FLUID FRICTION COUPLING, ESPECIALLY FOR THE DIFFERENTIAL GEARS OF MOTOR VEHICLES

Abstract: 1. A fluid friction clutch, especially for differential gears of motor vehicles, wherein a closed annular chamber filled with a viscous medium is formed by a cylindrical inner body (3), a co-axial outer body (4) of drum form arranged to be rotatable therewith, and by radial walls (5, 6) between the inner and outer bodies, and wherein the annular chamber contains inter-engaging plate sets comprising annular clutch plates (7, 8) rotatable about the common axis of the inner and outer bodies and arranged in alternating sequence with spacing from one another, the clutch plates (8) of one plate set being in drive connection with the inner body (3) and those of the other plate set being in drive connection with the outer body (4), and the chamber containing an annular setting disc (10) formed as a rotating body and arranged to act on the distance between plates, characterised in that the setting disc (10) lies opposite to a clutch plate (8) of the one drive connection with parallel spacing between the two and is provided with a journal (14) which extends in the axial direction of the clutch towards a radial wall (5) associated with the other drive connection, the journal (14) having relieved portions in which there engage two pivot levers (12, 13, 20, 21) supported on the radial wall (5) and acting as positioning members.

Description: Flüssigkeitsreibungskupplung, insbesondere für Ausgleichsgetriebe von Kraftfahrzeugen Die Erfindung bezieht sich auf eine Flüssigkeitsreibungskupplung, :.rlstesondere für Ausgleichsgetriebe von Kraftfahrzeugen nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs. Solche Flüssigkeitsreibungskupplungen sind in der Lage, Drehmomente zu übertragen, sobald die Lamellensätze sich gegene-nare-le} verdrehen. Der Grund hierfür liegt in der inneren Reibung des zähflüssigen Mediums. Je höher die Relativdrehzahl der Lamellenpakete ist, desto grössere Momente lassen sich übertragen. Das übertragbare Moment verhält ich aber auch reziprok zu dem Lamellenabstand, also es steigt mit kleiner werdendem Abstand. Durch diese Eigenschaft eignen sich Flüssigkeitsreibungskupplungen auch als Differentialsperren in Ausgleichsgetrieben /on Kr < #ft#1t#'zeugen. Der eine Lamellensatz ist dabei antriebsmässig mit dem einen Abtriebszahnrad verbunden, während der andere Lamellensatz entweder in Antriebsverbindung mit dem Ausgleichskorb oder mit dem zweiten Ab triebszahnrad steht. fabei werden in diesem Zusammenhang sowohl Ausgleichsgetriebe verstanden, die zwischen den beiden Halbachsen einer Antriebsachse - also sog. Achsdifferentiale - eingebaut sind, als auch solche, die zwischen zwei AntrieLsEchsen - kombiniert r.;#t einem Verteilergetriebe - eines Vierradantriebes vorgesehen sind. Die Flüs sigkeitskupplungen werden entweder in dem Aufbau des Ausgleichsgetriebes integriert oder als getrenntes Aggregat mit dem sgleiehsgetriebe kombiniert. Eine bekannte Flüssigkeitsreibungskupplung für die Anwendung in einem Kraftfahrzeug zeigt die US-PS 11 058 027. Hier sind im eigentlichen Sinne zwei solcher Flüssigkeits- kupplungen vorgesehen, die durch einen Ringkolben voneinander getrennt sind. Eine der Kupplungen wirkt ab einem bestimmten Betriebszustand auch noch als herkömmliche Reibungskupplung. Drehen bei dieser Anordnung die Antriebsräder unterschiedlich schnell, so bewirkt dies im Ausgleichsgetriebe das erwähnte Verdrehen der Lamellensätze. Durch die innere Reibung des zähflüssigen Mediums führt dieses Verdrehen zu einem Temperaturanstieg, der wiederum einen Druckanstieg in der Ringkammer bewirkt. Dabei steigt die Temperatur umso schneller an, je höher die Differenzdrehzahl zwischen den Lamellensätzen wird. Der ansteigende Druck bewegt den Ringkolben in axialer Richtung, der dadurch die Kupplungslamellen zusammenschiebt. Die Flüssigkeitsreibungskupplung kann so ein immer grösseres Drehmoment übertragen, was sich in Wirklichkeit als ein immer stärkeres Sperren des Ausgleichsgetriebes auswirkt. Bei der bekannten Ausführung wird demnach über den Temperaturanstieg in der Ringkammer das Ausgleichsgetriebe in Abhängigkeit der Differenzdrehzahl allmählich gesperrt. Erhöhte Temperatur kann jedoch schädlich für das zähflüssige Medium sein. Es kann mit der Zeit die ihm innewohnenden Eigenschaften verlieren, die für das einwandfreie Arbeiten der Flüssigkeitsreibungskupplung notwendig sind. Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine gattungsgemässe Flüssigkeitsreibungskupplung so auszulegen, dass die Lamellenabstände auf andere Weise als durch die auftretende Wärme verstellt werden. Die Aufgabe wird erfindungsgemäss mit den kennzeichnenden Merkmalen des Elauptanspruchs gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen der erfindungsgemässen Flüssigkeitsreibungskupplung nimmt die Stellscheibe die Veränderung des Lamellenabstandes vor. Auf sie wirken die Scherkräfte, die sich bei drehenden Lamellensätzen zwischen ihr und der benachbarten Kupplungsscheibe aufbauen. Diese Scherkräfte versuchen die Stellscheibe zu drehen. Da sie aber an dem Aufstellglied gelagert ist, werden die Kräfte dort eingeleitet mit dem Effekt, dass das Aufstellglied ausschwenkt und die Stellscheibe in Richtung ihrer benachbarten Kupplungsscheibe drückt. Bedingt durch die in der Flüssigkeitsreibungskupplung vorhandene Eigenjustierung der Kupplungslamellen verringern sich dadurch die Abstände sämtlicher Kupplungsscheiben gleichmässig. Die sich aufbauenden Scherkräfte hängen ebenfalls mit der inneren Reibung des zähflüssigen Mediums zusammen. Es wird demnach auch hier die Temperatur ansteigen. Da jedoch die steigende Temperatur nicht zur Verstellung der Lamellen herangezogen wird, lässt sich der Anstieg durch Auswahl des zähflüssigen Mediums und der Dimensionierung der Flüssigkeitsreibungskupplung so begrenzen, dass keine Gefahr besteht für das zähflüssige Medium. Welcher Antriebsverbindung das Aufstellglied zugeordnet ist, bleibt für die Funktion der erfindungsgemässen Kupplung unerheblich. Jedoch darf es nicht mit dem gleichen Antrieb verbunden sein wie die der Stellscheibe benachbarte Kupplungslamelle. Ausserdem ist darauf zu achten, dass das Aufstellglied in seiner Ruhelage immer etwas in Richtung zur Stellscheibe zeigt. Nur so können die an der Stellscheibe auftretenden Kräfte zu einer axialen Kraftkomponente führen. Da die Lamellensätze in beide Richtungen drehen können, ist es zweckmässig, für jeden Drehsinn ein Aufstellglied vorzusehen. Weiter kann es zweckmässig sein, mehrere am Umfang verteilte Stellglieder anzubringen. Um eine besonders kompakte Bauweise zu erhalten, ist es ferner vorteilhaft, das Stellglied an den Radialwänden der Ringkammer anzuordnen. Nachfolgend werden mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben und in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen Fig. 1 abschnittsweise und im Schnitt eine erfindungs gemässe Flüssigkeitsreibungskupplung; Fig. 2 eine Ausführung mit zwei Aufstellgliedern, die über eine Feder miteinander verbunden sind; Fig. 3 eine ähnliche Ausführung wie in Fig. 2, jedoch mit gleitenden Aufstellgliedern; Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem die Aufstellglieder durch angestellte Federzungen gebildet sind und Fig. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel mit einem Auf stellglied mit zwei starr miteinander verbunde nen Armen. In Fig. 1 ist in geschnittener Darstellung lediglich der sich an die Kupplungsachse 2 anschliessende obere Abschnitt einer Flüssigkeitsreibungskupplung 1 gezeichnet. Der untere Abschnitt wurde der Einfachheit halber weggelassen. Die Flüssigkeitsreibungskupplung 1 lässt sich für ein Ausgleichsgetriebe eines Kraftfahrzeuges verwenden. Sie ist aber nicht auf den Kraftfahrzeugsektor beschränkt; sie lässt sich ganz allgemein in der Antriebstechnik verwenden. Sie weist eine geschlossene Ringkammer auf, die gebildet ist aus einem zylindrischen Innenkörper 3 und einem dar über koaxial angeordneten und verdrehbar gehaltenen trommelförmigen Aussenkörper 14. Zwischen dem Innenkörper 3 und dem Aussenkörper 14 sind Radialwände 5 und 6 vorgesehen. Die Radialwand 5 ist dabei einstückig mit dem Aussenkörper 14 verbunden, während die Radialwand 6 getrennt von diesen beiden Körpern ausgeführt ist. Sie steht aber in Antriebsverbindung mit dem Aussenkörper 14. Die Ringkammer ist nach aussen abgedichtet und enthält ein zähflüssiges Medium, das beispielsweise aus einem Silikon öl bestehen kann. Dabei ist die Ringkammer nahezu vollständig mit diesem Medium gefüllt. Weiter enthält die Ringkammer zwei ineinandergreifende Lamellensätze mit ringförmigen Kupplungslamellen 7 und 8. Die Kupplungslamellen 7 und 8 lassen sich um die Kupplungsachse 2 verdrehen. Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass die Kupplungsachse sich zugleich als die ge meinsame Drehachse des Innenkörpers 3 und Aussenkörpers 14 darstellt. Die Kupplungslamellen 7, 8 sind abwechselnd aufeinanderfolgend und mit Abstand zueinander angeordnet. Ihr Abstand wird durch Distanzfedern 9 bestimmt, die sich zwischen den einzelnen Kupplungslamellen 7 befinden. Die Kupplungslamellen 7 stehen über eine Keilverzahnung mit dem Aussenkörper 4 in Antriebsverbindung, während die Kupplungslamellen 8 über eine entsprechende Verzahnung mit dem Innenkörper 3 antriebsmässig verbunden sind. Die Ringkammer enthält in der Nähe ihrer Radialwände 5 und 6 jeweils eine ringförmige Stellscheibe 10. Die Stellscheiben 10 lassen sich um die Kupplungsachse 2 drehen und haben dabei keine antriebsmässige Verbindung zu dem Innenkörper 3. Sie sind jedoch im Bereich der in Fig. 1 mit A bezeichneten Kreise über nicht erkennbare Stellglieder mit dem Aussenkörper 14 verbunden. Die Fig. 2 bis 4 zeigen in vergrössertem Massstab die Aufstellglieder. Dabei ist eine Ansicht von oben auf Fig. 1 gewählt, der Zylindermantel des Aussenkörpers 14 jedoch entfernt. Die Aufstellglieder sind an beiden Radialwänden 5, 6 gleich ausgeführt, lediglich an der Radialwand 5 ist noch ein Bauteil 11 befestigt, das als Träger für die Aufstellglieder dient. Die Fig. 2 bis 4 nehmen Bezug auf die Radialwand 5. Hier soll allerdings das Bauteil 11 einstückig mit dieser Wand ausgeführt sein. Fig. 2 lässt wieder die Radialwand 5 erkennen, in der zwei Aufstellglieder 12 und 13 gelagert sind. Ebenfalls sind die Stellscheibe 10 und die Kupplungslamellen 7 und 8 erkennbar. Eine der Distanzfedern 9 stützt sich einmal an der Kupplungslamelle 7 ab und drückt andererseits auf die Stellscheibe 10. Insgesamt zeigt die Fig. 2, wie auch die Fig. 3 und 4, den Zustand, bei dem die Stellscheibe 10 bereits in Richtung Kupplungslamelle 8 verschoben ist. Die Stellscheibe 10 weist einen in Richtung der Kupplungsachse 2 sich erstreckenden und der Radialwand 5 zugekehrten Zapfen 14 auf mit einer als Hinterschneidung dienenden Einschnürung. In diese Hinterschneidung greift das Aufstellglied 13 mit seinem einen Ende, während sein anderes Ende sich an einem Lagersitz tla des Bauteiles 11 abstützt, Das Aufstellglied 12 ruht auf einem Höcker 15 der Radialwand 5. Ein ähnlicher Höcker t6 ist für das Aufstellglied 13 vorgesehen. Eine Feder 17 verbindet die beiden Aufstellglieder 12 und 13. Die Verstellvorrichtung arbeitet folgendermassen: In der Ruhestellung, also wenn die Lamellensätze sich nicht gegenseitig verdrehen, befindet sich die Stellscheibe 10 in der Nähe der Radialwand 5. Sie wird in dieser Lage durch die Distanz feder 9 gehalten. Verdrehen sich nun die Lamellensätze gegeneinander, baut sich eine Scherkraft zwischen der Kupplungslamelle 8 und der Stellscheibe 10 auf. Die Scherkräfte sind in Fig. 2 durch symbolische Doppelpfeile 18 angedeutet. Die Scherkräfte versuchen die Stellscheibe in Richtung der Kupplungslamelle 8 mitzudrehen. Dies verhindert jedoch das Aufstellglied 13, das schon von Anfang an den Zapfen 14 hintergreift. Durch die daraus resultierende Kraftzerlegung ergibt sich eine Komponente in Axialrichtung, aufgrund derer die Stellscheibe 10 in Richtung der Kupplungsscheibe 8 auswandert. Das Aufstellglied 13 schwenkt dabei mit, während das Aufstellglied 12 in seiner Ruhelage verbleibt. Bei umgekehrtem Drehsinn wird das Aufstellglied 12 in entsprechender Weise tätig. Die Ausführung nach Fig. 3 unterscheidet sich von der nach Fig. 2 dadurch, dass beide Aufstellglieder 12, 13 bei jedem Betriebszustand den Zapfen 14 der Stellscheibe 10 hintergreifen. Zu diesem Zweck weist die Radialwand 5 eine Nut auf, in der das gerade nicht abstützende Aufstellglied gleiten kann. Eine Feder 19 verbindet wiederum die beiden Aufstellglieder 12, 13 Die Fig. 3 zeigt ausserdem noch in gestrichelten Linien die Ausgangsstellung der Stellscheibe 10. Es lassen sich in dieser Stellung auch die leicht in Richtung der Stellscheibe 10 hingewendeten Stellglieder 12, 13 erkennen. In Fig. 4 sind die Stellglieder 12, 13 durch Federzungen 20, 21 ersetzt. In ihrer Ruhestellung, in der sich in der Darstellung die Federzunge 20 befindet, sind sie ebenfalls etwas in Richtung der Stellscheibe 10 gebogen. Ansonsten ähnelt die Ausführung nach Fig. 14 der nach Fig. 2. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 sind die Aufstellglieder 12, 13 zu einem einheitlichen Bauteil zusammengefasst. Das Bauteil greift mit einem kugeligen Abschnitt 23 in einen Lagersitz 22 der Stellscheibe 10. Die Funktionsweise dieses Ausführungsbeispieles ähnelt der nach Fig. 3. Es sei noch darauf hingewiesen, dass die Ausführungen, soweit es zweckmässig ist, miteinander kombiniert werden können. Auch müssen die Stellglieder nicht notwendigerweise dem Aussenkörper 14 zugeordnet sein. Bei einer Umkehrung der Verhältnisse können sie ebensogut antriebsmässig mit dem Innenkörper 3 verbunden sein. Jedoch muss es sich in diesem Fall bei der Kupplungslamelle, die der Stellscheibe 10 benachbart angeordnet ist, um eine solche handelt, die mit dem Aussenkörper 14 in Antriebsverbindung steht. Auch können mehrere Aufstellglieder für einen Drehsinn in Umfangsrichtung vorgesehen sein.

Claims: Patentansprüche: 1. Flüssigkeitsreibungskupplung, insbesondere für Aus gleichsgetriebe von Kraftfahrzeugerj, bei der eine ge schlossene, mit zähflüssigem Medium gefüllte Ringkammer gebildet ist aus einem zylindrischen Innenkörper, einem dazu koaxial angeordneten und verdrehbaren, trommelför migen Aussenkörper und aus Radialwänden zwischen Innen und Aussenkörper und bei der die Ringkammer ineinander greifende Lamellensätze enthält mit um die gemeinsame Achse von Innen- und Aussenkörper drehbaren, ringförmi gen Kupplungslamellen, die abwechselnd aufeinanderfol gend und mit Abstand zueinander angeordnet sind, wäh rend die Kupplungslamellen eines Lamellensatzes mit dem Innenkörper und die des anderen Lamellensatzes mit dem Aussenkörper in Antriebsverbindung stehen, und bei der die Ringkammer ein auf den Lamellenabstand wirkendes, axial verlagerbares und als Urnlaufkörper ausgebildetes Verschiebeglied aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschiebeglied aus einer ringförmigen Stell scheibe (10) besteht, die einerseits einer Kupplungs lamelle (8) der einen Antriebsverbindung mit parallelem Abstand gegenüberliegt und andererseits mit mindestens einem der anderen Antriebsverbindung zugeordneten Aufstellglied (12; 13; 20; 21) in Wirkverbindung steht. 2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Drehsinn der Stellscheibe ein Aufstellglied (12; 13; 20; 21) zugeordnet ist. 3. Kupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, dass das Aufstellglied (12; 13; 20; 21) durch Federkraft in seiner Ausgangsstellung gehalten ist. 4. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, dass das Aufstellglied (12; 13; 20; 21) an wenigstens einer der Radialwände (5; 6) oder einem dar an befestigten Bauteil (tl) vorgesehen ist. 5. Kupplung nach Anspruch II, bei dem die Radialwände in Antriebsverbindung mit dem Aussenkörper stehen, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellscheibe (10) einen sich in Achsrichtung der Kupplung erstreckenden und der Radial wand (5; 6) zugekehrten Zapfen (14) mit #interschnei- zungen aufweist, in die das Aufstellglied (12; 13; 20; 21) eingreift. 6. Kupplung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine an der Radialwand (5) vorgesehene und zu der Stellscheibe (10) hin gebogene Federzunge (20; 21) den Zapfen (14) hintergreift. 7. Kupplung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufstellglied (12; 13) durch einen an der Radial wand (5) drehbar abstützenden Schwenkhebel gebildet ist. 8. Kupplung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenkhebel durch einen an der Radialwand (5; 6) vorgesehenen Höcker (15; 16) in seiner Ausgangslage zu der Stellscheibe (10) hin angestellt ist. 9. Kupplung nach Anspruch 2 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkhebel über eine Feder (17; 19) miteinan der verbunden sind. 10. Kupplung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkhebel mit ihren der Radialwand (5) zuge wandten Enden in einer Gleitbahn der Radialwand (5; 6) beweglich angeordnet sind.

Inventors: MARTIN, HARRY, DIPL.-ING.
Applicants: BAYERISCHE MOTOREN WERKE AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1985
Main classification: F16D35
IPC codes: B60K17, F16H48, F16D35