DE4344085C2 - Elektromagnetisch gesteuerte Flüssigkeitsreibungskupplung - Google Patents

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.