-
Flüssigkeitskupplung Die Erfindung betrifft eine Flüssigkeitskupplung,
bei der ein teilweise mit Flüssigkeit gefülltes Kupplungsgehäuse die eine Kupplungshälfte
und eine in dem Gehäuse rotierende, mit Querbohrungen ausgestattete Kupplungsscheibe
die andere Kupplungshälfte bildet und wobei das Drehmoment durch die innere Flüssigkeitsreibung
und die Reibung der Flüssigkeit an den Wänden der Kupplungshälften übertragen wird.
-
Bei Flüssigkeitskupplungen dieser Art ist es bekannt, das getriebene
Gehäuse und den auf der treibenden Welle befestigten Rotor mit ineinandergreifenden,
radial ausgerichteten Scheiben zu versehen, die mit einer bestimmten Anordnung von
Querbohrungen zum Durchlauf der Flüssigkeit versehen sind. Hierbei ist eine Flüssigkeitsumlaufpumpe
vorgesehen, mit der mehr oder weniger Flüssigkeit in die Kupplung gepumpt werden
kann, um durch Veränderung des Flüssigkeitsspiegels eine Änderung des übertragbaren
Drehmoments zu erzielen.
-
Eine andere bekannte Flüssigkeitskupplung weist zwei relativ zueinander
axial verschiebbare Kupplungshälften auf, die mit hohlzylinderförmigen, konzentrisch
zueinander angeordneten, axial gerichteten Vorsprüngen ineinandergreifen. Durch
Veränderung der Eingriffstiefe dieser Vorsprünge kann die Drehzahl der getriebenen
Kupplungshälfte verändert werden.
-
Es ist weiterhin bekannt, eine mit der treibenden Welle verbundene
kreisförmige Scheibe eng zwischen zwei mit der getriebenen Welle verbundenen Scheiben
anzuordnen.
-
Diese bekannten Flüssigkeitskupplungen weichen vom Erfindungsgegenstand
sowohl in ihrer Aufgabenstellung und Ausbildung recht erheblich ab, wie dies bei
fortschreitender Beschreibung noch klar ersichtlich werden wird.
-
Die Erfindung bezweckt, eine Flüssigkeitskupplung der eingangs erwähnten
Art zu schaffen, bei der das die getriebene Kupplungshälfte bildende Kupplungsgehäuse
auf der die treibende Kupplungshälfte bildenden Kupplungsscheibe während des Betriebs
mittels eines sich ständig erneuernden Flüssigkeitsfilmes gelagert ist. Durch den
das Kupplungsgehäuse während des Betriebs tragenden Flüssigkeitsfilm soll einmal
eine schwingungsdämpfende Drehmomentübertragung von der Kupplungsscheibe auf das
Kupplungsgehäuse und zum anderen durch die ständige Erneuerung des Flüssigkeitsfilms
eine schnelle Abführung der durch innere und an den Oberflächen der Kupplungsteile
auftretenden Flüssigkeitsreibung erzeugten Wärme erzielt werden. Diese Aufgabe wird
erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine in die äußere Umfangsfläche der Kupplungsscheibe
oder in die innere Umfangsfiäche des Kupplungsgehäuses eingearbeitete Nut einen
Kanal bildet, der mit in den Seitenflächen der Kupplungsscheibe oder des Kupplungsgehäuses.
durch Nuten gebildeten Kanälen sowie den Querbohrungen in der Kupplungsseheibe einen
Umlauf der Kupplungsflüssigkeit ermöglicht.
-
Dadurch, daß in der Umfangsfläche der Kupplungsscheibe eine vorzugsweise
schraubenlinienförmig, über die Breite der Kupplungsscheibe verlaufende Nut eingearbeitet
ist, wird in dem zwischen der Umfangsfläche der Kupplungsscheibe und der Lagerfläche
der schalenförmigen Gehäusehälfte gebildeten Spalt ständig ein Flüssigkeitsfilm
aufrechterhalten und erneuert, der wesentlich zur Abstützung der Gehäusehälfte und
Schwingungsdämpfung beiträgt, wobei die in die Umfangsfläche der Kupplungsscheibe
eingearbeitete Nut nicht nur zur Aufrechterhaltung dieses schwingungsdämpfenden
und schmierenden Flüssigkeitsfilms dient, sondern ebenfalls im Zusammenwirken mit
den Querbohrungen der Kupplungsscheibe und den Kanälen in den Seitenflächen des
Gehäuses einen Umlauf der Kupplungsflüssigkeit ermöglicht.
-
Die Erfindung ist nachstehend an Hand eines in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigt Fig. 1 einen Schnitt durch eine Flüssigkeitskupplung
gemäß der Erfindung, Fig. 2 eine Ansicht der Kupplungsscheibe längs der Linie 2-2
in Fig. 1,
Fig. 3 einen Schnitt durch die Kupplungsscheibe längs
der Linie 3-3 in Fig. 2, Fig. 4 eine Ansicht eines Teils des in Fig. 1 gezeigten
axial beweglichen Gehäusedeckels, Fig. 5 eine Ansicht eines Abschnitts des in Fig.
1 gezeigten Gehäuses.
-
In Fig. 1 ist die treibende Welle 10 z. B. mit der Kurbelwelle einer
Verbrennungskraftmaschine drehfest verbunden. Auf dieser Welle 10 ist eine Kupplungsscheibe
11 befestigt, die eine Anzahl äußere, auf Abstand angeordnete Querbohrungen 13 aufweist,
die sich durch die Kupplungsscheibe in axialer Richtung erstrecken. Mit radialem
Abstand von diesen Bohrungen 13 nach innen ist eine weitere Anzahl Querbohrungen
14 vorgesehen. Die Kupplungsscheibe weist ringförmige Ausnehmungen 16 auf, die dazu
dienen, eine zweckmäßige Verteilung der Masse der Kupplungsscheibe zu erreichen.
Ferner ist eine kontinuierliche, schraubenlinienförmig in der Umfangsfläche 18 der
Kupplungsscheibe verlaufende Nut 17 vorgesehen. Die Seitenfläche 19 der Kupplungsscheibe
und deren Umfangsfläche 18 haben vorzugsweise eine Oberfläche mit Gleiteigenschaften,
wie dies beispielsweise durch einen Überzug mit Zinn, Chrom oder Cadmium erreicht
werden kann.
-
Ein getriebenes Gehäuse umschließt die Kupplungsscheibe. Dabei besteht
das Gehäuse aus einem becherförmigen Teil 21, dessen offenes Ende durch einen Gehäusedeckel
22 verschlossen ist.
-
Der becherförmige Teil 21 des Kupplungsgehäuses weist zur Aufnahme
der Kupplungsscheibe eine Bohrung auf, deren Umfangsfläche eine Lagerfläche 33 bildet.
Der Außenumfang des becherförmigen Teiles 21 kann als Antrieb für andere Maschinenelemente,
beispielsweise als Keilriemenscheibe mit V-förmigen Ringnuten 34, ausgebildet sein.
-
Der Teil 21 weist außen eine Reihe von sich in radialer Richtung erstreckenden
Kühlrippen 36 auf, die die in der Kupplung erzeugte Wärme abführen. Ringförmige
Dichtungen 37 und 38 dichten das Gehäuse 21, 22 gegen die Welle 10 ab. Die Dichtungen
37 und 38 dienen außerdem dazu, das Gehäuse zu tragen, wenn die Anordnung außer
Betrieb ist. Im Betrieb wird das Gehäuse durch den Flüssigkeitsfilm an der Lageroberfläche
33 abgestützt, wie im folgenden näher beschrieben wird.
-
Die innere Fläche des Gehäusedeckels 22 weist zwei tangentiale Kanäle
oder Durchlässe 41 auf (Fig. 4), die einen Umlauf der Flüssigkeit gestatten.
-
Die Seitenwandfläche des becherförmigen Teiles 21 ist in ähnlicher
Weise mit tangentialen Strömungskanälen 42 versehen (Fig. 5), die ebenfalls dem
Flüssigkeitsumlauf dienen.
-
Die in dem becherförmigen Gehäuseteil21 gebildete Lagerbohrung 33,
die durch den Gehäusedeckel 22 abgeschlossen ist, bildet eine Flüssigkeitskammer,
in der die Kupplungsscheibe 11 angeordnet ist. Durch eine Füllöffnung wird eine
Flüssigkeit, die sich zur Drehmomentübertragung eignet und die außerdem Schmiereigenschaften
besitzt, in die Kammer eingefüllt. Die Menge der Flüssigkeit wird derart gewählt,
daß sich der Flüssigkeitsspiegel innerhalb der Kammer ungefähr in der durch die
gestrichelte Linie 44 (Fig. 1) angegebenen Höhe befindet, wenn die Kupplung außer
Betrieb ist.
-
Im Betrieb, wenn. die Kupplungsscheibe 11 durch die Welle 10 angetrieben
wird und sich relativ zu dem Gehäuse dreht, wird die das Drehmoment übertragende
Flüssigkeit über die ganze Flüssigkeitskammes verteilt, gelangt also auch in den
Raum zwischen der Ringflächen 18 und 33. Infolgedessen wird durch die Scherwirkung
der Flüssigkeit, welche zwischen der einander gegenüberliegenden Seitenwandflächen
unc der Lagerbohrung 33 des Gehäuses sowie den beider Seitenflächen 19 und der Umfangsfläche
18 der Kupplungsscheibe 11 auftritt, ein Drehmoment von der treibenden Welle 10
auf das Gehäuse 21, 22 übertragen.
-
Zum Zweck der Erläuterung sei angenommen, daß die treibende Welle
10, in Fig. 1 von rechts gesehen, sich im Gegenuhrzeigersinn dreht. Die Drehung
der Kupplungsscheibe hat eine Drehung des Gehäuses zur Folge. Die Drehgeschwindigkeit
des Gehäuses 21, 22 bleibt um den Schlupf zwischen den beiden Kupplungshälften hinter
derjenigen der treibenden Kupplungsscheibe 11 zurück. Dadurch und durch die besondere
Anordnung der Kanäle 41 und 42 (Fig. 4 und 5) in dem Gehäusedeckel 22 und irr dem
Gehäuseteil 21 wird die Kupplungsflüssigkeit in dem Deckel 22 nach innen und im
Gehäuseteil 21 nach außen geleitet.
-
Bei der angenommenen Drehrichtung der Kupplungsscheibe im Gegenuhrzeigersinn
bewirkt die schraubenlinienförmige Nut 17, daß sich die Flüssigkeit durch die Nut
in Richtung der in Fig. 3 eingezeichneten Pfeile bewegt.
-
Wie in Fig. 1 angegeben, ergibt sich somit offensichtlich ein Flüssigkeitsumlauf
durch die Bohrungen 13, 14, die Kanäle 41, 42 und die schraubenlinienförmige Nut
17. Durch Umkehr der tangentialen Lage der Kanäle 41 und 42 und durch Umkehr
der Steigungsrichtung der schraubenlinienförmigen Nut 17 erfolgt ein Flüssigkeitsumlauf
in umgekehrter Richtung. In gleicher Weise ließe sich bei einer Drehrichtungsumkehr
der Kupplungsscheibe bei gleichzeitiger Umkehr der Richtung der schraubenförmigen
Nut sowie der Richtung der Kanäle 41 und 42 derselbe ringförmige Flüssigkeitsumlauf
aufrechterhalten.
-
Im Betrieb der Kupplung wird das Gehäuse zunächst von einem Flüssigkeitsfilm
getragen, der durch die schraubenförmige Nut 17 an der Lageroberfläche 33
aufrechterhalten wird. Die Abscherwirkung des Flüssigkeitsfilms ergibt eine Drehmomentübertragung
zwischen der Kupplungsscheibe und dem Gehäuse. Ein weiteres wesentliches funktionelles
Merkmal des an der Lageroberfläche 33 durch die schraubenförmige Nut 17 aufrechterhaltenen
Flüssigkeitsfilms betrifft die Dämpfung von Schwingungen der Kurbelwelle der Maschine,
die natürlich auf die Kupplungsscheibe 11 übertragen werden. Da die Kupplungsscheibe
auf Grund der Schwingungen der Kurbelwelle ehre sich ändernde Geschwindigkeit aufweist,
ergibt der Widerstand des Flüssigkeitsfilms gegen Scherspannungen eine Dämpfungskraft,
die diese Schwingungen ausgleicht.
-
Der gleiche Flüssigkeitsumlauf wird dadurch erreicht, daß man Kanäle
ähnlich den Kanälen 41 und 42 in den Seitenflächen der Kupplungsscheibe 11 statt
in der Seitenfläche des becherförmigen Teiles 21 und der Seitenwand des Deckels
22 anbringt. In diesem Fall müßten sich die Kanäle in entgegengesetzter Richtung
erstrecken. Dieser Umlauf der das Drehmoment übertragenden Flüssigkeit innerhalb
der Vorrichtung, die durch die Kanäle 41 und 42 ermöglicht wird, unterstützt das
Abführen der durch die Flüssigkeit
erzeugten Wärme und verhindert
die Bildung örtlicher Bereiche hoher Temperatur auf der Lagerfläche oder an anderen,
ein Drehmoment übertragenden Flächen, wobei die Rippen 36 dazu beitragen, die Wärme
an die umgebende Atmosphäre abzuführen.