DE3041793A1 - Fluessigkeitskupplung - Google Patents
FluessigkeitskupplungInfo
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- F16D35/021—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 actuated by valves
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Description
. χ: \ 3Q41793
DR.- ING. H. H. Wl LH E L'fti "*- D*I PX.. - VNtS. H. DAUSTER
D-7000 STUTTGART 1 · GYMNASIUMSTRASSE 31Β· TELEFON (0711) 291133/29 28 57
Anmelder: D 6Q82
Süddeutsche Kühlerfabrik Dr. W/m
Julius Fr. Behr GmbH & Co. KG
Hauserstrasse 3
Hauserstrasse 3
7000 Stuttgart 30
Flüssigkeitskupplung
Die Erfindung betrifft eine Flüssigkeitskupplung, bestehend aus einem Priraärteil mit einer Antriebsscheibe sowie einem Sekundärteil
mit einem Deckel, wobei Primär- und Sekundärteil gegeneinander drehbar gelagert sind und die Antriebsscheibe in einem im
Sekundärteil ausgebildeten Arbeitsraum angeordnet ist, der über einen Rückführkanal mit einer ebenfalls im Sekundärteil ausgebildeten
Vorratskammer zur Rückfuhr der Kupplungsflüssigkeit in Verbindung steht, wobei die Rückführung der Kupplungsflüssigkeit
aus dem zwischen axialer Umfangsflache der Antriebsscheibe
und der radialen Begrenzungsflache des Arbeitsraumes belassenen
Spalt erfolgt und Staukörper zur Erhöhung des Rückführdruckes sowie ein Steuerglied vorgesehen ist, welches die Rückführung
je nach Drehrichtung der Antriebsscheibe ermöglicht.
Solche Flüasigkeitskupplungen, auch Viskoeitätskuppluneen genannt,
sind in vielfachen Ausführungsformen bekannt. Das Drehmoment zwischen den Kupplungsteilen wird dabei ohne Berührung
der Kupplungsteile durch eine hochviskose Flüssigkeit verschleißfrei übertragen. Je nach Menge der Kupplungsflüssigkeit,
- 5 BAD ORIGINAL
V 5
die zwischen der Antriebsscheibe und dem Arbeitsraum die Übertragung
der Drehmomente besorgt, erfolgt die Kupplungswirkung von Primär- und Sekundärteil mit unterschiedlichen Ubertragungsfaktoren.
Der Anteil der Kupplungsflüssigkeit im Arbeitsraum, im folgenden Arbeitsflüssigkeit genannt, wird bei bekannten
Bauarten dadurch gesteuert, daß z.B. eine Ventilbohrung in einer Wand vorgesehen ist, die den Kupplungsinnenraum in
einen Arbeits- und einen Vorratsraum unterteilt. Diese Ventilbohrung wird je nach Betriebsbedingungen mehr oder weniger geöffnet,
und erlaubt so, daß die sich im Vorratsraum befindende Kupplungsflüssigkeit in den Arbeitsraum übergeführt werden
kann. Um die Arbeitsflüssigkeit wieder aus dem Arbeitsraum in den Vorratsraum zurückführen zu können, ist es bekannt, Staukörper
vorzusehen, die im Bereich des Umfanges der Antriebsscheibe die Arbeitsflüssigkeit aufstauen und sie über einen
Rückführkanal dem Vorratsraum wieder zuführen. Diese Staukörper können entweder am Deckel oder auf der Antriebsscheibe befestigt
sein. In jedem Falle müssen entsprechende Aussparungen entweder am Deckel oder an der Antriebsscheibe vorgesehen sein, die z.B.
als Ringnut ausgebildet sind, um die gewünschte Wirkung zu erzielen. Neben Staukörpern, die nur in einer Drehrichtung wirken,
sind auch solche bekannt, die zum Einsatz von Kupplungen geeignet sind, welche in beiden Drehrichtungen arbeiten können.
Ein solches System, welches geeignet ist, die Arbeitsflüssigkeit
aus beiden Drehrichtungen der Antriebsscheibe gegenüber dem Sekundärteil zurückzuführen, ist aus der DE-OS 27 5>O 289 bekannt.
Als Staukörper sind dabei zwei Erhebungen am Deckel des Sekundärteiles vorgesehen, die sich in axialer Richtung nicht über die
volle Breite der Antriebsscheibe erstrecken und einen Innenraum einschließen, in den eine axial gerichtete Ventilrolle eingelegt
ist. In der Mitte dieses Innenraumes ist eine Öffnung zum Rückführkanal vorgesehen. Die Rolle kann sich in dem Raum :je nach
Beaufschlagungsrichtung so verschieben, daß sie entweder in der
einen oder in der anderen Drehrichtung sowohl als Staukörper
als auch als Steuerglied wirkt. Dabei legt sie sich an ihrem
Umfang ebenso am äußeren Rand der Antriebsscheibe, wie am inneren Rand des zwischen den Erhebungen ausgebildeten Raumes
an. Nachteilig ist hierbei, daß wfcgen des Eeibungskontaktes
die Rolle sehr stark abgenützt wird. Die laufenden Reibungen zwischen der Außenfläche der Antriebsscheibe und der Rolle
selbst führen zu einer Verringerung deren Durchmessers, so daß nach bestimmter Zeit die Staufunktion der Rolle nachläßt.
Das hat zur Folge, daß nicht mehr der erforderliche Anteil der Arbeitsflüssigkeit vom Arbeits- in den Vorratsraum gepumpt
wird. Die Rolle kann daher nicht zuverlässig als Staukörper und als Steuerglied wirken.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Flüssigkeitskupplung
zu schaffen, bei der die Rückführung der Arbeitsflüßsigkeit
vom Arbeitsraum in den Vorratsraum zuverlässig ohne Verschleißerscheinungen der hierfür notwendigen Bauteile erfolgen
kann. Außerdem soll eine Flüssigkeitskupplung geschaffen werden, bei der die Arbeitsflüssigkeit nahezu vollständig aus
dem Arbeitsraum "gepumpt" werden kann.
Die Erfindung besteht darin, daß das Steuerglied in einem den Dimensionen des Steuergliedes angepaßten Steuerraum angeordnet
ist, der axial um einen Betrag versetzt gegenüber der vertikalen Ebene durch die Antriebsscheibe in Höhe des axialen Umfanges der
Antriebsscheibe im Sekundärteil eingebracht ist und daß zwei
Bohrungen schräg zu dieser vertikalen Ebene vorgesehen sind, die im Bereich der Enden des Staukörpers in den zwischen der
Antriebsscheibe und der radialen Begrenzungsfläche des Arbeitsraumes belassenen Spalt sowie in den Steuerraum münden und daß
in den Steuerraum der Rückführkanal mündet. Damit staut der Staukörper auf der axialen Umfangsflache der Antriebsscheibe die
Arbeitsflüssigkeit auf und sorgt dafür, daß die Arbeitsflüssigkeit
je nach Drehrichtung in eine im Bereich der Enden des
Staukörpers mündende Bohrung geführt wird. Die Arbeitsflüssigkeit
gelangt dann in den Steuerraum, in dem das Steuerglied sitzt,
- 7 ORIGINAL INSPECTED
welches dann bei geeigneter Ausbildung den Rückführkanal so öffnet, daß die Arbeitsflüssigkeit durch diesen in den Vorratsraum eindringt. Da zwei Bohrungen vorgesehen sind, die beide in
den Steuerraum münden, kann das Abpumpen der Arbeitsflüssigkeit aus beiden Drehrichtungen der Antriebsscheibe gegenüber dem
Sekundärteil erfolgen. Der Staukörper kann fest oberhalb der axialen Umfangsflache der Antriebsscheibe angebracht sein, ohne
diese zu berühren, ebenso wird das Steuerglied keinen Reibungen ausgesetzt und zeichnet sich daher durch eine sehr hohe Lebensdauer
aus.
Die radiale Begrenzung des Arbeitsraumes kann von einer radial nach innen weisenden Fläche eines Kragens, der in axialer
Richtung weisend am Deckel des Sekundärteils ausgebildet ist, vorgenommen werden. Bei der Montage kommt dieser Kragen damit
über der Außenfläche der Antriebsscheibe zu liegen. Der Staukörper kann dann vorteilhaft als radial nach innen weisender
Vorsprung mit einer gewissen Länge in Umfangsrichtung an der nach innen weisenden Fläche des Kragens verlaufend ausgebildet
sein. Er kann daher einstückig mit dem Deckel hergestellt sein, was sich sehr einfach erreichen läßt. Die bei anderen Bauarten
als Staukörper vorgesehenen beweglichen Pumpschlitten auf der Antriebsscheibe können damit entfallen.
In sehr vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen,
daß der Steuerraum symmetrisch zum Mittelpunkt des Staukörpers mit einer in Umfangsrichtung kürzeren Länge als
der Staukörper selbst ausgebildet ist. Da gemäß der Erfindung der Steuerraum auch axial versetzt gegenüber dem Staukörper
angeordnet ist, führen die Bohrungen, die den äußeren Spalt des Arbeitsraumes mit dem Steuerraum verbinden, einen spitzen Winkel
mit der vertikalen Ebene durch die Antriebsscheibe bildend in den Steuerraum. Die Arbeitsflüssigkeit muß daher nicht um einen
Winkel von 90° umgelenkt werden, um aus dem Arbeitsraum zu. gelangen.
Ihre durch die Drehung der Antriebswelle hervorgerufene
Beschleunigung in Umfangsrichtung kann hierdurch ausgenützt werden, die Arbeitsflüssigkeit in die Bohrungen zu legten und
somit kann der Arbeitsraum nahezu vollständig entleert werden.
ORIGINAL INSPECTED - 8 -
Günstig ist es, wenn als Steuerglied eine Rolle vorgesehen ist.
Die Rolle kann in den auf die Dimensionen der Rolle abgestimmten Steuerraum eingesetzt werden und dort je nach Drehrichtung über
den Druck, den die Arbeitsflüssigkeit auf die Rolle ausübt, in eine Position gebracht werden, in der sie die Mündung der jeweils
anderen Bohrung in dem ßteuerraum abdeckt. Dadurch kann sichergestellt
werden, daß die in den Steuerraum eingetretene Arbeitsflüssigkeit
nicht wieder über die zweite Bohrung in den Arbeitsraum gelangt, sondern über die ebenfalls in den Steuerraum
mündende öffnung 3 am Rückführkanal in diesen und damit in den
Vorratsraum eintritt.
Die Rolle kann mit ihrer ichse in radialer Richtung weisend
in den Steuerraum eingesetzt werden, woraus sich der Vorteil ergibt, daß der Steuerraum mit relativ geringer Breite ausgebildet
sein kann, die aber so bemessen ist, daß sie etwas größer als der Durchmesser der Rolle ist. Dadurch kann sich die Rolle
zwischen den den Steuerraum in Umfangsrichtung begrenzenden
Seiten frei bewegen und sich je nach Drehrichtung in die entsprechende
Stellung begeben. Günstig ist es weiterhin, wenn die in Umfangsrichtung weisenden Stirnflächen des Steuerraumes
halbkreisförmig ausgebildet sind, da dann die Rolle zuverlässig die jeweils in diesem Bereich in den Steuerraum mündenden
Bohrungen abdichten kann.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der im folgenden beschriebenen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Flüssigkeitskupplung.
Es zeigt:
Es zeigt:
Pig. 1 eine im Querschnitt dargestellte erfindungsgemäße Flüssigkeitskupplung,
i'ig. 2 Draufsicht auf den Bereich, in dem die Rückführung
erfolgt,
ORiGlMAL INSPECTED
Pig. 3 einen Längsschnitt entlang der vertikalen Ebene III-III der Fig. 2,
Fig. 4 einen Längsschnitt entlang der vertikalen Ebene IV-I? der Fig. 2.
In der Fig. 1 ist eine im Querschnitt dargestellte Flüssigkeitskupplung
mit 1 bezeichnet, die vereinfacht insofern dargestellt ist, als auf die Darstellung des Steuermechanismus, welcher die
Zufuhr der Arbeitsflüssigkeit in den Arbeitsraum regelt, verzichtet wurde. Der prinzipielle ^ufbau einer solchen Kupplung
ist aus der Fig. 1 zu erkennen. Sie ist aus einem Primärteil 2 und einem Sekundärteil 3 aufgebaut, die gegeneinander drehbar
über Lager 17 gelagert sind. Der Primärteil 2 umfaßt die Antriebsscheibe
4, die in einem Arbeitsraum 7 umläuft, welcher teilweise bei dieser Ausführungsform von dem Sekundärteil 3 gebildet wird,
indem an den dem Sekundärteil 3 zugeordneten Deckel 5 ein in
axialer Richtung weisender Kragen 9 angeformt ist, dessen radial nach innen weisende Fläche 10 den radialen Abschluß des Arbeitsraumes 7 darstellt. Im Deckel 5 des Sekundärteiles 3 ist weiter
ein Vorratsraum 6 ausgebildet. Die schematisch gezeigte Zuflußsteuerung
15 gibt eine Bohrung 16 mehr oder weniger frei, war.
zur Folge hat, daß die Arbeitsflüssigkeit in den Arbeitsraum eindringen kann. Je nachdem, wieviel Arbeitsflüssigkeit sich
im Arbeitsraum befindet, können unterschiedlich große Drehmomente übertragen werden. Um die Arbeitsflüssigkeit wieder aus dem
Arbeitsraum 7 pumpen zu können, sind im Berich der axialen Umfangsflache
11 an der Antriebsscheibe Staukörper angebracht, die das sich auf der axialen Umfangsflache 11 der Antriebsscheibe befindende
Arbeitsfluid anstaut und bewirkt, daß dieses über einen Rückführkanal 14 wieder in den Vorratsraum gelangen kann. Erfindungsgemäß
geschieht dies bei der in Fig. 1 gezeigten Kupplung dadurch, daß am Kragen 9 eine in radialer Richtung nach innen
weisende Erhebung angebracht ist, die in Fig. 1 mit iy bezeichnetist
und als Staukörper wirkt. Das Arbeitsfluid gelangt über die Bohrung 18a (oder 18b) in einen Steuerraum 12, in dem das Steuerglied
13 sitzt. Der fiteuerraum 12 ist um einen AbnUjnd a in
axialer Richtung versetzt gegenüber einer ver.ti Kaien Lbene L 1
BAD ORIGINAL _ 10 -
durch die Antriebsscheibe auf der Höhe der axialen Umfangsfläche
11 im Deckel 5 ausgebildet.
In der Fig. 2 ist aus der dort gezeigten Draufsicht auf einen
Deckel in dem Bereich, in dem der Steuerraum 12 und der Staukörper 19 angeordnet sind, zu erkennen, daß zwei Bohrungen
18a und 18b vom zwischen dem in Fig. 1 mit 8 bezeichneten Spalt zwischen der Umfangsflache 11 der Antriebsscheibe und der
radial nach innen weisenden Fläche 10 des Kragens zum Steuerraum 12 führen. Der Staukörper 19 erstreckt sich in Umfangsrichtung
über eine bestimmte Länge 1. Die Bohrungen münden im Bereich der Enden 19a und 19b des Staukörpers und führen einen
Winkel mit der vertikalen Ebene I-I durch die Antriebsscheibe
bildend, zum Steuerraum 12. Der Steuerraum 12 ist erfindungsgemäß in axialer Richtung um einen Betrag a gegenüber dem Staukörper
versetzt in den Deckel eingebracht. Da seine Länge auch kleiner als die des Staukörpers ist und er symmetrisch
zum Mittelpunkt M des Staukörpers ausgebildet ist, ergibt sich daraus zwangsläufig der Verlauf der Bohrungen 18a und 18b, die
hierdurch im Bereich der Stirnseiten 12a und 12b des Steuerraumes 12 in diesen münden. In der Mitte des Steuerraumes ist
in Fig. 2 die öffnung 21 des Rückfuhrkanals 14- zu erkennen,
über den das Arbeitsfluid dem Vorratsraum zurückgeführt wird.
Als Steuerglied 13 ist eine Rolle vorgesehen, die mit ihrer
Achse in radialer Richtung weisend in den entsprechend dem Durchmesser der Rolle ausgebildeten Steuerraum 12 eingesetzt
wird. Dabei sind die Dimensionen des Steuerraumes so bemessen, daß sich die Rolle zwischen den Stirnseiten 12a und 12b frei
in Umfangsrichtung gesehen bewegen kann. Dreht sich die in l'j(··. 2 nicht ^ezeigte Antriebsscheibe in Pfeilrichtung D, so
nimmt, das Steuerglied 13 die Position ein, die in der Fig. 2
zu sehen ist. Dies geschieht deshalb, weil das Arbeitsfluid sich am Ende 19a des Staukörpers 19 aufstaut und über die Bohrung
18a in den Steuerraum 12 geführt wird. Dort wirkt sie auf das Steuerglied 13 so, daß es sich in die in der Fig. 2 gezeigten
Juage bewegt. In dieser Lage ist wegen der halbkreisförmigen
- 11 -
BAD ORlGiMAL
Ausbildung der Stirnseiten 12a und 12b dafür gesorgt, daß das Steuerglied die Bohrung 18b verschließt. Das Arbeitsfluid kann
dadurch nur über die Öffnung 21 in den Rückfuhrkanal entweichen. Wird die Drehrichtung geändert, so bewegt sich das Steuerglied
15 zwangsläufig wegen des nun über die Bohrung 18b wirkenden
Druckes auf das Steuerglied in Richtung der Stirnseite 12a, bis es dort fest anliegt und die Bohrung 18a verschließt.
Das Steuerglied ist keinen hohen Reibungen unterworfen, da es sich während des Betriebes der Kupplung in einer festen Stellung
befindet und dort ohne sich zu drehen in einer Position durch den Druck des Arbeitsfluids gehalten wird. Auch wird wegen des
Winkels, den die Bohrungen zur Vertikalebene III-I1I bilden, ein sehr hoher Prozentsatz des Arbeitsfluids aus dem Arbeitsraum
herausgeführt, da die Beschleunigung· in Umfangsrichtung des
Arbeitsfluids so ausgenützt wird, daß es durch die Bohrungen gedrückt
wird. Es muß daher nicht in einem rechten Winkel, wie bei
herkömmlichen Bauarten, aus dem Arbeitsraum herausgeführt werden.
In dem in Fig. 3 gezeigten Querschnitt durch die in 1'1Ip. 2 mit
II1-III bezeichnete Vertikalebene ist die Ausbildung des Staukörpers zu erkennen. Dieser wird als radial nach innen weisende
Erhebung 19 am Kragen 9 des Deckels angeformt und erstreckt
sich über eine Länge 1. Im Bereich der Enden 19a und 19b staut
sich, je nach Drehrichtung der Antriebsscheibe 4, das Arbeitsfluid auf und dringt dann in die Bohrungen ein. Ein solcher
Staukörper ist sehr einfach ausgebildet, wirkt in beide Richtungen und muß nicht als separater Bauteil gesondert befestigt werden,
wie dies bei anderen Bauarten geschehen muß. .Er kann in beiden Richtungen wirken, ohne daß er irgendwelche Verschleißerscheinungen
aufweist, da keine Reibungen an ihm auftreten.
In i'ig. 4 ist das Steuerglied 13 zu sehen, welches a Ig RoI Ie
ausgebildet ist und mit seiner Achse in radialer Richtung weisend in den Steuerraum 12 eingesetzt ist. Der Rückführkanai 14 mündet
in der Mitte des Steuerraumes, wobei der Durchmesser des Steuergliedes 13 so bemessen ist, daß dann, wenn dieser an den Stirnseiten
12a oder 12b anliegt, er den Rückfuhrkanal niclxt verdeckt.
- -12 BAD ORIGINAL
so daß für ein zuverlässiges Austreten des Arbeitsfluids aus dem Steuerraum gesorgt ist.
Da das Steuerglied sich nicht abreiben kann und auch der Staukörper
nach langer Zeit noch zuverlässig wirken kann, ergibt sich damit eine Flüssigkeitskupplung, bei der die Rückführung
des Arbeitsfluids aus dem Arbeitsraum sehr zuverlässig, nahezu
vollständig und auch nach langem Betrieb erfolgen kann. An der Antriebsscheibe müssen keine Muten o.dgl. mehr ausgebildet sein,
wie das bei bekannten Bauarten der EaIl war, so daß sich auch
eine kostengünstigere Herstellung der Teile, die zur Rückführung de:; Arbc; i Ir,!"] ui (Jr. zur.arnrnenw.i rken , erzielen läßt.
BAD ORiGlNAL
Leerseite
Claims (8)
- Ansprücheβ/ Flüssigkeitskupplung, bestehend aus einem Primärteil mit einer Antriebsscheibe sowie einem Sekundärteil mit einem Deckel, wobei Primär- und Sekundärteil gegeneinander drehbar gelagert sind und die Antriebsscheibe in einem im Sekundärteil ausgebildeten Arbeitsraum angeordnet ist, der über einen Rückführkanal mit einer ebenfalls im Sekundärteil ausgebildeten Vorratskammer zur Rückfuhr der Kupplungsflüssigkeit in Verbindung steht, wobei die Rückführung der Kupplungsflüssigkeit aus dem zwischen axialer Umfangsflache der Antriebsscheibe und der radialen Begrenzungsfläche des Arbeitsraumes belassenen Spalt erfolgt und Staukörper zur Erhöhung des Rückführdruckes sowie ein Steuerglied vorgesehen ist, welches die Rückführung je nach Drehrichtung der Antriebsscheibe ermöglicht, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerglied (13) in einem den Dimensionen des Steuergliedes (13) angepaßten Steuerraum (12) augeordnet ist, der axial um einen Betrag (a) versetzt gegenüber der vertikalen Ebene (I-I) durch die Antriebsscheibe (4-) in Höhe des axialen Umfangs der Antriebsscheibe im SekundärteiT (3) eingebracht ist und daß zwei Bohrungen (18a, 18b) schräg zu dieser vertikalen Ebene (I-I) vorgesehen sind, die im Bereich derORIGINAL INSPECTEDEnden (19&, .19"b) des Staukörpers (19) in den zwischen der Antriebsscheibe (4) und der radialen Begrenzungsfläche (10) des Arbeitsraumes (7) belassenen Spalt (8) sowie in den Steuerraum (12) münden und daß in den Steuerraum (12) der Rückfuhrkanal (1A-) mündet.
- 2. Flüssigkeitskupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß als radiale Begrenzung des Arbeitsraumes (7) die radial nach innen weisende Fläche (10) eines Kragens (9), der in axialer Richtung weisend am Deckel (5) des Sekundärteils (5) ausgebildet ist, vorgesehen ist.
- 3. Flüssigkeitskupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Staukörper (19) als radial nach innen weisender Vorsprung mit einer Länge (l) in Umfangsrichtung an der nach innen weisenden Fläche (10) des Kragens (9) verlaufend ausgebildet ist.
- 4. Flüssigkeitskupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerraum (12) symmetrisch zum Mittelpunkt (M) des Staukörpers (19) mit einer in Umfangsrichtung kürzeren Länge als der Staukörper (19) ausgebildet ist.
- 5. Flüssigkeitskupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 4-, dadurch gekennzeichnet, daß als Steuerglied (13) eine Rolle vorgesehen ist.
- 6. Flüssigkeitskupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rolle (13) mit ihrer Achse in radialer Richtung weisend in den Steuerraum (12) eingesetzt ist.
- 7- Flüssigkeitskupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerraum (12) eine etwas größere Breite als dem Durchmesser der Rolle (13) entspricht, aufweist.
- 8. Flüssigkeitskupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 7i dadurch gekennzeichnet, daß die in Umfangsrichtung weisenden Stirnflächen (12a, 12b) des Steuerraumes (12) halbkreisförmig ausgebildet sind.
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