DE3627347C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Flüssigkeitsreibungs­ kupplung nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Bei einer bekannten Flüssigkeitsreibungskupplung dieser Art (DE-AS 11 60 241) sind Kupplungsscheibe und Kupplungs­ gehäuse in schwerer Schmiede- oder Gußtechnik ausgebildet und zylindrische Lagerflächen zur radialen Lagerung sowie ebene Lagerflächen an den Seitenflächen zur axialen Lagerung verwendet. Um eine schnelle Abführung der durch innere und an den Oberflächen der Kupplungsteile auf­ tretenden Flüssigkeitsreibung erzeugten Wärme durch ständige Erneuerung des Flüssigkeitsfilmes zu erzielen, bildet eine in die äußere Umfangsfläche der Kupplungs­ scheibe oder in die innere Umfangsfläche des Kupplungs­ gehäuses eingearbeitete Nut einen Kanal, der mit in den Seitenflächen des Kupplungsgehäuses oder der Kupplungs­ scheibe durch Nuten gebildeten Kanälen sowie durch Querbohrungen in der Kupplungsscheibe einen Umlauf der Kupplungsflüssigkeit ermöglicht.

Bei einer weiteren bekannten gattungsgemäßen Flüssigkeits­ reibungskupplung (DE-GM 75 19 487) sind als Werkstoff für Kupplungsscheibe und Kupplungsgehäuse Aluminium und wiederum zylindrische Lagerflächen für die radiale Lagerung und an den Seitenflächen ausgebildete ebene Lagerflächen für die axiale Lagerung verwendet. Das an sich tassenförmige, nach einer Stirnseite offene Kupplungsgehäuse ist durch eine ringförmige Verschlußplatte aus Stahl verschlossen.

Schließlich ist eine weitere gattungsgemäße Flüssigkeits­ reibungskupplung bekannt (DE-AS 12 90 015), bei welcher ebenfalls zylindrische Lagerflächen für die radiale Lage­ rung und an den Seitenflächen ausgebildete ebene Lager­ flächen für die axiale Lagerung sowie ein Schwermetall, beispielsweise Stahl als Werkstoff für die Kupplungsscheibe, dagegen Aluminium für das Kupplungsgehäuse verwendet sind.

Bei einer bekannten gattungsfremden Flüssigkeitsreibungs­ kupplung (DE-OS 24 53 562) befindet sich die Nabe der Kupplungsscheibe gegenüber dem Kupplungsgehäuse bei gegen Null gehender Antriebsdrehzahl in einem Verspannungs­ zustand , um einen schlupffreien Übertragungsbereich, zu­ mindest bei niederen Drehzahlen, zu erzielen. Beim Über­ schreiten einer bestimmten vorgegebenen Drehzahl wird durch das Kupplungsmoment ein Überschreiten der Haft­ reibung erzielt, wodurch die weitere Drehmomentüber­ tragung durch Flüssigkeitsreibung erfolgt. Um zu ver­ meiden, daß die Drehmomentübertragung im Bereich der Flüssigkeitsreibung infolge des Viskositätsabfalles bei Temperatursteigerung abnimmt, besteht die Kupplungs­ scheibe aus zwei in Achsrichtung versetzt angeordneten Scheibenteilen, welche durch Eigenelastizität bzw. Federmittel unter Vorspannung in ihrem radial äußeren Bereich mit ebenen Ringflächen am Kupplungsgehäuse an­ liegen. Beide Scheibenteile weisen an ihren gegenseitig zugekehrten Seiten radial außen Abschrägungen auf, auf welchen ein entsprechend abgeschrägter, geschlitzter Ring unter Vorspannung aufliegt. Beim Übergang von der Haftreibung zur Flüssigkeitsreibung zwischen dem Kupp­ lungsgehäuse und den beiden Scheibenteilen sollen letztere durch den sich ausbildenden Flüssigkeitsfilm vom Kupp­ lungsgehäuse abgehoben werden und sich aufeinander zu­ bewegen. Entsprechend der Ausbildung der Schräge soll nun der geschlitze Ring in den Abschrägungen radial nach außen verdrängt werden und somit seinen Abstand vom Kupplungsgehäuse verringern. Durch diese Verringerung des Abstandes soll eine Erhöhung der Übertragungsfähig­ keit durch Flüssigkeitsreibung an dieser Stelle er­ zielt werden. Der geschlitzte Ring weist einen höheren Ausdehnungskoeffizienten als die Kupplungsscheibe auf. Damit soll dieser Ring nicht nur in Abhängigkeit von der axialen Entfernung der beiden Scheibenteile von­ einander, sondern auch in Abhängigkeit von seiner Er­ wärmung radial nach außen wandern, um den Ringspalt gegenüber dem Kupplungsgehäuse entsprechend der Temperatur­ erhöhung zu verkleinern. Der Abfall der Übertragungs­ fähigkeit durch die Viskositätsänderung des Übertra­ gungsmediums soll somit ausgeglichen sein.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht in der Forderung nach niedrigerem Ge­ wicht, geringem Bauaufwand und kompakter Bauweise, um eine Flüssigkeitsreibungskupplung als variablen Antrieb in den engen Bauraum zwischen einem Lüfterrad und einer Lichtmaschinenwelle einer Lichtmaschine eines Kraftfahr­ zeuges unterbringen zu können.

Ausgehend von einer Flüssigkeitsreibungskupplung nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 ist die erläuterte Aufgabe gemäß der Erfindung in vorteilhafter Weise mit den kennzeichnenden Merkmalen von Patentanspruch 1 ge­ löst.

Durch die Erfindung ist in vorteilhafter Weise die Anwendung der Blechpreßtechnik bei der Herstellung der Flüssigkeits­ reibungskupplung ermöglicht.

Die Erfindung ist nachstehend anhand von drei in der Zeich­ nung schematisch dargestellten Ausführungsformen näher be­ schrieben. In der Zeichnung bedeuten:

Fig. 1 einen Teil eines Längsschnittes durch eine Lichtmaschine eines Kraftfahrzeuges mit einer ersten Ausführungsform einer Lagerung von zwei Kupplungsnaben einer Viskose-Kupplung nach der Erfindung zum Antrieb eines Lüfterrades,

Fig. 2 die Hälfte eines Querschnittes durch die Licht­ maschine von Fig. 1 nach Linie II-II,

Fig. 3 einen Teil eines Längsschnittes durch eine Lichtmaschine eines Kraftfahrzeuges mit einer zweiten Ausführungsform einer Lagerung von zwei Kupplungsnaben einer Viskose-Kupplung nach der Erfindung zum Antrieb eines Lüfterrades,

Fig. 4 die Hälfte eines Querschnittes durch die Licht­ maschine von Fig. 3 nach Linie IV-IV, wobei die linke Figurenhälfte eine Variante als dritte Ausführungsform einer Lagerung von zwei Kupplungs­ naben nach der Erfindung zeigt,

Fig. 5 einen Teilschnitt nach Linie V-V in Fig. 2,

Fig. 6 einen Teilschnitt nach Linie VI-VI in Fig. 2,

Fig. 7 einen Teilschnitt nach Linie VII-VII in Fig. 4, und

Fig. 8 einen Teilschnitt nach Linie VIII-VIII in Fig. 4.

Die Ausführungsformen stimmen zunächst in folgenden Merkmalen überein:

Eine Lichtmaschinenwelle 9 ist mittels eines Wälzlagers 53 in einer Gehäusestirnwand 54 einer nicht näher dargestellten Lichtmaschine gelagert, deren Innenraum von Kühlluft durch­ strömt ist, die von einem als Laufrad eines Kühlluftgebläses arbeitenden Lüfterrad 25 in Pfeilrichtung 58 angesaugt und nach außen gefördert wird. Das Wälzlager 53 ist über seinen Außenlaufring in den Richtungen der mit einer Kupplungsachse 10-10 zusammenfallenden Lagerachse zwischen einem Lagerdeckel 57 und einem Ansatz 59 der Stirnwand 54 gegenüber letzterer bewegungsfest festgelegt.

Das Lüfterrad 25 wird über eine innere hülsenförmige Kupp­ lungsnabe 11 angetrieben, die zusammen mit einer Riemen­ scheibe 55 zwischen dem Innenlaufring des Wälzlagers 53 und einer Schraubbefestigung 56 für die Riemenscheibe 55 bewegungsfest auf der Lichtmaschinenwelle 9 eingespannt ist.

Die innere Kupplungsnabe 11 und eine äußere Kupplungsnabe 12 (Fig. 1) bzw. 13 (Fig. 3) sind die äußeren Anschluß­ teile einer Viskosekupplung 14 (Fig. 1) bzw. 15 (Fig. 3), welche in die Antriebsverbindung zwischen Lichtmaschinen­ welle 9 und Lüfterrad 25 eingeschaltet ist, wobei die Licht­ maschinenwelle 9 selbst über ihre Riemenscheibe 55 von der Kurbelwelle des Antriebsmotores des Kraftfahrzeuges ange­ trieben wird.

Die zum Lüfterrad 25 drehfeste äußere Kupplungsnabe 12 bzw. 13 ist als ein im Querschnitt U-förmiges Kupplungsgehäuse 27 (Fig. 1) bzw. 28 (Fig. 3) ausgebildet, das zusammen mit zwei inneren Ringdichtungen 16 und 17 und der inneren Kupp­ lungsnabe 11 eine geschlossene Ringkammer 18 einschließt, welche eine viskose Flüssigkeit enthält und eine in letztere eintauchende Kupplungsscheibe 29 (Fig. 1) bzw. 30 (Fig. 3) aufnimmt. Die Kupplungsscheibe 29 bzw. 30 ist unter Ver­ mittlung des Formschlusses von Mitnahmeverzahnungen bei 60 bewegungsfest auf die innere Kupplungsnabe 11 aufgeklemmt.

Die Kupplungsscheibe 29 bzw. 30 weist einen die Mitnahmever­ zahnung für die Verbindung 60 enthaltenden zentralen Schei­ benteil 35 (Fig. 1) bzw. 43 (Fig. 3) auf, von dem finger­ artige Ansätze 31 radial abgehen, die gleichmäßig über den Scheibenumfang verteilt sind und in jeweils einen koni­ schen Außenabschnitt 34 mit einer konischen Lagerfläche 19 enden. Der jeweilige konische Außenabschnitt 34 ist durch ein mittels einer Sicke 37 versteiftes Stegteil 36 mit dem Scheibenteil 35 bzw. 43 verbunden.

Die Lagerflächen 19 sind zunächst dazu verwendet, das je­ weilige Kupplungsgehäuse 27 bzw. 28 sowohl radial als auch im Richtungssinne 26 der Kupplungsachse 10-10 abzustützen. Zu diesem Zweck weist das Kupplungsgehäuse eine korrespon­ dierende konische Lagerfläche 20 auf, die zusammen mit der jeweiligen Lagerfläche 19 ein Lagerflächen-Paar 19, 20 bil­ det, welches zusätzlich noch zur Drehmomentübertragung ver­ wendet ist und hierfür einen engen Scherspalt 23 für die viskose Flüssigkeit unmittelbar zwischen sich einschließt.

In der entgegengesetzten Richtung der Kupplungsachse 10-10 stützt sich das Kupplungsgehäuse 27 bzw. 28 mit seinen hier­ für vorgesehenen radialen ebenen Lagerflächen 22 an korres­ pondierenden radialen ebenen Lagerflächen 21 der zugehöri­ gen Kupplungsscheibe 29 bzw. 30 unter Bildung jeweils eines engen Scherspaltes 24 für die Drehmomentübertragung ab.

Die drei Ausführungsformen der Lagerung nach der Erfindung unterscheiden sich nun lediglich durch die Anordnung und Aus­ gestaltung der Lagerflächen 21 an der Kupplungsscheibe 29 bzw. 30 voneinander.

Bei der ersten Ausführungsform (Fig. 1, 2, 5 und 6) weist der jeweilige Ansatz 31 für den konischen Außenabschnitt 34 einen zusätzlichen ebenen Außenabschnitt 38 auf, der - in einer Radialebene 41-41 liegend - mit dem konischen Außen­ abschnitt 34 durch einen fahnenartigen Zwischenabschnitt 40 so verbunden ist, daß beide Außenabschnitte 34 und 38 sowohl axial als auch in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt lie­ gen.

Durch die elastisch federnde Ausbildung der Zwischenabschnit­ te 40 ist zunächst erreicht, daß sich das Kupplungsgehäuse 27 unter Vermittlung der konischen Lagerflächen-Paare 19, 20 ohne Zwängungen radial und axial gegenüber der Kupplungs­ scheibe 29 einstellen kann. Deren Lagerflächen 19 und 21 sind zur Erzielung eines hydrodynamischen Schmierkeil- Effektes - wie dies die Fig. 5 und 6 zeigen - gegenüber einer jeweiligen Radialen 39-39 bzw. 41-41 um einen An­ stellwinkel 47 bzw. 48 angestellt.

Bei der zweiten Ausführungsform (Fig. 3; Fig. 4 rechte Bildhälfte; Fig. 7 und 8) sind am Umfang des zentralen Scheibenteiles 43 der Kupplungsscheibe 30 abwechselnd ein radialer Ansatz 31 mit dem konischen Außenabschnitt 34 für die Lagerfläche 19 und ein Ansatz 32 mit einem axial ver­ setzten ebenen Außenabschnitt 42 für die Lagerfläche 21 vor­ gesehen, wobei der in einer Radialebene 51-51 liegende Außen­ abschnitt 42 durch ein konisches Stegteil 44 mit dem axial versetzten zentralen Scheibenteil 43 verbunden ist. Auch bei dieser Ausführungsform sind einerseits die Stegteile 44 jeweils als elastisches Mittel zur Unterstützung des Gleit­ kontaktes der konischen Lagerflächen-Paare 19, 20 ausgebil­ det und andererseits sowohl die konischen Lagerflächen 19 um einen Anstellwinkel 50 gegenüber einer Radialen 49-49 als auch die ebenen Lagerflächen 21 um einen Anstellwinkel 52 gegenüber einer Radialen 51-51 angestellt, um einen hydro­ dynamischen Schmiereffekt zu erzielen.

Die dritte Ausführungsform (Fig. 3; Fig. 4 linke Bildhälf­ te; Fig. 7 und 8) ist mit der zweiten Ausführungsform bis auf eine jeweilige Ausnehmung 46 bei den Ansätzen 33 für die Lagerflächen 21 identisch, welche die konischen Stegteile 45 - die die ebenen Außenabschnitte 42 mit dem zentralen Schei­ benteil 43 verbinden - zur Erhöhung bzw. Dimensionierung ihrer Elastizität aufweisen.

Die Elastizität der federnden Mittel-Zwischen-Abschnitt 40 bzw. Stegteile 44 bzw. Stegteile 45 - kann derart auf die Viskosität der viskosen Flüssigkeit abgestellt sein, daß sich mit zunehmender Viskosität eine Erweiterung der Scher­ spalte 23 und 24 einstellt, so daß das übertragbare Kupp­ lungsmoment von der Viskosität weitgehend unabhängig bleibt.

Claims (13)

1. Flüssigkeitsreibungskupplung mit einem die getriebene Kupplungshälfte darstellenden Kupplungsgehäuse, in dessen ringförmigem, mit viskosem Arbeitsmittel gefüllten Innen­ raum flüssigkeitsdicht eine die treibende Kupplungshälfte bildende Kupplungsscheibe gelagert ist, wobei die Lage­ rung der beiden Kupplungshälften in axialer und radialer Richtung durch mit Arbeitsmittel gefüllte Scherspalte zwischen gegenüberliegenden Lagerflächen der beiden Kupplungshälften gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsscheibe (29, 30) mit an ihrem Umfang gleichmäßig verteilten fingerartigen radialen Ansätzen (31, 32, 33) versehen ist, die jeweils wenigstens eine Lagerfläche (19, 21) aufweisen.

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Lagerfläche (19) konisch ist.

3. Kupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitkontakt der Lagerflächen (19, 21) durch federnde Mittel unterstützt ist.

4. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die federnden Mittel wirkungsmäßig zwischen treibende Kupplungsnabe (11) und Lagerfläche (21) eingeschaltet sind.

5. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungsgehäuse (27 bzw. 28) mit einem Laufrad (25) eines Kühlluftgebläses verbunden und die konischen Lagerflächen (19) zur Fixierung des Kupplungsgehäuses in der mit dem Wirkungssinn (26) der am Laufrad (25) durch Strömungsdruck erzeugten Reaktionskräfte über­ einstimmenden Richtung der Kupplungsachse (10-10) ver­ wendet sind.

6. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Ansatz (31) einen die Lagerfläche (19) aufweisenden konischen Außenabschnitt (34) und einen einen zentralen Scheibenteil (35) der Kupplungsscheibe (29 bzw. 30) mit dem Außenabschnitt (34) verbindenden Stegteil (36) aufweist.

7. Kupplung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Stegteil (36) durch eine Sicke (37) versteift ist. 8. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Ansatz (31) einen zweiten, ebenen Außenabschnitt (38) mit einer weiteren Lagerfläche (21) aufweist, der sich in oder parallel einer Radialebene (39-39) erstreckend - sowohl axial und in Umfangsrich­ tung gegenüber dem konischen Außenabschnitt (34) ver­ setzt als auch mit letzterem durch einen fahnenartigen Zwischenabschnitt (40) verbunden ist.

9. Kupplung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenabschnitt (40) als federndes Mittel aus­ gebildet ist.

10. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein in den Umfangsrichtungen zwischen zwei Ansätzen (31) mit jeweils konischem Außenabschnitt (34) liegender Ansatz (32 bzw. 33) einen sich in oder parallel einer Radialebene (41-41) erstreckenden ebenen Außenab­ schnitt (42) mit einer Lagerfläche (21) aufweist.

11. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der ebene Außenabschnitt (42) und ein zentraler Scheibenteil (43) der Kupplungsscheibe (30) sowohl axial gegeneinander versetzt als auch durch ein Steg­ teil (44 bzw. 45) miteinander verbunden sind.

12. Kupplung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Stegteil (44 bzw. 45) als elastisches Mittel ausge­ bildet ist.

13. Kupplung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Stegteil (45) wenigstens eine Querschnittsaus­ nehmung (46) aufweist.

14. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Lagerfläche (19 bzw. 21) angestellt ist (Anstellwinkel 47 bzw. 48 bzw. 50 bzw. 52).