DE3523195A1 - Kupplungskombination - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kupplungskombination bestehend aus zwei drehmomentmäßig hintereinandergeschalteten Visko­ sekupplungen, von denen eine in bekannter Weise als Lamel­ lenkupplung aufgebaut ist.

Die Zusammenfassung zweier Viskosekupplungen zu einer Kupp­ lungseinheit ist bekannt (DE-OS 22 09 879). Bei der be­ schriebenen Kupplungseinheit ist eine erste Viskosekupplung vorgesehen, die sich mit einem Kupplungsteil drehmomentmä­ ßig über eine Nockenscheibe abstützt. Durch die Nocken­ scheibe wird in Verbindung mit Wälzkörpern, aus dem in der ersten Viskosekupplung jeweils anstehenden Drehmoment eine axiale Kraftkomponente abgeleitet, die in eine parallel geschaltete zweite, als Reibungs- oder Viskosekupplung auf­ gebaute Kupplung als Normalkraft einwirkt.

Bei der beschriebenen Kupplung ist es von Nachteil, daß in der ersten Viskosekupplung sich einstellende temperaturbe­ dingte Veränderungen durch die parallel geschaltete zweite Kupplung verstärkt werden. Ein etwa eintretendes unkontrol­ liertes Kupplungsverhalten macht sich daher am Kupplungs­ ausgang in verstärktem Maße bemerkbar.

Ein weiterer Nachteil ist darin zu sehen, daß bei einer Verminderung der Drehzahldifferenz, d. h. auf dem rücklau­ fenden Ast der Drehmomentkurve, von einer sich zwangsläufig einstellenden Hysterese abgesehen, die Kupplung sich im we­ sentlichen wie im ansteigenden Kurvenast verhält. Die Kupp­ lung gibt daher zu früh wieder frei, um ein kontinuierli­ ches Drehmoment abgeben zu können.

Das gleiche gilt für die Verwendung der Kupplung als Diffe­ rentialsperre zwischen den beiden angetriebenen Achsen ei­ nes vierradgetriebenen Fahrzeuges.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kupplungs­ kombination zu schaffen, die bis zu einer vorgegebenen Drehzahldifferenz ein freilaufähnliches Verhalten zeigt, d. h., nahezu drehmomentfrei im Schlupf durchdreht und ab der vorgegebenen Drehzahldifferenz in die Drehmomentkennli­ nie einer Viskosekupplung überspringt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß

• a) an einem durch ein erstes Gehäuse der Lamellenkupplung dargestellten Kupplungsteil radial nach außen vorste­ hende, gleichmäßig auf dem Umfang verteilte Steuerkör­ per angeordnet sind,
• b) auf dem ersten Gehäuse zwei axial nebeneinander ange­ ordnete, die Steuerkörper je hälftig mit an ihren ein­ ander zugewandten Stirnseiten vorgesehenen Taschen um­ greifende Steuerringe gelagert sind,
• c) die Steuerringe durch Federkraft in Richtung auf die Steuerkörper beaufschlagt und gegen das erste Gehäuse in Umfangsrichtung derart federnd abgestützt sind, daß die Steuerkörper bei drehmomentfreier Kupplung symme­ trisch in den Taschen der Steuerringe gehalten sind,
• d) die Steuerringe durch eine aus einem zwischen der Au­ ßenwandung der Steuerringe und der Innenwandung eines die gesamte Kupplungskombination umfassenden zweiten Gehäuses gebildete weitere Viskosekupplung unter Dreh­ momentbelastung gegen das erste Gehäuse verdrehbar sind und daß aus der Verdrehbewegung eine auf die Steuerrin­ ge in axialer Richtung jeweils nach außen wirkende Kraftkomponente abgeleitet ist, durch die die Steuer­ ringe mit ihren voneinander abgewandten Stirnflächen in Reibschluß mit am zweiten Gehäuse axial nach innen ge­ richteten Reibflächen überführbar sind.

Bei der erfindungsgemäßen Ausführung einer Kupplungskombi­ nation ist es von Vorteil, daß durch die Ableitung einer axial gerichteten Kraftkomponente aus der Differenzdrehzahl zwischen den Steuerringen und dem zweiten Gehäuse bzw. aus der zwischen beiden Teilen gebildeten Viskosekupplung bei niedrigen hier anstehenden Differenzdrehzahlen so gut wie kein Drehmoment über die Kupplung übertragen wird, da ge­ genüber der Lamellenviskosekupplung sich hier die Viskose- Scherkraft zwischen relativ kleinen Wirkflächen einstellt. Damit ist bei einem Einsatz der Kupplung als Differential­ sperre gewährleistet, daß bei Kurvenfahrten die Räder quasi frei ihre Ausgleichsbewegung durchführen können.

Erst bei größerer Differenzdrehzahl können sich die Steuer­ ringe gegenüber dem ersten Kupplungsgehäuse soweit verdre­ hen, daß die Kraft der die Steuerringe in der neutralen Stellung haltenden Federn überwunden wird und die aus den Steuerringen und dem zweiten Gehäuse gebildete Viskosekupp­ lung durch eine Reibkupplung kurzgeschlossen wird. Die Steuerkörper können dabei in einfachster Weise aus zylin­ drisch ausgebildeten Nocken bestehen.

Insbesondere ist es von Vorteil, daß die erfindungsgemäße Kupplungskombination in ihrem Schaltverhalten unabhängig von der Effektivdrehzahl ist, da nur die Differenzdrehzahl als Kriterium auftritt.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Steuerkörper jeweils durch zwei Wälzla­ ger gebildet sind und die Taschen sich beidseitig verjün­ gend ausgebildet sind.

Die Ausbildung der Steuerkörper als Wälzlager erbringt eine reibungsarme Umsteuerung der weiteren Viskosekupplung in eine Reibungskupplung.

Nach einem weiteren vorteilhaften Merkmal der Erfindung sind zwischen den Steuerkörpern und den Taschen Spreizhebel wirksam.

Durch diese Ausführung wird die Reibung zwischen den Steu­ erkörpern und den Taschen auf nahezu Null reduziert.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines in der Zeich­ nung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 einen Teillängsschnitt durch eine er­ findungsgemäße Kupplungskombination,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Kupplungskombi­ nation,

Fig. 3 eine Draufsicht auf die Kupplung in der Ausführung mit Spreizhebeln,

Fig. 3a eine vergrößerte Darstellung der Spreiz­ hebel im Zusammenwirken mit den Steuer­ körpern und Taschen,

Fig. 4 einen Querschnitt durch die Kupplungskom­ bination,

Fig. 5 ein Diagramm mit dem Drehmomentverhalten der Kupplungskombination in Abhängigkeit von der Drehzahldifferenz.

Die in der Fig. 1 dargestellte Kupplungskombination zeigt eine als Stecknabe ausgebildete Kupplungsnabe 1, auf der das erste Gehäuse 2 drehbar gelagert ist. Die Kupplungsnabe 1 und das erste Gehäuse 2 bilden zusammen mit jeweils in Innen- und Außenverzahnungen drehfest gehaltenen wechsel­ weise mit der Kupplungsnabe 1 und dem ersten Gehäuse 2 drehfest verbundenen, jedoch axial verschiebbaren Lamellen 8, die als Lamellenkupplung aufgebaute Viskosekupplung. In Ausnehmungen des ersten Gehäuses sind Steuerkörper 5 gleichmäßig auf dem Umfang verteilt aufgenommen. Auf dem ersten Gehäuse 2 sind zwei Steuerringe 4 mit Bewegungsspiel gehalten, die mit an ihren einander zugewandten Stirnflä­ chen vorgesehenen Taschen 9 die z. B. als Wälzlager ausge­ bildeten Steuerkörper 5 hälftig umgreifen (Fig. 2). Im er­ sten Gehäuse 2 sind beidseitig Federn 7 gehalten, die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel als Federdrähte aus­ geführt sind und in Schlitze 11 der Steuerringe 4 eingrei­ fen. Die Federn 7 sind derart vorgespannt, daß die Steuer­ ringe 4 bzw. die Taschen 9 der Steuerringe 4 in Anlage an den Steuerkörpern 5 gehalten werden und gleichzeitig die Steuerringe 4 in einer derart ausgerichteten Position zu dem ersten Gehäuse 2 gehalten sind, daß die Steuerkörper 5 bei nicht drehmomentbeaufschlagter Kupplung neutral in den Taschen 9 gehalten sind.

Die Fig. 2 zeigt die erfindungsgemäße Kupplungskombination in der neutralen Stellung, d. h. ohne Beaufschlagung durch ein Drehmoment. Aufgrund des sich zwischen den Steuerringen 4 und dem zweiten Gehäuse 6 einstellenden Viskosemomentes, verdrehen sich die Steuerringe 4 bei Anlage eines Drehmo­ mentes gegenüber dem ersten Gehäuse 2, wobei aufgrund der sich zu beiden Seiten hin verjüngenden Ausbildung der Ta­ schen 9 eine Spreizung der Steuerringe 4 an den Steuer­ nocken 5 in Richtung auf beidseitig von ihnen angeordnete Seitenwände des zweiten Gehäuses 6 hin stattfindet. Hier­ durch treten die Steuerringe 4 mit ihren axialen Außen­ flächen in direkte Reibverbindung mit dem zweiten Gehäuse 6. Die zusammenwirkenden Reibflächen 10 können auf einer Metall/Metallreibung basieren; es kann jedoch auch eine der beiden Reibflächen mit einem speziell hierfür vorgesehenen Reibmaterial belegt sein.

Die Steuerringe 4 können zusätzlich durch Axialführungen in Umfangsrichtung miteinander verbunden sein, so daß eine konforme Verdrehung der beiden Steuerringe 4 jeweils ge­ währleistet ist, wie z. B. in Fig. 3 durch den Zylinderstift 15 dargestellt.

Das auf der Spaltwirkung zwischen den Steuerringen 4 und dem zweiten Gehäuse 6 basierende Viskosemoment wechselt in ein Reibmoment über, welches die Kupplungskombination sprunghaft von der Drehmomentkennung 1 in die Drehmoment­ kennung 2 der Lamellenviskosekupplung überführt (Fig. 5). In der Fig. 5 ist auch erkenbar, daß die Lamellenviskose­ kupplung einer Hysterese unterliegt.

In der Fig. 3 ist eine Kupplungskombination dargestellt, bei der die Spreizwirkung zwischen den Steuerringen 4 durch Spreizhebel 14 bewirkt wird. Die Steuerkörper 5 sind mit Taschen versehen, in denen die Spreizhebel 14 mit ihrem einen Ende gelagert sind und sich mit ihrem anderen Ende in korrespondierenden Aufnahmen in den Taschen 5 abstützen.

In der oberen Hälfte der Fig. 3 ist die Kupplungskombina­ tion in der drehmomentbeaufschlagten Stellung und in der unteren Hälfte in der neutralen Stellung dargestellt.

In der Fig. 3a ist das Zusammenwirken der Spreizhebel 14 mit den Steuerkörpern 5 und den Taschen 9 vergrößert darge­ stellt.

Die Fig. 4 zeigt eine erfindungsgemäße Kupplungskombination im Schnitt. In der Fig. 4 ist die federnde Verbindung zwi­ schen dem ersten Gehäuse 2 und den Steuerringen 4 zu erken­ nen, durch die hier als Federdraht oder als Federstab aus­ gebildete Federn 7, die im ersten Gehäuse 2 befestigt sind und mit ihren radial nach außen weisenden Enden in Schlitze 11 am Steuerring 4 eingreifen. In der Fig. 4 sind weiterhin drei gleichmäßig auf dem Umfang gestrichelt angedeutete Steuerkörper 5 zu erkennen, denen eine entsprechende Anzahl Taschen 9 in den Steuerringen 4 zugeordnet ist. Die Anzahl der Steuerkörper 5 kann selbstverständlich den jeweiligen Anforderungen entsprechend beliebig gewählt werden.

Bezugszeichenliste

• 1 Kupplungsnabe
  2 erstes Gehäuse
  3 Lamellenviskosekupplung
  4 Steuerring
  5 Steuerkörper
  6 zweites Gehäuse
  7 Feder
  8 Lamelle
  9 Tasche
  10 Reibfläche
  11 Schlitz
  12  Spalt
  13 Anlagefläche
  14 Spreizhebel
  15 Zylinderstift

Claims (3)

1. Kupplungskombination, bestehend aus zwei drehmomentmäßig hintereinandergeschalteten Viskosekupplungen, von denen eine in bekannter Weise als Lamellenkupplung aufgebaut ist, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) an einem durch ein erstes Gehäuse (2) der Lamellen­ kupplung dargestellten Kupplungsteil radial nach außen vorstehende, gleichmäßig auf dem Umfang ver­ teilte Steuerkörper (5) angeordnet sind,
• b) auf dem ersten Gehäuse (2) zwei axial nebeneinander angeordnete, die Steuerkörper (5) je hälftig mit an ihren einander zugewandten Stirnseiten vorgesehenen Taschen (9) umgreifende Steuerringe (4) gelagert sind,
• c) die Steuerringe (4) durch Federkraft in Richtung auf die Steuerkörper (5) beaufschlagt und gegen das er­ ste Gehäuse (2) in Umfangsrichtung derart federnd abgestützt sind, daß die Steuerkörper (5) bei dreh­ momentfreier Kupplung mittig in den Taschen (9) der Steuerringe gehalten sind,
• d) die Steuerringe (4) durch eine aus einem zwischen der Außenwandung der Steuerringe (4) und der Innen­ wandung eines die gesamte Kupplungskombination um­ fassenden zweiten Gehäuses (6) gebildete weitere Viskosekupplung unter Drehmomentbelastung gegen das erste Gehäuse (2) verdrehbar sind, und daß aus der Verdrehbewegung eine auf die Steuerringe (4) in axialer Richtung jeweils nach außen wirkende Kraft­ komponente abgeleitet ist, durch die die Steuerringe (4) mit ihren voneinander abgewandten Stirnflächen in Reibschluß mit am zweiten Gehäuse (6) axial nach innen gerichteten Reibflächen (10) überführbar sind.

2. Kupplungskombination nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

• e) die Steuerkörper (5) jeweils durch Wälzlager (5 a) gebildet sind und die Taschen (9) sich beidseitig verjüngend ausgebildet sind.

3. Kupplungskombination nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

• f) zwischen den Steuerkörpern (5) und den Taschen (9) Spreizhebel (14) wirksam sind.