DE4010196C1 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Viskokupplung mit einem Kupp­ lungsgehäuse, mit mindestens einer koaxial in diesem drehbar aufgenommenen Kupplungsnabe und mit ringförmigen und als sich überlappende Außen- und Innenlamellen gestal­ teten Kupplungslamellen, die mit dem Gehäuse und der Kupp­ lungsnabe drehfest über korrespondierende, aus Vorsprüngen und Vertiefungen bestehenden Profilierungen und zugeordne­ ten und in einer bestimmten Folge abwechselnd im Innenraum zwischen Kupplungsgehäuse und Kupplungsnabe entlang deren Achsen verteilt angeordnet sind, und mit einem den ver­ bleibenden Hohlraum zumindest teilweise ausfüllenden Fluid.

Derartige Viskokupplungen sind beispielsweise aus der GB-PS 13 57 106 bekannt. Dabei weisen die Außenlamellen auf ihrem Außenumfang eine Verzahnung auf, mit der sie in einer entsprechenden Verzahnung des Kupplungsgehäuses aufgenommen sind. Die Innenlamellen besitzen ebenfalls in ihrer Bohrung Verzahnungen, mit der sie auf einer Außen­ verzahnung der Kupplungsnabe aufgenommen sind. Derartige Viskokupplungen werden insbesondere in Antriebssträngen von Kraftfahrzeugen benutzt, um entweder eine Leistungs­ verzweigung zwischen den beiden angetriebenen Achsen oder aber um die Differentialfunktion zwischen den beiden ange­ triebenen Räder einer Achse bei Durchrutschen eines Rades zumindest teilweise sperren zu können, um einen Vortrieb zu erzeugen.

Die Viskokupplungen arbeiten bevorzugt mit einem Silikonöl als Fluid, das zwischen den Kupplungslamellen geschert wird. Solche Viskokupplungen arbeiten in zwei verschieden­ en Modi, und zwar in dem sogenannten Visko-Modus und im Hump-Modus. Beim Visko-Modus findet eine reine Scherung des Fluids im Bereich zwischen den Kupplungslamellen statt, während im Hump-Modus die Innen- und Außenlamellen in Reibschluß zueinander sind und dabei ein wesentlich höheres Drehmoment übertragen als im Visko-Modus. Dement­ sprechend höher ist die Belastung des Formschlusses zwischen dem jeweiligen Kupplungsteil und den zugehörigen Lamellen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Viskokupp­ lung zu schaffen, die ein geringes Gewicht aufweist und sich kostengünstig herstellen läßt, wobei jedoch keine negativen Einflüsse auf die Übertragung des Drehmomentes in den verschiedenen Modi eintritt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eines oder beide Kupplungsteile, nämlich Kupplungsgehäuse oder Kupplungsnabe, aus Kunststoff bestehen. Die zur Dreh­ momentübertragung vorgesehenen und in die Vertiefungen der Profilierung der zugehörigen Kupplungslamelle eingreifen­ den umfangsverteilten Profilierungen von Kupplungsgehäuse und/oder Kupplungsnabe werden durch sich parallel zur Achse erstreckende metallische Rundstäbe gebildet. Diese Rundstäbe sind aus Metall hergestellt. Kunststoffteile, d. h. das Kupplungsgehäuse oder die Kupplungsnabe lassen sich in einfacher Weise durch Spritzgießen herstellen. Hierdurch wird eine erhebliche Verbilligung und Gewichts­ erleichterung erzielt. Um jedoch die Drehmomentübertragung in allen Betriebszuständen zu sichern sind die Rundstäbe vorgesehen.

Die Rundstäbe greifen in die Vertiefungen der Profi­ lierungen der Kupplungslamellen ein. Sie verteilen die Belastung gleichmäßig auf das Kupplungsgehäuse bzw. die Kupplungsnabe. Die Rundstäbe sind formschlüssig mit der Kupplungsnabe bzw. Kupplungshülse verbunden. Bevorzugt ist jedoch vorgesehen, daß die Rundstäbe bei der Herstellung des Kupplungsgehäuses und/oder der Kupplungsnabe einge­ formt sind. Die Rundstäbe werden in das Formwerkzeug für das jeweilige Kupplungsteil eingelegt und beim Spritzvor­ gang eingebettet. Je nach Anwendungsfall, d. h. nach gefor­ derter Drehmomentübertragungskapazität kann die Anzahl der Rundstäbe leicht angepaßt werden, da hierzu lediglich Einsätze im Formwerkzeug auszutauschen sind.

Als Kunststoff kommt bevorzugt ein Werkstoff der Polyphenylen-Sulfid Gruppe in Betracht. Dieser zeichnet sich durch gute Formbeständigkeit aus.

Zur Verbesserung der Festigkeitseigenschaften kann der Kunststoff faserverstärkt sein. Dabei kommen Kohle- oder Glasfasern in Betracht, welche als Kurzfasern ausgebildet sind und infolgedessen beim Spritzgießen mit verarbeitet werden können. Dabei sind sie im Grundmaterial verteilt.

Zur Verbesserung der Wärmeleiteigenschaften des aus Kunst­ stoff hergestellten Teils, kann dem Kunststoff Metall in Form von Spänen oder Pulver beigemischt sein. Hierzu kom­ men vor allen Dingen Aluminium oder Messing in Betracht. Diese soll eine Überhitzung der Kupplung vermeiden.

Kupplungsnabe und Kupplungsgehäuse dienen jeweils zur Einleitung bzw. Weiterleitung des Drehmomentes. Sie sind normalerweise mit einer entsprechenden Verzahnung ver­ sehen, über welche sie mit einer Gegenverzahnung verbind­ bar sind. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist daher vorgesehen, daß die als Kunststoffteil ausgebildeten Kupplungsteile, nämlich Kupplungsgehäuse und/oder Kupp­ lungsnabe mit einem eingeformten Metallring zu versehen sind, der die Verzahnung besitzt.

Ferner ist nach der Erfindung vorgesehen, die Lagersitze zwischen den beiden Kupplungsteilen ebenfalls mit einem in das aus Kunststoff bestehende Kupplungsteil eingeformten metallenen Lagerring auszustatten.

Schließlich ist vorgesehen, daß die Rundstäbe aus gezogen­ em Stahl-Rundprofil bestehen. Bevorzugt sind die Rundstäbe gehärtet. Es können auch Nadeln, wie sie beispielsweise in Nadellagern verwendet werden, oder Zylinderstifte, wie sie zur Herstellung von Vorlochern in Stanzwerkzeugen verwen­ det werden, als Rundstäbe verwendet werden. Hierdurch ist die Verwendung billiger Serienprodukte möglich.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch dargestellt.

Es zeigt

Fig. 1 eine Viskokupplung nach der Erfindung, halb in Ansicht, halb geschnitten,

Fig. 2 einen Schnitt A-A gemäß Fig. 1 durch die Kupplungsnabe, die als Kunststoffteil ausge­ bildet ist,

Fig. 3 eine zur Kupplungsnabe gemäß Fig. 2 passende Innenlamelle,

Fig. 4 eine Viskokupplung, bei der das Gehäuse als Kunststoffteil ausgebildet ist,

Fig. 5 einen Schnitt durch den Gehäusemantel gemäß Schnittlinie B-B nach Fig. 4 und

Fig. 6 eine zum Gehäuse nach Fig. 5 passend profi­ lierte Außenlamelle.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Viskokupplung ist das Kupplungsgehäuse mit 2 bezeichnet. Das Kupplungsgehäuse 2 besteht aus einem Gehäusemantel 3 und einer daran fest angebrachten Stirnwand 4. Dem Gehäusemantel 3 ist ferner ein Deckel 5 zugeordnet, der über einen Sicherungsring 6 gegen axiales Verschieben am Gehäusemantel 3 festgelegt ist. Stirnwand 4 und Deckel 5 weisen Lagerbohrungen 7 auf, in welchen eine Kupplungnabe 9 drehbar aufgenommen ist. Zwischen den Lagerflächen der Kupplungsnabe 9 und den Lagerbohrungen 7 sind zur Abdichtung Dichtungen 8 einge­ setzt. Der Deckel 5 ist gegenüber dem Gehäusemantel 3 ebenfalls durch eine Dichtung 8 abgedichtet. Im Bereich zwischen der Stirnwand 4 und dem Deckel 5 ist der Gehäuse­ mantel 3 mit parallel zur Achse x-x verlaufenden umfangs­ verteilten Profilierungen 16 versehen, welche aus Erhebun­ gen und Vertiefungen bestehen. Die Kupplungsnabe 8 weist ebenfalls eine Profilierung 17 auf. Diese besteht, wie insbesondere aus Fig. 2 erkennbar ist, aus Rundstäben 18, die aus Metall bestehen und gehärtet sind. Die Rundstäbe 18 erstrecken sich der Länge nach ebenfalls über den axialen Abstand zwischen Gehäusestirnwand 4 und Deckel 5.

Sie sind in die Wandung der hohlen Kupplungnabe 9 einge­ bettet. In der Profilierung 16 des metallenen Gehäuseman­ tels 3 sind Außenlamellen 11 mit einer entsprechenden Profilierung 15 drehfest aufgenommen. In der Profilierung 17 in Form der Rundstäbe 18 der Kupplungsnabe 9 sind die Innenlamellen 12 mit einer entsprechenden Profilierung 15 aufgenommen. Die Profilierungen 15 sind jeweils dem Quer­ schnitt der Rundstäbe 18 angepaßt. Sie ergeben sich aus­ gehend von dem Innenumfang 14 der Bohrung der Innenla­ mellen 12. Der Außenumfang 13 der Innenlamellen 12 ist kreisförmig gestaltet. Bei den Außenlamellen 11 weist die Bohrung 14 eine Kreisform auf. Die Innenlamellen 12 und Außenlamellen 11 sind in einer bestimmten Folge im Innen­ raum 19 verteilt angeordnet. Der Innenraum 19 ist im übrigen mit einem Fluid, beispielsweise Silikonöl, zu­ mindest teilweise gefüllt. Die Drehmomentübertragung zwischen den Innenlamellen 12 und der Kupplungsnabe 9 erfolgt über die in die Kupplungsnabe 9 eingebetteten Rundstäbe 18.

Die Viskokupplung 1 dient bevorzugt dazu, im Antriebs­ strang von Personenkraftwagen entweder als Zwischenachs­ differential für eine Verteilung des Drehmomentes zu den Rädern der Vorder- und denen der Hinterachse oder aber zur Sperrung der Differentialfunktion eines zwischen den Rädern einer Achse angeordneten Differentiales bei Auf­ treten von Schlupf zu sorgen. Zur Erzielung einer dreh­ festen Verbindung zur Antriebs- bzw. Abtriebsseite ist auf der Außenfläche 22 des Gehäusemantels 3 eine Verzahnung 21 angebracht. Da der Gehäusemantel 3 aus Metall hergestellt ist, kann die Verzahnung unmittelbarer Bestandteil des Gehäusemantels 3 sein. Für die der Kupplungsnabe 9 zuzu­ ordnende Verzahnung ist jedoch ein anderer Weg zu wählen. In die aus Kunststoff hergestellte Kupplungsnabe 9 ist bei der Herstellung ein metallener Ring 20 eingeformt, der die Verzahnung 24 trägt. Der Metallring 20 ist in der Bohrung 23 der Kupplungsnabe 9 angebracht. Bei dem aus Fig. 1 ersichtlichen Ausführungsbeispiel ist die Kupplungsnabe 9 mit einem eingeformten Lagerring 10 versehen. Dieser ist Bestandteil der Kupplungsnabe 9 und ebenfalls beim Her­ stellen durch Spritzgießen eingeformt worden. Er dient zur Lagerung in der Bohrung 7 des Deckels 5 bzw. der Gehäuse­ stirnwand 4. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist der Lagerring 10 nur als dem Gehäusedeckel 5 zugeordnet dargestellt. Er kann auch die Lagerbohrung 7 der Gehäuse­ stirnwand 4 sein, wenn das Kupplungsgehäuse 3 ent­ sprechend dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 das Kunst­ stoffteil ist.

Dann ist der Gehäusemantel 3 einstückig mit der Gehäuse­ stirnwand 4 ausgebildet, wie aus Fig. 4 ersichtlich. Die Verzahnung 21, die der Außenfläche 22 des Kupplungsge­ häuses 2 zugeordnet ist, ist Bestandteil eines Metallrin­ ges 20, der bei der Herstellung des Kupplungsgehäuses 2 eingeformt wurde. Der Deckel 5 ist wieder aus Metall her­ gestellt und ebenso die Kupplungsnabe 9. Die Verzahnung 24 der Kupplungsnabe 9 ist direkt in die Bohrung 23 einge­ formt. Die Profilierung 17 für die Innenlamellen 12 ist ebenfalls Bestandteil der Außenfläche der Kupplungsnabe 9, während die Profilierung 16, in der die Außenlamellen 11 mit ihrem Außenumfang 13 aufgenommen sind, dem Gehäuseman­ tel 3 zugeordnet ist. Hierzu sind, wie aus Fig. 4 und 5 ersichtlich, die Rundstäbe 18 über die Länge des Gehäuse­ mantels 3 zwischen der Gehäusestirnwand 4 und dem Deckel 5 mit einer Ausrichtung parallel zur Achse x-x in die Ge­ häusewandung eingebettet. Die Außenlamelle 11 ist, wie aus Fig. 6 ersichtlich, mit einer die Rundstäbe 18 aufweisen­ den Profilierung 16 entsprechend ausgebildeten Profi­ lierung 15 versehen. Hierzu sind ausgehend von der Außen­ fläche Vertiefungen auf dem Außenumfang 13 der Außenla­ melle 11 entsprechend der Verteilung der Rundstäbe 18 angebracht. Die Innenumfangsfläche 14 der Bohrung der Außenlamelle 11 ist kreisrund.

Claims (13)

1. Viskokupplung mit einem Kupplungsgehäuse, mit min­ destens einer koaxial in diesem drehbar aufgenommenen Kupplungsnabe und mit ringförmigen und als sich über­ lappende Außen- und Innenlamellen gestalteten Kupp­ lungslamellen, die mit dem Gehäuse und der Kupplungs­ nabe drehfest über korrespondierende, aus Vorsprüngen und Vertiefungen bestehenden Profilierungen und zuge­ ordneten und in einer bestimmten Folge abwechselnd im Innenraum zwischen Kupplungsgehäuse und Kupplungsnabe entlang deren Achsen verteilt angeordnet sind, und mit einem den verbleibenden Hohlraum zumindest teilweise ausfüllenden Fluid, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungsgehäuse (2) und/oder die Kupplungs­ nabe (8) aus Kunststoff bestehen, deren in die Ver­ tiefung der Profilierung (15) der zugehörigen Kupp­ lungslamellen (11, 12) eingreifenden umfangsverteilten Profilierungen (16, 17) durch sich parallel zur Achse (x-x) erstreckenden metallischen Rundstäben (18) gebildet sind.

2. Viskokupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rundstäbe (18) während der Herstellung des Kupp­ lungsgehäuses (2) und/oder der Kupplungsnabe (9) ein­ geformt werden.

3. Viskokupplung nach einem oder mehreren der voran­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff ein Werkstoff der Polyphenylen-Sulfid Gruppe ist.

4. Viskokupplung nach einem oder mehreren der voran­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff faserverstärkt ist.

5. Viskokupplung nach einem oder mehreren der voran­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kunststoff Metall in Form von Spänen oder Pulver beigemischt ist.

6. Viskokupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern Kohle- oder Glasfasern sind und als Kurzfasern ausgebildet sind.

7. Viskokupplung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall Aluminum oder Messing ist.

8. Viskokupplung nach einem oder mehreren der vorangehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungsgehäuse (2) und/oder die Kupplungs­ nabe (9) durch Spritzgießen hergestellt sind.

9. Viskokupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsnabe (9) und/oder das Kupplungsge­ häuse (2) mit einem in das Kunststoffteil eingeformten Metallring (20) versehen sind, der eine Verzahnung besitzt.

10. Viskokupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsnabe (9) und/oder das Kupplungsge­ häuse (2) mit einem eingeformten Lagerring (10) zur gegenseitigen Lagerung versehen sind.

11. Viskokupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rundstäbe (18) aus gezogenem Stahl-Rundprofil hergestellt sind.

12. Viskokupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rundstäbe (18) aus Zylinderstiften bestehen.

13. Viskokupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rundstäbe (18) aus Nadeln bestehen.