DE7338329U - Flüssigkeits-Scherreibungskupplung - Google Patents

Description

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Daimler-Benz Aktiengesellschaft

Stuttgart-Untertürkheim Daim 9955a/4

Flüssigkeits-Scherreibungskupplung

Die Erfindung betrifft eine umlaufende Flüssigkeits-Scherreibungskupplung niit wenigstens einem jeweils durch eine
antriebsseitig und eine abtriebsseitig mitrotierende Wandung gebildeten ScherreibungsSpalt (Arbeitsspalt), je
einem zulaufseitig und einem ablaufseitig an dem (bzw. den) Arbeitsspalt(en) angeordneten mit ihm in Verbindung stehenden Raum, wobei der radial äußerste Obergang des zulaufseitigen Raumes in den (bzw. die) Arbeitsspalt(e) radial einen größeren Abstand vom Drehzentrum hat als der radial äußerste Obergang vom ablaufseitigen Raum und wobei die beiden
Räume durch eine mit steuerbaren Durchlässen versehene Wand voneinander getrennt sind, ferner mit Mitteln, vorzugsweise mit einem Fördergewinde, in dem (bzw. den) Arbeitsspalt(en) zum ständigen selbsttätigen Fördern des Arbeitsmedium durch den (bzw. die) Arbeitsspalt(e) hindurch in Richtung zum ablaufseitigen Raum hin.

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Eine solche Kupplung Ϊ5ΐ ?-. P-, durch die DT-OS 2 oo9 268 bekannt geworden. Derartige Kupplungen werden vor allem zum geregelten Antrieb von Lüfterrädern von Motorkühlern verwendet. Bei diesem Anwendungsfall ist oberhalb einer bestimmten Drehzahl des Motors, bei der in der Regel die Fahrgeschwindigkeit groß ist und der Fahrtwind für die Kühlzwecke ausreicht und oberhalb der eine starre Ankopplung des Lüflerrades nur unnötig Leistung schlucken würde, eine Trennung der Kupplung erwünscht. Dieses Trennen der Kupplung soll z. B. durch eine fliehkraftabhängige Schaltung, nämlich Absperrung der Durchlässe in der Wand zwischen dem zulaufseitigen und dem ablaufseitigen Raum bewirkt werden, so daß zulaufseitig das Arbeitsmedium durch die Förderwirkung des Arbeitsspaites weggefördert wird und Sich in ablaufssit'* ^noV Ba>>IP βαιητη*»! + cn Aa(K <;rhl i *>ßl ϊ c.h der Arbeitsspalt ganz von Arbeitsmedium entleert wird. Diese Möglichkeit der Kupplungstrennung brachte aber bei ihrer praktischen Durchführung den Nachteil, daß sich am ablaufseitigen Ende des Arbeitsspaltes ein Stau von Arbeitsmedium bildete, der aufgrund der Fliehkraft eine der zentripetalen Förderwirkung des Arbeitsspaltes entgegenwirkende zentrifugal gerichtete Kraft entgegenstellte und der somit ein völliges Entleeren des Arbeitsspaltes von Arbeitsmedium verhinderte. Im Ergebnis gibt dies nicht nur ein relativ hohes Leerlaufmoment, sondern auch aufgrund der relativ hohen antriebsseitigen Drehzahlen eine hohe Schlupfdrehzahl und somit eine hohe mit der Dritten Potenz der Schlupfdrehzahl wachsende, das Arbeitsmedium und die Kupplung erwärmende Verlustleistung. Trotz intensiver Kühlung der Kupplung traten Temperaturen um 23o ⁰C auf, die nur mit sehr teuren synthetischen ölsorten beherrschbar waren.

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genannte Kupp

Aufgabe eier Erfindung ist es, die
lung so zu gestalten, daß eine gute Entleerung des Arbeitsspaltes möglich ist und dementsprechend das Leerlaufdrehmoment der Kupplung und infolgedessen die Verlustleistung und die Temperaturentwicklung sdir klein sind, so daß herkömmliche billige Ölsorten als Arbeitsmedium verwendet werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der ablaufseitige Raum der eingangs genannten Kupplung einen radial außerhalb des Radius des radial äußersten Oberganges liegenden, radial nach außen vorzugsweise nur von einheitlich miteinander umlaufenden Wänden begrenzten Raumanteil (Vorratsraum) aufweist, dessen Rauminhalt zur Aufnahme wenigstens des überwiegenden Teiles "'es Volumens des Arbeitsmediums ausreicht. Mit anderen «orten ausgedrückt: Der ablaufseitige Vorratsraum wird innerhalb des Fliehkraftfeldes auf ein geringeres Potential als das des Obertrittes vom Arbeitsspalt in den Voriatsraum verlegt. Aufgrund dessen kann sich am Arbeitsspaltaustritt kein die Förderwirkung behindernder Stau mehr bilden. Der Arbeitsspalt kann sich also behinderungsfrei entleeren. Dadurch sinkt das Leerlaufmoment der Kupplung ganz beträchtlich ab und die Verlustleistung und die demgemäß auftretende Leerlauftemperatur liegen noch im Zulässigkeitsbereich herkömmlicher hochviskoser ölsorten.

Um einen raschen Abfluß des ablaufseitig am Arbeitsspalt austretenden Arbeitsmediums in den erfindungsgemäßen Vorratsraum zu gewährleisten, ist es zweckmäßig, daß der Vor-

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tierenden Wänden begrenzt ist. Die Antriebsseite rotiert nämlich schneller als die Abtriebsseite und somit ist der Fliehkrafteinfluß auf das austretende in den Vorratsraum laufende öl bei einer solchen Ausgestaltung höher als bei einer abtriebsseitigen Vorratsraumanordnung.

Zur Begünstigung einer völligen Entleerung des Arbeitsspaltes ist es zweckmäßig, wenn dieser eckenfrei, vorzugsweise wenn er geradlinig, insbesondere wenn er konisch verläuft. An den Eckstellen kann sich nämlich aufgrund der schlechteren Förderwirkung an solchen Stellen nicht nur ein Stau von Arbeitsmedium sondern auch eine Ansammlung von Schmutz bilden. Beides setzt einer völligen

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konischen Gestalt des Arbeitsspaltes kann trotz geringem Radiusunterschied am Ein- gegenüber dem Austritt eine grosse Arbeitsspaltfläche untergebracht, d. g. ein großes Arbeitsmoment übertragen werden.

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles im folgenden näher erläutert; die Figur zeigt eine radiale Schnitt-Ansicht der erfindungsgemäßen Scherreibungskupplung.

Bei der dargestellten Kupplung ist die mit einem Kupplungsflansch 1 versehene angetriebene Welle mit 2 und das ebenfalls mit einem Flansch 3 versehene Kupplungsgehäuse, welches mittels des Wälzlagers 4 auf der Antriebswelle fliegend gelagert und abgedichtet (Dichtung 5) ist, mit 6 bezeichnet; das Kupplungsgehäuse ist der abtriebsseitige Teil

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der Kupplung. Auf der Antriebswelle 2 ist im Kupplungsinnern die Treibscheibe 7 verdrehfest angeordnet, die außer der Nabe 8 aus der als Trennwand dienenden Radscheibe 9 und dem konischen antriebsseitigen Reibflansch 19 besteht, an dessen Außenseite die konische primärseitige Reibscheibe 11 mit einer eingearbeiteten Fördergewinderiile IZ angebracht ist. Das Gehäuse 6 weist an der entsprechsnden Stelle eine parallel zur Reibfläche 11 verlaufende weitere abtriebsseitige Reibfläche 13 auf. Das Gehäuse 6 mit der Reibfläche 13 ist in einer sichen Axialposition auf der Welle 1 bzw. gegenüber der Treibscheibe 7 mit der anderen Reibfläche 11 gelagert, daß sich zwischen den parallel verlaufenden Reibflächen ein Scherreibungs- bzw. Arbeitsspalt 11/13 von definierter Spaltweite, z. B. 1/1o mm bildet. Etwaiges axiales Spiel im Lager 4 und axiale temperaturbedingte Dehnungen wirken sich wegen der Konizität des Spaltes zwar auf die Spaltweite aus. Zum einen sind aber diese Axialbewegungen absolut gesehen recht klein - die axiale Bauhöhe der Kupplung ist ja ebenfalls gering -, zum weiteren wirken sich diese Axialbewegungen nur zu einem Bruchteil - dem Sinus des Kegelwinkels, im dargestellten Beispiel zu etwa ein Viertel - auf die Spaltweite aus und im übrigen sind geringe Spaltweitenänderungen im Größenordnungsbereich der Spaltweite selber und darunter funktionell vernachlässigbar, da erst Spalterweiterungen von sehr viel größerem Ausmaß einen spürbaren Einfluß haben. Zwischen dem Gehäusedeckel 14 und der Radscheibe 9 der Treibscheibe 7 ist ein scheibenförmiger Raum, der zulaufseitige Raum 15, gebildet. Die Fördergewinderiile 12 ist so eingearbeitet, daß bei der Arbeitsdrehrichtung der Kupplung bzw. bei der

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Arbeits-Relativdrehrichtung der treibenden Reibfläche 11 gegenüber der anderen getriebenen Reibfläche 13 eine das Arbeitsmedium vom Raum 15 in den Arbeitsspalt hineinziehende, durch ihn hindurch und in den ablaufseitig zwischen Gehäuse 6 und Treibscheibe 7 sich bildenden Raum 16 kineinfordernde Förderwirkung (Pfeilrichtung 17) ergibt. Der Reibflansch läuft an der einen Seite relativ spitz aus, so daß sich ein Obergang von sehr geringer radialer Höhe vom Arbeitsspaltende in den ablaufseitigen Raum 16 ergibt. Das radiale Niveau dieser Oberlaufkante vom Arbeitsspalt 11/13 in den ablaufseitigen Raum 16 ist durch die strichpunktierte Lini^ 18 angedeutet. Radial außerhalb dieser Niveaulinie ist ein Anteil 16' des ablaufseitigen Raumes 16 durch den Reibflansch 1o und durch die Radscheibe 9, d. h. durch antriebsseitig und demgemäß schneller umlaufende Wandungen radial nach außen hin begrenzt; dieser Raumanteil ist der eigentliche Vorratsraum für das Arbeitsöl. An der tiefsten, d. h. radial äußersten Stelle des Vorratsraumes 16' sind steuerbare Durchlässe 19 angeordnet, die den Vorratsraum mit dem zulaufseitigen Raum 15 verbinden und die durch einen fliehkraft- und/oder tempera-, turabhängig bewegbaren Schieber 2o (an sich bekannte Einzelheiten hierzu sind nicht dargestellt) verschließbar sind. Der Vorratsraum ist, etwa bei vorgegebenem mittleren Arbeitsspaltdurchmesser und keibflächengröße, z. B. aufgrund einer entsprechenden Steilheit des Arbeitsspaltkonus so groß gestaltet, daß er das ganze Volumen des Arbeitsipediums der Kupplung aufzunehmen vermag.

Bei geschlossenem Durchlaß 19 sammelt sich aufgrund der Förderwirkung des Arbeitsspaltes 11/13 rach einer gewissen Zeit

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das Arbeicsmedium in dem Vorratsraum 16'. Am Austrittsende des Spaltes bildet sich dank des schmalen Auslaufes des Reibflansches 1o zum Arbeitsspaltende hin und dank des radial außerhalb des Überlaufniveaus 18 liegenden Vorratsr^umes kein Stau von Arbeitsflüssigkeit, so daß sich der Arbeitsspalt nach einer Absperrung des Durchlasses 19 behinderungsfrei leerfördern kann. Es wird dann aufgrund der guten Spaltentleerung nur noch ein geringes Leerlaufmoment an der Kupplung übertragen und die Leerlaufverluste und die Leerlauftemperaturen sind dementsprechend ohne weiteres erträglich.

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Claims (1)

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   Ansprüche

   1. Umlaufende Flüssigkeits-Scherreibungskupplung mit wenigstens einem jeweils durch eine antriebsseitig und eine abtriebsseitig mitrotierende Wandung gebildeten Scherreibungsspalt (Arbeitsspalt), je einem zulaufseitig und einem ablaufseitig an dem (bzw. den) Arbeitsspalt(en) angeordneten mit ihm in Verbindung stehenden Raum, wobei der radial äußerste Obergang des zulaufseitigen Raumes in den (bzw. die) Arbeitsspalt(e) radial einen größeren Abstand vom Drehzentrum hat als der radial äußerste Obergang vom ablaufseitigen Raum und wobei die beiden Räume durch eine mit steuerbaren Durchlässen versehene Wand voneinander getrennt sind, ferner mit Mitteln, vorzugsweise mit einem Fördergewinde, in dem (bzw. den) Arbeitsspalt ,.en) zum ständigen selbsttätigen Fördern des Arbeitsmediums durch den (bzw. die) Arbeitsspalt(e) hindurch in Richtung zum ablaufseitigen Raum hin, dadurch gekennzeichnet, daß der ablauf seitige Raum (16) einen radial außerhalb des Radius des radial äußersten Oberganges (Niveaulinie 18) liegenden, radial nach außen vorzugsweise nur von einheitlich miteinander umlaufenden Wänden (9 und 1o) begrenzten Raumanteil (Vorratsraum 16') aufweist, dessen Rauminhalt zur Aufnahme wenigstens des überwiegenden Teiles des Volumens des Arbeitsmediums ausreicht.

   t. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Vorratsraum (16') radial nach außen nur von antriebsseitig (1, 7) mitrotierenden Wänden (9 und 1o) begrenzt ist.

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   3. Kupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Arbeitsspalt (11/13) eckenfrei, vorzugsweise geradlinig, insbesondere konisch verMift.

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