DE3708054C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Flüssigkeitsrei­ bungskupplung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art.

Bei einer solchen, aus der DE-OS 21 35 791 bekannten Flüssigkeitsreibungskupplung liegen die ersten und zwei­ ten Kupplungsteile und die Arbeitskammer innerhalb eines gesonderten Getriebegehäuses, wobei die Arbeitskammer mit Hilfe von Dichtungen der Dichtungsanordnung sowohl gegen­ über dem ersten als auch dem zweiten Kupplungsteil abge­ dichtet ist. Eine das als Welle ausgebildete erste Kupp­ lungsteil umgebende und mit dieser keilverzahnte Hülse weist sich radial nach außen erstreckende Durchlässe auf, über die Schmiermittel nach außen und damit an das zweite Kupplungsteil abgegeben werden kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Flüssigkeitsreibungskupplung der im Oberbegriff des Pa­ tentanspruchs 1 genannten Art so weiterzubilden, daß die in der Arbeitskammer erzeugte Wärme optimal abgeführt werden kann, um die Viskosität der viskosen Flüssigkeit innerhalb der Arbeitskammer beibehalten zu können.

Bei einer Flüssigkeitsreibungskupplung der genannten Art ist diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die erfindungsgemäße Flüssigkeitsreibungskupplung zeich­ net sich dadurch aus, daß mit Hilfe des über die Strö­ mungsverbindung aufrechterhaltenen kontinuierlichen Schmiermitteldurchlaufs die in der Arbeitskammer erzeugte Wärme optimal abgeführt werden kann. Dieses wird durch die Bohrung, die innerhalb der Welle vorgesehen ist, so­ wie den zwischen der Welle und der mit ihr keilverzahnten Hülse vorgesehenen Kanal erreicht, die mit dem Getriebe­ gehäuse strömungsverbunden sind.

Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung erläutert. Im einzelnen zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines vierradge­ triebenen Kraftfahrzeugs, welches mit einer er­ findungsgemäßen Flüssigkeitsreibungskupplung versehen ist; und

Fig. 2 einen Querschnitt durch eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Flüssigkeitsreibungskupplung.

In Fig. 1 ist eine schematische Darstellung des Kraftübertragungsbereiches eines vierradgetriebenen Kraftfahrzeuges dargestellt, wobei die Anordnung einer im weiteren auch als Kraftübertragungsvorrichtung bezeichne­ ten Flüssigkeitsreibungskupplung gezeigt ist. Das von einem Motor 1 erzeugte Drehmoment wird über ein Getriebe 3 auf ein Übertragungsgetriebe 5 übertragen, mittels des­ sen das Drehmoment in zwei Anteile aufgeteilt wird, wel­ che Vorderrädern 11 und Hinterrädern 12 über Kardanwellen 7 und 9 zugeführt werden. Die Vorderräder 11 werden somit über die vordere Kardanwelle 7, eine vordere Differentialgetriebeeinheit 15 und rechte und linke Rad­ antriebswelle 17 angetrieben.

In dem Antriebssystem für die Hinterräder 13 ist eine Viskosekupplung 21 vorgesehen, welche zwischen der hinte­ ren Kardanwelle 9 und einer hinteren Differentialgetriebeeinheit 19 angeordnet ist und als Kraftübertragungsvorrichtung wirkt. Das Drehmoment wird über die hintere Kardanwelle 9 und die Viskosekupplung 21 auf die hintere Differentialgetriebeeinheit 19 übertra­ gen, um die Hinterräder 13 mittels hinterer Radantriebs­ wellen 23 anzutreiben.

Das charakteristische an der Viskosekupplung 21 liegt da­ rin, daß sie ein geringes Drehmoment überträgt, wenn eine geringe Drehzahldifferenz zwischen einer Antriebswelle und einer Abtriebswelle vorliegt, während ein großes Drehmoment übertragen wird, wenn die Drehzahldifferenz groß ist.

Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht eines Teils der Visko­ sekupplung. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel befin­ det sich die Antriebsseite der Viskosekupplung auf der rechten Seite, während die Abtriebsseite links angeordnet ist.

Ein Flansch 25, der mittels eines Kardangelenks mit der hinteren Kardanwelle 9 verbunden ist, ist über Schrauben 29 mit einer Antriebswelle 27 fest verbunden. Der Um­ fangsbereich der Antriebswelle 27 ist in fester Weise, beispielsweise durch Verschweißung mit einem Endbereich eines äußeren Zylinders 31 verbunden. Der Flansch 25, die Antriebswelle 27 und der äußere Zylinder 31 sowie ein nachfolgend noch zu beschreibender Flansch 47 bilden eine auch als zweites Kupplungsteil bezeichnete zweite dreh­ bare Welleneinheit, welche koaxial zu einer anschließend zu beschreibenden und auch als erstes Kupplungsteil be­ zeichneten ersten drehbaren Welleneinheit angeordnet ist.

An der Innenfläche des äußeren Zylinders 31 sind mehrere Nuten 33 vorgesehen, welche beispielsweise in Form von Nuten für eine Keilwellenverbindung ausgebildet sein kön­ nen und parallel zu der Achse des äußeren Zylinders 31 angeordnet sind. Antriebsplatten 35, welche als Kupp­ lungslamellen wirken, stehen mit den an dem äußeren Zy­ linder 31 ausgebildeten Nuten 33 über Zähne 37 in Ein­ griff, welche beispielsweise in Form von Zähnen für eine Keilwellenverbindung ausgebildet sein können und welche am Umfangsbereich der Antriebsplatten 35 vorgesehen sind. Der innere Durchmesser jeder der Antriebsplatten 35 ist geringfügig größer ausgebildet, als der Umfang einer Hül­ se 41, welche mit einer nachfolgend zu beschreibenden Ab­ triebswelle 39 in Eingriff ist, so daß die Antriebsplat­ ten 35 nicht störend mit der Hülse 41 zusammentreffen.

Mehrere der Antriebsplatten 35 und mehrere von nachfol­ gend noch zu beschreibenden Abtriebsplatten 43 sind ab­ wechselnd zueinander angeordnet. Benachbarte Antriebs­ platten 35 sind zueinander in einem Abstand oder mit einem Spalt f angeordnet, welcher mittels eines Positio­ nierrings 45 ausgebildet wird. Die Positionierringe 45 sind jeweils zwischen benachbarten Antriebsplatten 35 derart angeordnet, daß die Positionierringe 45 nicht mit dem Umfang der jeweiligen Abtriebsplatten 43 störend an­ einandertreffen. An einem Endbereich der so zusammenge­ setzten Widerstandsplatten 35 und 43 ist der Flansch 47 der zweiten drehbaren Welleneinheit angeordnet. Der Flansch 47 ist mit dem äußeren Zylinder 31 in Eingriff, wobei ein Anschlag 49, der ebenfalls mit dem äußeren Zy­ linder 31 in Eingriff ist, ein Herausfallen des Flansches 47 verhindert.

Die zweite drehbare Welleneinheit, welche die Antriebs­ welle 27 und den Flansch 47 umfaßt, ist drehbar mittels eines Kugellagers 51 und eines Nadellagers 53 an der Hül­ se 41 gelagert, welche fest mit der Abtriebswelle 39 in Verbindung steht, welche die erste drehbare Welleneinheit bildet. Die Widerstandsplatten 35 und 43 sind in einer Arbeitskammer 55 angeordnet, welche mit Viskoseflüssig­ keit gefüllt ist. Um eine Leckage der Viskoseflüssigkeit zu verhindern, sind Dichtungen 57 und 59 für die An­ triebswelle 27 und den Flansch 47 vorgesehen.

Die Abtriebswelle 39, welche in Fig. 2 nur teilweise dar­ gestellt ist und welche die erste drehbare Welleneinheit bildet, erstreckt sich von der Innenseite eines Trägers 77, der Teil eines Getriebes ist, aus. Ein Schmiermittelversorgungsdurchlaß 83 ist im axialen Zen­ trum der Abtriebswelle 39 ausgebildet. Die Hülse 41 be­ findet sich mittels einer Keilwellennut 61 in Eingriff mit der Abtriebswelle 39 und ist mittels einer Schrauben­ mutter 63 fixiert, die auf einen Gewindebereich 62, der an einem Endbereich der Abtriebswelle 39 ausgebildet ist, aufgeschraubt ist. Die Hülse 41 lagert die Antriebswel­ lenbauteile mittels des Kugellagers 51 und des Nadella­ gers 53, welche jeweils in der Nähe des gegenüberliegen­ den Endbereichs der Hülse 41 vorgesehen sind.

Das Kugellager 51 wird mittels einer Anschlagplatte 67 an einer Bewegung in axialer Richtung gehindert, wobei die Anschlagplatte 67 in einer Ringnut 65 der Hülse 41 aufge­ nommen ist. Zwischen einer Endfläche eines Außenrings des Lagers 51 und einem Anlagebereich 69 des Flansches 25 ist ein Justierring 71 zur axialen Positionierung eingefügt.

Am Umfang der Hülse 41 sind mehrere Nuten 73, welche bei­ spielsweise als Nuten für eine Keilwellenverbindung aus­ gebildet sein können, vorgesehen, die sich parallel zur Achse der Hülse 41 erstrecken. Die Nuten 73 sind in einem Bereich ausgebildet, welcher mit dem Bereich korrespon­ diert, in welchem die Nuten 33 an dem äußeren Zylinder 31 vorgesehen sind. Die Abtriebsplatten 43, welche als Wi­ derstandsplatten wirken, sind mittels Zähnen 75, welche beispielsweise als Zähne einer Keilwellenverbindung aus­ gebildet sein können, in Eingriff mit den Nuten 73, wobei die Zähne an den Innenflächen der Abtriebsplatten 43 aus­ gebildet sind. Der äußere Durchmesser der Abtriebsplatten 43 ist geringer bemessen, als der innere Durchmesser der Positionierringe 45 für die Antriebsplatten 35, so daß die Abtriebsplatten 43 nicht störend mit den Positionier­ ringen 45 zusammenkommen. Die Abtriebsplatten 43 und die Antriebsplatten 45 sind abwechsend zueinander angeord­ net.

Die Dichtungen 57 und 59 bewirken eine luftdichte Abdich­ tung der Arbeitskammer 55, die mit einer Viskoseflüssig­ keit hoher Viskosität gefüllt ist. Die Viskoseflüssigkeit füllt die Spalten zwischen den Antriebsplatten 35 und den Abtriebsplatten 43. Als Viskoseflüssigkeit kann bei­ spielsweise Siliconöl verwendet werden.

Die erfindungsgemäße Viskosekupplung wirkt als Kraftübertragungsvorrichtung und ist zwischen der hinte­ ren Kardanwelle und dem Differentialgetriebe angeordnet. Ein nicht dargestelltes Kegelrad, welches an einem Endbe­ reich der Abtriebswelle 39 befestigt ist, kämmt mit einem Hohlrad oder Tellerrad der hinteren Differentialgetriebeeinheit. Eine Dichtung 81, welche in einer Öffnung 79 des Trägers 77 der hinteren Differentialgetriebeeinheit angeordnet ist, stützt sich gegen den benachbarten Endbereich des Flansches 47 der zweiten drehbaren Welleineinheit ab, welche ein Bauteil der Viskosekupplung 21 ist, um zu verhindern, daß Schmiermittel, welches in dem Gehäuse 77 des Differen­ tialgetriebes befindlich ist, austritt.

Im Nachfolgenden wird die Schmierung der Lager 51 und 53 beschrieben. Die Abtriebswelle 39 weist einen Durchlaß 83 zur Schmiermittelversorgung auf, so daß das in dem Träger oder Gehäuse 77 befindliche Schmiermittel der hinteren Differentialgetriebeeinheit 19 durch den Durchlaß 83 zu dem Lager 51 gelangen kann. Das Schmiermittel gelangt durch den Durchlaß 83 und eine Ausnehmung 85, die in dem Flansch 35 ausgebildet ist, und wird dem Kugellager 51 zugeführt. Als Rückführdurchlaß für das Schmiermittel ist ein Zahn der Keilwellennut 61, welcher an der Hülse 41 vorgesehen ist, entfernt worden, weiterhin ist eine Aus­ nehmung 87, die mit dem entfernten Zahnbereich in Verbin­ dung steht, an einem Ende der Hülse 41 vorgesehen. Das Schmiermittel gelangt durch die Ausnehmung 87 und den entfernten Zahnbereich und wird in den Träger oder das Gehäuse 77 rückgeführt. Auf diese Weise wird das Lager 51 stets mit frischem Schiermittel versorgt.

Das Nadellager 53 ist an dem Flansch 47 vorgesehen, wel­ cher eines der Antriebswellenbauteile darstellt. Zwischen einem inneren Durchmesserbereich eines Endbereichs des Flansches 47 und einem äußeren Durchmesserbereich der Hülse 41, die mit der Abtriebswelle 39 in Eingriff ist, ist ein geringer Zwischenraum g vorgesehen. Das in dem Träger oder Gehäuse 77 der hinteren Differentialgetriebeeinheit 19 befindliche Schmiermittel gelangt durch den Zwischenraum g und wird somit dem Na­ dellager 53 zugeführt. Zwischen dem Nadellager 53 und der Dichtung 57 und in einem Bereich korrespondierend zu der Lage des entfernten Zahnbereichs der Hülse 41 ist eine Ausnehmung 89 vorgesehen, durch welche das Schmiermittel über den entfernten Zahnbereich zurückgeführt wird. Auf diese Weise wird das Nadellager 53 stets mit frischem Schmiermittel versorgt. Weiterhin wird das Schmiermittel den Flächen der Dichtung 57 zugeführt.

Bei der oben beschriebenen Anordnung wird ein Drehmoment der Antriebswelle 27 zugeführt, welche die Antriebsplat­ ten 35 dreht. Über die Viskoseflüssigkeit, welche in die Zwischenräume zwischen den Antriebsplatten 35 und den Ab­ triebsplatten 43 eingeführt wird, wird ein Drehmoment mittels der zwischen diesen auftretenden Reibungskraft von den Antriebsplatten 35 auf die Abtriebsplatten 43 übertragen. Gleichzeitig wird die durch die Reibungskraft zwischen den Widerstandsplatten erzeugte Wärme an die Um­ gebungsluft abgegeben und nicht gespeichert. Die Lager zur Lagerung der Antriebswellen-Bauteile und die Dichtun­ gen werden stets mit Schmiermittel beaufschlagt, so daß das Schmiermittel nicht in seiner Wirkung vermindert wer­ den kann und daß keine Unterversorgung an Schmiermittel auftreten kann. Auf diese Weise kann eine ungestörte und leichte Drehung gewährleistet werden.

Obwohl bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel die Vis­ kosekupplung vor der Differentialgetriebeeinheit für die Hinterräder angeordnet ist, kann es abweichend dazu auch möglich sein, diese an der Seite eines Getriebes oder Ge­ triebegehäuses vorzusehen, beispielsweise an der Vorderrad-Differentialgetriebeeinheit oder an dem Über­ tragungsgetriebe.

Bei der Kraftübertragungsvorrichtung wird die durch die Reibung zwischen den Widerstandsplat­ ten erzeugte Wärme an die Umgebungsluft abgegeben, so daß die Viskosität der Viskoseflüssigkeit nicht verändert wird. Weiterhin wird das in dem benachbarten Getriebe be­ findliche Schmiermittel stets den drehenden Teilen zwi­ schen der ersten drehbaren Welleneinheit und der zweiten drehbaren Welleneinheit zugeführt, so daß die Lager und die Dichtungen eine lange Lebensdauer aufweisen, wodurch die Zuverlässigkeit der Gesamtanordnung gesteigert wird und die Fahrsicherheit erhöht wird.

Claims (3)

1. Flüssigkeitsreibungskupplung mit einem als Ausgangs- oder Eingangs-Welle eines Getriebes ausgebildeten ersten Kupplungsteil und einem eine nach außen abgedichtete Ar­ beitskammer bildenden zweiten Kupplungsteil sowie zwei Sätzen von Kupplungslamellen, von denen der erste dreh­ fest und axial verschiebbar mit dem ersten Kupplungsteil und der zweite drehfest und axial verschiebbar mit dem zweiten Kupplungsteil verbunden ist und beide axial je­ weils abwechselnd in der Arbeitskammer angeordnet sind und der verbleibende Innenraum mit einer viskosen Flüs­ sigkeit gefüllt ist, wobei über Flüssigkeitskanäle der Kupplung zugeführtes Schmiermittel des Getriebes für die Kühlung der Kupplung sorgt, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) die Arbeitskammer (55) außerhalb des Getriebegehäuses (77) um die aus dem Getriebegehäuse als erster Kupplungs­ teil (39, 41) herausgeführte Welle (39) herum angeordnet und über eine zwischen einer ihrer Außenumfangsflächen und dem Getriebegehäuse angeordnete Dichtung (81) gegen­ über dem Getriebe abgedichtet ist.
• b) das als Kühlflüssigkeit für die Kupplung dienende Schmiermittel des Getriebes über eine axial bis zur end­ seitigen Stirnfläche der Welle (39) durchgehende Bohrung (83) zu einer im Innenraum des zweiten Kupplungsteils (25 ... 47) vorgesehenen Ausnehmung (85) und von dort über einen zwischen einer auf der Welle (39) mittels Keilver­ zahnung festgelegten Hülse (41) und dieser verlaufenden Kanal (61) in das Getriebegehäuse (77) zurückgeführt wird.

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit dem Innenraum des Getriebegehäuses (77) in Ver­ bindung stehender Ringspalt (g) zwischen dem zweiten Kupplungsteil (25 ... 47) und dem ersten Kupplungsteil (39, 41) axial neben einem Lager (53) angeordnet ist und der Kanal (61) über eine radiale Ausnehmung (89) mit dem Lager verbunden ist.

3. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (41) nahe des stirnseitigen Endes der Welle (39) eine radiale Bohrung (87) aufweist, die die Ausneh­ mung (85) über einen zwischen Welle (39) und zweiten Kupplungsteil (25 ... 47) angeordneten Zwischenraum mit dem Kanal (61) verbindet, wobei ein axial neben der Boh­ rung (87) zwischen Hülse (41) und zweitem Kupplungsteil (25 ... 47) angeordnetes Lager (51) ebenfalls im Kühlmit­ telstrom liegt.