DE4142014C2 - Flüssigkeitsreibungskupplung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Flüssigkeitsreibungskupplung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 - eine derartige Flüs­ sigkeitsreibungskupplung wurde durch die EP-A 2 69 835 (DE-A 36 40 776) der Anmelderin bekannt.

Bei dieser vorbekannten Flüssigkeitsreibungskupplung ist zwischen der Nabe der Antriebsscheibe aus Aluminium und der Flanschwelle aus Stahl eine Kerbverzahnung vorgesehen, wobei die Flanschwelle eine Innenkerbverzahnung und die Nabe der Antriebsscheibe eine Außen­ kerbverzahnung aufweist, die durch spanende Verformung durch die in der Flanschwelle vorgesehene Kerbverzahnung erzeugt wird. Diese Lösung ist technisch durchaus befriedigend, allerdings ist die Herstellung der Innenkerbverzahnung in der Flanschwelle rela­ tiv aufwendig.

Durch die EP-A 0 005 056 wurde eine Welle/Nabeverbindung für eine Flüssigkeitsreibungskupplung bekannt, bei welcher der Wellenteil einen glatten und einen mit Kerbverzahnung versehenen Bereich auf­ weist, wobei beide Bereiche einen geringfügig abweichenden Durchmes­ ser aufweisen. Die Nabe des Rotors wird auf den kerbverzahnten Durchmesserbereich aufgepreßt, so daß sich eine drehfeste Verbindung zwischen Nabe und Welle ergibt, wobei die Stirnseite der Nabe an der Stirnseite des Innenringes eines Kugellagers zur Anlage kommt. Ähn­ liche Welle/Nabeverbindungen für Flüssigkeitsreibungskupplungen wur­ den durch die DE-A 14 25 250 und die DE-A 28 27 331 bekannt. Allen diesen Verbindungen ist gemeinsam, daß Nabe und Kugellager hinter­ einander liegen und sich somit bezüglich ihrer axialen Baulänge ad­ dieren. Dies ist nachteilig für eine axial möglichst kurzbauende Flüssigkeitsreibungskupplung, wie sie insbesondere bei Kraftfahrzeu­ gen für den Lüfterantrieb Verwendung findet.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, für eine gat­ tungsgemäße Flüssigkeitsreibungskupplung eine technisch einwand­ freie Verbindung zwischen Welle und Nabe herzustellen, die insbe­ sondere den unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten von Stahl und Aluminium Rechnung trägt und die darüber hinaus besonders wirtschaftlich herstellbar ist.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1. Danach sind sowohl auf der Na­ benseite als auch auf der Endseite der Flanschwelle stufenförmig verschiedene Durchmesserbereiche vorgesehen, über welche Nabe und Welle zusammengefügt werden. Ein erster kleiner Durchmesserbereich gewährleistet eine einwandfreie Zentrierung zwischen An­ triebsscheibe und Flanschwelle, und der zweite etwas größere Durchmesserbereich ist als Kerbverzahnung ausgebildet und über­ nimmt die Drehmomentübertragung. Dabei ist die Kerbverzahnung von Anfang an als Außenkerbverzahnung in die Flanschwelle aus Stahl eingearbeitet, während der entsprechende Nabenbereich zunächst glatt ausgebildet ist und erst während der Montage, d. h. bei dem axialen Aufeinanderschieben von Nabe auf die Welle seine Innen­ kerbverzahnung durch spanende Verformung erhält. Nach diesem Zu­ sammenfügen von Antriebsscheibe und Flanschwelle wird die An­ triebsscheibe durch Verstemmen des inneren Durchmesserbereiches der Flanschwelle in bekannter Weise axial gesichert. Durch diese Anordnung, also insbesondere die Außenkerbverzahnung, die als Normverzahnung ausgebildet sein kann, sind eine wirtschaftliche Herstellung und damit geringere Herstellkosten gewährleistet.

Darüber hinaus ist der gegenüber der Ebene der Antriebsscheibe axial hervortretende Nabenbereich mit der Kerbverzahnung zwischen dem Innenring des Wälzlagers, welches das Kupplungsgehäuse trägt, und der Flanschwelle angeordnet und somit eingespannt. Diese Maßnahme ist insbesondere wegen der un­ terschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten von Aluminium der An­ triebsscheibe und Stahl der Flanschwelle vorteilhaft: würde sich der Innenring des Lagers nicht über die Außenfläche dieses Na­ benteils, welche innen die Kerbverzahnung aufweist, erstrecken, würde sich die Nabe bei Erwärmung stärker als die Flanschwelle ausdehnen, und es könnte zu einer Lockerung der Welle/Nabenverbindung kommen. Dies ist durch die erfindungsgemäße Anordnung des Innenringes des Wälzlagers, welcher natürlich auch aus Stahl besteht, nicht möglich, so daß sich eine sichere drehfe­ ste Verbindung ohne Spiel bei verschiedenen Temperaturen ergibt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung darge­ stellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Flüssigkeitsreibungskupplung im Schnitt,

Fig. 2 die Verbindung zwischen Welle und Nabe im Axialschnitt und

Fig. 3 die Kerbverzahnung im Radialschnitt A-A.

Fig. 1 zeigt eine Flüssigkeitsreibungskupplung mit einer antrei­ benden Flanschwelle (1), auf welcher mittels eines Wälzlagers (3) ein Kupplungsgehäuse (2) drehbar gelagert und gleichzeitig axial fixiert ist. Am stirnseitigen Ende (4) der Flanschwelle (1) ist eine Antriebsscheibe (5) mit ihrem Nabenbereich (6) befestigt. Die Antriebsscheibe (5) weist einen äußeren Bereich (7) auf, der in einer Arbeitskammer (8) des Kupplungsgehäuses (2) umläuft und mit diesem Spalte bildet, die mit einem viskosen Medium gefüllt werden und somit eine Drehmomentübertragung zwischen Flanschwelle (1) und Kupplungsgehäuse (2) ermöglichen. Dieses Prinzip der Flüssigkeits­ reibungskupplung mit ihren verschiedenen Regelungsmöglichkeiten ist bekannt. Das Wälzlager (3) ist als Doppelrillenkugellager aus­ gebildet und weist einen Innenring (9) auf, welcher sich mit sei­ nem zur Kupplung hingerichteten äußersten Bereich (9a) über die Nabe (6) der Antriebsscheibe (5) erstreckt. Mit seinem gegenüber­ liegenden Ende stützt sich der Innenring (9), der ebenfalls aus Stahl hergestellt ist, an einer Schulter (4a) der Flanschwelle (1) ab und wird über die Antriebsscheibe (5) und eine Verstemmung (4b) an der Stirnseite der Flanschwelle (1) axial gehalten.

Einzelheiten der erfindungsgemäßen Verbindung zwischen Antriebs­ scheibe (5) und Flanschwelle (1) sind in den Fig. 2 und 3 darge­ stellt und mit denselben Bezugszahlen versehen. Das stirnseitige Ende (4) der Flanschwelle (1) zeigt drei abgestufte Durchmesserbe­ reiche, und zwar zunächst den größten Durchmesser (12), dann einen abgestuften kleineren Durchmesserbereich (11) und einen weiteren abgestuften Durchmesserbereich (10), welcher zwischen dem betref­ fenden Nabenteil (6b) und dem zugehörigen Bereich der Flanschwelle (4) als Gleit- oder Haftsitz ausgebildet und stirnseitig über einen umlaufenden Wulst (4b) verstemmt ist. Dem äußersten Durch­ messer (12) der Flanschwelle (4) entspricht der äußere Durchmesser (13) der Nabe (6), d. h. beide Durchmesser sind gleich, weil über beiden Teilen derselbe Innenring (9, was in Fig. 2 nicht darge­ stellt ist) des Wälzlagers (3) angeordnet ist. Der mittlere Durch­ messerbereich (11) bildet den Formschluß und ist - wie insbeson­ dere aus Fig. 3 deutlich ersichtlich - als Kerbverzahnung ausge­ bildet, wobei hier die einzelnen Kerbzähne ein Dreiecksprofil auf­ weisen, welches als Normprofil bekannt ist. Diese beidseitige Kerbverzahnung wird - in bekannter Weise - erst während der Mon­ tage der beiden Teile (4) und (5) bzw. (6) hergestellt. Dazu ist die Kerbverzahnung auf dem Durchmesserbereich (11) des Flanschwel­ lenstummels (4) bereits vorgesehen und stirnseitig entsprechend scharfkantig ausgebildet. Vor der Montage weist der Durchmesserbe­ reich (11) des Nabenteiles (6a) innen eine zylindrische Hohlfläche auf, in welche sich die Zähne der Flanschwelle (4) beim axialen Ineinanderschieben eingraben und somit eine spielfreie Innenkerb­ verzahnung im Nabenteil (6a) herstellen. Für die bei diesem span­ gebenden Vorgang anfallenden Späne ist ein entsprechender Raum (14) vorgesehen, in welchem die Späne verbleiben. Damit wird auf einfache Weise eine spielfreie und haltbare Verbindung zwischen Welle und Nabe hergestellt, die auch trotz der unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten der Stahlwelle und der Aluminiumnabe bei verschiedenen Betriebstemperaturen infolge des außerhalb angeord­ neten Lagerinnenringes (9a) festgefügt bleibt.

Claims (3)

1. Flüssigkeitsreibungskupplung mit einer antreibenden Flansch­ welle (1) aus Stahl und einem abtreibenden Gehäuse (2), welches eine Arbeitskammer (8) bildet und über ein Wälzla­ ger (3) auf der Flanschwelle (1, 4) gelagert ist und mit einer gegenüber der Flanschwelle (4) über eine Nabe (6) und eine Kerbverzahnung drehfest angeordneten Antriebs­ scheibe (5) aus Aluminium, die in der Arbeitskammer (8) umläuft und mit dieser Spalte bildet, die zwecks Drehmo­ mentübertragung mit einem viskosen Medium vollständig oder teilweise gefüllt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabe (6) der Antriebsscheibe (5) zwei abgestufte Durchmesserbereiche aufweist, die axial gegeneinander ver­ setzt sind und unterschiedliche Innendurchmesser aufwei­ sen, und daß die Flanschwelle (4) endseitig ebenfalls zwei abgestufte Durchmesserbereiche aufweist, die bezüglich ihrer Durchmesser und ihrer axialen Erstreckung mit den Durchmesserbereichen der Nabe (6) korrespondieren, daß der erste Bereich mit dem geringeren Durchmesser als Gleit- oder Haftsitz (10) und der zweite Bereich mit dem größeren Durchmesser als Kerbverzahnung (11) ausgebildet sind, wo­ bei eine Innenkerbverzahnung in der Nabe (6a) bei der Mon­ tage durch Eingraben einer Außenkerbverzahnung der Flansch­ welle (4) in die Nabe (6a) hergestellt wird, daß die Nabe (6) einen dritten Durchmesserbereich (12) mit einer zylindrischen Außenfläche und die Flanschwelle (4) eben­ falls einen dritten Durchmesserbereich (13) aufweist, der mit dem der Nabe (6) fluchtet, und daß über beiden Durch­ messerbereichen (12, 13) von Flanschwelle (4) und Nabe (6, 6a) ein Innenring (9, 9a) des Wälzlagers (3) angeordnet ist, so daß der Nabenteil (6, 6a) mit der Kerbverzahnung (11) zwischen Flanschwelle (4) und Innenring (9a) einge­ spannt ist.

2. Flüssigkeitsreibungskupplung nach Patentanspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß das Wälzlager (3) als Doppelril­ lenkugellager ausgebildet ist.

3. Flüssigkeitsreibungskupplung nach einem der Patentansprü­ che 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kerbverzah­ nung (11) durch Zähne mit Dreiecksprofil gebildet wird, die formschlüssig und spielfrei aneinanderliegen.