DE4344085C2 - Elektromagnetisch gesteuerte Flüssigkeitsreibungskupplung - Google Patents
Elektromagnetisch gesteuerte FlüssigkeitsreibungskupplungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Flüssigkeitsreibungskupplung nach dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Eine derartige Flüssigkeitsreibungskupplung wurde durch die DE 28
04 859 B2 der Anmelderin bekannt. Bei dieser Bauart ist in der Kupp
lungsstirnwand ein Elektromagnet drehbar über ein Kugellager orts
fest gelagert, und der in der Vorratskammer befindliche Ventilhebel
trägt in seinem mittleren, d. h. achsnahen Bereich einen Permanentma
gneten, der sich, durch einen Spalt beabstandet, im Wirkungsbereich
des Elektromagneten befindet. Der Ventilhebel kann somit durch Be
aufschlagung des Elektromagneten betätigt werden, wobei der Dauerma
gnet nicht angezogen, sondern abgestoßen wird, damit der Spalt er
halten bleibt. Zwischen dem Elektromagneten und dem Dauermagneten
befindet sich eine Abdichtplatte, die den Abstand vergrößert und den
Magnetfluß behindert. Deshalb muß der Elektromagnet größer di
mensioniert werden, was Gewichts- und Kostennachteile bedeutet.
Nachteilig bei dieser Bauweise ist ferner, daß diese Art von Magnet
steuerung nicht für mehrere Ventilhebel innerhalb der Vorratskammer,
wie es durch die DE-A-42 05 523 der Anmelderin bekannt wurde, ver
wendbar ist. Im übrigen ist für diesen Magneten, der sich innerhalb
des Kugellagers befindet, aufgrund dessen radialer Mindestabmessungen ein relativ
großes Kugellager mit entsprechendem Gewicht erforderlich.
Durch die US-A-4,302,156 wurde eine Flüssigkeitsreibungskupplung mit einem in der
Vorratskammer angeordneten Elektromagneten bekannt, der nicht raumfest angeord
net, sondern fest mit dem Gehäuse bzw. der Trennwand der Kupplung verbunden ist
und somit mit dem Kupplungsgehäuse rotiert. Der zentral angeordnete Magnet ist als
Spule mit quer liegender Achse ausgebildet - somit ergeben sich bei Rotation Unwuch
ten, die einen unruhigen Lauf der Kupplung zu Folge haben. Die Stromzuführung des
Magneten muß über einen Schleifkontakt erfolgen, was zu Funktionsstörungen führen
kann.
Aufgabe der Erfindung ist es, die o. g. Nachteile zu vermeiden und eine einfache,
leichte elektromagnetische Steuerung für die eingangs genannte Flüssigkeitsreibungs
kupplung zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 so
wie der Unteransprüche gelöst. Durch die Anordnung des Elektromagneten in Form
eines Ringmagneten innerhalb der Vorratskammer, ist es möglich, den oder die Ventil
hebel mit minimalem Spalt elektromagnetisch effizient anzusteuern, und zwar auch oh
ne Verwendung eines Permanentmagneten, wenn der Ventilhebel gegen einen An
schlag im Gehäuse angezogen ist. Damit verbleibt immer zwischen dem sich drehen
den Ventilhebel und dem feststehenden Magneten ein Spalt, so daß eine reibungsfreie
Relativbewegung möglich ist. Darüber hinaus befindet sich der Elektromagnet im Inne
ren der Kupplung, ist also nicht irgendwelchen äußeren mechanischen oder chemi
schen Einflüssen ausgesetzt.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im fol
genden näher beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 die gesamte Flüssigkeitsreibungskupplung im Schnitt;
Fig. 2 einen Teilschnitt mit Ventilhebel und Ringmagnet;
Fig. 3 eine Teilansicht auf die Ventilhebel;
Fig. 4 einen Teilschnitt mit Drehmomentenstütze
und
Fig. 5 eine Teilansicht in Richtung V auf die
Drehmomentenstütze gemäß Fig. 4.
Fig. 1 zeigt eine Flüssigkeitsreibungskupplung mit einer Antriebs
welle 1, die endseitig eine Antriebsscheibe 2, die drehfest auf der
Antriebswelle 1 befestigt ist, und ferner ein Kugellager 16 trägt,
über welches ein Gehäuse 3 drehbar gegenüber der Antriebswelle 1 ge
lagert ist. Die Antriebsscheibe 2 läuft in einer Arbeitskammer 5 um,
welche über eine Trennwand 7 von einer Vorratskammer 6 abgeteilt
ist, jedoch über eine Ventilöffnung 8 und einen Rücklaufkanal 9 mit
dieser strömungsmäßig in Verbindung steht.
In der Arbeitskammer 5 und in der Vorratskammer 6 befindet sich ein
viskoses Medium (Silikonöl), welches zwischen beiden Kammern zirku
liert, wobei der Zustrom durch die Ventilöffnung 8 durch einen Ven
tilhebel 10 kontrolliert wird, während der Rückstrom kontinuierlich
über den Rücklaufkanal 9 erfolgt. Dies ist soweit bekannt. Innerhalb
der Vorratskammer 6 ist ein Ringmagnet 11 angeordnet, der auf einer
Tragscheibe 12 befestigt ist, die ihrerseits eine zylindrische Hohl
nabe 13 aufweist. Der Ringmagnet 11 ist ortsfest über ein Kugellager
14, welches auf der Hohlnabe 13 angeordnet ist, gegenüber einem La
gersitz 15 in der Stirnwand 4 des Gehäuses 3 gelagert. Elektrische
Anschlüsse 19 werden durch die Hohlnabe 13 zum Ringmagneten 11 ge
führt. Im Wirkungsbereich des Elektromagneten 11 befindet sich ein
Ankerelement 17 des Ventilhebels 10, welches vom Ringmagneten 11 an
gezogen wird, und zwar gegen einen gehäusefesten Anschlag 20, so daß
stets ein optimaler Spalt zwischen dem umlaufenden Ankerelement 17
bzw. dem Ventilhebel 10 und dem feststehenden Ringmagneten 11 ver
bleibt. Der gesamte Ventilhebel 10 ist mittels Befestigungselement
18 mit der Trennwand 7 fest verbunden. Diese Darstellung des Ventil
hebels 10 in Fig. 1 ist nur schematisch und stimmt nicht vollständig
mit Fig. 2 überein.
Fig. 2 zeigt eine genauere und leicht veränderte Darstellung des
Ventilhebels 10 in Verbindung mit der Trennwand 7 und dem Ringmagnet
11, wobei gleiche Bezugsziffern für gleiche Teile wie in Fig. 1
verwendet werden. Der Ventilhebel 10 ist endseitig mittels eines
Nietes 18 fest mit der Trennwand 7 verbunden und wird durch eine in
der Trennwand 7 justierbare Verstellschraube 21 hinsichtlich seiner
Vorspannung eingestellt, und zwar in der Weise, daß ein Hineindrehen
der Verstellschraube 21 (Vergrößerung des Abstandes zwischen Ventil
hebel 10 und Trennwand 7) eine stärkere Vorspannung bewirkt und so
mit eine stärkere Magnetkraft erfordert. Das dem Niet 18 entgegenge
setzte Ende 22 (Schließglied) des Ventilhebels 10 ist leicht abge
kröpft und verschließt die Ventilöffnung 8 in der Trennwand 7. Im
etwa mittleren Bereich des Ventilhebels 10 ist ein etwa senkrecht
vom Ventilhebel 10 abstehender Steg 23 befestigt, an welchen sich
etwa rechtwinklig abgewinkelt ein Ankerelement 17 anschließt, wel
ches mit einem Anschlagbereich 24 endet und dann nochmals bis zu ei
nem weiteren Anschlag 25 abgewinkelt ist. Das Ankerelement 17 liegt
im unmittelbaren Wirkungsbereich des Ringmagneten 11 und wird von
diesem, sobald der Ringmagnet unter Strom steht, angezogen, aller
dings nur bis zu dem Anschlag 20 des Kupplungsgehäuses, so daß immer
ein Spalt s zwischen dem mit dem Gehäuse rotierenden Ventilhebel 10
und dem feststehenden Ringmagneten 11 verbleibt. Beim Anziehen des
Ankerelementes 17, d. h. in Richtung nach links, erfolgt für den Ven
tilhebel 10 und das Schließglied 22 eine Bewegungsumkehr, d. h. in
Richtung nach rechts, da der Ventilhebel als Wippe ausgebildet ist.
Der Ventilhebel 10, 17 ist in der Zeichnung in fett ausgezogenen Li
nien in Schließstellung (Ventilöffnung 8 durch Ventilschließglied 22
verschlossen) gezeigt. In gestrichelter Darstellung 10', 17' ist die
Öffnungsstellung des Ventilhebels gezeigt, wenn also das Schließ
glied 22' um den Öffnungshub h von der Ventilöffnung 8 abgehoben
hat. Dann ist aufgrund der Federwirkung des Ventilhebels 10, 10'
auch das Ankerelement 17 in die Öffnungsstellung 17' abgefallen, und
zwar mit dem zweiten Anschlag 25 gegen den Anschlag 26 auf der
Trennwand 7. Damit wird der maximale Abstand zwischen Magnet 11 und
Ankerelement 17, der sogenannte Ankerhub a, definiert und damit ge
währleistet, daß bei gleichem Magnet die Funktionsfähigkeit erhalten
bleibt. Der Ventilöffnungshub h stellt einen Mindesthub des
Schließgliedes 22 dar, der jedoch bei größerer Vorspannung größer
wird. Das Ventil 8, 22 ist also im stromlosen Zustand des Ringmagne
ten 11 geöffnet, d. h. die Kupplung ist bei Stromausfall zugeschal
tet.
Fig. 3 zeigt eine weitere Variante, nämlich die Anordnung von mehre
ren Ventilhebeln in der Vorratskammer, wie es durch die DE-A-42 05
523 der Anmelderin bekannt wurde, allerdings mit einem außerhalb der
Kupplung angeordneten Elektromagneten. In diesem Ausführungsbeispiel
sind also auf den Umfang verteilt drei Ventilöffnungen 31, 32, 33 in
der Trennwand vorgesehen, die durch drei Ventilhebel 34, 35, 36 kon
trolliert werden, deren Endbereiche bzw. Ankerelemente 37, 38, 39 im
Wirkungsbereich der Spule oder des Ringmagneten 30 liegen und somit
nacheinander oder gleichzeitig von dieser Spule 30 angezogen werden
können. Dafür sind in ihrer Federsteifigkeit oder Vorspannung unter
schiedliche Ventilhebel und ein Stufenmagnet - entsprechend der ge
nannten Vorveröffentlichung der Anmelderin - erforderlich. Die Vor
spannung kann für die einzelnen Ventilhebel unterschiedlich durch
die oben beschriebene Verstellschraube 21 eingestellt werden.
Fig. 4 zeigt einen Teilschnitt mit einer weiteren Ausgestaltung der
Erfindung, welche die Abstützung des Ringmagneten 11 nach außen be
trifft. Hierzu ist der Bereich um das Lager 14, die Hohlnabe 13 und
die Tragscheibe 12 für den Ringmagneten 11 (wie in Fig. 1 darge
stellt) vergrößert gezeichnet und um folgende Teile ergänzt: konzen
trisch zu der Hohlnabe 13 ist ein erster Flanschteller 40 angeord
net, welcher einen geschlitzten Bereich 45 für die Durchführung der
elektrischen Anschlüsse 19 mit Stecker 48 aufweist, die durch einen
Kanal 44 in der Tragscheibe 12 zu dem nicht dargestellten Ringmagne
ten 11 führen. Der erste Flanschteller 40 wird durch einen zweiten,
äußeren Flanschteller 41 mittels einer Schraube 42 gegen die Hohl
nabe 13 bzw. die Tragscheibe 12 verspannt, indem die Schraube 42
endseitig in ein in der Tragscheibe 12 vorgesehenes Gewinde 43 ein
geschraubt wird. Damit ist ein Kraftschluß zwischen der Tragscheibe
12 und den beiden ebenfalls gegeneinander verspannten Flanschtellern
40 und 41 hergestellt. Außerhalb der Drehachse X ist im Fugenbereich
der beiden Flanschteller 40, 41 tangential eine Querbohrung 49 vor
gesehen, die mit radialem Spiel einen Stab oder ein Rohr 50 auf
nimmt, welches die Drehmomentenstütze bildet. In die beiden Flansch
teller 40, 41 ist ferner eine Vertiefung 47 radial eingelassen, wel
che den Stecker 48 für die beiden elektrischen Anschlüsse 19 für den
Ringmagneten 11 aufnimmt. Dabei wird der Stecker 48, der fest mit
den Anschlußkabeln 19 verbunden ist und durch den Schlitz 45 von
innen nach außen gesteckt wird, zwischen den beiden Flanschtellern
eingeklemmt, so daß er fest montiert ist.
Fig. 5 zeigt in einer Teilansicht in Richtung U auf die Kupplung,
wie die Drehmomentenstütze 50 in Form eines Stabes oder Rohres ei
nerseits in der exzentrisch angeordneten Querbohrung 49 aufgenommen
und andererseits fahrzeugseitig an einer Abstützung 51 befestigt
ist. Da die Drehmomentenstütze 50 mit radialem Spiel in der Querboh
rung 49 aufgenommen ist, können Relativbewegungen zwischen der Kupp
lung und der Fahrzeugkarosserie ausgeglichen werden.
Claims (9)
1. Flüssigkeitsreibungskupplung mit einer Antriebswelle (1) und darauf
befestigter Antriebsscheibe (2), die in einer Arbeitskammer (5) eines
Gehäuses (3) umläuft, welches drehbar auf der Antriebswelle (1) gela
gert ist, wobei das Gehäuse (3) ferner eine durch eine Trennwand (7)
von der Arbeitskammer (5) abgeteilte Vorratskammer (6) aufweist, die
mit der Arbeitskammer (5) über eine Ventilöffnung (8) und einen Rück
laufkanal (9) in Strömungsverbindung steht, wobei die Ventilöffnung (8)
über einen durch einen ortsfest, drehbar am Gehäuse (3) gelagerten
Elektromagnet bestätigten Ventilhebel (10) kontrolliert wird, dadurch
gekennzeichnet, daß der Elektromagnet (11) innerhalb der Vorrats
kammer (6) angeordnet, als Ringmagnet ausgebildet und auf einer
Tragscheibe (12) mit einer Nabe (13) angeordnet ist, die in der Stirn
wand (4) des Gehäuses (3) gelagert ist.
2. Flüssigkeitsreibungskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Nabe (13) über ein Kugellager (14) abgestützt ist,
welches in einem Lagersitz (15) der Stirnwand (4) angeordnet ist, und
daß der Ringmagnet (11) den Lagersitz (15) außen konzentrisch um
greift.
3. Flüssigkeitsreibungskupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Ventilhebel (10) endseitig an der Trennwand
(7) befestigt und in Öffnungsrichtung vorgespannt ist und in Schließ
richtung gegen seine Vorspannung vom Elektromagneten (11) angezo
gen wird.
4. Flüssigkeitsreibungskupplung nach Anspruch 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Vorspannung über eine Stellschraube (21) einstell
bar ist.
5. Flüssigkeitsreibungskupplung nach einem der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilhebel (10) einen
ersten Anschlag (24) und ein Ankerelement (17) im Magnetflußbereich
des Elektromagneten (11) aufweist, welches gegen einen festen An
schlag 20 im Gehäuse 3 angezogen wird, so daß ein Spalt (s) ver
bleibt.
6. Flüssigkeitsreibungskupplung nach Anspruch 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Ventilhebel (10) einen zweiten Anschlag (25) auf
weist, der in Öffnungsstellung an der Trennwand (7, 26) anliegt und
somit den Ankerhub (a) des Ankerelements (17) definiert.
7. Flüssigkeitsreibungskupplung nach einem der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Trennwand (7) mehrere
Ventilöffnungen (31, 32, 33) und in der Vorratskammer (6) mehrere
Ventilhebel (34, 35, 36) im Wirkungsbereich des Elektromagneten (11,
30) angeordnet sind, die nacheinander oder gleichzeitig schaltbar sind.
8. Flüssigkeitsreibungskupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromagnet (11) durch eine
Drehmomentstütze (50) abgestützt ist.
9. Flüssigkeitsreibungskupplung nach Anspruch 7, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Drehmomentstütze als Stab oder Rohr (50) ausge
bildet ist, welches einerseits in einer tangentialen Querbohrung (49) ei
nes kupplungsseitigen Flansches (40, 41) aufgenommen und anderer
seits ortsfest (51) abgestützt ist.
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