DE19621237C1 - Viscokupplung mit gestuftem Drehmomentverlauf - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Viscokupplung, die insbesondere als Bremse eingesetzt werden soll und ein Gehäuse sowie eine Nabe aufweist, die koaxial umeinander angeordnet sind. Beide sind re­ lativ zueinander und im Verhältnis zu einer Drehachse drehbar, welche auch die Längsachse der Viscokupplung darstellt. Gehäuse und Nabe schließen einen Innenraum ein, in dem zwei Sätze von ringförmigen Lamellen angeordnet sind, von denen ein Satz Außen­ lamellen und der andere Satz Innenlamellen bildet. In einer bestimmten Folge abwechselnd zu den Außenlamellen sind Innenla­ mellen entlang der Längsachse angeordnet. Die Außen- und Innen­ lamellen überlappen sich in radialer Richtung teilweise. Der nicht von Lamellen besetzte Teil des Innenraumes ist mit einem hochviscosen Medium, insbesondere Silikonöl, zumindest teilweise gefüllt.

Bei einer solchen, in der DE 37 26 641 C1 beschriebenen Visko­ kupplung umfaßt einer der beiden Lamellensätze erste Lamellen, die drehfest mit dem zugehörigen Kupplungsteil (Gehäuse oder Nabe) verbunden sind, während die zweiten Lamellen des gleichen Satzes über einen vorgegebenen Drehweg eine Relativbewegung zu dem Kupplungsteil und zu den ersten Lamellen des Lamellensatzes ausführen können. Die Relativdrehung führt zu einer Axialver­ stellung, welche eine Spaltveränderung zwischen den Lamellen bewirkt, so daß drehrichtungsabhängig unterschiedliche Drehmo­ mentkennungen erzielt werden. Eine solche Viskokupplung ist für den Einsatz im Antriebsstrang für die selektiv anzutreibenden Hinterräder eines mit einem permanenten Antrieb für die Vorder­ räder versehenen Kraftfahrzeuges gedacht.

Eine Viscokupplung, die beispielsweise als Bremse in einer An­ triebsvorrichtung für vertikal bewegbare Tore eingesetzt ist, ist in der DE 44 36 237 C1 beschrieben. Feuerschutztore, die selbsttätig von einer angehobenen Offenposition zu einer Schließposition bewegbar sind und beispielsweise als Rolltore ausgestaltet sind, müssen im Falle eines Feuers selbsttätig die Schließposition einnehmen. Die Bewegung des Tores in die Schließposition erfolgt dabei unter dem Eigengewicht. Diese Bewegung muß verzögert erfolgen. Bei Rolltoren ist es jedoch wichtig, daß zunächst eine Beschleunigung eintreten kann, daß aber die Schließposition gedämpft eingenommen wird, damit keine Beschädigungen am Tor auftreten.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Viscokupp­ lung, die auch als Bremse eingesetzt werden kann, vorzuschlagen, bei der ein Antriebs- bzw. Bremsmomenten-Verlauf erzielt wird, der in Stufen zunimmt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß alle Lamellen eines der beiden Sätze in Drehrichtung um die Drehachse fest mit einem der beiden Kupplungsteile verbunden sind und die Lamellen des anderen Satzes mindestens eine Gruppe bilden, von denen jeweils mindestens zwei Lamellen zueinander über einen vorgegebenen, begrenzten Drehweg mitnahmefrei durch Mitnahmee­ lemente in Form von Laschen verbunden sind, welche außerhalb des Überlappungsbereiches dieser Lamellen von mindestens einer der beiden Planflächen parallel zur Drehachse vorstehen und am Ende des jeweiligen mitnahmefreien Drehweges zur Drehmitnahme zuein­ ander in Anlage sind.

Von Vorteil bei dieser Ausbildung ist, daß die Lamellen nachein­ ander an der Scherung teilnehmen, d. h. für jeweils einen be­ stimmten Drehwinkelbereich einen Freigang zulassen bzw. kein Reaktionsmoment erzeugen, das zu einer Drehmomentübertragung führt. Durch die Hintereinanderschaltung der Lamellen, die die Laschen aufweisen, einzeln oder in Gruppen kann der gewünschte Drehmomentaufbau erzielt werden. Durch die Größe des Freiganges kann der Drehmomentenaufbau darüber hinaus variiert werden. Für den Fall, daß die Außenlamellen die feststehenden Lamellen dar­ stellen und die Innenlamellen die Lamellen sind, die mit Dreh­ spiel hintereinandergeschaltet angeordnet sind, sind die Mit­ nahmeelemente zu einer radial inneren Position in Richtung auf die Nabe verlagert angeordnet. Für den Fall der feststehenden Anordnung der Innenlamellen sind die Mitnahmeelemente radial außen angeordnet. Von Vorteil ist jedoch die Anordnung, bei der die Außenlamellen die feststehenden Lamellen darstellen und von den Innenlamellen nur eine mit der Nabe drehfest verbunden und die anderen jeweils mit Drehspiel an diese hintereinanderge­ schaltet angeschlossen sind. Bei dieser Anordnung sind die Mit­ nahmeelemente auf einem kleineren Rotationskreis angeordnet, so daß eine kompakte Bauweise erreicht wird, denn die an der Sche­ rung des Viscomediums beteiligten Wirkflächen der Lamellen sind auf dem größeren Durchmesser angeordnet und daher wirksamer als bei kleinerem Abstand zur Drehachse. Hierdurch wird eine kom­ paktere Bauweise erzielt. Die Laschen sind durchaus geeignet, das Drehmoment aufzunehmen, obwohl ein nur kleiner Hebelarm im Verhältnis zur Drehachse zur Verfügung steht.

Für eine erste Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Außenla­ mellen den Satz von Lamellen bilden, der drehfest mit einem der beiden Kupplungsteile, nämlich dem Gehäuse verbunden sind, und daß die Innenlamellen den Satz von Lamellen bilden, von denen zumindest zwei über die Laschen begrenzt relativ verstellbar verbunden sind.

Für eine zweite Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Innenla­ mellen den Satz von Lamellen bilden, die drehfest mit einem der beiden Kupplungsteile, nämlich der Nabe verbunden sind, und daß die Außenlamellen den Satz von Lamellen bilden, von denen zu­ mindest zwei über die Laschen begrenzt relativ verstellbar ver­ bunden sind.

In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgeschlagen, daß zur festen Verbindung der Innenlamelle mit der Nabe oder der Außenlamelle mit dem Gehäuse eine mit sich parallel zur Drehachse erstrecken­ den Zähnen versehene Verzahnung dient.

Zur weiteren Konkretisierung ist vorgeschlagen, daß die Lamellen des Satzes, die einen mitnahmefreien Drehweg zulassen, Lamellen umfassen, die jeweils Laschen aufweisen, die von einer der bei­ den Planflächen vorstehen und Lamellen umfassen, die mit Laschen versehen sind, die von ihren beiden Planflächen vorstehen. Ist nur eine Gruppe vorgesehen, ist die erste Lamelle mit nur einer Lasche drehfest mit dem zugehörigen Kupplungsteil verbunden.

Zwei bevorzugte Ausführungsbeispiele der Viscokupplung nach der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch dargestellt.

Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungs­ form der Viscokupplung, bei der die Außenlamel­ len drehfest dem Gehäuse zugeordnet sind und die Innenlamellen mit Drehspiel hintereinanderge­ schaltet angeordnet sind,

Fig. 2 eine Ansicht auf eine Innenlamelle mit Mitnahme­ elementen für den Einsatz bei einer Viscokupp­ lung gemäß Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt III-III gemäß Fig. 2 durch eine Innenlamelle mit Mitnahmeelementen,

Fig. 4 einen Längsschnitt durch eine Viscokupplung, bei der die Innenlamellen die feststehenden Lamellen darstellen und die Außenlamellen hintereinander­ geschaltet mit einem Freigang angeordnet sind,

Fig. 5 die Ansicht auf eine Planfläche einer Außenla­ melle mit Mitnahmeelementen für eine Anwendung für eine Viscokupplung gemäß Fig. 4 und

Fig. 6 einen Schnitt VI-VI gemäß Fig. 5.

Bei der Ausführungsform der Viscokupplung gemäß Fig. 1 bis 3 ist ein Gehäuse 1 vorgesehen, das aus einem Flansch 2 und einem Topf 3 besteht, die miteinander fest verbunden sind. Der Topf 3 weist eine Verzahnung 4 auf, deren Zähne parallel zur Drehachse 7 verlaufen und am Innenumfang des Topfes 3 angeordnet sind. Des weiteren besitzt der Flansch 2 des Gehäuses 1 eine Bohrung 5, durch welche eine Nabe 6 nach außen herausgeführt ist. Die Nabe 6 weist an ihrem im Innenraum I des Gehäuses 1 aufgenommenen Teil eine Verzahnung 10 auf. Im Innenraum 18 sind abwechselnd entlang der Drehachse 7 Außenlamellen 11 und Innenlamellen 13′, 13′′ in einer bestimmten Folge abwechselnd angeordnet. Die Au­ ßenlamellen 11 sind auf ihrem Außenumfang mit einer Verzahnung versehen, die zu der Verzahnung 4 des Gehäuses 1 passend ausge­ bildet ist. Die Außenlamellen 11 sind auf Distanz zueinander gehalten. Hierzu dienen nicht näher bezeichnete Distanzierungs­ mittel. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist jeweils zwi­ schen zwei Außenlamellen 11 eine Innenlamelle 13′ bzw. 13′′ angeordnet. Die Außenlamellen 11 sind ringförmig gestaltet. Sie besitzen eine Bohrung 12, so daß sich die Innenlamellen 13′, 13′′ und die Außenlamellen 11 in radialer Richtung nur teilweise überlappen. Radial innerhalb der Bohrung 12 der Außenlamellen 11 sind die Innenlamellen 13′, 13′′ mit Mitnahmeelementen in Form von Laschen versehen, wie nachfolgend insbesondere anhand der Fig. 2 und 3 beschrieben ist, von denen die der ersten Innen­ lamelle 13′ in die Verzahnung 10 der Nabe 6 eingreifen und damit die Innenlamelle 13′ mit der Nabe 6 drehfest verbinden. Der nicht von den Außenlamellen 11 und Innenlamellen 13′, 13′′ be­ setzte Innenraum 18 der Viscokupplung ist mit einem hochviskosen Viscomedium, vorzugsweise Silikonöl, gefüllt. Dabei kommt ein Silikonöl mit einer Viskosität in der Größenordnung von 5000-300 000 Cst. vorzugsweise in Frage.

Die Fig. 2 und 3 zeigen eine Innenlamelle 13′′. Die Innenla­ melle 13′′ weist ausgehend von ihrem Außenumfang 14 umfangsver­ teilt radial in Richtung auf die Drehachse 7 verlaufende Schlit­ ze 15 auf.

Die Schlitze 15 dienen dazu, die Scherung des Silikonöls zu er­ höhen, so daß ein bestimmtes Drehmomentverhalten erzielt wird, wenn eine Relativdrehung zwischen dem Gehäuse 1 und der Nabe 6 um die Drehachse 7 eintritt. Die Innenlamelle 13′′ weist als Mitnahmeelemente zwei umfangsverteilt angeordnete Laschen 16 auf, welche etwa diametral gegenüberliegend bezüglich der Dreh­ achse 7 angeordnet sind, d. h. beide sind von der Drehachse 7 radial derart versetzt, daß sie innerhalb der Bohrung 12 der Außenlamellen 11 liegen. Die Laschen 16 sind durch Ausstanzen und Umbiegen aus dem Material der Innenlamelle 13′′ gebildet. Sie stehen in Axialrichtung von der Planfläche 20 nach links bezüglich des gezeigten Ausführungsbeispieles vor. Von der Plan­ fläche 21 stehen weitere Laschen 17 vor, die auf dem gleichen Rotationskreis im Verhältnis zur Drehachse 7 angeordnet sind, wie die Laschen 16. Es sind ebenfalls zwei Laschen 17 vorhanden. Diese sind jedoch in Drehrichtung um die Drehachse 7 umfangsver­ setzt zu den Laschen 16 angeordnet. Die drehfest mit der Nabe 6 verbundene Innenlamelle 13′ unterscheidet sich von der Ausfüh­ rungsform der Innenlamelle 13′′ gemäß Fig. 2 und 3 dadurch, daß sie nur zwei Laschen besitzt, beispielsweise sind dies die nach rechts weisenden Laschen 17. Ausgehend von der Innenlamelle 13′ gemäß Fig. 1 sind die auf der Drehachse 7 hintereinander, also nach rechts angeordneten Innenlamellen 13′, 13′′ bzw. 13′′/13′′, drehmäßig durch die Laschen 16 und 17 aneinander gekoppelt. So greifen beispielsweise die Laschen 17 einer drehfest mit der Kupplungsnabe 6 verbundenen Innenlamelle 13′ in den rotativen Bewegungsraum der Laschen 16 der darauffolgenden Innenlamelle 13′′ ein. Deren weiteren Laschen 17, die von der Planfläche 21 vorstehen, liegen im Bewegungsbereich der Laschen 16 einer wei­ teren folgenden Innenlamelle 13′′. Daraus ergibt sich ein Bewe­ gungsspielraum im Rotationssinne mit einem Winkel 19 gemäß Fig. 2, der nach Durchmessen zu einer drehfesten Verbindung, bei­ spielsweise zwischen der Innenlamelle 13′ und der folgenden In­ nenlamelle 13′′, führt. Jeweils zwischen zwei aufeinander fol­ genden Innenlamellen 13′′ ist ebenfalls ein solches Drehspiel vorhanden, so daß eine verzögerte Mitnahme erfolgt. Dies bedeu­ tet, daß bei einer Relativdrehung zwischen der Nabe 6 und dem Gehäuse 1 ein verzögertes Wirksamwerden der Innenlamellen 13′′ eintritt, d. h. diese nehmen zeitlich verzögert an der Scherung des Viscomediums teil, so daß eine gestufte Drehmomentzunahme erfolgt. Da die Innenlamellen 13′′ an die Innenlamelle 13′ und untereinander nur durch die Laschen 16, 17 aneinander gekoppelt sind, sind die Innenlamellen zusätzlich über ihren Außenumfang 14 an den Köpfen der Verzahnung 4 des Gehäuses 1 geführt. Hier­ durch wird erreicht, daß keine Exzentrizitäten eintreten.

Wird eine solche Viscokupplung, beispielsweise bei einer Feuer­ schutztür als Bremse eingesetzt, ist zunächst ein geringerer Widerstand gegen das Schließen des Tores gegeben, so daß eine Beschleunigung desselben eintreten kann, was bei Rolltoren inso­ fern von Bedeutung ist, als zunächst das Gewicht, das die Bewe­ gung verursacht, gering ist und erst im Verlauf des Abrollens des Tores zunimmt. Im gleichen Maße erfolgt dann gestuft eine Verzögerung der Bewegung des Rolltores in die Schließposition durch die Hintereinanderschaltung der Innenlamellen, d. h. diese werden hintereinander bzw. zeitlich verzögert wirksam. Es kann auch eine Gestaltung derart getroffen werden, daß mehrere Grup­ pen von Außen- und Innenlamellen gewählt werden, so daß mehrere fest mit der Nabe 6 verbundene Innenlamellen 13′ vorgesehen sind, an die sich nur einige mit dieser über das Drehspiel ver­ bundene Innenlamellen 13′′ anschließen, d. h. es sind mehrere Gruppen solcher Anordnungen im Gehäuse 1 getroffen.

Die Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform, bei der das Gehäuse 1 keine Verzahnung aufweist. Die Nabe 6 durchdringt jedoch das Ge­ häuse 1 vollständig und weist auf ihrer Außenfläche eine durch­ gehende Verzahnung 10 auf, in der sämtliche Innenlamellen 13′ drehfest aufgenommen sind. Die Innenlamellen 13′ sind distan­ ziert angeordnet. Jeweils zwischen zwei Innenlamellen 13′ ist eine Außenlamelle 11′ angeordnet. Das Kupplungsgehäuse 1 weist im Bereich des Bodens des Topfes 3 an der Innenfläche eine kurze Verzahnung auf, in der eine erste Außenlamelle 11′ mit einer entsprechenden Außenverzahnung drehfest aufgenommen ist. Die weiteren Außenlamellen 11′ sind mit der ersten Außenlamelle 11′, die nahe dem Boden angeordnet ist, nur über Mitnahmeelemente in Form von Laschen 16′, 17′ verbunden, welche am Außenumfang der Außenlamellen 11′ angeordnet sind. Entsprechend ist der Außen­ umfang der Innenlamellen im Durchmesser kleiner ausgebildet. Im übrigen sind sowohl die Innenlamellen 13′ als auch die Außenla­ mellen 11′ ringförmig gestaltet. Die Laschen 16′ bzw. 17′ über­ greifen in axialer Richtung die Innenlamellen 13′.

Aus den Fig. 5 und 6 ist die Gestaltung einer Außenlamelle 11′ erkennbar, die an ihren beiden Planflächen 20′, 21′ mit vor­ stehenden Laschen 16′, 17′ versehen ist. Bei der ersten auf den Boden des Topfes 3 folgenden Außenlamelle 11′ sind nur die La­ schen 16′ vorgesehen, die in Richtung der Drehachse 7 auf den Flansch 2 zur folgenden Außenlamelle vorstehen und im Bewegungs­ bereich deren Laschen 17′ liegen. Da die Laschen 17′ zu den Laschen 16′ umfangsversetzt angeordnet sind, ist ein entspre­ chend Freigang vorhanden, welcher dieselben Wirkungen entfaltet, wie sie im Zusammenhang mit der Ausführungsform gemäß Fig. 1 bis 3 erläutert wurde.

Bezugszeichenliste

1 Gehäuse
2 Flansch
3 Topf
4 Verzahnung
5 Bohrung
6 Nabe
7 Drehachse
8 Dichtung
9 Sitzfläche
10 Verzahnung der Nabe
11, 11′ Außenlamellen
12 Bohrung
13 Innenlamellen
13′ drehfeste Innenlamelle
13′′ mitgenommene Innenlamelle
14 Außenumfang
15 Schlitz
16, 16′ erste Lasche/Mitnahmeelemente
17, 17′ zweite Lasche/Mitnahmeelemente
18 Innenraum
19 Stellwinkel
20, 20′, 21, 21′ Planflächen

Claims (5)

1. Viskokupplung, insbesondere zur Verwendung als Bremse, mit einem Gehäuse (1) und mit einer Nabe (6) als Kupplungs­ teile, die koaxial umeinander und relativ drehbar zuein­ ander angeordnet sind und zwischen sich einen Innenraum (18) einschließen, mit zwei Sätzen von Lamellen (11, 11′, 13, 13′, 13′′), die sich teilweise radial überlappen, wobei ein Satz die Außenlamellen (11, 11′) und der andere Satz die Innenlamellen (13, 13′, 13′′) umfaßt, und alle Lamellen (11 oder 13) eines der beiden Sätze in Drehrichtung um die Drehachse (7) fest mit einem der beiden Kupplungsteile verbunden sind und die Lamellen (11′ oder 13′, 13′′) des anderen Satzes mindestens eine Gruppe bilden, von denen jeweils mindestens zwei Lamellen (11′, 13′, 13′′) zuein­ ander über einen vorgegebenen begrenzten Drehweg mitnahme­ frei durch Mitnahmeelemente in Form von Laschen (16, 16′, 17, 17′) verbunden sind, welche außerhalb des Überlappungs­ bereiches dieser Lamellen (11′, 13′, 13′′) von mindestens einer der beiden Planflächen (20, 20′, 21, 21′) parallel zur Drehachse (7) vorstehen und am Ende des jeweiligen mitnahmefreien Drehweges zur Drehmitnahme zueinander in Anlage sind.

2. Viskokupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenlamellen (11) den Satz von Lamellen bilden, der drehfest mit einem der beiden Kupplungsteile, nämlich dem Gehäuse (1), verbunden sind, und daß die Innenlamellen (13′, 13′′) den Satz von Lamellen bilden, von denen zu­ mindest zwei über die Laschen (16, 17) begrenzt relativ verstellbar verbunden sind.

3. Viskokupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenlamellen (13) den Satz von Lamellen bilden, die drehfest mit einem der beiden Kupplungsteile, nämlich der Nabe (6) verbunden sind, und daß die Außenlamellen (11′) den Satz von Lamellen bilden, von denen zumindest zwei über die Laschen (16′, 17′) begrenzt relativ verstell­ bar verbunden sind.

4. Viskokupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur festen Verbindung der Innenlamelle (13′) mit der Nabe (6) oder der Außenlamelle (11, 11′) mit dem Gehäuse (1) eine mit sich parallel zur Drehachse (7) erstreckenden Zähnen versehene Verzahnung (4, 10) dient.

5. Viscokupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen des Satzes, die einen mitnahmefreien Dreh­ weg zulassen, Lamellen (11′, 13′) aufweisen, die mit Laschen (16, 16′) versehen sind, die von einer (20, 20′) der beiden Planflächen (20, 20′, 21, 21′) vorstehen und Lamellen (11′ und 13′′) umfassen, die mit Laschen (16, 16′, 17, 17′) versehen sind, die von ihren beiden Planflächen (20, 20′, 21, 21′) vorstehen.