DE8717731U1 - Fluid friction clutch - Google Patents

Fluid friction clutch

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DE8717731U1 DE8717731U DE8717731U DE8717731U1 DE 8717731 U1 DE8717731 U1 DE 8717731U1 DE 8717731 U DE8717731 U DE 8717731U DE 8717731 U DE8717731 U DE 8717731U DE 8717731 U1 DE8717731 U1 DE 8717731U1
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    • F16D35/02—Fluid clutches in which the clutching is predominantly obtained by fluid adhesion with rotary working chambers and rotary reservoirs, e.g. in one coupling part
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Description

15.08.1989 ES/Heu/gw15.08.1989 ES/Hay/gw

Süddeutsche Kühlerfabrik Julius Fr. Behr GmbH & Co. KG, 5 South German Radiator Factory Julius Fr. Behr GmbH & Co. KG, 5

Mauserstraße 3, D-7000 Stuttgart 30 Mauserstrasse 3, D-7000 Stuttgart 30

FlüssigkeitsreibungskupplungFluid friction clutch

Die Erfindung bezieht sich auf eine Flüssigkeitsreibungskupplung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1; eine solche Kupplung ist durch die DE-OS 28 1'4 608 bekannt. The invention relates to a fluid friction clutch according to the preamble of claim 1; such a clutch is known from DE-OS 28 1'4 608.

Derartige Flüssigkeitsreibungskupplungen weisen neben der Arbeitskammer eine Vorratskammer auf, die im wesentlichen als zylindrischer Hohlkörper ausgebildet ist und die der Aufnahme des viskosen Mediums dient, und zwar sowohl während des Betriebes als auch im Stillstand der Kupplung. Das Volumen einer solchen Vorratskammer ist so bemessen, daß es während des Betriebes, d.h. bei rotierender Kupplung die gesamte ölmenge als rotierenden ölring und bei stehender Kupplung als "Ulsegment" aufnehmen kann. Dabei soll der ölspiegel des "ölsegmentes" bei senkrecht stehender Kupplung (Rotati-Such fluid friction clutches have a storage chamber in addition to the working chamber, which is essentially designed as a cylindrical hollow body and which serves to hold the viscous medium, both during operation and when the clutch is at a standstill. The volume of such a storage chamber is dimensioned so that it can hold the entire amount of oil as a rotating oil ring during operation, ie when the clutch is rotating, and as an "oil segment" when the clutch is stationary. The oil level of the "oil segment" should be at least 10 mm when the clutch is in a vertical position (rotation).

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8*-&bgr;-26 8 *-β-26

ES/Heu/gwES/Hay/gw

onsachse horizontal) unterhalb des tiefsten Punktes des Lagers liegen, damit möglichst kein 01 durch das Lager austritt. Andererseits soll bei rotierender Kupplung noch ein ausreichendes Druckgefälle zwischen Vorratskammer und Arbeitskammer zur Verfügung stehen. Das Pro blem einer solchen Kupplung ist folgendes: Ist der Ulspiegel bei stehender Kupplung sehr hoch, füllt sich die Arbeitskammer weitgehend mit 01, und beim Anlassen des Motors dreht die Kupplung aufgrund der gefüllten Arbeitskammer sofort hoch - es ergibt si'h das sogenannte Anlauft"·eulen, welches vor allem mit unangenehmem Geräusch und einer Verzögerung des Warmlaufes (Verlängerung der Kaltlaufphase) verbunden ist.on axis horizontal) below the lowest point of the bearing so that as little oil as possible escapes through the bearing. On the other hand, when the clutch is rotating, there should still be a sufficient pressure drop between the storage chamber and the working chamber. The problem with such a clutch is as follows: If the oil level is very high when the clutch is not rotating, the working chamber fills up to a large extent with oil, and when the engine is started, the clutch immediately turns up due to the filled working chamber - this results in the so-called "start-up roar", which is mainly associated with unpleasant noise and a delay in warming up (extension of the cold running phase).

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das sogenannte Anlaufheulen bei einer derartigen Kupplung zu reduzieren.The object of the present invention is to reduce the so-called starting howl in such a clutch.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 in Verbindung mit dessen Oberbegriff gelöst. Die Lösung liegt also im wesentlichen darin, daß der Vorratsraum nicht mehr wie bisher als zylindrischer , sondern erfindungsgemäß als konischer Vorrats-This task is solved by the characterizing features of claim 1 in conjunction with its generic term. The solution therefore essentially lies in the fact that the storage space is no longer designed as a cylindrical storage space, as was previously the case, but rather as a conical storage space according to the invention. raum in reinem radial äußeren Bereich ausgebildet ist. Der Querschnitt der Vorratskammer kann also dreieckförmig, d.h. von zwei Geraden begrenzt sein, er kann aber auch von einer Geraden und einer Farabel begrenzt sein, so daß der Abstand zwischen Trennwand und Innenseitespace is formed in a purely radially outer area. The cross-section of the storage chamber can therefore be triangular, i.e. limited by two straight lines, but it can also be limited by a straight line and a farabel, so that the distance between the partition wall and the inside des Deckels von außen nach innen progressiv zunimmt (bei der Begrenzung des Querschnittes durch Geraden nimmt dor Abstand von außen nach innen linear zu). Im radial weiter innen liegenden Bereich schließt sich ein zylindrischer oder annähernd zylindrischer Hohlraum alsof the cover increases progressively from the outside to the inside (if the cross section is limited by straight lines, the distance increases linearly from the outside to the inside). In the radially inner area, a cylindrical or almost cylindrical cavity closes off as sogenannter Stillstandsauffangraum an, der der eigent-so-called standstill containment area, which is the actual

• « lilt I Uli «(II HII• « lilt I Uli «(II HII

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'..' ..* ES/Heu/gw'..' ..* ES/hay/gw

lichen Aufnahme der ölmonge dient, wenn die Kupplung abgeschaltet ist. Der konische, d.h. radial weiter aussen liegende Hohlraum dient dann nur als sogenannter Übergangsraum, der die Verbindung zwischen Auffangraum und Zulauf zur Arbeitskammer herstellt. Dadurch wird folgender Vorteil erzielt: Die Stillstandshöhe des Öles im Vorratsraum ("ölsegment") wird abgesenkt, dadurch gelangt bei Stillstand weniger Ul in die Arbeitskammer, welches bei Anlaufen der Kupplung schneller abgepumptThe conical cavity, i.e. the cavity located further out radially, then serves only as a so-called transition chamber, which creates the connection between the collecting chamber and the inlet to the working chamber. This achieves the following advantage: The level of the oil in the storage chamber ("oil segment") when the engine is at a standstill is lowered, so that less oil reaches the working chamber when the engine is at a standstill, which is pumped out more quickly when the clutch starts up. werden kann. Hierdurch wird das Anlaufheulen der Kupplung reduziert, und zwar einerseits im Hinblick auf die Drehzahl (niedriger) und auf die Dauer (kürzer). Damit geht natürlich auch die Geräuschbelästigung zurück, und der Motor erreicht schneller seine Betriebstemperatur.This reduces the clutch's starting noise, both in terms of the speed (lower) and the duration (shorter). This of course also reduces noise pollution and the engine reaches its operating temperature more quickly.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Kupplung mit einer geringeren ölmenge befüllt werden und arbeiten kann. Dieser Vorteil wird insbesondere deutlich, wenn man eine bekannte zylindrische Vorratskammer bestimmter Breite sit der erfindungsgemäßen konischenA further advantage is that the clutch can be filled and operated with a smaller amount of oil. This advantage is particularly clear if a known cylindrical storage chamber of a certain width is placed in the conical shape according to the invention. Vorratskammer gleicher Breite vergleicht: Die konische Vorratskammer nimmt infolge ihres im radial äußeren Bereich geringeren Querschnitts offensichtlich weniger öl auf als die zylindrische Vorratskammer; dennoch kann die für die Punktion der Kupplung benötige ölmengeStorage chamber of the same width: The conical storage chamber obviously holds less oil than the cylindrical storage chamber due to its smaller cross-section in the radially outer area; nevertheless, the amount of oil required for puncturing the coupling can be funktionsgerecht vom erfindungsgemäßen Vorratsraum aufgenommen werden, nämlich so, daß bei stehender Kupplung der ölspiegel des "Bisegmentes" unterhalb des Lagers b]«ibt und daß bei rotierender Kupplung ein ausreichen* der statischer und dynamischer Öldruck zur Befüllungbe functionally accommodated by the storage space according to the invention, namely so that when the clutch is stationary the oil level of the "bi-segment" remains below the bearing and that when the clutch is rotating, there is sufficient static and dynamic oil pressure to fill der Arbeitskammer deren den Zulauf zur Verfügung steht.the working chamber whose inflow is available.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der ErfindungAccording to an advantageous embodiment of the invention

gemäß Anspruch 2 wird der Querschnitt der Vorratskammeraccording to claim 2, the cross section of the storage chamber einerseits durch eine ebene Trennwand und andererseitson the one hand by a flat partition wall and on the other hand durch ein kegelförmig ausgebildetes Deckelteil gebil-formed by a conical cover part

:· · ·;;··'·· 15.08.1989 :: : · &Ggr;: ~\ 8H-B-26:· · ·;;··'·· 15.08.1989 :: : · &Ggr;: ~\ 8H-B-26

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det, so daß ein konischer Hohlkörper entsteht. Dabei beträgt der Neigungswinkel zwischen Trennwand und Dekkelwand vorzugsweise 8°. Dies ist eine praktische Ausführung, dier gerade bei größeren Kupplungsdurchmessern, bereits zu einer beträchtlichen Verringerung der ölfüllung führt.so that a conical hollow body is created. The angle of inclination between the partition wall and the cover wall is preferably 8°. This is a practical design which leads to a considerable reduction in the oil filling, especially with larger coupling diameters.

Gemäß Anspruch 3 ergibt sich eine besonders flache,According to claim 3, a particularly flat,

Ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wwd im folgenden näher erläutert Es zeigenAn embodiment of the invention is shown in the drawing and will be explained in more detail below.

Fig. I die erfindungsgemäße Kupplung undFig. I the coupling according to the invention and

Fig. 2 eine schematische Darstellung der Hohlräume der erfindungsgemäßen Kupplung.Fig. 2 is a schematic representation of the cavities of the coupling according to the invention.

Die in Fig. 1 dargestellte Kupplung ist bis auf die /5 erfindungsgemäße geometrische Ausbildung der Vorratskammer bekannt Auf dem antriebsseitigen Primärteil 1. einem WellenstummeL ist drehfest die Primärscheibe 2 angeordnet, während du Sekundärteil 3, das eigentliche Kupplungsgehäuse drehbar Ober ein Kugellager 4 gegenüber dem Primärteil 1 gelagert ist Das Kupplungsgehäuse 3 wird frontseitig durch einen Dekkel 5 verschlossen und ist durch eine Trennwand 6 in eine Arbeitskammer 12 und in eine aus den Teilräumen 13 und 14 bestehende Vorratskammer unterteilt In der js Trennwand befindet sich eine Ventilöffnung 9 (Zulauf), die von einem federnden VentUhebel 7 kontrolliert wird, welcher mittels eines Niets 8 auf der Trennwand befestigt ist Auf der Außenseite des Deckels S ist ein Bimetall IO eingespannt, welches bei Temperaturänderung seine Gestalt ändert und damit einen Schaltstift 11 betätigt, der auf den federnden Ventilhebel 7 wirkt und damit die Ventilöffnung 9 verschließt oder freigibt Nicht in der Zeichnung dargestellt ist ein im äußeren Bereich der Arbeitekammer 12 befindlicher Staukörper und eine ihm zugeordnete Rücklaufbohrung in der Trennwand — dies entspricht dem Stand der Technik. Die Primärscheibe 2 weist stirnseitig glatte flachen auf und bildet mit entsprechenden Flächen des Sekundärteils 3 und der Trennwand 6 sogenannte Scherspalte. Die Kupplung ist so mit einem viskosen Mriium. z. B. Silikonöl einer bestimmten Zähigkeit gefallt, wobei die erforderliche Fallmenge mindestens ausreichen muß, um die vorgenannten Scherspalte vollständig zu fallen.The clutch shown in Fig. 1 is known except for the geometric design of the storage chamber according to the invention. The primary disk 2 is arranged on the drive-side primary part 1, a shaft stub, in a rotationally fixed manner, while the secondary part 3, the actual clutch housing, is mounted rotatably by a ball bearing 4 opposite the primary part 1. The clutch housing 3 is closed at the front by a cover 5 and is divided by a partition 6 into a working chamber 12 and a storage chamber consisting of the subchambers 13 and 14. In the partition there is a valve opening 9 (inlet) which is controlled by a spring-loaded valve lever 7, which is attached to the partition by means of a rivet 8. A bimetal 10 is clamped on the outside of the cover S, which changes its shape when the temperature changes and thus actuates a switching pin 11 which acts on the spring-loaded valve lever 7 and thus the Valve opening 9 closes or opens Not shown in the drawing is a bluff body located in the outer area of the working chamber 12 and a return bore in the partition wall associated with it - this corresponds to the state of the art. The primary disk 2 has smooth, flat surfaces on the front and forms so-called shear gaps with corresponding surfaces of the secondary part 3 and the partition wall 6. The coupling is thus filled with a viscous medium, e.g. silicone oil of a certain viscosity, whereby the required amount of oil must be at least sufficient to completely fill the aforementioned shear gaps.

Erfindungsgemäß ist nun der Vorratsraum in seinem ss radial äusseren Bereich ab konischer Hohlraum 13 ausgebildet d. h. die Innenwand S' des Gehäusedeckels S ist gegenüber der Trennwand 6 geneigt und als Kegelfläche ausgebildet; der Neigungswinkel &agr; zwischen der Innenwand 5' und der Trennwand 6 beträgt vorzugswei- eo se 8". An den konischen Hohlraum 13 schließt sich im radial inneren Bereich, also in Richtung Rotationsachse, ein zylindrischer bzw. leicht kegetaumpffönmger Hohlraum, der sogenannte Stillstandsauffangraum 14 an. Im übrigen befindet sich im Bereich des Ventilhebels 7 im es Gehäusedeckel 5 eine Ausnehmung IS. welche den erforderlichen Hub des Ventilhebels 7 Ober der Ventilöffnung 9 ermöglicht — in diesem Bereich ist die ansonstenAccording to the invention, the storage space is now formed in its radially outer region as a conical cavity 13, i.e. the inner wall S' of the housing cover S is inclined relative to the partition wall 6 and is formed as a conical surface; the angle of inclination α between the inner wall 5' and the partition wall 6 is preferably 8". The conical cavity 13 is adjoined in the radially inner region, i.e. in the direction of the axis of rotation, by a cylindrical or slightly conical cavity, the so-called standstill collecting chamber 14. In addition, in the area of the valve lever 7 in the housing cover 5 there is a recess IS, which enables the required stroke of the valve lever 7 above the valve opening 9 - in this area the otherwise umlaufende KegelflächeS' unterbrochen.circumferential conical surface S' is interrupted.

Fig. 2 zeigt in schematischer Darstellung die einzelnen Hohlräume der Flüssigkeitsreibungskupplung gemäß Fig. I. Im Stillstand und bei horizontaler Rotations-Fig. 2 shows a schematic representation of the individual cavities of the fluid friction coupling according to Fig. I. At standstill and with horizontal rotation

s achse der Kupplung sammelt sich das öl in den Räumen &Lgr; Bund Cund nimmt den ölspiegel Kein. Die Projektion dieses ölvolumens in Richtung der Rotationsachse ergibt ein Kreissegment mit der Höhe &Lgr; und dem Radius r» Rotiert die Kupplung, so bildet sich ein ölring aus,s axis of the clutch, the oil collects in the spaces &Lgr; Bund Cand takes the oil level K. The projection of this oil volume in the direction of the axis of rotation results in a circular segment with the height &Lgr; and the radius r» When the clutch rotates, an oil ring forms,

• Hk HU Pmwktinn Auktmt &Lgr;&iacgr;&pgr;&eegr;&bgr;&bgr;» in Richluiw der Ro-• Hk HU Pmwktinn Auktmt &Lgr;&iacgr;&pgr;&eegr;&bgr;&bgr;» in Richluiw of the Ro-

V tationsachse ergibt eine Kreisringflache mit dem Radius r, und - je nach Zuschaltgrad der Kupplung - mit variablem Innenradius r» dh. mit variablem Ar. Wie bereits eingangs erwähnt, sollte der Standspiegel Y unterhalb des tieften Punktes des Kupplungslagers liegen; andererseits soll bei rotierender Kupplung und nicht vollständig gefülltem Arbeitsraum C eine ausreichende Differenz As des ölringspiegeis W im Vorratsraum A und B sowie des Ölringspiegeis V im Arbeitsraum C V ation axis results in a circular ring surface with the radius r, and - depending on the degree of engagement of the clutch - with a variable inner radius r» i.e. with a variable Ar. As already mentioned at the beginning, the level Y should be below the lowest point of the clutch bearing; on the other hand, with a rotating clutch and not completely filled working space C, there should be a sufficient difference As between the oil ring level W in the storage space A and B and the oil ring level V in the working space C. vorhanden sein, welche ein Druckgefälle Ap zum Arbeitsraum C bewirkt Letzteres ist erforderlich, um den Arbeitsraum bis zum maximalen Niveau X bzw. zum Innenradius &pgr; aufzufüllen. Somit ist der eigentliche Auffangraum für das öl bei völlig entleerter Arbeiukam-which causes a pressure gradient Ap to the working chamber C. The latter is necessary to fill the working chamber up to the maximum level X or the inner radius π . Thus, the actual collecting space for the oil is completely empty when the working chamber is

2s mer Cder achsnahe zylindrische Hohlraum &Lgr; wahrend der konische Hohlraum B lediglich als ein minimierter Obergangsraum zwischen dem Auffaagraum A und dem Arbeitsraum Cfungiert, d. h. den Zufluß des Öls mis dem Auffangraum A in den Arbeitsraum C unter dem2s mer Cthe cylindrical cavity &Lgr; near the axis while the conical cavity B merely acts as a minimized transition space between the collecting space A and the working space C, ie the inflow of oil from the collecting space A into the working space C under the

erforderlichen Druckgefalle 4p gewahrleistetrequired pressure drop 4p guaranteed

1 Primlrteii a 1 rrtmiracheibe1 primary part and 1 secondary part

3 Gehluse/Sekundirteil3 Housing/Secondary part

4 Lager4 bearings

5 Gehainedeckel/Sekundirteil S' !innenwand5 Housing cover/secondary part S' inner wall

« 6 Trennwand« 6 Partition wall 7 Ventilhebel7 Valve lever &bgr; Niet&bgr; Rivet

9 Ventüöffnung 9 Valve opening

tO Bimetall «s It SchalutilttO Bimetal «s It Switchgear

12 /Vrbeiukammer12 /Passing chamber

13 Vorratskammer/konisch13 Storage chamber/conical

J4 Vc!rstsksy lS Aussparung in DecketJ4 Vc!rstsksy lS recess in ceiling

-L--L-

Claims (3)

Abzweigung aus :::·::::·: : ··· P 37 29 300.1-12 BS/Hea/g» 15.08,1989 J Süddeutsche Kühlerfabrik Julius Fr. Behr GmbH & Co. KG, 5 Mauserstraße 3, D-7000 Stuttgart 30 AnsprücheBranch from :::·::::·: : ··· P 37 29 300.1-12 BS/Hea/g» 15.08.1989 J Süddeutsche Kühlerfabrik Julius Fr. Behr GmbH & Co. KG, 5 Mauserstraße 3, D-7000 Stuttgart 30 Claims 1. Flüssigkeitsreibungskupplung mit1. Fluid friction clutch with - antriebsseitigem Primärteil (1) mit einer Primärscheibe (2) und- drive-side primary part (1) with a primary disk (2) and - abtriebsseltigern, gegenüber dem Primärteil drehbar gelagerten Sekundärteil (3) mit Gehäusedeckel (5), welches- output-driven secondary part (3) with housing cover (5) that is rotatably mounted relative to the primary part, which - eine Arbeitskammer (12) und eine davon durch eine i Trennwand (6) abgeteilte Vorratskammer aufweist, ;;- a working chamber (12) and a storage chamber separated therefrom by a partition wall (6), ;; - wobei die Primärscheibe (2) in der Arbeitskammer I (12) angeordnet ist und mit dieser Scherspalte f bildet und- wherein the primary disk (2) is arranged in the working chamber I (12) and forms shear gap f with it and - wobei Arbeitskammer und Vorratskammer über einen ventilgesteuerten Zulauf (9) und einen staukörperkontrollierten Ablauf miteinander in Strömungsverbindung stehen und teilweise mit einen viskosen Medium gefüllt sind,- whereby the working chamber and storage chamber are in flow connection with one another via a valve-controlled inlet (9) and a bluff body-controlled outlet and are partially filled with a viscous medium, - 2 - i - 2 - i • —·· ··•—·· ··
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dadurch gekennzeichnet,characterized, - daß die Vorratskammer einerseits als ein Hohlraum bzw. sog. Obergangsraum (13) ausgebildet ist, des- that the storage chamber is designed on the one hand as a hollow space or so-called transition space (13), sen axiale Erstreckung von radial außen nach ra dial innen linear oder progressiv zunimmt,sen axial extension increases linearly or progressively from radial outside to radial inside, - daß der Hohlraum bzw. Obergangsraum (13) andererseits im radial innen liegenden Bereich in einen zylindrischen oder leicht kegeistumpfförmigen Hohlraum, den sog. Stillstandsauffangraum (14) übergeht, - that the cavity or transition space (13) on the other hand, in the radially inner region, merges into a cylindrical or slightly truncated cone-shaped cavity, the so-called standstill collecting space (14), - daß der ventilgesteuerte Zulauf (9) von der Vorratskammer (13t 14) in die Arbeitskammer (12) innerhalb des Durchmesserbereiches des Obergangsraumes (13) liegt und- that the valve-controlled inlet (9) from the storage chamber (13t 14) into the working chamber (12) is within the diameter range of the transition chamber (13) and - daß die Trennwand (6) eben ausgebildet und senkrecht zur Rotationsachse angeordnet 1st.- that the partition wall (6) is flat and arranged perpendicular to the axis of rotation. 2. Flüssigkeitsreibungskupplung nach Anspruch 1, d a durch gekennzeichnet, daß die innere Wand des Gehäusedeckels (5) im radial äußeren Bereich als Kegelfläche (5') ausgebildet ist und mit der Trennwand einen konischen Hohlraum begrenzt und daß der Neigungswinkel zwischen Trennwand (6) und Deckelwand (51) im Bereich von 5-10°, vorzugsweise bei 8° liegt.2. Fluid friction clutch according to claim 1, characterized in that the inner wall of the housing cover (5) is designed as a conical surface (5') in the radially outer region and delimits a conical cavity with the partition wall and that the angle of inclination between the partition wall (6) and the cover wall (5 1 ) is in the range of 5-10°, preferably 8°. 3. Flüssigkeitsreibungskupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der konisch ausgebildete Hohlraum (13) in seinem radial innersten Bereich (beim übergang in den Stillstandsauffangraum) in axialer Richtung eine Breite aufweist, die der Breite der Arbeitskammer (12) entspricht.3. Fluid friction clutch according to claim 1 or 2, characterized in that the conical cavity (13) in its radially innermost region (at the transition to the standstill collecting chamber) has a width in the axial direction which corresponds to the width of the working chamber (12).
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