiv.

Das Verstemmen von Kupplungsteilen ist grundsätzlich bekannt und wurde bei­ spielsweise in der DE 41 03 319 A1 dargelegt. Verstemmungen in der Nähe von Lagersitzen sind jedoch hinsichtlich der entstehenden Spannungen im Wälzlager kritisch.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Viskolüfterkupplung ent­ sprechend dem Stand der Technik dahingehend zu verbessern, daß eine einfache­ re und preiswertere Herstellung möglich ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Viskokupplung mit den Merkma­ len des Hauptanspruches gelöst. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Spannringes mit einer im wesentlichen axial verlaufenden Verzahnung im Bereich seines Innendurchmessers ist es möglich, Aluminiumgehäuse an der Stelle, an welcher der Spannring aufgesetzt werden soll, unbearbeitet zu lassen, da im vor­ liegenden Fall die Toleranzen eines gegossenen Aluminiumteils ausreichen. Die Verzahnung im Innendurchmesser des Spannringes gleicht die durch das Herstell­ verfahren bedingter Toleranzen des Aluminiumgehäuses soweit aus, daß eine si­ chere Befestigung möglich ist. Dadurch entfällt die Oberflächenbearbeitung am Lagerteil des Gehäuses.

Entsprechend einem weiteren Anspruch ist es vorteilhaft, daß der Spannring um einen größeren Wegbetrag auf das Lagerteil aufgeschoben ist als seiner Erstrec­ kung entspricht und im überstehenden Bereich der Spannring axial fixiert ist. Mit dieser Anordnung ist sichergestellt, daß der Spannring mit Sicherheit auf seiner gesamten axialen Erstreckung geführt ist. Dabei kann eine besonders preiswerte Fixierung dadurch verwirklicht werden, daß das Lagerteil im überstehenden Be­ reich gegenüber dem Spannring umfangsmäßig zumindest bereichsweise ver­ stemmt wird.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist es vorteilhaft, daß im Spannring im Bereich seiner Verzahnung auf der der Gehäusewand zugewandten Seite eine umlaufend angeordnete Spänekammer vorgesehen ist, die die beim Montagevor­ gang entstehenden Späne des Gehäuses aufnimmt und die durch eine umlaufen­ de Kante des Lagerteils als Wegbegrenzung nach der Montage im wesentlichen geschlossen ist. Auf diese Weise können die beim Montagevorgang entstehenden Späne - sofern sie sich vollkommen vom Grundmaterial losreißen sollten - nicht in den Innenraum der Viskolüftung gelangen.

Weiterhin wird vorgeschlagen, daß die radiale Erstreckung von Verzahnung und Spänekammer im wesentlichen gleich ist. Damit wird einerseits eine leichtere Herstellbarkeit erzielt und andererseits der Raum zum Auffangen der Späne umfangsmäßig voll genutzt, ohne einen zu großen Außendurchmesser aufweisen zu müssen.

Es wird weiterhin vorgeschlagen, daß die radiale Erstreckung des Lagerteils im Bereich der Kante geringfügig größer ausge­ führt ist als die radiale Erstreckung der Verzahnung. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß auch bei unterschiedlicher Spanbildung ein exakter axialer Anschlag vorgesehen ist, der das Austreten von einzelnen Spänen mit Sicherheit verhindert.

Die Erfindung wird anschließend anhand eines Ausführungsbei­ spieles näher erläutert. Es zeigen im einzelnen:

Fig. 1 den Gesamtlängsschnitt durch eine Viskolüfterkupplung;

Fig. 2 einen Ausschnitt von Fig. 1 in vergrößerter Dar­ stellung.

Die Viskolüfterkupplung 1 besteht aus im wesentlichen bekannten Bauteilen. Eine Nabe 3 wird von einer Brennkraftmaschine bei deren Betrieb direkt angetrieben. Sie rotiert hierbei um eine Drehachse 4. Auf der Nabe 3 ist ein Lager 15 angeordnet, wel­ ches das Gehäuse 2 relativ drehbar zur Nabe 3 fixiert. Am brennkraftmaschinenfernen Ende der Nabe 3 ist ein Läufer 5 fest angeordnet, der bei Drehmomentübertragung über eine Viskose­ flüssigkeit das Drehmoment an das Gehäuse 2 überträgt. Das Ge­ häuse 2 ist an seinem radial äußeren Bereich mit einem Befesti­ gungsflansch 14 für einen Ventilator ausgestattet. Der Läufer 5 ist - von der Brennkraftmaschine wegweisend - von einer Trenn­ scheibe 6 abgedeckt, die drehfest mit dem Gehäuse 2 verbunden ist. In der gleichen Richtung ist mit einem gewissen Abstand ein Deckel 7 vorgesehen, der ebenfalls fest mit dem Gehäuse 2 verbunden ist. Das Gehäuse 2 bildet mit der Trennwand 6 einen Arbeitsraum 12, der gegenüber dem Läufer 5 Drehmomentübertra­ gungsflächen aufweist.

Zwischen der Trennwand 6 und dem Deckel 7 ist ein Vorratsraum 13 für ein viskoses Medium ausgebildet. In diesem Raum befindet sich weiterhin der Ventilhebel 10, der mit seinem einen Ende an der Trennwand 6 befestigt ist und in seinem gegenüberliegenden Bereich eine Öffnung 11 in der Trennwand 6 verschließen kann. Auf der Außenseite des Deckels 7 ist ein Bimetall 8 gelagert, welches über einen Stift 9 im Deckel direkt auf die Stellung des Ventilhebels 10 Einfluß nehmen kann. Das Gehäuse 2 bildet zwischen seinem radial äußeren Bereich und dem Bereich um das Wälzlager 15 herum eine Gehäusewand 18, die im wesentlichen senkrecht zur Drehachse 4 verläuft und von der aus im Bereich des Wälzlagers 15 zumindest in Richtung auf die Viskolüfter­ kupplung 1 zu ein konzentrisch und zylindrisch angeordnetes Lagerteil 16 absteht. Im Bereich der axialen Erstreckung des Lagerteils 16 ist das Wälzlager 15 mit seinem Außenring im Gehäuse 2 gelagert. Der Innenring des Wälzlagers 15 ist auf der Nabe 3 gelagert.

Das Gehäuse 2 ist in üblicher Weise aus gegossenem Aluminium hergestellt, wobei dieses Herstellungsverfahren recht gut ge­ eignet ist für die komplizierte Form des Gehäuses und weiterhin die Wärmeabfuhr, die bei Drehmomentübertragung notwendig ist, über Aluminium ausreichend gut durchgeführt werden kann. Da nun Aluminium im Gegensatz zu den Stahlteilen des Wälzlagers einen größeren Ausdehnungskoeffizienten aufweist und das Lagerteil 16 in das Innere der Viskolüfterkupplung hineinragt, ist ein Spannring 17 auf den Außendurchmesser des Lagerteils 16 aufge­ setzt, der im wesentlichen den gleichen Ausdehnungskoeffizient wie der Außenring des Wälzlagers 15 aufweist. Auf diese Weise kann auch bei hoher thermischer Beanspruchung die Lagerstelle zwischen dem Lagerteil 16 aus Aluminium und dem Außenring des Wälzlagers 15 aus Stahl formstabil gehalten werden.

Details der Anordnung des Spannringes 17 gehen insbesondere aus der vergrößerten Teildarstellung gemäß Fig. 2 hervor. Der Spannring 17 weist im Bereich seines Innendurchmessers eine im wesentlichen axial verlaufende Verzahnung 20 auf, mit der er auf den nicht bearbeiteten Außenumfang des Lagerteils 16 axial aufgeschoben ist (Teil F).

Dabei wird das Aluminium des Lagerteils 16 derart verformt, daß sich die einzelnen Zähne der Verzahnung 20, die das härtere Material darstellen, in das Aluminium eingraben und so eine zu­ mindest in Umfangsrichtung feste Verbindung herstellen. Der Spannring 17 wird dabei um eine größere Strecke axial auf das Lagerteil 16 aufgeschoben als seiner axialen Erstreckung ent­ spricht. Dadurch ist nach der Befestigung ein gewisser Über­ stand des Lagerteils 16 vorhanden, aus welchem zur axialen Fixierung Material 21 umfangsmäßig partiell verstemmt wird. In der Einschubrichtung entsprechend dem Pfeil F ist der Einschub­ bewegung durch eine umlaufende Kante 23 des Lagerteils 16 ein Maximalweg vorgegeben. An diesem kommt der Spannring 17 zur An­ lage. Weiterhin weist der Spannring 17 im Bereich seiner Ver­ zahnung 20 eine Spänekammer 22 auf, die in Einschubrichtung ge­ mäß Pfeil F vorneliegend angeordnet ist. Diese Spänekammer 22 nimmt die Aluminiumspäne auf, die sich beim Eingraben der Ver­ zahnung 20 in Einschubrichtung vor dem Spannring 17 aufbauen. Die Spänekammer 22 wird in fertigmontiertem Zustand durch die umlaufende Kante 23 im wesentlichen nach außen hin abgedichtet, so daß keine Späne in den Innenraum der Viskolüfterkupplung gelangen können.

Der in Fig. 2 dargestellte Lagersitz 19 im Lagerteil 16 für den Außenring des Wälzlagers 15 wird beispielsweise nach der Befestigung des Spannrings 17 bearbeitet.

Claims (6)

1. Viskokupplung, insbesondere Viskolüfterkupplung zum Antrieb von Lüfterrädern bei Brennkraftmaschinen, bestehend aus einem getriebenen Aluminiumgehäuse, das über ein Wälzlager auf einer Welle drehbar gelagert ist, wobei das Gehäuse im Bereich der Lagerstelle für das Wälzlager in ein im wesent­ lichen zylindrisches Lagerteil übergeht, welches axial zu­ mindest in einer Richtung von der Gehäusewand weggerichtet ist und wobei das mit der höheren Betriebstemperatur beauf­ schlagte Lagerteil mit einem auf dessen Außendurchmesser aufgesetzten Spannring stabilisiert ist, dessen Ausdeh­ nungskoeffizient etwa dem des Wälzlageraußenringes ent­ spricht, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannring (17) an seinem Innendurchmesser mit einer im wesentlichen axial verlaufenden Verzahnung (20) versehen ist, mit der er dreh­ fest auf das Lagerteil (16) aufgeschoben ist, in dem sich die Verzahnung (20) während der Montage in das Material des zylindrischen Lagerteils (16) eingräbt, wobei das Lagerteil einen Anschlag (23) zur Wegbegrenzung aufweist.

2. Viskokupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannring (17) um einen größeren Wegbetrag auf das Lagerteil (16) aufgeschoben ist als seiner axialen Er­ streckung entspricht und im überstehenden Bereich der Spannring axial fixiert ist.

3. Viskokupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Fixierung aus zumindest umfangsmäßig bereichs­ weise verstemmtem Material (21) des Lagerteils (16) be­ steht.

4. Viskokupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Spannring (17) im Bereich seiner Verzahnung (20) auf der der Gehäusewand (18) zugewandten Seite eine umlaufend an­ geordnete Spänekammer (22) angeordnet ist, die durch eine umlaufende Kante (23) des Lagerteils (16) als Wegbegren­ zung im wesentlichen geschlossen ist.

5. Viskokupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Erstreckung der Verzahnung (20) und Spänekam­ mer (22) im wesentlichen gleich ist.

6. Viskokupplung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Erstreckung des Lagerteils (16) im Bereich der Kante (23) geringfügig größer ausgeführt ist als die radia­ le Erstreckung der Verzahnung (20).