WO1984004789A1 - Liquid friction coupling - Google Patents

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WO1984004789A1
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Alfred Magg
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Zahnradfabrik Friedrichshafen
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D35/00—Fluid clutches in which the clutching is predominantly obtained by fluid adhesion
    • F16D35/005—Fluid clutches in which the clutching is predominantly obtained by fluid adhesion with multiple lamellae

Definitions

  • the invention relates to a fluid friction clutch according to the preamble of claim 1.
  • a fluid friction clutch is described and shown in DE-AS 21 35 791, the housing of which is closed and for the most part filled with a working fluid.
  • a large filling of the housing is desirable in order to achieve a large transferable torque with a small construction volume.
  • Complete filling presents difficulties since, due to the greater volumetric expansion of the liquid, the pressure in the housing rises above the permissible level with increasing temperature.
  • the degree of filling of this housing must therefore depend on the highest temperature to be expected, which can occur in extreme operating conditions. This often means that the optimum degree of filling for lower temperatures cannot be achieved.
  • the invention has for its object to provide a fluid friction clutch with little construction and small dimensions, which in the normal operating temperature range has good torque transmission characteristic, but is not destroyed under unfavorable operating conditions. This object is achieved by the characterizing feature of the first claim.
  • a fluid friction clutch with the features according to claims 2 and 3 can be represented in a simple manner and with little structural effort. It is possible that either only one or both housing end walls are completely or partially axially flexible. The flexibility should expediently be equal to or greater than 0.1 mm, multiplied by the number of disks. During operation, the available axial distance between the end walls of the housing will be distributed over the distances between the " disks. This process can expediently be accelerated by expanding means, for example spring elements between the disks (claim 6). Furthermore, slight curling of the disks or perforations in the form of slots or holes can promote this process (claims 7 and 8).
  • FIG. 1 In a simplified, partial longitudinal section, the figure shows a fluid friction clutch 1 with an outer disk set 2 and an inner disk set 3, which interlock.
  • the inner disk set 3 is axially displaceable via driving toothing 4, but is non-rotatably connected to a hub part 5.
  • the outer set of washers 2 is connected in the same way to a housing jacket 6, which in turn engages in a connecting part 8 with an outer driving profile.
  • Thin-walled, sheet metal end walls 9 and 10 are fastened to the end faces of the housing jacket 6, which approach towards the hub part 5 and form the axial delimitation of the disk sets 2, 3 in the regions 11 and 12.
  • the distance difference between the end walls 9, 10 in the area of the housing shell 6 and in the areas 11 and 12 should be at least 0.1 mm, multiplied by the number of disks.
  • seals 13 and 14 are arranged in axial formations 15 and 16, which seal the interior 17 from the outside. This is completely or largely filled with a working fluid, in particular silicone. Between the discs of the disc sets 2 and 3 spreading elements, not shown, z. B. springs are provided. Furthermore, the disks can have slight undulations, not shown, or have openings in the form of slots and holes.
  • the end walls 9 and 10 are axially flexible and are spread when the working fluid expands. Since the spreading takes place in the exemplary embodiment in the vicinity of the hub part, it takes place almost exclusively as a result of the thermal expansion and not as a result of the influence of centrifugal forces.
  • the minimum distance between the end walls 9, 10 is limited by the contact of the sheet metal cages 22, 23 of the seals 13, 14 on ring surfaces 24, 25 of the hub part 5.
  • the hub part 5 is connected via a positive connection 18 to a second connection part 19 which is rotatably held in a housing wall by means of a bearing 21.
  • the compliance "of the end walls 9, 10 can also be generated by spring or pressure-loaded annular piston which rest against an inner stop. Such an embodiment is more complex but better adjustable and controllable.

Abstract

The liquid friction coupling (1) operates with groups of discs (2, 3) which are engaged with each other and arranged within a cylindrical closed casing throwned with a working liquid subjected to shearing. The spacing between the discs increases as the temperature increases to enable the automatic adjustment of a temperature which does not endanger the coupling. This is obtained by the fact that the front walls (9, 10) of the casing delimit actually the groups of discs and that they are pressure-deformable.

Description

Flüssiqkeitsreibunqskupplung Fluid friction clutch
Die Erfindung bezieht sich auf eine Flüssigkeitsreibungskupp¬ lung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a fluid friction clutch according to the preamble of claim 1.
In der DE-AS 21 35 791 ist eine Flüssigkeitsreibungskupplung beschrieben und dargestellt, deren Gehäuse abgeschlossen und zum größten Teil mit einer Arbeitsflüssigkeit gefüllt ist. Eine große Füllung des Gehäuses ist erwünscht, um bei kleinem Bauvolumen ein großes übertragbares Moment zu erzielen. Eine vollständige Füllung bereitet jedoch Schwierigkeiten, da infolge der stärkeren volume- trischen Ausdehnung der Flüssigkeit der Druck im Gehäuse mit zu¬ nehmender Temperatur über das zulässige Maß ansteigt. Der Füllungs grad dieses Gehäuses muß sich daher nach der höchsten zu erwarten¬ den Temperatur richten, die bei extremen Betriebszuständen auf¬ treten kann. Dadurch kann häufig der optimale Füllungsgrad für niedrigere Temperaturen nicht erzielt werden.A fluid friction clutch is described and shown in DE-AS 21 35 791, the housing of which is closed and for the most part filled with a working fluid. A large filling of the housing is desirable in order to achieve a large transferable torque with a small construction volume. Complete filling, however, presents difficulties since, due to the greater volumetric expansion of the liquid, the pressure in the housing rises above the permissible level with increasing temperature. The degree of filling of this housing must therefore depend on the highest temperature to be expected, which can occur in extreme operating conditions. This often means that the optimum degree of filling for lower temperatures cannot be achieved.
Um die Ausdehnung der Arbeitsflüssigkeit zu ermöglichen ist es ferner bekannt, durch nachgiebige Bauelemente verschlossene Ausdehπungsräu e am Arbeitsraum anzuordnen (FR-PS 776 210) . Hierbei wird gleichzeitig mit der Ausdehnung der Arbeitsflüssig¬ keit der axiale Abstand der Scheiben verringert, so daß der Moment abfall infolge der temperaturabhängigen Viskositätsverringerung kompensiert werden kann. Bei der Auslegung sind die selten auftre¬ tenden Spitzentemperaturen zu berücksichtigen, was den Bauaufwand und das Bauvolumen nachteilig beeinflußt. Dies ist besonders un¬ günstig, wenn die Flüssigkeitsreibungskupplung in einem Verteiler¬ bzw. Differentialgetriebe verwendet werden soll.In order to allow the expansion of the working fluid, it is also known to arrange expansion spaces closed by flexible components on the working space (FR-PS 776 210). Here, the axial spacing of the disks is reduced simultaneously with the expansion of the working fluid, so that the torque drop due to the temperature-dependent reduction in viscosity can be compensated for. The rarely occurring peak temperatures have to be taken into account in the design, which adversely affects the construction effort and the construction volume. This is particularly unfavorable if the fluid friction clutch is to be used in a distributor or differential gear.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Flüssigkeits¬ reibungskupplung mit geringem Bauaufwand und kleinen Abmessungen zu schaffen, die in dem normalen Betriebstemperaturbereich eine gute Drehmomentübertragungskennlinie aufweist, aber bei ungünsti¬ gen Betriebsbedingungen nicht zerstört wird. Diese Aufgabe wird durch das kennzeichnende Merkmal des ersten Anspruches gelöst.The invention has for its object to provide a fluid friction clutch with little construction and small dimensions, which in the normal operating temperature range has good torque transmission characteristic, but is not destroyed under unfavorable operating conditions. This object is achieved by the characterizing feature of the first claim.
Durch den mit der Temperatur größer werdenden Scheibenabstand werden die Übertragungsverluste und damit der Wärmeanfall in der Kupplung reduziert, so daß sich selbst bei ungünstigen Betriebsbe¬ dingungen ein Gleichgewicht zwischen entstehender und abgeführter Wärme einstellt. Extreme Betriebsbedingungen können daher nicht zu einer thermischen Überbelastung der Flüssigkeitsreibungskupplung führen und können daher bei der Bemessung des Füllungsgrades außer Betracht bleiben. Eine Abstimmung mit einer Teilfüllung ist in der Weise möglich, daß sich bis zu einer vorgebbaren Betriebs¬ temperatur der Scheibenabstand nicht ändert und damit das über¬ tragbare Moment nicht reduziert wird.As the distance between the disks increases with temperature, the transmission losses and thus the heat accumulation in the clutch are reduced, so that even under unfavorable operating conditions an equilibrium is established between the heat generated and the heat dissipated. Extreme operating conditions can therefore not lead to a thermal overload of the fluid friction clutch and can therefore be disregarded when dimensioning the degree of filling. Coordination with a partial filling is possible in such a way that the distance between the panes does not change up to a predeterminable operating temperature and thus the transmissible torque is not reduced.
Es sind durch Tellerfedern belastete, stirnseitig angeordnete Ringkolben bekannt (DE-AS 11 57 442) , die eine Arbeitsfläche auf- weisen. Diese verändert ihren Abstand zur Gegenfläche unter dem Einfluß der Fliehkrafteinwirkung der Arbeitsflüssigkeit.There are known annular pistons loaded by disc springs and arranged on the end face (DE-AS 11 57 442), which have a working surface. This changes its distance to the counter surface under the influence of the centrifugal force of the working fluid.
In einfacher Weise und mit geringem baulichem Aufwand läßt sich eine Flüssigkeitsreibungskupplung mit den Merkmalen nach An¬ spruch 2 und 3 darstellen. Dabei ist es möglich, daß entweder nur eine oder beide Gehäusestirnwände ganz oder teilweise axial nach¬ giebig sind. Die Nachgiebigkeit sollte zweckmäßigerweise gleich oder größer sein als 0,1 mm, multipliziert mit der Anzahl der Scheiben. Der zur Verfügung stehende axiale Abstand zwischen den Stirnwänden des Gehäuses wird sich im Betrieb auf die Abstände zwischen den "Scheiben verteilen. Dieser Vorgang kann zweckπäβiger- weise durch Spreizmittel, z. B. Federelemente zwischen den Schei¬ ben, beschleunigt werden (Anspruch 6) . Ferner können leichte Wel¬ lungen der Scheiben oder Durchbrechungen in Form von Schlitzen oder Löchern diesen Vorgang begünstigen (Ansprüche 7 und 8) .A fluid friction clutch with the features according to claims 2 and 3 can be represented in a simple manner and with little structural effort. It is possible that either only one or both housing end walls are completely or partially axially flexible. The flexibility should expediently be equal to or greater than 0.1 mm, multiplied by the number of disks. During operation, the available axial distance between the end walls of the housing will be distributed over the distances between the " disks. This process can expediently be accelerated by expanding means, for example spring elements between the disks (claim 6). Furthermore, slight curling of the disks or perforations in the form of slots or holes can promote this process (claims 7 and 8).
OMP Durch das Anlaufen der Blechkäfige der Dichtungen an Ring¬ flächen des Nabenteiles wird ein Mindestabstand zwischen den Scheiben und damit eine Begrenzung des maximalen Drehmomentes, insbesondere bei niedriger Betriebstemperatur, erreicht (An¬ spruch 9) .OMP By running the sheet metal cages of the seals on the ring surfaces of the hub part, a minimum distance between the disks and thus a limitation of the maximum torque, in particular at low operating temperature, is achieved (claim 9).
Durch das axiale Festlegen mindestens einer Scheibe wird die gleichmäßige Verteilung des Gesamtabstandes zwischen den einzel¬ nen Scheiben wirksam verbessert (Anspruch 10) .By axially fixing at least one disk, the uniform distribution of the total distance between the individual disks is effectively improved (claim 10).
In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung in einem Ausführungsbeispiel dargestellt:In the drawing, the subject matter of the invention is shown in one embodiment:
Die Figur zeigt in einem vereinfachten, teilweisen Längs¬ schnitt eine Flüssigkeitsreibungskupplung 1 mit einem äußeren Scheibensatz 2 und einem inneren Scheibensatz 3, die ineinander¬ greifen.In a simplified, partial longitudinal section, the figure shows a fluid friction clutch 1 with an outer disk set 2 and an inner disk set 3, which interlock.
Der innere Scheibensatz 3 ist über Mitnahmeverzahnungen 4 axial verschiebbar, jedoch drehfest mit einem Nabenteil 5 verbun¬ den. Der äußere Scheibensatz 2 ist in gleicher Weise mit einem Ge- häusemantel 6 verbunden, der seinerseits mit einem äußeren Mit¬ nahmeprofil in ein Anschlußteil 8 eingreift. An den Stirnseiten des Gehäusemantels 6 sind dünnwandige, aus Blech geformte Stirn¬ wände 9 und 10 befestigt, die sich zum Nabenteil 5 hin nähern und in den Bereichen 11 und 12 die axiale Begrenzung der Scheiben¬ sätze 2, 3 bilden. Dabei soll die Abstandsdifferenz der Stirn¬ wände 9, 10 im Bereich des Gehäusemantels 6 und in den Berei¬ chen 11 und 12 mindestens 0,1 mm, multipliziert mit der Anzahl der Scheiben, betragen.The inner disk set 3 is axially displaceable via driving toothing 4, but is non-rotatably connected to a hub part 5. The outer set of washers 2 is connected in the same way to a housing jacket 6, which in turn engages in a connecting part 8 with an outer driving profile. Thin-walled, sheet metal end walls 9 and 10 are fastened to the end faces of the housing jacket 6, which approach towards the hub part 5 and form the axial delimitation of the disk sets 2, 3 in the regions 11 and 12. The distance difference between the end walls 9, 10 in the area of the housing shell 6 and in the areas 11 and 12 should be at least 0.1 mm, multiplied by the number of disks.
Zwischen dem Nabenteil 5 und den Stirnwänden 9 sind in axialen Anformungen 15 und 16 Dichtungen 13 und 14 angeordnet, die den Innenraum 17 nach außen hin abdichten. Dieser ist ganz oder doch zum größten Teil mit einer Arbeitsflüssigkeit, insbesondere Silikon, gefüllt. Zwischen den Scheiben der Scheibensätze 2 bzw. 3 können nicht näher dargestellte Spreizelemente, z. B. Federn, vorgesehen wer¬ den. Ferner können die Scheiben leichte, nicht näher dargestellte Wellungen aufweisen oder Durchbrechungen in Form von Schlitzen und Löchern haben.Between the hub part 5 and the end walls 9, seals 13 and 14 are arranged in axial formations 15 and 16, which seal the interior 17 from the outside. This is completely or largely filled with a working fluid, in particular silicone. Between the discs of the disc sets 2 and 3 spreading elements, not shown, z. B. springs are provided. Furthermore, the disks can have slight undulations, not shown, or have openings in the form of slots and holes.
Die Stirnwände 9 und 10 sind axial nachgiebig und werden bei Ausdehnung der Arbeitsflüssigkeit gespreizt. Da die Spreizung im Ausführungsbeispiel in der Nähe des Nabenteils stattfindet, er¬ folgt sie fast ausschließlich infolge der Wärmedehnung und nicht durch Einfluß von Zentrifugalkräften. Der minimale Abstand der Stirnwände 9, 10 wird durch Anlaufen der Blechkäfige 22, 23 der Dichtungen 13, 14 an Ringflächen 24, 25 des Nabenteiles 5 be¬ grenzt.The end walls 9 and 10 are axially flexible and are spread when the working fluid expands. Since the spreading takes place in the exemplary embodiment in the vicinity of the hub part, it takes place almost exclusively as a result of the thermal expansion and not as a result of the influence of centrifugal forces. The minimum distance between the end walls 9, 10 is limited by the contact of the sheet metal cages 22, 23 of the seals 13, 14 on ring surfaces 24, 25 of the hub part 5.
Das Nabenteil 5 ist über eine formschlüssige Verbindung 18 mit einem zweiten Anschlußteil 19 verbunden, das in einer Gehäuse¬ wand mittels eines Lagers 21 drehbar gehalten ist.The hub part 5 is connected via a positive connection 18 to a second connection part 19 which is rotatably held in a housing wall by means of a bearing 21.
Die Nachgiebigkeit" der Stirnwände 9, 10 kann auch durch feder- oder druckbelastete Ringkolben erzeugt werden, die an einem inneren Anschlag anliegen. Eine solche Ausführung ist aufwendiger, aber besser einstell- und steuerbar.The compliance "of the end walls 9, 10 can also be generated by spring or pressure-loaded annular piston which rest against an inner stop. Such an embodiment is more complex but better adjustable and controllable.
O PI BezuqszeichenO PI Reference sign
1 Flüssigkeitsreibungskupplung1 fluid friction clutch
2 Scheibe, äußerer Scheibensatz2 disc, outer disc set
3 Scheibe, innerer Scheibensatz3 disc, inner disc set
4 Mitnahmeverzahnung4 drive teeth
5 Nabenteil5 hub part
6 Gehäusemantel6 housing jacket
7 Mitnahmeprofil7 Take-away profile
8 Anschlußteil8 connecting part
9 Stirnwand9 end wall
10 Stirnwand10 end wall
11 Bereich11 area
12 Bereich12 area
-13 Dichtung-13 seal
14 Dichtung14 seal
15 Anformung15 molding
16 Anformung16 molding
17 Innenraum17 interior
18 Formschlüssige Verbindung18 Positive connection
19 Zweites Anschlußteil19 Second connector
20 Gehäusewand20 housing wall
21 Lager21 bearings
22 Blechkäfig22 sheet metal cage
23 Blechkäfig23 sheet metal cage
24 Stirnfläche24 end face
25 Stirnfläche25 end face
OMFIOMFI
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Claims

A n s p r ü c h e Expectations
1. Flüssigkeitsreibungskupplung mit ineinandergreifenden Scheibensätzen, die innerhalb eines abgeschlossenen, mit Arbeits¬ flüssigkeit gefüllten, ringzylindrischen Gehäuses angeordnet sind und deren Scheibenabstand sich temperaturabhängig ändert, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Scheibenabstand mit zu¬ nehmender Temperatur größer wird.1. Fluid friction clutch with interlocking disc sets, which are arranged within a closed, ring-cylindrical housing filled with working fluid and the disc spacing of which changes as a function of temperature, so that the disc spacing increases with increasing temperature.
2. Flüssigkeitsreibungskupplung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Gehäusestirnwände (9, 10) die axiale Begrenzung der Scheibensätze (2, 3) bilden und unter Druck nachgiebig sind.2. Fluid friction clutch according to claim 1, characterized in that the housing end walls (9, 10) form the axial boundary of the disk sets (2, 3) and are flexible under pressure.
3. Flüssigkeitsreibungskupplung nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Gehäusestirnwände (9, 10) mit dem äußeren Gehäusemantel (5) fest verbunden und dünnwandig sind und ihr Abstand zur Rotationsachse hin abnimmt.3. A fluid friction clutch according to claim 2, characterized in that the housing end walls (9, 10) are firmly connected to the outer housing jacket (5) and are thin-walled and their distance from the axis of rotation decreases.
4. Flüssigkeitsreibungskupplung nach Anspruch 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die axiale Nachgiebigkeit der Stirnwände (9, 10) des Gehäuses gleich oder größer 0,1 mm, multi¬ pliziert mit der Anzahl der Scheiben (2, 3) , ist.4. A fluid friction clutch according to claim 3, characterized in that the axial compliance of the end walls (9, 10) of the housing is equal to or greater than 0.1 mm, multiplied by the number of disks (2, 3).
5. Flüssigkeitsreibungskupplung nach einem der vorangehenden Ansprüche, da'durch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Kupp¬ lung (1) bei Raumtemperatur eine Füllung von weniger als 98 % Ar¬ beitsflüssigkeit aufweist. - - * 5. A fluid friction coupling according to one of the preceding claims, 'by in that the Kupp¬ lung (1) at room temperature a charge of less than 98% Ar¬ having beitsflüssigkeit. - - *
6. Flüssigkeitsreibungskupplung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß zwischen den Scheiben (2, 3) Spreizmittel vorgesehen sind. 6. Fluid friction clutch according to one of the preceding claims, characterized in that spreading means are provided between the disks (2, 3).
7. Flüssigkeitsreibungskupplung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Scheiben (2, 3) leicht gewellt sind.7. Fluid friction clutch according to one of the preceding claims, characterized in that the disks (2, 3) are slightly corrugated.
8. Flüssigkeitsreibungskupplung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Scheiben (2, 3) Durchbrechungen aufweisen.8. Fluid friction clutch according to one of the preceding claims, characterized in that the disks (2, 3) have openings.
9. Flüssigkeitsreibungskupplung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Blech¬ käfige (22, 23) der Dichtungen (13, 14) an Stirnflächen (24, 25) des Nabenteiles (5) axial anlaufen.9. Fluid friction clutch according to one of claims 2 to 8, characterized in that the cages (22, 23) of the seals (13, 14) on the end faces (24, 25) of the hub part (5) start axially.
10. Flüssigkeitsreibungskupplung .nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß minde¬ stens eine Scheibe (2) des äußeren Scheibensatzes (2) zum Gehäuse¬ mantel (6) oder eine Scheibe (3) des inneren Scheibensatzes (3) zum Nabenteil (5) axial festgelegt ist. 10. Fluid friction clutch according to one of the preceding claims, characterized in that at least one disk (2) of the outer disk set (2) for the housing casing (6) or a disk (3) of the inner disk set (3) for the hub part ( 5) is fixed axially.
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BR (1) BR8407308A (en)
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EP0172813A1 (en) 1986-03-05
BR8407308A (en) 1986-04-15

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